Как свинец влияет на окружающую среда

Свинец как скрытая угроза

Как говорили древние, любая монета имеет две стороны. Несмотря на все свои достоинства, свинец вреден для здоровья человека, а его широкое применение в промышленности привело к тому, что свинцовое загрязнение можно обнаружить повсюду. Рассмотрим важнейшие составляющие биосферы, такие как воздух, вода и почва.

Начнем с атмосферы. С воздухом в организм человека поступает незначительное количество свинца – (всего 1-2%), но при этом большая часть свинца усваивается. Наибольшие выбросы свинца в атмосферу происходят в следующих отраслях производства:

металлургическая промышленность;
машиностроение (производство аккумуляторов);
топливно-энергетический комплекс (производство этилированного бензина);
химический комплекс (производство пигментов, смазок и др.);
стекольные предприятия;
консервное производство;
деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность;
предприятия оборонной промышленности.

Без сомнения, наиболее значимым источником загрязнения атмосферы свинцом является автомобильный транспорт, использующий этилированный бензин.

Доказано, что повышение содержания свинца в питьевой воде обуславливает, как правило, увеличение его концентрации в крови. Значительное повышение содержания этого металла в поверхностных водах связано с его высокой концентрацией в сточных водах рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, шахт и т.д.

Из загрязненной почвы свинец поступает в сельскохозяйственные культуры, а вместе с пищей — и непосредственно в организм человека. Отмечено активное накопление данного металла в капусте и корнеплодах, причем именно в тех, которые повсеместно употребляются в пищу (например, в картофеле). Некоторые виды почв прочно связывают свинец, что предохраняет от загрязнения грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в почвенный раствор. В итоге она окажется непригодной для сельскохозяйственного использования.

Таким образом, вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом, он стал вездесущим компонентом любой растительной и животной пищи. В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания — от 40 до 70% в разных странах. Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные.

Как уже было сказано, всему виною промышленные предприятия. Естественно, на самих производствах, имеющих дело со свинцом, экологическая обстановка хуже, чем где бы то ни было. По результатам официальной статистики, среди профессиональных интоксикаций свинцовая занимает первое место. В электротехнической промышленности, цветной металлургии и машиностроении интоксикация обусловлена превышением ПДК свинца в воздухе рабочей зоны в 20 и более раз. Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, нарушает деятельность сердечно-сосудистой и репродуктивной систем.

Итак, свинец идеален, но смертелен?

Изучение сорбционных характеристик полимерно-глинистых сорбентов по отношению к ионам тяжелых металлов в статическом режиме

Изучение сорбционной способности в статических условиях проводили с использованием модельных водных растворов солей металлов свинца, молибдена, вольфрама с концентрацией 1 г/л. Загрузку сорбентов брали из расчета 100 мл модельного раствора на 0,5 г композита. В качестве объектов исследований были выбран композит состава монтмориллонит с метакрилатом гуанидина (ММТ/МАГ) 50:50. Исследования проводили при комнатной температуре.

Измерения массовой концентрации металлов в пробах воды до и после обработки композитами проводили рентгенофлюресцентным анализом на автоматизированном дифрактометре ДРОН-6 в центре коллективного пользования КБГУ «Рентгеновская диагностика материалов».

Исследование сорбционных характеристик сорбентов по отношению к ионам W(VI) и Mo(VI)

В связи с тем, что в Кабардино-Балкарии имеется комбинат по добыче вольфрамомолибденовой руды и завод по гидрометаллургической переработке вольфрамомолибденового сырья более подробно изучена сорбционная способность композитов по отношению к ионам шестивалентного вольфрама и молибдена.

Извлечение ионов W(VI) и Mo(VI) из водного раствора композитами оценивалось следующими параметрами:

концентрацией ионов в исходном растворе и в очищенной водной фазе, мг/л;

степенью извлечения металла, %.

Для поддержания необходимого значения рН использовали соляную, азотную и серную кислоты и гидроксид натрия. Исходную концентрацию вольфрама и молибдена в растворах создавали на уровне 50-60 мг/л.

Результаты изучения сорбции ионов вольфрама и молибдена представлены на рис. 13,14.

Как видно из рисунков, композит обладает высокими сорбционными возможностями по отношению к изученным ионам. В ходе экспериментов нами установлено, что оптимальные условия сорбции для W(VI) — рН ? 4,5; для Мо(VI) — рН ? 4,8.

Степень извлечения Мо из модельного раствора составила 65 %, вольфрама 70 %.

Исследование сорбционных характеристик сорбентов по отношению к ионам свинца

В настоящее время промышленность всего мира переживает очередной этап преобразований, связанных с ужесточением экологических стандартов — происходит всеобщий отказ от свинца. Германия существенно ограничила его использование с 2000 г., Голландия — с 2002 г., а такие европейские страны, как Дания, Австрия и Швейцария, вообще запретили использование свинца. Эта тенденция станет общей для всех стран ЕС в 2015 г. США и Россия также активно развивают технологии, которые помогут найти альтернативу применению свинца. Большинство ведущих корпораций ставят отказ от свинца в списки первоочередных задач.

И все же глобальный переход на беcсвинцовые технологии — это задача пусть не очень далекого, но все же будущего. Дело в том, что опасность свинца для окружающей среды и здоровья человека парадоксальным образом сочетается с его исключительной значимостью для современной промышленности.

Свинец — во многом идеальный металл, ведь он обладает массой важных для промышленности достоинств. Наиболее очевидное из них — сравнительная легкость его получения из руд, которая объясняется низкой температурой плавления (всего 327°С).

По результатам официальной статистики, среди профессиональных интоксикаций свинцовая занимает первое место. Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, нарушает деятельность сердечно-сосудистой и репродуктивной систем.

В связи с этим, представлялось важным исследовать сорбционные возможности новых сорбентов по отношению к ионам свинца. Результаты исследований показали фильтратов и твердой фазы сорбенты после выдерживания в модельном растворе показали, что сорбенты эффективно сорбируют свинец из модельных растворов.

Таким образом, результаты исследований показали, что изученные полимерно-глинистые композиты обладают высокими сорбционными характеристиками по отношению к изученным ионам и представляют существенный практический интерес для использования в экологических технологиях связанных с регенерацией загрязненных водоисточников.

Деятельность ВОЗ

ВОЗ назвала свинец одним из 10 химических веществ, вызывающих основную обеспокоенность с точки зрения здоровья населения и требующих от государств-членов действий по защите трудящихся, детей и женщин детородного возраста. На своем веб-сайте ВОЗ опубликовала широкий ряд информационных материалов о свинце, включая информацию для директивных органов, технические руководства и материалы для проведения кампаний. ВОЗ разработала руководство по клиническому ведению лиц, подвергшихся воздействию свинца, и готовит и готовит руководящие принципы профилактики воздействия свинца, которые обеспечат сотрудников директивных органов, органы здравоохранения и медицинских работников научно обоснованными рекомендациями о мерах, которые они могут принять для защиты здоровья детей и взрослых от воздействия свинца.

Поскольку свинцовые краски по-прежнему являются источником воздействия во многих странах, ВОЗ вместе с Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде создала Глобальный альянс по отказу от применения свинца в красках. Кроме того, ВОЗ является партнером проекта, который финансируется Глобальным экологическим фондом и призван помочь как минимум 40 странам ввести в действие законодательные меры по ограничению использования содержащих свинец красок (3). Постепенный отказ от свинцовых красок к 2020 г. является одним из приоритетных действий правительств, включенных в Дорожную карту ВОЗ для повышения роли сектора здравоохранения в Стратегическом подходе к международному регулированию химических веществ нам пути достижения цели 2020 г. и на последующий период.

1) US CDC Advisory Committee on Childhood Lead Poisoning Prevention. CDC updates blood lead reference value to 3.5µg/dL. Atlanta: US Centres for Disease Control and Prevention; 2021 (https://www.cdc.gov/nceh/lead/news/cdc-updates-blood-lead-reference-value.html).

(2) End of leaded fuel use a “milestone for multilateralism” press release https://news.un.org/en/story/2021/08/1098792, 2021.

(3) SAICM GEF Project — Lead in Paint Component

Токсичность свинца и симптомы отравления

Свинец абсорбируется в желудочно-кишечном тракте. По кровеносной системе он разносится по всему телу. В мозгу накапливается незначительно. В целом свинец токсичен для кроветворной, нервной, желудочно-кишечной и почечной систем организма. Распределяется в костях (до 90 процентов поступления), мягких тканях, волосах, ногтях, зубах.

Симптомы отравления свинцом зависят от попавшей дозы и пути попадания:

При остром отравлении свинцом это желудочно-кишечные расстройства, отсутствие аппетита, диспепсия либо запор, а также явный симптом – приступообразные колики интенсивными пароксизмальными болями в животе, получившие название «сухие схватки».
Характерная бледность (впервые описана в 1831 году французским врачом Леннеком) – еще один признак отравления, причина чего – анемия, вызванная сокращением периода жизнедеятельности эритроцитов.
Черная свинцовая кайма на деснах возле зубов также характеризует отравление свинцом.

Свинец – яд широкого спектра действия, он токсичен для центральной и периферической нервной системы и может вызвать острую энцефалопатию (поражение клеток головного мозга). Или – при более мягком воздействии – уменьшение умственных способностей и агрессивное поведение. Периферическая нервная система реагирует на отравление свинцом так называемыми «свинцовыми параличами» (параличи рук и ног).

Источники и пути воздействия

Люди могут подвергаться воздействию свинца в процессе трудовой деятельности или при контактах с объектами окружающей среды. Оно главным образом обусловлено:

вдыханием частиц свинца, образующихся при сжигании материалов с содержанием свинца, например в ходе выплавки руды, переработки вторсырья, снятия свинецсодержащей краски и использования этилированного авиационного бензина; и
попадания в желудочно-кишечный тракт загрязненной свинцом пыли, воды (из труб со свинцом) и пищи (из контейнеров, изготовленных с использованием свинцовой глазури или свинцового припоя).

Особенно уязвимы к отравлению свинцом дети младшего возраста, поскольку по сравнению со взрослыми их организм абсорбирует в 4–5 раз больше свинца, попадающего в желудочно-кишечный тракт из того или иного источника. Из-за присущей детям любознательности и свойственного такому возрасту желанию тянуть руки в рот, дети кладут в рот и проглатывают свинецсодержащие или покрытые свинцом предметы, например загрязненную почву или пыль и отслаивающуюся свинцовую краску. Этот путь воздействия особенно опасен для детей, страдающим психологическим расстройством под названием пикацизм (постоянная и навязчивая тяга есть несъедобные вещи), которые могут отковыривать и съедать свинцовую краску со стен, дверных косяков и мебели. Воздействие загрязненной свинцом почвы и пыли в процессе переработки аккумуляторов и добычи полезных ископаемых явилось причиной массового отравления свинцом и многих случаев смерти среди детей младшего возраста в Нигерии, Сенегале и других странах.

При попадании свинца в организм он распределяется между такими органами, как мозг, почки, печень и кости. Свинец откладывается в зубах и костях, где он со временем накапливается. Отложенный в костной ткани свинец может возвращаться в кровь во время беременности, в результате чего его воздействию подвергается плод. Недоедающие дети больше подвержены влиянию свинца, поскольку их организм абсорбирует больше свинца в случае нехватки других питательных веществ, например кальция или железа. Наибольшему риску подвергаются дети самого раннего возраста (включая плод в период внутриутробного развития) и дети, живущие в неимущих семьях.

Общая информация

Свинец является природным токсичным металлом, который встречается в земной коре. Его широкое применение привело к масштабному загрязнению окружающей среды, попаданию свинца в организм человека и существенным проблемам общественного здравоохранения во многих районах мира.

Важными источниками загрязнения окружающей среды являются добыча, выплавка свинца, его использование в промышленном производстве, переработка вторсырья, а также применение свинца в составе широкого ассортимента продукции. Более трех четвертей глобального потребления свинца приходится на производство свинцово-кислых батарей для моторного транспорта. При этом свинец применяется также и во многих других изделиях, например в пигментах, красках, припое, витражах, посуде из свинцового хрусталя, боеприпасах, керамической глазури, ювелирных изделиях, игрушках, а также в некоторых косметических средствах (таких как кайал и синдур) и средствах народной медицины в Индии, Мексике, Вьетнаме и других странах. Свинец может содержаться в питьевой воде, поступающей по свинцовым трубам или трубам, соединенным свинцовым припоем. В настоящее время значительная часть свинца для нужд мирового хозяйства получается в результате переработки вторсырья.

Дети младшего возраста особенно уязвимы к токсичному воздействию свинца, и их здоровье может подвергаться глубоким и необратимым негативным изменениям, в первую очередь влияющим на развитие мозга и нервной системы. Свинец также вызывает долгосрочные последствия у взрослых, включая повышенный риск высокого артериального давления и повреждения почек. Воздействие высоких концентраций свинца на беременных женщин может вызывать выкидыши, мертворождения, преждевременные роды и низкую массу тела новорожденных.

Источники и вред здоровью от свинца

Выхлопные газы

Известно, что основным источником проникновения свинца в атмосферный воздух является автомобильный транспорт. Именно он виноват в том, что свинец вредит экологии. Ежегодно с выхлопными газами в окружающую среду попадает около 4000 тонн этого металла, и треть от этого количества проникает в воду. Нормальное, то есть безопасное, поступления свинца с пищей и водой составляет не более 170 мкг ежедневно, а в атмосферном воздухе его содержание не должно превышать 1 мкг, то есть одну миллионную долю грамма на кубический метр воздуха. При соблюдении этих норм количество металла в крови человека не должно превышать 9,6 мкг/дл, что является фоновым значением и не приводит к явлениям интоксикации. Но каково токсическое воздействие свинца на организм, какие соединения вызывают отравление?

Всё дело в том, что опасность прямо пропорциональна растворимости соединений свинца в жидкостях организма: можно вспомнить историю со свинцовым сахаром. Он вызывал приступы свинцовой колики, поскольку очень хорошо растворим в кислой среде. Именно желудочный сок является таким растворителем многих соединений. Поэтому острое отравление чаще всего происходит алиментарным путём, то есть он поступает в желудочно-кишечный тракт.

К таким соединениям, кроме уже известного ацетата, относится нитрат, хлорид, карбонат, хромат и много других соединений, именно они вызывают симптомы отравления свинцом. Опасность такова, что металл относят к первому классу опасности. Кроме свинцовых солей, очень вредными являются работы, связанная с выплавкой этого металла. Симптомы отравления парами свинца, его оксидом и пылью чаще всего встречаются при производстве красок, в кабельной промышленности, и в оружейном деле.

На фото: Оксиды и сульфид свинца. С левого нижнего угла по часовой стрелке: желтый оксид свинца (массикот, β-PbO); оранжевый сурик (ортоплюмбат свинца PbII2PbOIV4, чаще эту формулу записывают как Pb3O4); оксид свинца (IV), иногда ошибочно называемый “перекисью” свинца (получен как остаток от растворения сурика в уксусной кислоте в отсутствие окислителей); мелкокристаллический сульфид свинца, полученный гомогенным осаждением тиомочевиной из кипящего щелочного раствора гидроксоплюмбита натрия (блестящие частицы – кусочки “сульфидного зеркала”, осевшего на стенках реакционного сосуда); оксид свинца (II), выпавший и недорастворившийся при реакции уксуснокислого свинца с NaOH (в основном желтые пластинчатый кристаллы с небольшой примесью красных, более мелких и плотных, частиц).

Металлический свинец и его неорганические соединения чаще всего вдыхаются легкими, поскольку поступают в виде пыли или аэрозоля. А в желудочно-кишечный тракт и непосредственно через кожу проникают его растворимые соли. Отравление солями свинца приводит к тяжелой клинической картине.

Поступив в кровь человека, свинец связывается с белками, и циркулирует в крови в таком виде – альбуминат свинца. Неорганические соединения, проникшие в организм через респираторный тракт, также оседают в альвеолах, а затем попадают в малый круг кровообращения. Воздействие свинца на организм человека приводит к тому, что почти весь свинец поглощается кровью, и вызывает нарушение работы эритроцитов, или красных кровяных телец. Такие эритроциты плохо транспортируют гемоглобин, он хуже вырабатывается, и плохо связывается с кислородом в легких. В результате длительной интоксикации металл, в конце концов, оседает в костях, и постепенно там накапливается.

Вред свинца для организма человека гораздо более выражен у детей. У них риск отравления гораздо сильнее, поскольку скорость всасывания этого металла и его соединений у детей гораздо выше, чем у взрослых в связи с более быстрым обменом веществ растущего организма, причем чаще страдают дети в возрасте до 6 лет.

Видео – влияние свинца на организм человека:

Каковы симптомы отравления свинцом?

О применении свинца

В настоящее время свинец используется в технике, и его перестали применять в быту, и особенно в изделиях, связанных с хранением и транспортировкой пищи и воды. Окончательно перестал применяться свинец для производства консервных банок после многочисленных трагических случаев, связанных с гибелью членов арктических экспедиций. Так, экспедиция Джона Франклина в Арктику в середине XIX века почти вся погибла вследствие отравления свинцом, которым запаивались консервные банки. В конце XIX века произошло такое же отравление почти 20 зимовавших охотников на Шпицбергене. Источником отравления была также некачественная пайка консервных банок. Вред свинца для организма человека, как мы видим, может происходить с самой неожидаемой стороны.

Широко применяется он в аккумуляторной промышленности, нитрат свинца используется в химическом производстве взрывчатых веществ, а перхлорат применяется в горно-обогатительном деле, поскольку жидкость, его содержащая, является очень тяжелой, и применяется для флотации. Оксид свинца используется в лакокрасочной промышленности и в медицине.

В очень больших количествах потребляет свинец кабельная промышленность, поскольку фольга из металла является защитной оболочкой многих кабелей. Сплав свинца с висмутом применяется в электротехнике для приготовления катодов, арсенид свинца является сильным ядохимикатом, который используется для уничтожения шелкопряда и других насекомых, наносящих ущерб сельскому хозяйству.

Свинцовая оплетка кабеля

См. статью Лом кабеля.

Нитрат свинца используется для приготовления спичек, в текстильной промышленности. Вред нитрата свинца особенно выражен при случайном проглатывании. Очень важен в токсикологическом отношении тетраэтилсвинец, ТЭС. Интоксикация тетраэтилсвинцом, который использовалось в качестве присадки к бензину для повышения октанового числа, приводила к столь серьезным и тяжелым отравлениям, что в настоящее время тетраэтилсвинец запрещен во многих странах мира.

На банках с тетраэтилсвинцом написано предупреждение – ЯД!

Наконец, можно упомянуть классическое применение металла в качестве материала для ружейной дроби и изготовления пуль. Свинцовое стекло используется в качестве защитных экранов в рентгеновских установках, так же, как и просвинцованная резина для защиты организма человека от излучения. Также этот металл применяется в ядерных реакторах, поскольку вследствие высокой плотности и тяжести он способен интенсивно задерживать гамма-лучи. Какие же соединения свинца, кроме вышеперечисленных, являются источниками отравления, и способны привести к острой и хронической интоксикации? Как проявляется вред свинца на организм человека? Как протекает заболевание человека, вызванное отравлением свинцом в хронической форме?

Основные принципы лечения интоксикации свинцом

Первая помощь при отравлении свинцом при попадании соединений внутрь заключается в необходимости срочного промывания желудка слабым раствором магнезии, и дать пациенту магнезию внутрь, в качестве солевого слабительного. При тяжелых отравлениях показан аппарат искусственной почки, или гемодиализ.

Лечение отравления свинцом предполагает применение форсированного диуреза. Чтобы вывести элемент из организма, пациенту внутривенно капельно дают тетацин-кальций, курс инфузий продолжается 3 дня с последующим перерывом и затем курс возобновляется, его общая длительность – 1 месяц.

Выводят свинец из организма этилендиаминтетрауксусная кислота, и особенно пентацин. Он с успехом применяется внутривенно при свинцовых коликах. Также способствует удалению элемента тиосульфат натрия, или унитиол. При хронических отравлениях пациент должен получать внутривенно глюкозу и витамины группы B, при очень сильном болевом синдроме во время свинцовой колики показан подкожно атропин и хлорид кальция.

Антидотом при отравлении свинцом является тиосульфат натрия. Его показано вводить по 100 мл 30 % р-ра ежедневно внутривенно, на протяжении 3 дней.

Тиосульфат натрия – является антидотом при отравлении свинцом

В том случае, если произошло отравление тетраэтилсвинцом, то необходимо удалить все следы содержащий это соединение жидкости с одежды и кожи, путём мытья органическим растворителем, а потом водой с мылом.

Тетраэтилсвинец очень хорошо всасывается через кожу. При тяжелых отравлениях этим соединением у пациента часто возникают симптомы расстройства сознания, которые протекают в виде делирия. Это состояние лечится в реанимации, Пациенту показан поверхностный наркоз с применением барбитуратов, больших доз витаминов группы B, а при различии судорог и гиперкинезов показано применение нейролептиков.

Свинец. Источники загрязнения

Свинец проявлял свою токсичность с давних времен. В Древнем Риме использовали свинцовые трубы, кухонную посуду, содержащую свинец, не подозревая об опасности. Скелеты захоронений, относящиеся к тому периоду, носят на себе остатки свинца. В Древней Греции у людей, работавших со свинцом, наблюдались характерные признаки отравления, известные и сегодня:

колики,;
бред;
параличи.

В последнее время из-за антропогенных нагрузок концентрация свинца в природе повышается. Свинец легко выделить из руд. Используется он и как самостоятельный металл и в виде его химических соединений. Область применения его обширна: от свинцовых аккумуляторов для автомобилей до изготовления пуль и снарядов и много другого. Применяется свинец в полиграфии.

Замечание 1

Данные мониторинга показывают, что почва большинства городов в России содержит 30 мг/кг свинца. А где расположены производства, связанные с его использованием, этот показатель значительно выше.

Свинец поглощается с пищей, питьем и из воздуха. Не исключена вероятность отравления свинцом, мельчайшей свинцовой пылью и его ядовитыми соединениями на предприятиях соответствующих отраслей через рот, нос и грязные руки рабочих. Далее яд попадает в желудок, потом в кровь. Опасно вдыхание паров свинца и его окислов (например, при пайке пластин). Хроническому отравлению чаще подвержены алкоголезависимые и много курящие люди.

На предприятиях «свинцового комплекса» необходимо строжайше соблюдать технику безопасности, в частности использовать респираторы со сменными ватными фильтрами. В помещении должна быть хорошая вентиляция, так как воздух загрязняется свинцовой пылью и парами не только непосредственно на рабочем месте, но и по всему цеху. Для женщин отравление свинцом особо опасно, так как он проникает через плаценту, накапливается в грудном молоке.

Повышенная концентрация свинца наблюдается в радиусе нескольких километров от перерабатывающих свинец производств. Им загрязняется растительная продукция, овощи, фрукты.

Замечание 2

Фураж для откармливания сельскохозяйственных животных в местах высокой концентрации свинца также заражен, это сказывается на молоке и мясе этих животных.

Загрязненная почва участвует в заражении свинцом фруктовой, овощной и иной сельскохозяйственной продукции при бесконтрольном применении пестицидов, имеющих в составе свинец.

Источником поступления свинца может служить жестяная банка, ее применяют как тару для 10-15 процентов пищевых изделий. Опасным источником служит свинцовый припой в швах банки, если он выполнен некачественно или превышен срок годности консервированного продукта. Сейчас разрабатываются и внедряются новые методы пайки и закатки банок.