Курсовая работа: Токсические химические элементы. Химизм действия

В стоках кожевенных заводов уровень мышьяка достигает 300 мг/л, азотнотуковых комбинатов 0,8 мг/л, свинцово-цинковых предприятий 0,15-0,22 мг/л, рудообогатительных фабрик 0,8 мг/л, молибдено-вольфрамовых заводов 0,9 мг/л, никелевых заводов 1,4 мг/л, свинцовых комбинатов 0,06 мг/л, гидрометаллургических цехов оловозавода 634 мг/л, горнообогатительных комбинатов 0,5 мг/л, обогатительных фабрик 400 мг/л.

Загрязнение водной среды мышьяком возможно также при длительном контакте природных вод с отвалами на основе неутилизируемых твердых мышьяксодержащих отходов. Отходы, складируемые на открытых площадках без спецзахоронения или замуровываемые в глиняные траншеи и котлованы, равно как сбрасываемые в прудки-отстойники, представляют собой мощные источники загрязнения почвы, воды и воздуха мышьяком. Содержание мышьяка в отвалах может достигать значительных величин.

Применение мышьяксодержащих пестицидов в сельском хозяйстве приводит к загрязнению почвы. В некоторых сельскохозяйственных районах в почве обнаруживали до 30 мг/кг этого элемента.

Содержание мышьяка в воздухе рабочей зоны предприятий варьирует в широких пределах. Так, в медеплавильном и медносерном производстве он обнаруживается от 7 до 6600 мкг/м3, в производстве швейнфуртской зелени — 39 мг/м3, на золотодобывающих рудниках — 0,001-0,028 мг/м , на стекольном заводе

— 10 мкг/м , в производстве инсектицидов — 40 мкг/м . Хлорид мышьяка (III) в концентрации 0,2 мг/л переносится не более минуты. Смертельная доза оксида мышьяка (III) 20-300 мг; метаарсенита кальция 0,15-0,3 г; метаарсенитацетата меди 0,15-0,2 г.

Механизм токсического действия

Основные расстройства, вызываемые мышьяком.

1.  Нарушение тканевого дыхания и снижение энергетических ресурсов клетки в результате метаболического разобщения окислительного фосфорилирования. Этот эффект реализуется несколькими путями в зависимости от валентной формы мышьяка.

2.  Общий ацидоз, развивающийся вследствие угнетения окислительных процессов и накопления в тканях молочной, пировиноградной кислоты и других кислых продуктов обмена.

3.  Нарушение гемодинамики из-за паралича капилляров, увеличения порозности стенок кровеносных сосудов, расстройства сердечной деятельности, местного токсического действия на выделительные органы, что приводит к значительному обезвоживанию организма, потере солей.

4.Гемолиз и анемия, усиливающие гипоксию тканей, обусловленную не только расстройством реакций окислительного фосфорилирования, но и нарушением транспорта кислорода вследствие включения мышьяка в молекулу Mb.

5.  Дегенеративное и некротическое поражение тканей в местах их контакта с мышьяком.

6.  Индуцирование бластомогенных процессов при экспозиции различных соединений мышьяка. Эпидемиологически давно уже показана связь между воздействием мышьяка и повышенной заболеваемостью человека раком кожи, респираторной, лимфатической и гематопоэтической систем, желудочно- кишечного тракта. В последнее время появились работы, подтверждающие канцерогенную опасность мышьяка в опытах на животных. Генез мышьяковых раков изучен недостаточно. Высказано предположение, что замещение фосфора мышьяком в ДНК приводит к нарушению хроматинного материала.

Эмбриотоксический, гонадотоксический и тератогенный эффекты обнаружены в экспериментах на живых организмах. Описаны случаи анэнцефалии у хомячков; дефектов мозга, глаз, гидроцефалии у крыс и куриных зародышей; агенез почек и гонад, преждевременное закрытие нейропоры, уродства мочеполовой системы, случаи смерти от многочисленных морфологических аномалий у животных под влиянием мышьяксодержащих соединений.

В малых дозах мышьяк действует подобно наркотику, вызывая ощущение силы и здоровья, которое сменяется подавленностью при отмене. Развивается толерантность (привыкание к дозе).

Токсикокинетика и токсикодинамика

Мышьяк поступает в организм при ингаляции, с пищей и водой. Кроме того, многие его соединения способны проникать через неповрежденную кожу, слизистые оболочки и плаценту.

При пероральном и ингаляционном поступлении абсорбция составляет 60- 80%). Через слизистые оболочки быстрее абсорбируется Asr\ в то время как через неповрежденную кожу лучше проникает As \ Попавший в кровяное русло мышьяк локализуется в эритроцитах (86-99%) и лейкоцитах. В эритроцитах мышьяк избирательно накапливается в гемоглобине Через 8-15 дней от начала заболевания появляются резкие боли в конечностях, парестезии, парезы с преимущественным поражением разгибателей, трофические расстройства. Паралитическая форма интоксикации выражается резкой слабостью, сонливостью, сильными головными болями, головокружениями, упадком сердечной деятельности, судорогами, коматозным состоянием. Смерть наступает от паралича дыхательного и сосудодвигательного центров. У выживших остается тяжелое диффузное поражение нервной системы в виде токсической энцефалопатии (нарушение речи, координации движений, ослабление памяти, психозы).

Хроническое отравление.

Интоксикация арсином характеризуется полиморфной клинической симптоматикой. Жалобы на повышенную утомляемость, исхудание, тошноту, головокружение, боли в конечностях, желудке и кишечнике, груди, горле, охриплость, затруднение дыхания с кашлем и колотьем в груди, отек лица и век, чувство онемения пальцев рук и ног, сухость во рту, жидкий стул. В крови снижены количество эритроцитов, уровень НЬ, количество лейкоцитов. Изменена ЭКГ. В моче появляется белок. Наблюдается выпадение волос и ногтей, дерматиты, кровоизлияния, гиперпигментация кожи, гиперкератоз на ладонях и подошвах. Отмечена повышенная заболеваемость раком кожи и интерстициальных органов. Диагноз подтверждается наличием мышьяка в моче. При поступлении через органы дыхания — конъюнктивиты, риниты, фарингиты, перфорация носовой перегородки, трахеобронхиты, эмфизема легких. Обращают на себя внимание отеки лица, шеи, лодыжек, бронзовая гиперпигментация отдельных участков кожи и слизистых, эритема вследствие капиллярной дилатации, меланоз на незащищенных областях тела, гиперкератоз ладоней и подошв с десквамацией кожи, ломкость ногтей и их поперечная исчерченность, облысение.

При длительном воздействии мышьяка развивается болезнь Bowen's как кожное проявление наличия неопластических процессов в различных системах.

Нейропатия — отличительный признак хронического отравления (симметричная, сенсорно-моторного типа). Особенностью мышьяковых полиневритов является раннее расстройство чувствительности дистальных отделов рук и ног, спонтанные боли, парестезии, гиперпатии.

Могут развиться мышечная атрофия, параличи, парезы, атаксия. Встречаются невриты зрительного и слухового нервов, вестибулярные расстройства, нарушение костной проводимости. Полиневриты характеризуются положительными корешковыми симптомами и признаками поражения боковых и передних рогов спинного мозга.

Имеет место энцефалопатия — нарушение памяти, речи, психозы. Нарушается кардиовнетрикулярная проводимость. Нередко страдает система крови: анемия, снижение уровня НЬ анемии и геморрагические алейкии. В костном мозге гиперплазия элементов красного ростка. Могут развиться хронический гепатит, миокардиодистрофия, перикардит, токсическое поражение почек.

Хлорид мышьяка (III) раздражает глаза и слизистые, вызывает развитие дерматитов и экземы на открытых участках тела.

Токсикологическая диагностика

Мышьяковую интоксикацию следует подозревать у любого лица с комбинацией следующих симптомов: нервные, желудочно-кишечные, кардиоваскулярные и респираторные расстройства; гемолитические отклонения; кожные поражения; нарушения функционального состояния печени и почек.

Для диагностики необходимо определить мышьяк и его метаболиты в моче, кале, волосах и ногтях. Наличие 200 мкг/мл в пробе мочи, как и 100 ммоль/100 г образца волос и ногтей, является показателями мышьяковой интоксикации.

Детоксикаиия

Дать пить теплый раствор поваренной соли (1 столовая ложка на стакан воды) и после этого вызвать рвоту. Промывание желудка через зонд (при отсутствии склонности к коллапсу) целесообразно проводить в первые 3-4 ч изотоническим раствором поваренной соли (2 чайные ложки на 1 л воды). В жидкость для промывания добавить активированный уголь (2 столовые ложки на 0,5 л воды) или 1% тиосульфат натрия в качестве слабительного. Объем жидкости для взрослого человека 300 мл одномоментно. После промывания желудка дать выпить пострадавшему теплое яичное молоко (2-4 сырых яйца, взбитых в 0,25 л молока) или тиосульфат натрия. Как временная мера используется внутривенное вливание 40% глюкозы с витаминами В и В2. При сильных болях применяют анальгетики, противосудорожные, сердечные препараты. Проводят защиту от охлаждения. При необходимости дают кислород, применяют искусственное дыхание. При отравлении арсином кислород дают во время транспортировки.

При отравлении хлоридом мышьяка (111) проводят противошоковые мероприятия, при угрозе развития отека легких - в/венное введение 20 мл глюконата кальция (20%) и глюкокортикоидов (преднизолон 100-150 мг). При отеке легких — фуросемид и/или осмотерапия; отсасывание пенистого экссудата, введение средств, уменьшающих пенообразование.

Ртуть и ее соединения.

Ртуть - это жидкий металл. В природе встречается в чистом виде и в виде соединений с серой, главным образом в виде ярко-красного сульфида HgS (киноварь), которому сопутствует в небольших количествах самородная ртуть, вкрапленная в несущую породу в виде капель Обнаруживается ртуть в атмосфере в концентрациях 0,00002-0,00003 мг/м3 воздуха. В небольшом количестве она содержится в каменном угле и дереве, а при сжигании их может поступать в воздух. Ртуть не является микроэлементом, однако суточная потребность человека в соединениях ртути составляет 5 мкг/кг.

В организм человека ртуть поступает в наибольшей мере с рыбопродуктами, в которых ее содержание может многократно превышать ПДК = 0,5 мг/кг. Для других продуктов характерно следующее содержание ртути

В молодых животных ртути меньше, чем в старых. В хищниках больше, чем в объектах, которыми они питаются. Особо «отличившиеся» рыбы - тунец - содержат до 0.7 мг/кг и более. Отсюда следует, что в питании не следует злоупотреблять хищной рыбой. В Японии сброс отходов промышленности в р. Агано и залив Минамата привел в 1960-х гг. к обогащению ртутью рыб, крабов и устриц. Употребление их в пищу вызвало сильнейшее отравление местных жителей. Рыбный промысел в заливе до сих пор запретен, поскольку на дне моря лежит 600 т ртути, В Швеции и США рыболовам рекомендовано возвращать в озеро пойманную рыбу, если ее возраст более грех лет./С увеличением кислотности воды в озере на I единицу рН концентрация ртути в тканях рыб повышается в среднем на 0,1 4 мг/кг. «Накопителем» ртути являются почки животных (до 0,2 мг/кг). Но если при приготовлении почек их неоднократно вымачивать, меняя воду, и дважды их выварить, то можно снизить содержание ртути примерно в 2 раза.

В растительных продуктах ртуть больше всего содержится в орехах, в какао- бобах и шоколаде (до 0,1 мг/кг). В большинстве остальных продуктов содержание ртути не превышает 0,01-0,03 мг/кг, С пищей человек в сутки получает ее 20 мкг.

О высокой токсичности ртути свидетельствуют очень низкие ПДК: 0,0003 мг/кг3 в воздухе и 0,0005 мг/л в воде.

Со многими металлами ртуть легко образует жидкие или твердые сплавы — амальгамы. Амальгамы серебра и кадмия химически инертны и тверды при температуре человеческого тела, но легко размягчаются при нагревании. Железо и сталь не амальгамируются, поэтому ртуть хранят и транспортируют в стальных сосудах.

Сфера производства и применения металлической ртути, ее неорганических и органических соединений, а также приборов с ртутным заполнением очень обширна

Это — добыча ртути из рудного сырья, извлечение из руд благородных металлов; производство хлора и каустика ртутным методом; амальгамирование; изготовление и применение измерительных приборов (ртутных термометров, барометров-анероидов, манометров и др.); производство и применение электротехнических прибором (выпрямителей переменного тока, ртутных контактов, каломельных электродов и др.); производство электрических ламп накаливания, кварцевых и люминесцентных ламп, рентгеновских трубок, радиоламп; производство и применение сулемы, каломели и других соединений ртути; производство и применение ргутьсодержащих детонаторов; применение ртути при электролитических процессах в качестве катода; применение ртути в качестве катализатора при различных химических процессах, например при получении уксусной кислоты, в производстве нромедола и стрептомицина. Применяется ртуть в составе припоя (кроме 4% Hg, содержит 93% Р(> и 3% Sn), при горячей обработке вольфрамовомолибденовой проволоки, в составе красок для покраски морских судов, при изготовлении градуированной посуды, в качестве теплоносителя и т.д.

Сулема применяется для получения каломели и других соединений ртути; для консервирования древесины, при гальванопластике, бронзировании и термической металлизации; в производстве аккумуляторов; в составе красок для подводных частей морских судов; при производстве оловянных и цинковых сплавов с тонкой структурой; при дублении кож; в фотографии (усилитель для светочувствительности бумаги); при гравировании и литографии; в сухих батареях; в химико-фармацевтическом производстве (препараты дня дезинфекции): для протравливания семян против грибковых и бактериальных заболеваний как инсектицид.

Использование соединений ртути в качестве лечебных препаратов

В 140 г. н. э. китайский алхимик Вый Поян занимался изготовлением «пилюль бессмертия». Их состав - сульфид ртути. Эти пилюли он принимая сам, давал их ученикам и своей любимой собаке. Все они, конечно, умерли.

Известно, что в старину заворот кишок лечили, давая больному выпить стакан ртути. Основная масса ртути, пройдя через кишечник, выводится из организма, но капельки ее задерживались в организме, не вызывая негативных последствий.

С 1819 г. амальгаму (сплав ртути с каким-либо металлом, чаще всего с серебром, оловом или медью) применяют для пломбирования зубов, И до сих пор она остается лучшим материалом для лечения некоторых случаев кариеса. Немецкие стоматологи выяснили, каким образом она влияет на организм человека. Оказалось, что в день из пломбы в организм просачивается -5 мкг ртути. Это количество безопасно в сравнении с тем, сколько ее поступает в организм .при активном и пассивном курении.

Оксиды ртути, ее неорганические и органические соли обладают антисептическими и противопаразитарными свойствами, оказывают мочегонное и слабительное действие. Препараты ртути для лечебных целей были предложены еще в 16 веке Парацельсом. Во второй половине 20 века значение препаратов ртути в медицинской практике существенно уменьшилось в связи с появлением более активных и менее токсичных лекарственных средств.

Фармакологические свойства и фармакокинетика препаратов ртути определяются их химической структурой, физико-химическими свойствами и зависят от лекарственной формы и путей введения. Местное действие препаратов ртути на кожу и слизистые оболочки, а также степень всасывания зависят от их растворимости в воде и биологических жидкостях. Растворимые соли ртути (например, ртути дихлорид) денатурируют белки, причем с увеличением степени диссоциации этих солей выраженность их прижигающего и раздражающего действия возрастает. Растворимость солей ртути увеличивается в присутствии натрия хлорида и солей других галогенов. Выводится ртуть достаточно быстро, причем органические соединения быстрее, чем неорганические.

В качестве антисептических, дезинфицирующих средств используют органические и неорганические соединения ртути. Растворимые соединения ртути действуют быстрее и активнее, но они и более токсичны.

Ртути дихлорид (HgCb: Hydrargyri dichloridum; сулема. Hydrargyrum dichloratum) представляет собой тяжелый белый порошок или белые кристаллы, растворимые в воде и эфире, легко растворимые в кипящей воде и спирте. Препарат обладает высокой антимикробной активностью. Взаимодействует с белками микробной клетки, образуя рыхлые альбумины; при местном применении оказывает противомикробное действие на ткани; угнетает рост и размножение бледной спирохеты. В присутствии белков активность препарата снижается. Высоко токсичен. Может вызывать местное раздражение тканей и тяжелые дерматиты и дерматозы, которые могул появляться при повторном попадании растворов на кожу; поражение почек. Применяется при дезинфекции белья, одежды, стен лечебных учреждений, неметаллических предметов ухода за больными, редко для лечения кожных заболеваний.

Pmvmu монохлорид. Обладает противомикробным действием. По своему действию на организм сходен с ртути дихлоридом. Ранее применялся как слабительное, мочегонное и желчегонное средство, теперь используется только наружно (в виде 33% мази на вазелине и безводном ланолине) при заболеваниях роговицы, бленнорее, венерических заболеваниях и др.

Pmvmu окись желтая (HgO; Hydrargyri oxydum flavum; синонимы: ртуть осадочная желтая, Hydrargyrum oxydatum flavum) представляет собой тяжелый, тонкий, желтый или оранжево-желтый порошок без запаха, нерастворимый в воде и легко растворимый в соляной и азотной кислотах. Выпускается в виде мази ртути окиси желтой, состоящей из окиси ртути желтой (2 части), вазелинового масла (2 части), вазелина (SO частей) и ланолина безводного (16 частей). Применяют этот препарат главным образом при конъюнктивитах, кератитах, блефаритах, а также при некоторых кожных заболеваниях (сикоз, себорея). Может вызывать аллергическую реакцию.

Мазь ртутная серая (Unguentum Hydrargyri einereum) состоит из ртутной мази концентрированной, ланолина безводного, жира свиного и жира бычьего очищенного, содержит около 30% металлической ртути.

Назначается при сифилисе (случай, когда антибиотики оказывают слабое действие): педикулезе, вызванным лобковыми вшами. Применяется наружно: втирания в кожу по 2-5 г. Курс лечения — 36-40 втираний (при сифилисе). Может вызывать воспаления фолликулов, дерматит, аллергические реакции.

Токсичность

В 19 веке около 120 человек, производивших золочение Исаакиевского собора в Петербурге, получили смертельные отравления. Купола золотили, натирая металлическую кровлю амальгамой золота - раствором золота в ртути. Смертельное отравление было вызвано парами ртути, которыми ежедневно дышали рабочие. Это произошло потому, что рабочие и руководство плохо знали токсические свойства ртути и не обратили внимание на симптомы начавшегося отравления: отсутствие аппетита, головные боли и желудочные расстройства.

В средние века отравление ртутью получило название «болезнь сумасшедшего шляпочника», т.к. заболевали мастера, применявшие ртутные препараты при изготовления фетровых шляп.,

Органические и неорганические соединения ртути, широко используемые в домашнем хозяйстве, медицине, сельском хозяйстве и в промышленности, редко становятся причиной острых и хронических отравлений. Опасность острого отравления возникает при ингаляции концентрированных паров, например, при разрыве ламп с парами ртути, увеселительных предметов, после приема внутрь примерно 10 мл металлической ртути. Увеличение частоты отравлений соединениями этой группы во всем мире связано с загрязнением биосферы отходами использующих ртуть производств, а также с широким применением пестицидов Отравления возникают' при употреблении муки, приготовленной из обработанных солями ртути зерен, гороха, подсолнечника, а также фруктов, зараженной рыбы, мяса. Возможна внутриутробная интоксикация, а также интоксикация через молоко матери. Отравления могут быть вызваны и применением лекарственных препаратов. Хлорид ртути (1) - каломель - входит в состав некоторых кремов для кожи в качестве антисептика: хлорид ртути (11) - сулема -прежде использовалась в качестве антисептика. Органические и неорганические соединения ртути находили применение в качестве противопаразитарных и мочегонных средств, входили в состав противозачаточных и дезинфицирующих. Ртуть является промышленным ядом с резко выраженными токсическими свойствами Острые и хронические отравления возможны также при разливе, фильтрации, очистке и транспортировке ртути; при производстве гремучей ртути (при этом в воздух могут одновременно поступать окислы азота, эфиры азотной кислоты, пары летучих органических соединений, цианистый водород). Отравления возможны при использовании ртути как зонирующей (изолирующей) жидкости; при производстве электродов и электрических батарей; при чистке, сварке или ремонте котлов, в которых ранее содержалась ртуть.

Отравления в лабораториях могут быть следствием того, что работа с ртутью нередко проводится на неприспособленных для этого рабочих столах, без подставок под посуду и резервуары. В лабораториях подчас отсутствуют вентиляционные установки и вытяжные шкафы; нет правил внутреннего распорядка или в них не говорится о мерах предосторожности при работах с ртутью. Опасность отравлений в химико-фармацевтическом производстве связана с загрязнением воздуха рабочих помещений ртутью (0,00007-0,05 мг/л) и сулемой (0,000005-0,00002 мг/л). Смертельная доза растворимых солей ртути при введении в желудок, по данным разных авторов, 0,2-0,5 г. Нитрит ртути вызывает острое отравление при более высоких дозах. Возможно острое отравление при поступлении в организм 2-3 г каломели. Описаны случаи острых отравлений при наличии в воздухе около 0.05 мг/л и даже только 0,00013-0,0008 мг/л ртути.

Страницы: 1, 2, 3, 4