Тема Оценка токсикологического воздействие тяжелых металлов на качество окружающей среды и здоровье человека

Цель занятия: ознакомить студента с возможными неблагоприятными последствиями воздействия некоторых тяжелых металлов на организм человека.

Исходные материалы: варианты практических занятий (см. табл вариантов) и методические указания по проведению практического занятия (см. методические указания " Оценка токсикологического воздействие тяжелых металлов на качество окружающей среды и здоровье человека ")

Задание

- выбрать вариант по таблице, вариантов;

- ознакомиться с методикой;

- выделить токсичные тяжелые металлы и вещества потенциально опасные для организма человека;

- определить источник поступления этих веществ в среду обитания и путь поступлений к человеку;

- определить ПДК в атмосферном воздухе вредных веществ и сравнить с фактическим значением;

- определить пищевые продукты, содержащие тяжелые металлы и другие вредные вещества, а также ПДК этих веществ в продуктах;

- сравнить фактическое содержание этих веществ в продуктах с ПДК;

- выявить возможное заболевание, вызываемое тяжелым металлом;

- оформить выполненное задание в виде отчета .

- Сделайте вывод о возможных путях попадания токсичных металлов в организм человека и мерах предосторожности.

Теоретическое обоснование работы

Оценка потенциального вредного воздействия тяжелых металлов

на организм человека

 

В результате деятельности человека в окружающую среду попадает значительное количество загрязняющих веществ, многие из которых являются вредными веществами, отрицательно, воздействующие прямо и косвенно на организм человека. Расширение промышленной деятельности ведет к увеличению потенциально опасных веществ и ок­ружающей среде. Загрязнители окружающей среда перераспределяются в пространстве вследствие движения воздуха, воды и из-за того, что они попадают в пищу живым организмам, а далее по пищевым цепям к человеку.

Основные источники антропогенных загрязнений – промышленные выбросы вредных газов, золы, дыма предприятиями металлургической химической, машиностроительной, приборостроительной промышленности, тепловыми станциями, автотранспортом, промышленностью строительными материалов и многими другими.

Значительную долю среди загрязнителей окружающей среды занимают тяжелые металлы и их соединения. Большое значение имеет идентификация токсичных и потенциально-токсичных веществ, определена источников их поступления в окружающую среду, путь их в организм человека и результат их воздействия на здоровье человека.

Металлы по плотности подразделяются на две группы:

- легкие металлы, плотность которых не более 5000 кг/м3;

- тяжелые металлы - все остальные (Табл. 1).

Большинство тяжелых металлов и их соединений токсичны. Сте­пень их вредного воздействия на организм человека определяется их концентрацией в атмосферном воздухе и пищевых продуктах, по­скольку основные пути их поступления в организм – через органы дыхания, а также с пищей и водой.

Токсичные и потенциально-токсичные вещества, источник их поступления в среду, путь поступления к человеку и возможное заболевание приведены в табл. 2.

Для количественной оценки используется понятие предельно-допустимой концентрации (ПДК), которой называется норматив, оп­ределяющий количество вредных веществ в окружающей среде, при постоянном контакте или при воздействии которого за определенный промежуток времени на организм не происходит изменения здоровья у человека и не вызываются неблагоприятные последствия у потом­ства. Под среднесуточной ПДК понимают концентрацию загрязняющих веществ в воздухе, не оказывающую на человека прямого и косвенного вредного воздействия при круглосуточном вдыхании.

 

Таблица 1

Тяжелые металлы

 

Название элемента и его обозначение

Атомный вес Плотность, кг/м3
Цинк Zn 65.37 7140
Хром Cr 51.996 7160
Марганец Mn 54.938 7440
Олово Sn 118.69 7280
Железо Fe 55.847 7860
Кадмий Cd 112.40 8650
Никель Ni 58.71 8900
Медь Cu 63.546 8920
Висмут Bi 208.98 9800
Свинец Pb 207.19 11344
Ртуть Hg 200.59 13546
Вольфрам W 183.85 19300
Молибден Mo 95.94 10230
Серебро Ag 107.868 10500
Золото Au 196.967 19300
Платина Pt 195.09 21450
Осмий Os 190.2 22500

 

 

Тяжелые металлы: Zn, Cr, Mn, Sn, Fe, Cd, Ni, Cu, Bi, Pb, Hg, W, Mo обладают токсичностью (Иногда сюда же по вредному воздействию относят мышьяк As с плотностью 5730 кг/м3).

Ag, Au, Pt, Os являются драгоценными металлами.

Таблица 2

 

Токсичные и потенциально-токсичные вещества в природно-антропогенных экосистемах и их воздействие на организм человека

 

Вещество Источник поступления в среду Поступление к человеку Заболевание
Цинк Производство цветных металлов; оцинковывание С воздухом Интоксикация
Хром Химическая промышленность; металлургия; производство огнеупорных материалов С воздухом Бронхиальный рак
Марганец Выплавка металлов; удобрения; жидкое топливо; использование спичек и пиротехнических изделий С воздухом Прогрессирующие поражения центральной нервной системы, пневмония и др.
Железо Промышленное производство; природная вода С пищей, С водой Цирроз печени, заболевание кровеносной системы
Кадмий Производство цветных металлов; удобрения; пестициды; машиностроение С пищей, С водой, С воздухом Почечные болезни, рак предстательной железы
Никель Промышленное производство; никелирование изделий С воздухом, С пищей Бронхиальный рак, дерматиты, интоксикация, аллергия
Медь Цветная металлургия; промышленное производство медных и латунных изделий; химическая промышленность и др. С водой С пищей Интоксикация, анемия, гепатит
Свинец Цветная металлургия; пестициды; двигатели внутреннего сгорания; придорожная пыль; радиоэлектронная промышленность С воздухом, С водой, С пищей Интоксикация, поражение центральной нервной системы, печени почек, мозга, половых органов
Ртуть Добыча и производство; пестициды; сжигание органического топлива С водой, С воздухом, С пищей Интоксикация, паралич, психическая неполноценность новорожденных
Молибден Черная и цветная металлургия; машиностроение; почва; природные воды; производство красителей С воздухом, С пищей, С водой Нарушения центральной нервной системы, подагра
Мышьяк Промышленное производство; пестициды; почва, обработанная гербицидами С водой, С пищей Интоксикация, рак легких и кожи, нарушение функции желудка, периферические невриты

 

Среднесуточные ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл. 3.

Для определения ПДК загрязняющих веществ в различных пищевых продуктах следует использовать данные табл. 4.

Результаты оценки вредного воздействия тяжелых металлов на организм человека могут быть представлены в виде таблицы, образец которой приведен в табл. 5.

 

Таблица 3

 

Предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест

 

Вредное вещество Среднесуточная ПДК, мг/м3 Класс опасности
Вольфрам натрия (в пересчете на W) 0.1 3
Железа оксид (в пересчете на Fe) 0.04 3
Железа сульфат (в пересчете на Fe) 0.07 3
Железа хлорид (пересчете на Fe) 0.04 2
Кадмиевая оксид (в пересчете на Cd) 0.01 2
Марганец и его соединения (в пересчете на диоксид Mn) 0.01 2
Соединение меди (в пересчете на Cu) 0.02 2
Мышьяк и его соединения (в пересчете на As) 0.03 2
Растворимые соли никеля (в пересчете на Ni) 0.002 1
Никель и его оксид 0.001 2
Олова хлорид (в пересчете на Sn) 0.05 3
Соединения ртути (в пересчете на Hg) 0.0003 1
Свинец и его соединения (в пересчете на Pb) 0.0003 1
Свинец сернистый (в пересчете на Pb) 0.0017 1
Хром шестивалентный 0.0015 1
Цинка оксид (в пересчете на Zn) 0.05 3

 

Таблица 4

 

Предельно-допустимая концентрации тяжелых металлов и мышьяка

в пищевых продуктах

 

Пищевые продукты и загрязняющие вещества ПДК, мг/кг
1 2

Зерно, мука, группы продовольственные

Ртуть 0.01
Свинец 0.2

Мясо и птица /мороженные/, мясопродукты0.03

Свинец 0.5
Ртуть 0.03

Рыба и рыбопродукты

Свинец 1.0
Мышьяк 1.0
Ртуть /рыба морская/ 0.4
Ртуть /рыба пресноводная хищная/ 0.6
Ртуть /рыба пресноводная нехищная/ 0.3
Ртуть /рыбные консервы/ 0.3
Ртуть /моллюски и ракообразные/ 0.2

Молоко и молочные продукты

Ртуть 0.005
Свинец 0.05
Кадмий 0.01

Фрукты, цитрусовые, овощи

Свинец 0.4-0.5
Мышьяк 0.2

Фруктовые соки и компоты

Свинец 0.4
Мышьяк 0.2
Медь 5.0
Кадмий 0.02

Жиры и масла

Свинец 1.0
Кадмий 0.05
Медь /животный жир/ 0.5
Медь /масло растительное/ 0.4
Медь /маргарин/ 0.1
Цинк 10.0

Безалкогольные напитки

Свинец 0.4
Кадмий 0.01

Алкогольные напитки

Свинец 0.3
Кадмий 0.05

Сахар

Свинец 1.0
мышьяк 1.0

Соусы

свинец 3.0

Соевые белки

Ртуть 0.03
Кадмий 0.2
Свинец 2.0
Цинк 60.0
Мышьяк 1.0
Медь 30.0

Продукты, законсервированные в жестяную тату

Олово 100-200

Продукты детского и диетического питания

Ртуть 0.005
Свинец 0.1
Кадмий 0.01
Медь 2.0
Цинк 5.0

Продукты для детского питания на фруктовой и овощной основе

Ртуть 0.01
Кадмий 0.03-0.05
Мышьяк 0.1
Медь 5.0
Цинк 30.0

Зерно для детского и диетического питания

Ртуть 0.01
Свинец 0.2
Кадмий 0.02
Медь 5.0
Медь /гречиха/ 10.0
Цинк 25.0

Молотые продукты для диетического питания

Ртуть 0.01
Свинец 0.2
Кадмий 0.02
Медь 4.0
Медь /гречневая крупа/ 10.0
Цинк 20.0

 

 

Таблица 5

 

Результаты оценки вредного воздействия тяжелых металлов на организм человека

 

Тяжелый металл, его соединения Источник поступления в среду обитания Путь поступления к человеку ПДК в атмосферном воздухе населенных мест, мг/м3 Класс опасности Сравнение фактического значения концентрации вещества в атмосферном воздухе с ПДК Пищевые продукты, содержащие тяжелые металлы ПДК тяжелых металлов в пищевых продуктах, мг/кг Сравнение фактического содержания тяжелых металлов в продуктах с ПДК Возможное заболевание, вызываемое тяжелым металлом
                   
                   

 

Исходные данные

 

К практическому занятию «Оценка токсикологического воздействие тяжелых металлов на качество окружающей среды и здоровье человека»

 

№ варианта

Вещество

Фактическая концентрация

Среднесуточная в атмосферном воздухе, мг/м3

В пищевых продуктах, мг/кг

1

2

3

4

01

Марганец

0.05

Молоко

-

Мышьяк

0.04

Рыба

1.5

Кальций (катион)

-

Вода

100

Свинец

0.003

Компот

0.5

Йод (анион)

-

Овощи

3

Медь

-

Масло

0.5

Кадмий

-

Молоко

0.1

Натрий (катион)

-

Фруктовый сок

0.1

02

Оксид кадмия

0.03

Жиры

-

Кадмий

-

Ликер

0.1

Магний (катион)

-

Вода

50

Цинк

-

Соевые белки

70

Мышьяк

0.5

Сахар

2.0

Кальций (катион)

-

Молоко

90

Йод (анион)

-

Зерно

0.1

Свинец

0.01

Мясо

0.6

03

Мышьяк

0.04

Соевые белки

2.0

Окись цинка

0.06

Фрукты

-

Натрий (катион)

-

Рыба

1.0

Кальций (катион)

-

Вода

50.0

Карбонат натрия

-

Вода

5.0

Растворимые соли никеля

0.05

Мясо

-

Медь

-

Жир

1.0

04

Хлористый натрий

-

Сок 0.1

Медь

-

Маргарин 0.15

Ртуть

0.0005

Зерно 0.05

Калий (катион)

-

Вода 1.0

Свинец

0.0004

Вино 0.4

Цинк

-

Диетическое питание 7.0

Кадмий

-

Жиры 0.1

Кальций (катион)

-

Компот 1.0

05

Никель

0.02

Зерно -

Калий (катион)

-

Вода 20,0

Хром (6+)

0.02

Цитрусы -

Литий

-

Вода 0,01

Алюминий

-

Молоко 0,001

Ртуть

-

Мясопродукты 0,05

Мышьяк

0.05

Сахар 1,05

Оксид цинка

0.07

Фрукты -

06

Медь

-

Маргарин 0,

Железа сульфат

0.09

Масло -

Магний (катион)

-

Вода 5,0

Углерод

-

Выпечка 0,001

Марганец

0.05

Мясо -

Натрия хлорид

-

Крупа 1,0

Оксид кадмия

0.02

Рыба -

Ртуть

-

Продукты детского и диетического питания 0,01

07

Свинец

0.0005

Мука 0,3

Оксид никеля

0.005

Жир -

Цинк

-

Масло 12,0

Кадмий

-

Сок фруктовый 0,05

Мышьяк

-

Сахар 2,0

Йод (анион)

-

Жир 0,5

Кальций (катион)

-

Вода 20,0

Диоксид углерода)

0.5

Вода 1,0

08

Медь

-

Жир 0,6

Цинк

-

Зерно (для детского питания) 20,0

Диоксид кремния

0.01

Овощи 0,6

Натрий (катион)

-

Вода 80,0

Ртуть

0.0001

Молоко 0,05

Литий

-

Компот 1,0

Свинец

0.0005

Сок фруктовый 0,5

Мышьяк

 

Фрукты 0,6

09

Железа оксид

0.05

Мука

-

Свинец

0.03

Мясо

1.0

Калий (катион)

-

Вода

50.0

Натрий (катион)

-

Вода

90.0

Кадмий

-

Компот

0.1

Йод (анион)

-

Рыба

0.1

Соединения меди

0.03

Крупа

-

Оксид цинка

0.08

Сахар

-

10

Цинк

-

Соевые белки

80.0

Свинец

0.0005

Мясопродукты

0.

Ртуть

0.0005

Моллюски

0.2

Хлористый калий

-

Вода

0.5

Агния хлорид

-

Вода

1.0

Медь

-

Соки, фрукты

6.0

Диоксид углерода

0.9

Вода

3.0

Кадмий

-

Молотые продукты для детского питания

0.05

11

Ртуть

-

Молоко

0.05

Сернистый свинец

0.0015

Рыба

-

Сульфат магния

-

Вода

0.01

Мышьяк

0.05

Сахар

2.0

Соединения меди

0.05

Мука

-

Цинк

-

Продукты детского питания

6.0

Натрий (катион)

-

Вода

30.

Сульфат бария

-

Вода

1.0

12

Сульфат железа

0.075

Мука

-

Оксид кадмия

0.05

Зерно

-

Хлористый натрий

-

Вода

50.0

Оксид цинка

0.05

Пиво

-

Хлористый магний

-

Вода

5.0

Йод (анион)

-

Рыба

0.5

Свинец

0.0005

Пиво

0.4

Медь

-

Продукты детского питания на овощной основе

 

13

Мышьяк

0.05

Рыба

1.8

Свинец

0.006

Компот

0.7

Калий (катион)

-

Вода

2.0

Натрий (катион)

-

Сок

0.5

Оксид цинка

0.08

Овощи

-

Магний (катион)

-

Вода

80.0

Ртуть

0.0006

Продукты детского питания на фруктовой основе

0.02

Кадмий

-

Зерно для детского питания

0.03

14

Оксид кадмия

0.02

Мясо

-
Вольфрам натрия

0.15

Рыба

-
Цинк

-

Жиры

15.0
Диоксид кремния

0.0001

Молоко

0.01
Кадмий

-

Безалкогольные напитки

0.1
Свинец

0.0004

Масло

1.8
Натрия хлорид

-

Рыба

1.0
Магний (катион)

-

Продукты, законсервированные в жестяную тару

0.9

15

Литий

-

Безалкогольные напитки

0.01
Кальций (катион)

-

Вода

25.0
Кадмий

-

Соевые белки

0.5
Диоксид углерода

0.856

Вода

4.2
Соединения ртути

0.004

Мука

-
Олова хлорид

0.5

Мясо

-
Соединения меди

0.03

Масло

-
Свинец

0.001

Продукты детского питания

0.12

16

Хлористый натрий

-

Вода

60.0
Олово

-

Продукты, законсервированные в жестяную тару

300.0
Йод (анион)

-

Рыба

0.6
Медь

-

Маргарин

0.2
Оксид никеля

0.002

Мясо

-
Соединения ртути

0.001

Крупа

-
Кальций (катион)

-

Вода

50.0
Марганец

0.02

Зерно

-

17

Железа оксид

0.05

Крупа

-
Свинец

0.0004

Ликер

0.4
Медь

-

Продукты детского питания на овощной основе

5.6
Сульфат бария

-

Вода

0.5
Сульфат магния

-

Вода

0.0
Оксид кадмия

0.02

Вода

-
Литий

-

Компот

1.5
Железа сульфат

0.08

Зерно

0.2

18

Марганец

0.03

Сахар

-
Свинец

0.0008

Соус

3.5
Хром (6+)

0.0018

Крепа

-
Медь

-

Гречиха

12.0
Калий (катон)

-

Вода

30.0
Ртуть

-

Рыба пресноводная хищная

0.8
Магния хлорид

-

Вода

2.0
Натрия хлорид

-

Молотые продукты для детского и диетического питания

5.0
                     

 

19

Мышьяк 0.05 Рыба 1.9
Ртуть 0.0004 Молотые продукты для диетического питания 0.02
Свинец 0.0004 Безалкогольные напитки 0.4
Мед - Компоты 5.1
Кадмий - Ликер 0.5
Сульфат магния - Вода 0.02
Диоксид углерода 0.6 Вода 1.0
Натрий (катион) - Вода 50.0

20

Никель 0.002 Крупа -
Магния хлорид - Вода 0.7
Железа хлорид 0.045 Сок -
Соединения меди 0.03 Зерно -
Йод (анион) - Жир 0.05
Литий - Компот 0.5
Свинец 0.00035 Зерно для детского и диетического питания 0.28
Кадмий - Соевые белки 0.3

21

Ртуть 0.00035 Рыбные консервы 0.4
Медь - Фруктовые соки и компоты 5.1
Мышьяк 0.035 Рыба 1.0
Олова хлорид 0.56 Мясо -
Натрия хлорид - Рыба 0.5
Литий - Сок 0.1
Свинец 0.0005 Масло 1.2
Магний (катион) - Вода 56.7

22

Мышьяк 0.048 Рыба 1.8
Йод (анион) - Овощи 3.5
Марганец 0.07 Молоко и молочные продукты  
Кальций (катион) - Вода 50.0
Свинец 0.003 Фруктовый сок 0.7
Медь - Масло 0.8
Натрий (катион) - Фруктовый сок 0.5
Кадмий - Молоко 0.15

23

Медь - Маргарин 0.2
Натрия хлорид - Фруктовый сок 0.12
Калий (катион) - Вода 1.5
Ртуть 0.0006 Зерно 0.07
Кальций (катион) - Компот 1.2
Цинк - Диетическое питание 8.5
Кадмий - Жиры 0.15
Свинец 0.0005 Вино 0.5

 

24

Свинец 0.001 Мясо 0.65
Оксид кадмия 0.035 Жиры -
Йод (анион) - Зерно 0.18
Кальций (катион) - Молоко 80.0
Магний (катион) - Вода 40.0
Цинк - Соевые белки 80.0
Мышьяк 0.6 Сахар 3.0
Никель 0.06 Мясо -

25

Свинец 0.04 Мясо 1.2
Натрий (катион) - Вода 60.0
Оксид железа 0.05 Мука -
Калий (катион) - Вода 90.0
Оксид цинка 0.09 Сахар -
Соединения меди 0.04 Крупа -
Йод (анион) - Рыба 0.02
Кадмий - Компот 0.13

26

Медь - Продукты детского питания на фруктовой основе 8.0
Хлористый магний - Вода 3.0
Сульфат железа 0.08 Мука -
Оксид кадмия 0.06 Зерно -
Свинец 0.0004 Пиво 0.5
Йод (анион) - Рыба 0.4
Оксид цинка 0.06 Вода -
Хлористый натрий - Вода 10.0

27

Никель 0.03 Зерно -
Оксид цинка 0.06 Овощи -
Калий (катио) - Вода 30.0
Мышьяк 0.07 Сахар 1.5
Хром (6+) 0.03 Фрукты -
Ртуть - Мясо 0.06
Литий - Вода 0.001
Алюминий - Молоко 0.002

28

Медь - Продукты детского питания на фруктовой основе 6.5
Сульфат железа 0.08 Мука -
Свинец 0.0005 Пиво 0.4
Оксид кадмия 0.05 Зерно -
Хлористый натрий - Вода 60.0
Магния хлорид - Вода 0.3
Оксид цинка 0.06 Вино -
Йод (анион) - Рыба 0.2

 

29

Свинец 0.0004 Мука 0.3
Ртуть - Молоко 0.04
Сернистый свинец 0.0018 Рыба -
Сульфат магния - Вода 0.02
Мышьяк 0.06 Сахар 2.0
Соединение меди 0.05 Мука -
Натрий (катион) - Вода 20.0
Сульфат бария - Вода 0.8

30

Растворимые соли никеля 0.06 Рыба -
Медь - Масло 1.0
Мышьяк 0.05 Соевые белки 2.0
Оксид цинка 0.07 Фрукты -
Натрий (катион) - Рыба 0.6
Кальций (катион) - Вода 50.0
Кадмий - Жиры 0.2
Йод (анион) - Вода 10.0

 


Практическое занятие № 4