Другие металлы - раздел Электроника, ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ ТОКСИКОЛОГИИ Опасность Для Естественных Экосистем Представляют Не Только Металлы, О Которы...
Опасность для естественных экосистем представляют не только металлы, о которых речь шла выше, но также некоторые другие элементы, не относящиеся к тяжелым металлам. В их числе следует прежде всего упомянуть бериллий и алюминий.
Бериллий относится к рассеянным элементам; его содержание в земной коре не превышает 4·10-4 %. Основными минералами бериллия являются силикаты и оксиды, например берилл 3ВеО·А1203·6SiO2. Этот металл находит все более широкое применение: в виде сплавов с алюминием он используется в самолетостроении и во всех элементах конструкций космических кораблей, при изготовлении окон рентгеновских трубок, а также в атомной технике в качестве отражателя и замедлителя нейтронов в реакторах.
Антропогенное загрязнение объектов окружающей среды бериллием связано с его извлечением из руд и рафинированием. В атмосферу он поступает также с продуктами сгорания нефти и углей: в золе углей из различных месторождений его содержание обычно колеблется от 0,001 до 0,1 %. В поверхностные и грунтовые воды бериллий поступает также в результате естественных процессов выщелачивания, особенно интенсивного в местах его рудных скоплений. Он вымывается с высокой скоростью водами с большим содержанием фторид- и сульфат-ионов, с которыми Ве2+ образует прочные комплексы.
Ион Ве2+ имеет малый радиус (0,32 А) и, как следствие, большое отношение заряда к радиусу (z/r = 6,45). Малый ионный радиус обусловливает небольшое координационное число (4) и высокую поляризацию координированных с бериллием лигандов.
Содержание бериллия в поверхностных водах варьирует от 0,03 до 10 мкг/л, а в подземных водах может достигать 500 мкг/л. В нейтральных водах он присутствует в форме гидроксоком-плексов [Ве(OH)]+, при рН от 3 до 5 - в составе полиядерных комплексов [Ве2OH)2]2+ и [Ве3(OH)3]3+. Часть бериллия входит в состав взвесей, образуемых тонкодисперсными глинами и гидроксидами железа и марганца. В нейтральных водах он образует комплексы с органическими кислотами.
Бериллий - высокотоксичный элемент с широким спектром биологического действия. Вызываемые им нарушения обменных процессов в значительной мере обусловлены его способностью вытеснять магний, марганец и другие эссенциальные металлы из молекул ферментов. На этом основано снижение активности фосфоглюкомутазы, лактатдегидрогеназы, щелочной фосфатазы легких, печени и мышечных тканей. Проникновение бериллия в ядра клеток приводит к снижению активности ферментов синтеза ДНК и ошибкам при делении и репликации дезоксирибонуклеиновых кислот. В опытах на животных установлены и канцерогенные свойства бериллия: он вызывает развитие аденокарциномы, плоскоклеточный и другие формы рака. У сухопутных животных бериллий депонируется в основном в легких и скелете.
Сейчас имеются лишь очень ограниченные сведения о передаче бериллия с одного трофического уровня на другой. Известно, однако, что некоторые водные организмы склонны к биоконцентрированию этого элемента. Его высокое содержание обнаружено в клетках крови асцидий. Все расширяющееся использование бериллия требует более тщательного изучения его влияния на природные экосистемы, прежде всего способности к биоконцентрированию и экологической магнификации.
Алюминий относится к числу наиболее распространенных элементов литосферы и широко используемых человеком металлов. Общеизвестно его применение в качестве конструкционного материала в машиностроении и строительстве. Многие соединения алюминия используются в различных отраслях промышленности. Например, сульфат алюминия служит катализатором, применяется в целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и кожевенной промышленностях, в качестве коагулянта при очистке сточных вод и для осветления питьевой воды.
Промышленные предприятия сбрасывают значительные количества растворимых форм этого металла. В стоках алюминиевых комбинатов его концентрации достигают 1000 мг/л, а в сточных водах предприятий по производству спиртов и фенолов - 800-1000 мг/л.
В почвах алюминий присутствует главным образом в составе четырех групп минералов: гиббсит А1(ОН)з (микрокристаллический и аморфный), такие минералы с отношением Si : А1 = 1 : 2 (А12SiO5), как имоголит и андалузит, минералы группы каолинита (А12Si2O5) с отношением Si : А1 = 1 : 1 и, наконец, минералы с отношением Si : А1 == 2:1 и брутто-формулой А12Si4O10. Это - иллит, мусковит, монтмориллонит, пирофиллит и др.
Естественный цикл алюминия в почвах включает его переход из минералов в растворенные мономерные частицы. При достижении концентрации А13+ на уровне 10-5 моль/л и рН почвенного раствора в интервале 5,4-6 происходит полимеризация с образованием водорастворимой полиядерной формы [А11304(ОН)24(Н20)12] +7. Дальнейшая нейтрализация почвенного раствора (рН > 6) ведет к депротонизации Аl13 и осаждению с образованием алюмосиликатных и других минералов. В этот цикл включается лишь очень небольшая часть содержащегося в почвах алюминия. Однако ситуация коренным образом изменяется при регулярном закислении почв, приводящем к ускоренному растворению алюминийсодержащих минералов, обогащению алюминием почвенных растворов, переходу его из верхних горизонтов почвенного профиля в нижние и в поверхностные воды.
Одной из главных причин перехода алюминия из почв в дренирующие их воды является выпадение "кислотных дождей". Закисление сельскохозяйственных почв происходит также вследствие регулярного внесения аммонийных удобрений, поскольку ионы NH4 быстро окисляются в процессах микробиологической и химической нитрификации:
NH4 + 2O2 → NО3- + Н2О + 2Н+
При норме внесения в обрабатываемые почвы 50-200 кг М/га вклад нитрификации в их закисление в 4-16 раз больше, чем вследствие осаждения из атмосферы Н2SO4 и НNО3. При этом поступление ионов водорода сильно зависит от типа удобрений. Например, при внесении 70 кг/га азота в форме (NH4)2SO4 в почве образуется примерно 7700 г-ион Н+, тогда как при нитрификации эквивалентных количеств NH4NОз или мочевины СО(N2)2 образуется примерно 2500 г-ион Н+.
Алюминий, имеющий большой заряд иона и малый ионный радиус, очень реакционноспособен. В кислых почвах с рН < 5,0 происходит растворение как первичных, так и вторичных минералов с переходом алюминия в почвенные растворы. Его концентрации в таких растворах зависят от рН, количества и типа минералов, интенсивности обменных реакций с другими неорганическими компонентами почв и от содержания в них органических соединений со свойствами комплексообразователей.
Кроме того, алюминий образует прочные комплексы с гуминовыми и фульвокислотами. Полевые исследования показывают, что более 75 % экстрагируемого органического вещества почв представлено такими комплексами вида, как АlL(n-3)-, Аl(OH)L(n-2)- и Аl(H)mL(n+m-3)-. В качестве важных лигандов выступают также анионы одноосновных (муравьиная, уксусная) и многоосновных (щавелевая, малоновая, лимонная) кислот, всегда присутствующих в природных почвах. По своей способности образовывать комплексы с алюминием органические кислоты превосходят неорганические лиганды. Считается, что моновалентные комплексы алюминия с низкомолекулярными органическими кислотами играют важную роль в миграции этого металла, в том числе вниз по почвенному профилю.
Средние концентрации алюминия в водах большинства озер Северного полушария составляют сейчас 0,13 мг/л, а в реках -0,70 мг/л. Формы нахождения алюминия в водах определяются амфотерностью его гидроксида, склонностью к полимеризации соединений и к включению в состав комплексов. Наиболее токсичными для водных организмов являются формы А1(ОН)2+ и А1(ОН)2+, превалирующие в водах с рН между 5,0 и 5,5. Полулетальные концентрации (LC50) таких мономерных неорганических форм для многих пресноводных рыб лежат в пределах 0,1-0,3 мг/л. Гибель рыбы и икры часто связывают также с образованием полимеров гидроксида алюминия, осаждающихся на жабрах и на поверхности икринок.
Алюминий токсичен и для растений, хотя вызываемое его соединениями угнетение корневой системы проявляется при довольно высоких концентрациях в почвенных растворах. Различные виды и даже разные сорта культурных растений демонстрируют неодинаковую устойчивость по отношению к токсическому действию подвижных форм алюминия. Однако механизм этой устойчивости до конца не выяснен. Среди имеющихся гипотез относительно воздействия алюминия можно назвать, например, связывающую устойчивость растений с сорбционной способностью их корней по отношению к катионам с разными зарядами. Известно, что одни из них потребляют больше моновалентных катионов К+ и Na+, тогда как другие требуют больше Са2+и М2+. Последние, как правило, более чувствительны к присутствию в почвах биодоступного алюминия.
В настоящее время имеется слишком мало информации для вывода о способности алюминия к биоконцентрированию и передаче по пищевым цепям. Мало также данных о его поступлении в организм человека с питьевой водой и продуктами питания, хотя необходимость такой информации очевидна, поскольку установлено нейротоксическое действие этого элемента.
Хлорорганические экотоксиканты,
Все темы данного раздела:
ПО ОБЩЕЙ ТОКСИКОЛОГИИ
Учебное пособие
Под редакцией А.Н. Глебова
Рекомендовано к изданию Учебно-методическим центром
КГТУ им. А.Н.Туполева
КАЗАНЬ
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Токсикология (от греч. Toxicon – яд и logos – учение) – наука, изучающая взаимодействия живого организма и яда. Ядом может оказаться любое химическое соединение, попавшее в организм, если оно спосо
На прорастание семян
Одной из важнейших задач токсикологии является определение токсикологических параметров вредных веществ, т.е. ПДК и DL50 (или CL50). Они необходимы для сопоставления с найденн
Ход работы
Взвешивается навеска соли для приготовления первоначального раствора (1 М) и растворяется в расчетном количестве дистиллированной воды.. Методом последовательных разбавлений дистиллированной водой
Общая характеристика токсического действия. Токсикокинетика
Острые отравления целесообразно рассматривать как “химическую травму”, развивающуюся вследствие внедрения в организм токсической дозы чужеродного химического вещества. Последствия, связанные со спе
Всасывание, распределение, биотрансформация и выделение ядов
Поступление чужеродных веществ в организм, их распределение между органами и тканями, биотрансформация (метаболизм) и выделение предполагают их проникновение (транспорт) через ряд биологических мем
Ход работы
Из стакана с водой, содержащего популяцию инфузорий, забирается пипеткой капелька и наносится на предметное стекло. Предметное стекло помещается на столик микроскопа и устанавливается общее увеличе
ТОКСИКАНТОВ
Интенсивное изучение функции клеточных и внутриклеточных мембран позволило в последние годы выделить специальную группу веществ, оказывающих специфическое мембранотоксическое действие, так называем
Работа 3. Определение устойчивости клеток различных растений к обезвоживанию серной кислотой
В условиях жаркого сухого климата, а также городских экосистем явление обезвоживания органов (и, соответственно, клеток) у древесных растений встречается очень часто. Особенно это выражено на освещ
Ход работы
Берут листья разных древесных растений, растущих в относительно чистой зоне, но встречающихся в уличных посадках города. Из листа растения вырезают пластинки размером 2-4 см2 и кладут в
Металлов на плазмолиз протоплазмы растительной клетки
Соли тяжелых металлов в водной среде распадаются на ионы. Все ионы металлов могут быть разделены на две группы: биогенные (Си, Zп, Со, Мп, Fе и др.) и небиогенные (РЬ, Нg, Sn, Ni, А1, Сd, Sr, Сs и
Ход работы
С поверхности сильноокрашенной синей луковицы сделать несколько срезов эпидермиса, состоящего из 1-2 слоев окрашенных клеток, содержащих антоциан. Поместить срезы по отдельности в капли воды на пре
Растительных и животных белков
Работа наглядно показывает действие солей биогенных и небиогенных тяжелых металлов на животные и растительные белки, выявляет разницу в реакции тех и других. Белки с тяжелыми металлами образуют ком
Ход работы
Приготавливают серию растворов сульфата меди, нитрата свинца, хлорида кадмия, сульфата цинка из исходного раствора с концентрацией 0,5 М методом последовательных разбавлений: 0,1 М, 0,03 М, 0,01 М,
Основные и дополнительные факторы, определяющие развиие отравлений
В случае, когда токсикант достиг рецепторов токсичности в достаточно большой дозе и в течение короткого времени, возникает токсический эффект. Он зависит от многих факторов, как обусловленных внешн
Основные методы детоксикации организма при острых отралениях
Лечебные мероприятия, направленные на предотвращение действия токсиканта на организм, приводятся в табл.7. Они предусматривают как усиление естественных механизмов детоксикации, так и использование
Работа 6. Нейтрализация токсического действия фенола янтарной кислотой
Одним из методов преодоления токсического действия вредного вещества является мобилизация внутренних резервов организма с тем, чтобы компенсировать отрицательное действие токсиканта
Ход работы
Из первоначального раствора фенола методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентрацией 0,1, 0,02, 0,004, 0,0008, 0,00016, 0,000032% и воды в качестве контроля. 8 мл этих
Трилона Б.
Одним из методов преодоления токсического действия вредного вещества является связывание токсиканта антидотом, в результате чего его отрицательное действие ослабевает. Ионы тяжелых металлов связыва
Ход работы
Из первоначального раствора соли тяжелого металла методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентрацией 0,1 М, 0,02 М, 0,004 М, 0,0008 М, 0,00016 М, 0,000032 М и воды в ка
Оценка и управление риском
В условиях широкого применения синтетических химических соединений (известно около 100 млн таких соединений, из которых около 120 тыс. находится в постоянном использовании, а примерно 11 тыс. произ
Особо опасные экотоксиканты
Проблемы, связанные с наблюдаемыми нарушениями эволюционно сложившихся химических равновесий, носят крупнорегиональный или глобальный характер. Как было показано, такие изменения, особенно отчетлив
Тяжелые металлы
Словосочетание "тяжелые металлы" большинством людей сейчас воспринимается как синоним понятия "токсичные металлы". Однако надо иметь в виду, что многие из причисляемых к этой гр
Ртуть, природные и антропогенные источники
Среднее содержание ртути в литосфере (ее кларк) составляет 83 мкг/кг. Она образует такие самостоятельные минералы, как киноварь и метациннабарит (НgS), ливингстонит (HgSb4S7)
СНзСОО)Нg → (СНзСОО)НgСНз +СО2.
Однако главную роль в метилировании ртути играют микроорганизмы. Биохимическое метилирование осуществляют микроскопические организмы разных таксономических групп: анаэробные и аэробные бактерии, ак
Цинк и медь
Оба эти металла относятся к числу эссенциальных и в то же время наиболее распространенных элементов земной коры. Общее содержание цинка в ней составляет примерно 1,5 • 10-2 %, а кларк ме
Полихлорированные пестициды
Применение пестицидов - химических средств борьбы с сорняками (гербициды и дефолианты), грибковыми заболеваниями (фунгициды) и насекомыми-вредителями (инсектициды) - наиболее интенсивными темпами н
Полихлорированные бифенилы
Как и хлорорганические пестициды, полихлорированные бифенилы (ПХБ) относятся к продуктам, промышленное производство которых дало значительный экономический эффект, но в конечном счете нанесло тяжел
Дибензофураны
Полихлорированные дибензо-n-диоксины (ПХДД) и полихлорированныедибензофураны (ПХДФ) не относятся к числу целевых продуктов синтеза, а образуются в виде примесей в различных технологических процесса
Сернистого газа, почв, воды, пестицидов методом высечек листьев
(по разрушению хлорофилла)
Содержание хлорофилла в листе – весьма изменчивая величина, с его разрушением связана хлоротичность (исчезновение темно-зеленого цвета и появлен
Ход работы
При испытании влияния сернистого газа на дно эксикатора насыпают сульфит натрия в объеме взятого тигелька, возле него устанавливают тигелек с концентрированной серной кислотой. На решетчатый
Биологические методы контроля
Химическая экотоксикология для обнаружения и количественного определения токсических веществ в объектах природной и окружающей человека среды использует самые современные химико-аналитические метод
Требования, предъявляемые к биоиндикаторам
Требования, предъявляемые к биологическим индикаторам фоновых уровней загрязнения, выработаны эмпирически и в основном сводятся к следующему.
1. Широкий ареал. Виды, заселяющие узкие ареал
Млекопитающие биоиндикаторы
В настоящее время для биоиндикации загрязнения наземных экосистем предложено использовать ряд млекопитающих, в значительной мере удовлетворяющих приведенным выше требованиям. Использование естестве
Почвенная мезофауна
Живое население почв весьма богато и разнообразно по видовому составу. Хищники-насекомые наиболее ярко представлены такими зоофагами, как жужелицы (сем. Саrаbidaе). В Европейской части Росси
Растительные биоиндикаторы
Критерии выбора биоиндикаторов среди растений остаются такими же, как и в случае млекопитающих и других животных. При биоиндикации загрязнения почв и снега тяжелыми металлами в настоящее время во м
Биоиндикация в пресноводных экосистемах
При разработке методов контроля качества пресноводных экосистем большое внимание уделяется поиску подходящих биоиндикаторов загрязнения и состояния. При изучении водоемов более перспективной считае
Морские экосистемы
Поступающие в моря и океаны экотоксиканты распределяются в них неравномерно. Максимально загрязненными оказываются прибрежные воды, причем в содержании токсикантов обычно наблюдаются мозаичность и
Биотестирование и биоидентификация
Суть биотестирования заключается в определении действия токсикантов на специально выбранные организмы в стандартных условиях с регистрацией различных поведенческих, физиологических или биохимически
Металлов на активность микроорганизмов почвы.
Одно из самых важных мест в почвенных экосистемах занимают микроорганизмы. Они являются последней ступенью в большинстве пищевых цепей, т.е. редуценты.
Такие организмы, как плесневые грибк
Ход работы
Из первоначального раствора соли тяжелого металла методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентрацией 0,1 М, 0,02 М, 0,004 М, 0,0008 М, 0,00016 М, 0,000032 М и воды в ка
Ход работы
Из первоначального раствора соли тяжелого металла методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентрацией 0,01 М, 0,002 М, 0,0004 М, 0,00008 М, 0,000016 М, 0,0000032 М и вод
Ход работы
Предварительно калибруются и выбираются пробирки с одинаковым диаметром. Из первоначального раствора соли тяжелого металла методом последовательных разбавлений в 5 раз готовятся растворы с концентр
Экологическое нормирование
В общем виде ограничения на выбросы загрязняющих веществ, например, в атмосферу подчиняются требованию непревышения ПДК в любой точке населенного пункта
ΣS(qi)+CФ
Отравления алкоголем и его суррогатами
Эта патология обусловлена приемом этилового спирта или различных алкогольных напитков с содержанием этилового спирта более 12%. Этиловый спирт (этанол С2Н50Н) – бесцветная жид
Отравления суррогатами алкоголя
Суррогаты алкоголя подразделяют на две категории:
1) препараты, приготовленные на основе этилового спирта и содержащие различные примеси;
2) препараты, не содержащие этилового спи
Отравления фосфорорганическими веществами
Фосфорорганические вещества (ФОБ) имеют широкое применение в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов, акарицидов (средства для уничтожения клещей), фунгицидов (средства для борьбы с возбудителям
Острые отравления окисью углерода
Окись углерода встречается везде, где существуют условия для неполного сгорания веществ, содержащих углерод. Она входит в состав многих промышленных газов (доменный, генераторный, коксовый); содерж
Отравления соединениями тяжелых металлов и мышьяка
Органические и неорганические соединения тяжелых металлов и мышьяка используются во многих отраслях промышленности в качестве сырья или побочных продуктов, применяются в сельском хозяйстве как герб
Особенности лабораторной диагностики
Острые отравления соединениями тяжелых металлов и мышьяка характеризуются следующими основными клиническими синдромами: поражением желудочно-кишечного тракта, экзотоксическим шоком, поражением ЦНС
ПО ОБЩЕЙ ТОКСИКОЛОГИИ
Учебное пособие
Под редакцией А.Н.Глебова
Ответственный за выпуск Л.М.Самуйлина
Технический редактор С.В. Фокеев
Новости и инфо для студентов