1.5.3.7 Металічні отрути.

Металічні отрути – це сполуки (речовини) важких металів, що при потрапляні в організм людини вступають в реакцію з ферментами та з іншими фізіологічно активними речовинами. Підвищення вмісту даних металів у крові й тканинах викликає інтоксикацію.

До «металічних отрут» відносяться сполуки барію, бісмуту, кадмію, мангану, купруму, меркурію, плюмбуму, аргентуму, талію, хрому, цинку й деяких інших металів, а також сполуки неметалів (арсену та стибію). Більшість із перерахованих вище хімічних елементів, сполуки яких є токсичними, у невеликих кількостях утримуються в тканинах організму як нормальна складова частина й відіграють важливу роль у фізіологічних процесах в організмі людини.

«Металічні отрути», що надійшли в організм, роблять певну дію тільки тоді, коли вступають у взаємодію з відповідними, що утримуються в клітинах, реакційноздатними структурами, які називаються рецепторами. Функції рецепторів можуть виконувати карбоксильні, амінні, гідроксильні, фосфорвмісні, сульфгідрильні, дисульфідні, фенольні групи амінокислот, пептидів, білків, ферментів, нуклеїнових кислот, птеридинів, пуринів, вітамінів і інших фізіологічно активних речовин. Міцність сполук, що утворилися при цьому, залежить від природи металів, наявності відповідних функціональних груп у молекулах речовин, що зв'язуються з металами, природи зв'язку в комплексах, які утворилися, і т.ін.

Сполуки важких металів можуть надходити в організм пероральним, інгаляційним і парентеральним шляхами. У крові іони металів циркулюють у вигляді комплексів з амінокислотами, білками, ліпідами.

Метали розподіляються й депонуються практично у всіх органах. У високих концентраціях метали локалізуються й довгостроково зберігаються в нирках і печінці із-за високого вмісту в тканинах даних органів білка - металобіонину, багатого на тіолові групи. У кістковій тканині відкладається плюмбум, барій, у шкірі - аргентум.

Місце локалізації залежить і від характеру отруєння. При гострому отруєнні арсеном і меркурієм накопичуються в печінці й нирках, при хронічному - у нігтях, кістках, волоссі і нервовій тканині.

Виділення металів відбувається через нирки, печінку, слизувату оболонку шлунка й кишечника, потовими й слинними залозами, що може супроводжуватися ушкодженням видільних апаратів цих органів.

Високі ступені окиснення елемента відповідають більше токсичним іонам. Виключення становлять сполуки арсену. Арсенати As (+5) менш токсичні, чим арсеніти As(+3).

Зменшення радіуса й збільшення заряду іона повинне сприяти хелатуванню. Ряд збільшення здатності металів до комплексоутворення можна представити в такий спосіб:

Mn2+ <Cu2+ < Cd2+ < Zn2+ < Pb2+ < Hg2+

Токсичність твердих речовин залежить від розміру їхніх часток. Ретельно роздрібнені тверді речовини є більше токсичними, чим тієї ж речовини, що мають більші частки. Це пояснюється різною розчинністю великих і дрібних часток речовини, а отже, не однаковою швидкістю надходження їх у кров.

На токсичність хімічних сполук впливає їхня розчинність у жирах і воді. Металева ртуть і її солі проникають через шкіру внаслідок розчинності в ліпідах. Багато сполук металів мають гарну розчинність у воді і їхній токсичності залежить від ступеня дисоціації. Ряд зменшення токсичності хімічних сполук металів добре корелює з розчинністю хімічних сполук:

Нітрати > хлориди > броміди > ацетати > іодиди > перхлорати > сульфати > фосфати > карбонати > фториди > гідроксиди > оксиди. Так, наприклад, BaCl2 і BaNO3 добре дисоціюють у воді й мають високу токсичність, а BaSO4 не розчиняється у воді й не робить токсичної дії на організм. Нерозчинний у воді хлорид гідраргіуму (I) Hg2Cl2 менш токсичний, чим розчинний у воді хлорид гідраргіуму (II) HgCl2, а металева ртуть, що надійшла в харчовий канал, взагалі не робить токсичної дії на організм. Однак, під впливом вмісту шлунка металева ртуть піддається хімічним перетворенням, може розчинятися, всмоктуватися й виявляти токсичні властивості.

Найбільшу небезпеку становить металічна ртуть. Тому, у випадку її розливу (розбиття градусника, тощо) проводять демеркуризацію. Демеркуризація – це комплекс заходів, спрямованих на зниження концентрації парів ртуті в повітрі приміщень до гранично допустимої. Процес демеркуризації регулює наказ МНС України від 08.07.2009 № 463 «Про затвердження методичних рекомендацій з організації і проведення демеркуризації».

Демеркуризація може проводитись 2 способами: хіміко-механічним і механічним.

Хіміко-механічний спосіб засновується на механічному зборі кульок металічної ртуті з подальшою обробкою забрудненої поверхні хімічними реагентами. Після такого способу обробки приміщення потребує підсиленого провітрювання. В якості хімічних реагентів застосовують ферум (ІІ) хлорид, калій перманганат.

Механічний спосіб засновується на механічному зборі кульок ртуті з поверхні з наступною заміною підлог, заміною штукатурки або капітальним ремонтом будівлі. Цей спосіб може застосовуватися разом з хіміко-механічним.

З метою скорочення термінів і обсягів демеркуризації, попередження розносу ртуті і недопущення забруднення інших приміщень треба зібрати наявні кульки рідкої ртуті на аркуш паперу й перенести їх в ємність з водою, попередньо розчинив в ній трохи перманганату калію (марганцівки) – приблизно 2 г перманганату калію на 1 л води.

Однак, таким шляхом можливе збирання лише великих кульок. Вилучення малих кульок і тих, які потрапили у щілину полу, а також обробка складної поверхні – непроста справа. Для виконання таких робіт потрібне використання спеціальних пристроїв.

Після закінчення збору кульок ртуті забруднені місця миються мильно-содовим розчином (400 г мила і 500 г соди на 10 л води). Обробка місць, які не були безпосередньо забруднені, не обов'язкова.

Загальні властивості: За своїм зовнішнім виглядом ртуть – метал сріблисто-білого кольору. При звичайних умовах – це рідина. Ртуть в 13,5 разів важче води.

У рідкому стані вона легко рухома, при легкому ударі поділяється на дрібні кульки. Це самий легкоплавкий метал. Температура плавлення рідкої ртуті – (-38,9 о С), тому вона випарюється вже при кімнатній температурі. Сам метал труть є нетоксичним, проте токсичні пари - сполуки з оксисеном та іншими елементами.

З підвищенням температури більше 18 о С швидкість випаровування зростає.

Попадаючи до організму через органи дихання ртуть акумулюється і залишається там на все життя.

Допустима концентрація парів ртуті для житлових, дошкільних, учбових, робочих приміщень встановлена 0,0003 мг/м3 .

У повітрі виробничих приміщень — 0,0017 мг/м3 .

При концентрації парів ртуті у повітрі більше 0,2 мг/м3 розвивається гостре отруєння організму.

Вдихання малих концентрацій парів ртуті протягом тривалого часу призводить до хронічного отруєння.

Пожежо-, вибухонебезпечність. Металічні отрути не горючі, і не підтримують горіння. Іони їх металів зафарбовують полум'я у певний колір. 

Нейтралізація. Суть нейтралізації металічних отрут покладено в тому, що багато солей важких металів із гідроксидами дають нерозчинні основи. Наприклад:

Cu2+ + КОН = Cu(ОН)2↓+ К+

Cd2+ + NaОН = Cd(ОН)2↓+ Na+

Крім того, багато розчинних солей металів з деякими кислотами дають нерозчинні солі. Наприклад:

Pb2+ + Н3РО4 = Pb3(РО4)2↓ + Н+

Особливу небезпеку становлять металічні отрути для навколишнього середовища. При потраплянні їх у води, ґрунти вони адсорбуються плодами, овочами і в кінцевому випадку потраплять до організму людини. В організмі вони акумулюються і чинять фізіологічний ефект – поступово впливають на синтез та роботу біологічно активних речовин.

Питання та завдання для самоперевірки знань

1. Дайте визначення поняттю металічні отрути. Чим вони відрізняються від метаболічних?

2. Розкрийте суть токсичності металічних отрут.

3. як пояснюється збільшення токсичності іону металу від величини атомного радіусу?  Наведіть приклад.

4. Що таке демеркуризація? Який нормативний документ регламентує її проведення.

5. Розкрийте способи демеркуризації.