Содержание тяжелых металлов в почвах агроэкосистем

14



90



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  

имени И.С. ТУРГЕНЕВА»





ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА



по направлению подготовки    05.04.06 Экология и природопользование                                                                                         

                                          (шифр, направление подготовки)

направленность (профиль)            Общая экология__________________

                                             (наименование направленности (профиля))



Студента  Кожуховой Ларисы Сергеевны           шифр   _____151608______

                        (фамилия, имя, отчество)



Факультет (институт)       естественных наук______

                                                                (наименование факультета (института))







Тема выпускной квалификационной работы





Содержание тяжелых металлов в почвах агроэкосистем 

Орловской области











			

			Студент                                 ___________________                        __Кожухова Л.С.   __

						                                                                (подпись)                                                                   (ФИО)

		Руководитель                        ___________________                      ___Кондыкова Н.Н._

				                                                                             (подпись)                                                                   (ФИО)



					Зав. кафедрой / РОП          ___________________                         ____Ладнова Г.Г.__

				                                                                             (подпись)                                                                    (ФИО)







Орёл 2017



СОДЕРЖАНИЕ



Введение…………………………………………………………………..

4

Глава 1. Тяжелые металлы и их содержание в объектах окружающей среды……………………………………………………………………….



7

1.1. Источники поступления тяжелых металлов в экосистемы………

7

Природные источники загрязнения почв тяжелыми металлами……………………………………………………………..

7

1.1.2. Антропогенные источники загрязнения почв тяжелыми металлами……………………………………………………………..

8

1.1.2.1. Транспорт……………………………………………………

8

1.1.2.2. Промышленные предприятия………………………………

10

1.1.2.3. Агрохимикаты……………………………………………….

12

1.2. Санитарно – гигиеническая характеристика тяжелых металлов...

12

1.2.1. Соединения меди……………………………………………….

13

1.2.2. Соединения цинка………………………………………………

17

1.2.3. Соединения свинца…………………………………………….

20

1.2.4. Соединения мышьяка…………………………………………..

22

1.2.5. Соединения хрома……………………………………………...

24

1.2.6. Соединения марганца………………………………………….

26

1.2.7. Соединения железа…………………………………………….

29

1.2.8. Соединения кобальта…………………………………………..

31

1.2.9. Соединения никеля……………………………………………..

33

1.3. Нормирование качества объектов окружающей среды…………..

36

1.3.1. Нормирование химических веществ в воздухе……………….

38

1.3.2. Нормирование химических веществ в воде…………………..

40

1.3.3. Нормирование химических  веществ в почве………………..

43

Глава 2. Методы и объекты исследования………………………………

47

2.1. Характеристика основных объектов исследования……………….

47

2.1.1. Марганец………………………………………………………...

47

2.1.2. Никель…………………………………………………………..

47

2.1.3. Кадмий…………………………………………………………..

48

2.1.4. Цинк……………………………………………………………..

49

2.1.5. Свинец…………………………………………………………..

49

	2.1.6. Характеристика почв исследуемой территории……………...

50

2.2. Методы оценки степени загрязнения почв………………………..

51

	2.3. Атомно-абсорбционный метод определения тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства………………….

53

2.3.1. Оптимизация аппаратурных условий атомно-абсорбционного анализа……………………………………………...

55

2.3.2. Методы устранения мешающих влияний при атомно-абсорбционном анализе………………………………………………

56

Глава 3. Содержание тяжелых металлов в почвах агроэкосистем орловской области………………………………………………………..

60

	3.1. Исследование нарушенных земель сельскохозяйственного назначения ……………………...…………………………………………

60

3.2. Влияние тяжелых металлов на растения агроэкосистем…………

66

Заключение…………………………………………………………………….

71

Список литературы……………………………………………………………

73

Приложения………………………………………………………………..

77









ВВЕДЕНИЕ



Актуальность темы. В связи с увеличивающимся загрязнением биосферы большое внимание уделяется изучению загрязнения окружающей среды веществами техногенного происхождения. Самого пристального внимания заслуживает техногенное накопление тяжелых металлов, особенно в почвах, поскольку загрязненная почва может являться длительным постоянно действующим источником поступления тяжелых металлов в пищевую цепь. 

В последние годы особый интерес и важное практическое значение имеет познание закономерностей поведения и распределения тяжелых металлов в окружающей среде, так как свыше 90% всех болезней человека прямо или косвенно связаны с состоянием окружающей среды, которая является либо причиной возникновения заболеваний, либо способствует их развитию [26].

В настоящее время стало ясно, что токсичность тяжелых металлов обусловлена как их широким распространением и высокой миграционной подвижностью, так и способностью накапливаться в пищевых цепях, включаться в метаболический цикл, аккумулироваться в организме человека и вызывать разнообразные физиологические нарушения, в том числе на генетическом уровне. «Коварство» тяжелых металлов заключается в том, что они загрязняют экосистему не только быстро и по всей цепочке экологических взаимодействий, но и незаметно. Для выведения тяжелых металлов из экосистемы до безопасного уровня требуется весьма продолжительный период времени при условии полного прекращения их поступления [34].

Среди тяжелых металлов приоритетными загрязнителями считаются ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, цинк, главным образом потому, что их техногенное накопление в окружающей среде идет высокими темпами. В сельскохозяйственном производстве основными источниками поступления тяжелых металлов являются пестициды, минеральные удобрения, химические мелиоранты.

Поскольку тяжелые металлы поступают в организм травоядных животных и человека в основном с растительной пищей, а обогащение последней происходит из почвы, почвенно-агрохимические исследования на техногенно загрязненных территориях приобретают важное значение, особенно в местах, где население питается в течение многих лет преимущественно продуктами растениеводства [11].

Орловская область – это один из сельскохозяйственных районов Центральной части России. В Орловской области активно возделываются т зерновые, овощные и кормовые культуры. В связи с этим активно применяются в течение более 40 лет различные средства химизации - минеральные удобрения, пестициды, химические мелиоранты. 

Оценку способностей почвы выполнять функции, обеспечивающие стабильность отдельных биоценозов и биосферы в целом получают при помощи специальных методов исследования загрязненных почв. 

Важен комплексный подход при оценке загрязнения аграрных районов, поскольку они являются основными производителями сельскохозяйственных продуктов. Для токсикантов, период разложения которых до безопасного уровня или выведения из почвы составляет несколько десятков лет, необходимо учитывать возможности их миграции и бионакопления, при этом необходимо учитывать их поведение в экосистеме [20].

Среди загрязняющих окружающую среду химических веществ тяжелые металлы по опасности воздействия на живые организмы и окружающую среду занимают одно из первых мест, вследствие чего их накопление в почве является серьезной экологической проблемой. В связи с этим изучение динамики накопления тяжелых металлов в почвенном слое, с каждым годом приобретает все большую актуальность.

Объект исследования: почвы агроэкосистем Орловской области.

Предмет исследования: тяжелые металлы: кадмий, свинец, цинк, меди, никель, марганец.

Цель исследования: оценить загрязнение тяжелыми металлами почв агроэкосистем Орловской области.

Задачи исследования: 

изучить состояние данной проблемы в научной и научно-популярной литературе;

изучить основные показатели и нормативы качества почвы;

оценить состояние почвенного покрова Орловской области на предмет содержания тяжелых металлов;

разработать рекомендации по улучшению качества среды жизнедеятельности населения.

Методы исследования: анализ литературных данных по данной проблеме, методы качественного учета, методы электрохимического анализа, а также статистические и математические методы исследований.

Теоретическая значимость работы: Анализ отечественной литературы, который позволяет на базе сравнительного исследования выявить основные особенности загрязнения тяжелыми металлами почв Орловской области.

Материалы исследования могут быть использованы для оценки агроэкосистем почв Орловской области. Основные теоретические исследования были изложены на конференции ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева» «Неделя науки - 2017».

Практическая значимость. Результаты исследования используются для оценки экологического почвенного покрова агроэкосистем Орловской области.





Глава 1. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ В 

ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ



1.1. Источники поступления тяжелых металлов в экосистемы

Тяжелые металлы представляют собой одну из основных групп загрязнителей, являющихся факторами деградации окружающей среды. К тяжелым металлам относят более 40 элементов. Большая часть этих элементов, входя в состав многих ферментов, имеет биологически важное значение. Когда они находятся в естественных концентрациях, к ним применяют термин «микроэлементы». По А.П. Виноградову под микроэлементами подразумевают химические элементы, необходимые  для растительных и животных  организмов и содержание  которых измеряется величинами порядка nx l о 2 - nx 1 0"5%. Кроме того, в литературе их называют также «следовые», «рассеянные», «редкие». 

1.1.1.Природные источники загрязнения почв тяжелыми металлами

Валовое содержание тяжелых металлов в естественных незагрязненных почвах обусловлено их концентрацией в исходной материнской породе и находится под влиянием процессов почвообразования и различных почвенных характеристик: реакции среды, содержания органического вещества(гумуса), гранулометрического состава.  Однако фоновый уровень данных элементов в настоящее время значительно изменен под влиянием антропогенного фактора[13]. На рисунке 1 дана схема основных природных и антропогенных источников загрязнения почв тяжелыми металлами. Из которой видно, что возможны три варианта. Во-первых, имеет место прямое обогащение почвы тяжелыми элементами. Например, черноземы Алтая обогащены мышьяком, его содержание достигает 100–150мг/кг [4,21]. Во-вторых, для растений и животных опасность представляет нарушение баланса между химическими элементами. В-третьих, в почвах возможна активизация литогенных тяжелых элементов. Такая ситуация характерна для почв западной части США, где в месторождениях Se-фосфоритов и сопряженных с ними углистоглинистых сланцев содержание Se достигает 700 мг Se/кг[18]. Для почв США кларкселена оценивается в 0,4 мг/кг, в земной коре его кларкеще ниже  –0.05мг/кг [12]. При сельскохозяйственном орошении почв на сланцах литогенный селен становится подвижным и транспортируется с дренажной водой в водоемы, где концентрируется во влаголюбивых растениях и животных, достигая уровня 3000м.























Рисунок 1 – Природные и антропогенные источники загрязнения почв тяжелыми металлами/металлоидами



1.1.2. Антропогенные источники загрязнения почв тяжелыми металлами

К основным факторам антропогенного загрязнения относят: промышленные выбросы и сбросы, отходы производства, транспорт, сельскохозяйственные химикаты, удобрения и химические мелиоранты.

1.1.2.1. Транспорт

Тяжелые металлы поступают в окружающую среду в ходе работы автотранспорта, а также при истирании дорожных покрытий. В результате в почву участков вблизи автотрасс поступают свинец, кадмий, алюминий, железо, никель, цинк, марганец и другие элементы.

В первую очередь при рассмотрении влияния транспорта на экологическое состояние почв обращают внимание на свинец. Данный факт обусловлен широким использованием в качестве добавки к бензину тетраэтилсвинца. Так, например, в бензине марки А-76 может содержаться 380 мг свинца, а общее содержание тетраэтилсвинца достигает 1 г/л [35]. При сгорании бензина около 75% содержащегося в нем свинца выделяется в виде аэрозоля и рассеивается в воздухе, в дальнейшем перераспределяясь на различном расстоянии от дорожного полотна (Рисунок 2).



Рисунок 2 - Валовое содержание тяжелых металлов в придорожных почвах



Почва придорожной зоны загрязняется и другими металлами. В частности, отмечается высокое содержание цинка, достигающее 400 мг/кг при фоновом содержании от 30 до 220 мг/кг [11].В результате износа шин и использования асфальтобетона в окружающую среду поступает кадмий. Проблема усугубляется использованием некоторых отходов, содержащих кадмий и другие металлы, в качестве материала для изготовления дорожных покрытий. Кроме того, источниками кадмия могут быть смазочные и дизельные масла, некоторые детали двигателей, шасси и т.д. Продуктами износа покрытий кузовов являются никель и хром, а в результате истирания частей двигателя выделяется железо [24].

В нашей стране традиционно используется бензин с меньшим количеством свинец-содержащих добавок. Более того, использование этилированного бензина в настоящее время ограничено. Поэтому уровень загрязнения почв вблизи автодорог в нашей стране не столь значителен, как за рубежом. Тем не менее, транспорт остается серьезным источником тяжелых металлов в районах с высокой транспортной нагрузкой [13].

Так же нельзя не признать, что загрязнение металлами почв за счет выбросов автотранспорта является значимым фактором только в отношении придорожных экосистем. Как правило, концентрации свинца и других металлов достигают относительно высоких значений лишь по обочинам автотрасс, но даже там они не превышают пределов адаптации примыкающих к ним растений. Более значимо непосредственное попадание аэрозолей и пыли, содержащих свинец и другие металлы на поверхность растений аэральным путем. В результате их содержание в наземной части растений может возрастать на порядок [13].

1.1.2.2. Промышленные предприятия

Почвы, которые окружают промышленные предприятия различного профиля, содержат токсичные элементы в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации в десятки и сотни раз. Наиболее загрязненными в этом отношении являются горнодобывающие предприятия, также предприятия обогатительной промышленности, цветной металлургии, химической и нефтехимической, машино- и станкостроительной, электронно- и электротехнической, а также теплоэнергетической промышленности (Таблица 1, Рисунок 3)[13,19].

Таблица 1 - Наблюдаемое загрязнение почвы тяжелыми металлами вокруг предприятий тяжелой металлургии, мг/кг.

Расстояние

Pb

Zn

Cd

Вблизи

1500

3400

50

до 5 км

850-400

500-600

7-8

5-10 км

30-95

120-170

1-2

10-15 км

55-70

80-110

1-1,5





Рисунок 3 - Основные источники загрязнения почв тяжелыми металлами



Аномалии тяжелых металлов распространяются на расстояние до 10 км от истoчника, это связано с приуроченностью металлов к пылеватой фракции промышленных выбросов. Метеорологические условия и рельеф местности могут внести в это значение существенные поправки: в направлении господствующих ветров загрязнение почв может распространяться на 15-30 км, реже – до 100 км. При этом  аномалии подвижных форм этих элементов значительно протяженнее, чем определяемые по валовому содержанию.

При выявлении влияния отдельного предприятия или комплекса предприятий на загрязнение прилегающих экосистем тяжелыми металлами необходимо обращать внимание на структуру загрязнения, принимая при этом, что поступление металлов в окружающую среду является следствием промышленных выбросов, размещения отходов производства или сбросов со сточными водами[25].

1.1.2.3. Агрохимикаты

К агрохимикатам относят минеральные и органические удобрения, химические мелиоранты, средства защиты растений, а также некоторые бытовые и промышленные отходы, используемые в сельском хозяйстве[13]. Все они в качестве примесей содержат некоторое количество токсичных элементов (Таблица 2). Особое внимание как фактору загрязнения окружающей среды, уделяется минеральным удобрениям. Наиболее существенными как по набору, так и по концентрациям примесей тяжелых металлов, являются фосфорные удобрения, а также удобрения, получаемые с использованием экстракционной ортофосфорной кислоты[30].

Органические удобрения менее концентрированы по содержанию тяжелых металлов, чем минеральные, однако, учитывая разницу в применяемых нормах, их не стоит сбрасывать со счетов. Поэтому в хозяйствах, в которых применяются высокие нормы органических удобрениях (как правило, эти хозяйства располагаются вблизи крупных животноводческих комплексов), необходимо учитывать в них содержание тяжелых металлов [13].

1.2. Санитарно – гигиеническая характеристика тяжелых металлов

 Большинство тяжелых металлов проявляют высокую токсичность в следовых количествах и концентрируются в живых организмах. В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся в природной среде процессам разложения, металлы способны лишь перераспределяться между природными средами. 

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Техногенная доля меди и цинка в атмосфере составляет примерно 76%, кадмия и ртути – 54% , никеля – 35%, кобальта – 12%. Наиболее высокая эмиссия в атмосферу характерна для свинца. По различным подсчетам она составляет от 50 до 85%. Основными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в биосферу являются предприятия по добыче и производству цветных металлов и сплавов, нефтепереработка, автомобильный транспорт и химическая промышленность. Ниже приведены сведения о негативном воздействии соединений некоторых тяжелых металлов на организм человека. Дополнительные сведения о токсичности металлов содержатся в работе [11].

Таблица 2 - Сельскохозяйственные источники загрязнения почв тяжелыми металлами, мг/кг сухой массы [22]

Элемент

Орошениесточными водами

Фосфорн.удоб-я

Азотные удоб-я

Известковые ма-лы

Органич.удоб-я

Пестициды

Cd

2-1500

0,1-170

0,05-8,5

0,04-0,1

0,3-0,8

-

Co

2-260

1-12

5,4-12

0,4-3

0,3-24

-

Cr

20-40000

66-245

3,2-19

10-15

5,2-55

-

Cu

50-3300

1-300

1-15

2-125

2-60

12-50

Hg

0,1-55

0,01-1,2

0,3-2,9

0,05

0,09-0,2

0,8-42

Mn

60-3900

40-2000

-

40-1200

30-550

-

Ni

16-5300

7-38

7-34

10-20

7,8-30

-

Pb

50-3000

7-225

2-27

20-1250

6,6-15

60

Sn

40-700

3-19

1,4-16

0,5-4,0

3,8

-

Zn

700-49000

50-1450

1-42

10-450

15-250

1,3-25



1.2.1. Соединения меди

Основными неорганическими соединениями меди являются: оксид, хлорид, оксохлорид, нитрат, гидроксокарбонаты, сульфат и гидроксосульфат меди. Широко применяются в народном хозяйстве ацетат и оксоацетат меди.

Медь содержится в организме в основном в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в процессах кроветворения. Во вредном действии избытка меди в организме предполагают реакцию её с SH-группами ферментов. С колебаниями содержания меди в сыворотке и коже связывают появление депигментации кожи. Соединения меди, вступая в реакцию с белками тканей, оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта [1].

Попадание сульфата или ацетата меди в желудок человека вызывает тошноту, рвоту, боли в животе, понос, быстрое появление гемоглобина в плазме крови и моче. Процесс может вызвать желтуху, анемию, снижение резистентности эритроцитов. Возможна также сульфгемоглобинемия, билирубинемия (до 2,6 – 7 мг %) вплоть до смерти при явлениях острой почечной недостаточности. Описан острый гастроэнтерит при потреблении воды, содержащей медь (44 мг/л). При попадании внутрь 0,2 – 0,5 г солей меди вызывают рвоту, 1 – 2 г – тяжелые, а иногда и смертельные отравления.

В процессе зачистки медных валов, шлифовке медных шайб, сварке и резке изделий из меди, прокатке медных болванок или чистой медной проволоки, дуговой плавке медного лома в воздух выделяется пыль меди и ее оксиды. В двух последних случаях концентрация меди в воздухе составляет 0,22 – 14 мг/м3. При этом через 1 – 2 ч у работающих появляется раздражение слизистых, сладкий вкус во рту, а спустя несколько часов – головная боль, слабость (особенно в ногах), покраснение зева и конъюнктивы, тошнота, боль в мышцах, иногда рвота и понос, разбитость, озноб, температура 38 – 39 0С. Такая же картина наблюдается при вдыхании пыли карбоната меди, распылении оксида меди (концентрация по меди 0,03 – 0,12 мг/м3), а также в процессе чистки аппаратов от остатков соединений меди. В процессе сухой протравки зерна карбонатом меди (фунгицид содержит также сульфат меди и до 0,005% мышьяка) через несколько часов – сильный озноб, температура 39 0С и выше, проливной пот, общая разбитость, боли в мышцах, головная боль, а также раздражение слизистой глотки и гортани, кашель с зеленой мокротой не только во время лихорадки, но и после нее. Все это обычно сопровождается бронхитом. «Медно-протравная лихорадка» обычно продолжается в течение 3-4 дней. Отличительной особенностью «медно-протравной» и вообще «медной лихорадки» по сравнению с «литейной (цинковой)» является поражение желудочно-кишечного тракта [16].

В процессе хронической интоксикации медью и ее соединениями возможны функциональные расстройства нервной системы, нарушение функции печени и почек, изъязвление и перфорация носовой перегородки.

В производстве изделий из меди и ее сплавов (3,7 – 9,4 мг/м3) зарегистрированы церебральные ангионеврозы, снижение фагоцитарной активности лейкоцитов, титра лизоцима и бактерицидной способности сыворотки крови. При этом повышается содержание меди в волосах [1].

В процессе электролитического рафинирования меди, когда ее пыль действует в сочетании с парами серной кислоты и неблагоприятным микроклиматом, у обслуживающего персонала отмечают снижение иммунобиологической реактивности, поражение зубов и слизистой оболочки рта, язвенную болезнь желудка. У сварщиков и резчиков (стаж 1-3 года, концентрация аэрозоля 1,6 – 45 мг/м3) не обнаружено признаков пневмокониоза и хронической интоксикации. Среди работающих с медными порошками при стаже более 5 лет снижается жизненная емкость легких, наблюдается билирубинемия и нарушается функция печени. При этом часть рабочих жалуется на изжогу, боли в области желудка, плохой аппетит и тошноту. У рабочих медных рудников (пыль меди 40 – 70 мг/м3) резко увеличено содержание гемоглобина и числа эритроцитов, содержание меди в сыворотке крови. Кроме того, у них наблюдается усиление сосудисто-бронхиального рисунка, уплотнение корней легких, базальная эмфизема, повышается активность медьоксидазы и уровня сиаловых кислот в крови, воспаление и фиброз десен.

У рабочих, соприкасающихся с соединениями меди, кожа лица и конъюнктива глаз иногда окрашены в зеленовато-желтый или зеленовато-черный цвет, на деснах темно-красная или пурпурно-красная кайма. Медь, ее соли и оксиды раздражают кожу, а пыль раздражает глаза и вызывает изъязвления роговицы. Описаны случаи аллергических дерматитов при контакте с медью и латунью, положительные кожные пробы на медь выявлены почти у половины больных или переболевших дерматитами или экземой, а также у части здоровых рабочих цеха электролиза меди и у металлистов[26]. Известны случаи аллергического дерматита у рабочих, переносивших мешки с сульфатом меди, у работающих с телефонными проводами, а также при воздействии нитрата меди при приеме лекарственного средства, содержащего медь. Ученые-медики связывают выраженные аллергенные свойства меди с высокой способностью проникать через эпидермальный барьер в кожу. О поражении слизистых у рабочих, опрыскивающих виноградники бордосской жидкостью (концентрация аэрозоля в зоне вдыхания 1-130 мг/м3), свидетельствует увеличение в четыре раза числа лейкоцитов на слизистой оболочке носа через 2-3 ч.

С пищей человек ежедневно получает 2-5 г меди, из которых усваивается около 30%. В крови человека циркулирует медь, лабильно – связанная с -глобулином (церулоплазмином, образующимся в печени). До 90% меди откладывается в печени. Выделение же из организма происходит в основном через желудочно-кишечный тракт. У работающих с соединениями меди повышается ее содержание в крови, органах и выделениях. В норме кровь содержит 0,06-0,1 мг меди, а моча – 0,016 – 0,033 мг/л.

При «медной лихорадке» рекомендовано симптоматическое лечение. При отравлениях через рот производят промывание желудка 0,1%-ным раствором К4[Fe(CN)6], внутрь – тот же раствор (1-3 столовые ложки каждые 15 мин) для осаждения и образования малотоксичного плохо растворимого комплекса. Кроме того, дают белковую воду или молоко, 30 г жженой магнезии, солевое слабительное, а при болях в животе – 1 мл 0,1%-ного раствора сульфата атропина под кожу. Больного помещают в теплое помещение [1].

Определены следующие значения предельно-допустимых концентраций: 1) медь металлическая - 1 мг/м3; 2) среднесменная – 0,5 мг/м3; 3) кремнемедистый сплав – 4 мг/м3; 4) оксида меди – 0,1 мг/м3; 5) для меди с добавкой до 3% графита, 10% олова и 30% никеля – 0,5 мг/м3; 6) для пыли медно-сульфидной руды при содержании свободной менее 10% - 4 мг/м3 [6].

В качестве индивидуальной защиты в атмосфере аэрозолей меди и ее соединений применяют респираторы Ф-62, У-2К, «Астра-2», «Лепесток-200», носят очки ПО-2, ПО-3 и противопылевые очки. Персонал цеха носит пылезащитную спецодежду, и после работы принимает душ. При сварочных работах применяют шланговые противогазы с принудительной подачей чистого воздуха. Основным же мероприятием является предупреждение выделения аэрозолей меди и всех ее соединений [16].

1.2.2. Соединения цинка

Металлический цинк. У работников цинкового производства преобладают явно выраженные атрофические и субатрофические катары верхних дыхательных путей. Известны также случаи «литейной лихорадки». В процессе хронического воздействия пыли цинка отмечаются желудочно-кишечные расстройства и гипохромная анемия. Рабочие обычно жалуются на раздражительность, бессонницу, снижение памяти, потливость по ночам, шум в ушах и снижение слуха. Рентгенограммы показывают усиление легочного рисунка, наблюдается эмфизема, начальные признаки пневмосклероза. Повышена заболеваемость верхних дыхательных путей, а также распространен кариес зубов [1].

Оксид цинка. Токсичность оксида цинка объясняют ее каталитической активностью. Попадание мельчайших частиц пыли оксида цинка вызывает заболевание «литейная лихорадка», протекающее по типу инфекционного катара верхних дыхательных путей. Задержка аэрозоли оксида цинка в дыхательных путях колеблется в пределах 41-94%. В процессе отравления оксидом цинка появляется сладковатый вкус во рту, после работы – плохой аппетит, а иногда сильная жажда. Отравленный человек чувствует усталость, стеснение и давящую боль в груди, сонливость, сухой кашель. Этот период, длящийся в зависимости от степени окисления от 1 до 4-5 ч, сменяется резким ознобом, продолжающимся 1,0-1,5 ч. Температура поднимается до 37 – 38 0С (иногда до 40 0С и выше) и держится несколько часов. При этом наблюдается расширение зрачков, гипермия конъюнктивы, глотки и лица. В моче появляются сахар, часто гематопорфин, уробилин, возможно увеличение содержания цинка и меди. Иногда болезненное состояние длится 2-3 дня и дольше. Это зависит от индивидуальности организма больного, а также концентрации паров оксида цинка. Повторные заболевания «литейной лихорадкой» приводят к ослаблению организма и активированию туберкулезного процесса, а также повышению восприимчивости к другим заболеваниям дыхательных органов. У людей, перенесших эту болезнь многократно, появляется малокровие, повышается содержание билирубина в крови, понижается секреторная функция желудка.

Цинк является биоэлементом и входит в состав некоторых ферментов. Он является антагонистом меди: добавление к пище меди снижает токсическое действие цинка. В норме кровь человека содержит 0,46-0,67, мягкие ткани 0,68-5,41, кости 10,1-17,8, волосы и ногти 16,3-22,4 мг % цинка.

В процессе «литейной лихорадки» необходимы: щелочные ингаляции, внутривенное введение глюкозы (20 мл 40%-ного раствора) с 300 мг аскорбиновой кислоты. Внутрь – крепкий сладкий чай, кофе. По показаниям – сердечные, кислород, покой, тепло [16].

Предельно допустимая концентрация для оксида цинка 0,5 мг/м3 [6].

Индивидуальной защитой служат противогаз марки БКФ, респираторы типа «Астра-2», «Лепесток-200», защитные очки, спецодежда из хлориновой ткани. После работы – теплый душ. 

Хлорид цинка. Кратковременное (5-30 мин) вдыхание аэрозоли хлорида цинка вызывает пароксизмальный кашель, тошноту, а через 1-24 ч – одышку, повышение температуры, воспалительные явления в легких, У обслуживающего персонала наблюдаются поражение слизистой оболочки верхних дыхательных путей, трахеи, бронхов. У работников возможны прободения носовой перегородки. Имеют место желудочно-кишечные расстройства (после 1 года работы), а также язвы желудка или двенадцатиперстной кишки (после 5-20 лет работы). Описаны смертельные отравления при случайном приеме внутрь 40%-ного раствора хлорида цинка. Процесс отравления сопровождается рвотой с примесью крови, сильными болями в области живота, возбуждением, судорогами и почечной недостаточностью[1].

Хлорид цинка резко раздражает и прижигает кожу и слизистые оболочки. Растворы хлорида цинка могут всасываться через кожу рук. Обладает слабовыраженными сенсибилизирующими свойствами: при длительном контакте с парами может развиться аллергический дерматит.

Предельно допустимая концентрация для аэрозоли хлорида цинка принята 1 мг/м3 [6].

К индивидуальной защите относятся:

1) механизация технологических процессов, исключающая соприкосновение кожи с хлоридом цинка;

2) тщательное мытье рук после работы теплой водой или 2%-ным раствором гидрокарбоната натрия;

3) смазывание кожи жиром.

Сульфат цинка. Обслуживающий персонал в цехе электролиза, подвергающийся комбинированному воздействию сульфата цинка, паров серной кислоты, сурьмы, мышьяка, жалуется на сухость в носу, носовые кровотечения и охриплость. В процессе обследования обслуживающего персонала установлены атрофические ринггиты, перфорация носовой перегородки, воспаление десен, изъязвление языка. У производственников – повышенная заболеваемость органов дыхания, пищеварения, кровообращения.

Сухой сульфат цинка и концентрированные его растворы вызывают изъязвления, так называемые «птичьи глазки». Тыльная часть кистей поражена гораздо чаще, чем ладонь.

К индивидуальной защите в производстве сульфата цинка относится мытье рук 2%-ным раствором гидрокарбоната натрия и применение ожиряющих мазей.

1.2.3. Соединения свинца

По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бенз(а)пиреном [8].

Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Различные соединения свинца обладают разной токсичностью: малотоксичен стеарат свинца; токсичны соли неорганических кислот (хлорид свинца, сульфат свинца и др.); высокотоксичны алкилированные соединения, в частности, тетраэтилсвинец. Однако на практике, как правило, анализируется только общее содержание свинца в различных компонентах окружающей среды, продовольственном сырье и пищевых продуктах, без дифференциации на фракции и идентификации вида соединений. 

В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания (от 40 до 70% в разных странах и по различным возрастным группам), а также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении, при случайном попадании в пищевод кусочков свинецсодержащей краски или загрязненной свинцом почвы. 

С атмосферным воздухом поступает незначительное количество свинца - всего 1-2%, но при этом большая часть свинца абсорбируется в организме человека. В атмосферном воздухе большинства городов, где Росгидрометом проводится контроль за содержанием свинца, среднегодовая концентрация варьирует в пределах 0,01-0,05 мкг/м3, что значительно ниже ПДК - 0,3 мкг/мз. В таких условиях живет ориентировочно до 44 млн. горожан. Около 10 млн. человек проживает в городах с более высоким содержанием свинца - от 0,1 до 0,2 мкг/м3 [32].

Особым действием характеризуются лишь соединения свинца, содержащие токсический анион: арсенаты, хроматы и азид свинца. При хроническом отравлении арсенатом свинца интоксикация протекает как мышьяково-свинцовая. Высокой токсичностью обладает и пыль стеарата свинца. Хромат свинца при введении в брюшину не ядовит, в то же время у обследованных 185 человек, подвергавшихся в течение двух месяцев его воздействию (концентрация 1,6-7,34) , было выявлено повышенное содержание свинца в моче и увеличенное число базофильно-зернистых эритроцитов.Ранними симптомами отравления являются: свинцовая кайма по краю десен, преимущественно у передних зубов (может полностью отсутствовать при выраженных формах отравления); «свинцовый колорит» - землисто-серая окраска кожи; ретикулоцитоз свыше 10%; появление в крови базофильно-зернистых эритроцитов в количестве не менее 15 на 10 000 эритроцитов; повышение содержания порфиринов в моче свыше 50-60 мкг/л; увеличение содержания ?-аминолевулиновой кислоты в моче (свыше 2 мг %) и снижение активности деградратазы ее в эритроцитах, сохраняющееся несколько лет после прекращения затравки; повышение содержания свинца в крови и моче[1].

В картине хронического отравления можно выделить следующие основные синдромы: 1) изменения нервной системы; 2) энцефалопатия; 3) двигательные расстройства; 4) чувствительная форма полиневрита, имеющая место при скрыто текущих и умеренно выраженных формах интоксикации; 5) поражение анализаторов на ранних этапах интоксикации:

а) изменение системы крови;

б) обменные и эндокринные нарушения;

в) изменения желудочно-кишечного тракта;

г) изменения сердечно-сосудистой системы;

д) прочие проявления интоксикации.

Неотложная терапия при отравлениях производственного персонала предусматривает следующие меры.

Предельно допустимая концентрация для свинца и его неорганических сое.......................