Тяжелые металлы и здоровье человека «Мощь и сила науки – во множестве фактов, цель – в обобщении этого множества» (Д. И. Менделеев).

Цель: повторить, углубить и расширить знания учащихся по теме: «Металлы»; повторить, углубить и расширить знания учащихся по теме: «Металлы»; раскрыть механизмы влияния тяжелых металлов на организм человека; раскрыть механизмы влияния тяжелых металлов на организм человека; Научиться выявлять взаимосвязь Научиться выявлять взаимосвязь между состоянием организма человека и состоянием окружающей среды. между состоянием организма человека и состоянием окружающей среды.

Актуализация знаний Какое определение понятию «здоровье» дано Всемирной организацией здравоохранения? Какое определение понятию «здоровье» дано Всемирной организацией здравоохранения? Приведите примеры основных источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами? Приведите примеры основных источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами? Почему тяжелые металлы легко включаются в биогеохимический круговорот и надолго в нем удерживаются? Почему тяжелые металлы легко включаются в биогеохимический круговорот и надолго в нем удерживаются?

Молекулярно – генетический аспект Биохимический механизм действия многих загрязняющих веществ на клетки связан с нарушением структуры и функционирования биомембран. Изменение проницаемости мембран может вызвать сдвиг мембранного потенциала - важного элемента регуляторной системы клетки. Тяжелые металлы - комплексообразователи (ртуть, свинец, цинк) могут подавлять действие ферментов, вызывая их денатурацию либо взаимодействуя с молекулой субстрата, с коферментом или металлом - активатором. Биохимический механизм действия многих загрязняющих веществ на клетки связан с нарушением структуры и функционирования биомембран. Изменение проницаемости мембран может вызвать сдвиг мембранного потенциала - важного элемента регуляторной системы клетки. Тяжелые металлы - комплексообразователи (ртуть, свинец, цинк) могут подавлять действие ферментов, вызывая их денатурацию либо взаимодействуя с молекулой субстрата, с коферментом или металлом - активатором.

Источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами

Первый источник: Одним из основных источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами является сжигание топлива. В золе, оставшейся после сжигания 1 т каменного угля, в среднем содержится 200 г цинка, 300 г кобальта, 700 г никеля, 400 г урана, 200 г олова, 500 г германия, 100 т свинца, до 300 г бериллия; в золе нефти обнаруживается до 65 % ванадия, ртути, молибдена, мышьяка; зола торфа обогащена ураном, медью, никелем, кобальтом, свинцом. В настоящее время ежегодно сжигается 2,4 млрд т каменного угля и 0,9 млрд т бурого. Одним из основных источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами является сжигание топлива. В золе, оставшейся после сжигания 1 т каменного угля, в среднем содержится 200 г цинка, 300 г кобальта, 700 г никеля, 400 г урана, 200 г олова, 500 г германия, 100 т свинца, до 300 г бериллия; в золе нефти обнаруживается до 65 % ванадия, ртути, молибдена, мышьяка; зола торфа обогащена ураном, медью, никелем, кобальтом, свинцом. В настоящее время ежегодно сжигается 2,4 млрд т каменного угля и 0,9 млрд т бурого.

Второй источник: Второй по мощности источник загрязнения окружающей среды - это диспергирование руд при их добыче, транспортировке и обогащении. Второй по мощности источник загрязнения окружающей среды - это диспергирование руд при их добыче, транспортировке и обогащении.

Третий источник: Третий источник - металлургия. С доменными газами в атмосферу попадают Fе, Мg, Мn, Рb, Нg, Cd, Сu и As. Из плавильных печей поступают в воздух висмут, кобальт, молибден, ртуть, цинк и другие металлы. Из 1 т пыли, выбрасываемой в атмосферу при плавке медных руд, можно извлечь до 100 кг меди и почти столько же свинца и цинка. Третий источник - металлургия. С доменными газами в атмосферу попадают Fе, Мg, Мn, Рb, Нg, Cd, Сu и As. Из плавильных печей поступают в воздух висмут, кобальт, молибден, ртуть, цинк и другие металлы. Из 1 т пыли, выбрасываемой в атмосферу при плавке медных руд, можно извлечь до 100 кг меди и почти столько же свинца и цинка.

Тяжелые металлы неблагоприятно воздействуют: на сердечно – сосудистую систему; на сердечно – сосудистую систему; понижают иммунный статус человека; понижают иммунный статус человека; вызывают аллергические, онкологические, токсикологические заболевания. вызывают аллергические, онкологические, токсикологические заболевания.

Ртуть (Hg)

Содержание ртути: Место нахождения Содержание, в мг/м 3 ПДК Воздух 0,050,003 Пресная вода 0,20,0005 Морская вода 0,30,0005

Источники загрязнения окружающей среды соединениями ртути Использование соединений ртути (сельское хозяйство, производство красок, изготовление зеркал, извлечение цинка, меди, свинца, полимерные материалы) Производство ртути (добыча, обогащение, получение вторичной ртути, очистка) Использование металлической ртути (стоматология, электротехника, фармацевтическая промышленность, приборостроение, военная промышленность)

В организм человека ртуть поступает: с продуктами питания; с продуктами питания; с питьевой водой; с питьевой водой; при дыхании. при дыхании.

Ртуть вызывает ряд заболеваний: головную боль; головную боль; анемию; анемию; нарушение функций органов пищеварения и печени; нарушение функций органов пищеварения и печени; «ртутную» неврастению; «ртутную» неврастению; увеличение щитовидной железы; увеличение щитовидной железы; стимулирует развитие туберкулеза стимулирует развитие туберкулеза нарушение обмена веществ; нарушение обмена веществ; катаральные явления; катаральные явления; колит; колит; стоматит. стоматит.

Кадмий (Cd)

Источники загрязнения окружающей среды соединениями кадмия Около 52 % кадмия попадает в окружающую среду при сжигании и переработке материалов, его содержащих, особенно изделий из пластмасс, куда он добавляется для прочности, а также кадмиевых красителей. Около 52 % кадмия попадает в окружающую среду при сжигании и переработке материалов, его содержащих, особенно изделий из пластмасс, куда он добавляется для прочности, а также кадмиевых красителей. Заводы, выплавляющие кадмий, ежегодно выбрасывают в атмосферу около 1 тыс. тонн этого металла. Кроме того, в окружающую среду кадмий попадает вместе с минеральными удобрениями (в количестве 8-10 % он входит в состав суперфосфата) и с фунгицидами. Ежегодные дозы кадмия, поступающего в почву этим путем, составляют 0,3-12 кг/га. Заводы, выплавляющие кадмий, ежегодно выбрасывают в атмосферу около 1 тыс. тонн этого металла. Кроме того, в окружающую среду кадмий попадает вместе с минеральными удобрениями (в количестве 8-10 % он входит в состав суперфосфата) и с фунгицидами. Ежегодные дозы кадмия, поступающего в почву этим путем, составляют 0,3-12 кг/га. Сжигание мазута и дизельного топлива является дополнительным источником кадмиевого загрязнения. Дым от сигарет тоже «поставляет» кадмий в окружающую среду. Сжигание мазута и дизельного топлива является дополнительным источником кадмиевого загрязнения. Дым от сигарет тоже «поставляет» кадмий в окружающую среду.

Поступление кадмия в организм человека: В организм человека кадмий попадает вместе с пищевыми продуктами, водой и воздухом. Общее количество накапливающегося в организме кадмия составляет 0,36 - 5,78 мкг/день у некурящих и 2,28 - 7,7 мкг/день у курящих сельских жителей, а у жителей промышленных городов 0, ,64 и 2, ,56 мкг/день соответственно. В организм человека кадмий попадает вместе с пищевыми продуктами, водой и воздухом. Общее количество накапливающегося в организме кадмия составляет 0,36 - 5,78 мкг/день у некурящих и 2,28 - 7,7 мкг/день у курящих сельских жителей, а у жителей промышленных городов 0, ,64 и 2, ,56 мкг/день соответственно.

ПДК кадмия в пищевых продуктах – 0,4 – 0,5 мг/ еженедельно в рисе составляет 0,02 - 0,11 мг/кг; в рисе составляет 0,02 - 0,11 мг/кг; в пшенице - 0,03 - 0,66 мг/кг; в пшенице - 0,03 - 0,66 мг/кг; кукурузе - 0,06 - 0,07 мг/кг; кукурузе - 0,06 - 0,07 мг/кг; картофеле - 0,05 - 0,09 мг/кг. картофеле - 0,05 - 0,09 мг/кг.

Интоксикация кадмием вызывает: Головокружение; Головокружение; Слабость; Слабость; Тошноту; Тошноту; Желудочные боли; Желудочные боли; Бронхит, отек легких; Бронхит, отек легких; Поражение почек, печени, сердца, нервной системы; Поражение почек, печени, сердца, нервной системы; Развитие рака. Развитие рака.

Кадмий накапливается Почки (33%) Печень (14%) Легкие (2%)

Марганец (Mn)

Роль марганца для организма человека: Отсутствие марганца в пище животных сказывается на их росте и мышечном тонусе. Возникают дефекты развития скелета, например, укорочение длинных костей. Как большинство микроэлементов-металлов, марганец влияет на процессы кроветворения. При его недостатке развивается анемия, связанная с нехваткой эритроцитов. В то же время большие дозы марганца делают недоступным для организма другой очень важный микроэлемент - медь, также приводя к анемии. Содержание марганца в крови имеет большое диагностическое значение. При инфаркте миокарда и язвенной болезни двенадцатиперстной кишки его уровень всегда повышен, а вот у больных первичным раком и циррозом печени уровень марганца в крови весьма низок. Отсутствие марганца в пище животных сказывается на их росте и мышечном тонусе. Возникают дефекты развития скелета, например, укорочение длинных костей. Как большинство микроэлементов-металлов, марганец влияет на процессы кроветворения. При его недостатке развивается анемия, связанная с нехваткой эритроцитов. В то же время большие дозы марганца делают недоступным для организма другой очень важный микроэлемент - медь, также приводя к анемии. Содержание марганца в крови имеет большое диагностическое значение. При инфаркте миокарда и язвенной болезни двенадцатиперстной кишки его уровень всегда повышен, а вот у больных первичным раком и циррозом печени уровень марганца в крови весьма низок.

Железо (Fe)

Значение железа для живого организма: Железо у человека и животных входит в состав чрезвычайно важных биологических соединений - гемоглобина крови, миоглобина, ферментов- каталазы и некоторых цитохромов; белок ферритин служит для создания запасов железа. При недостатке железа уменьшается количество гемоглобина в крови, снижается интенсивность процессов окисления и, следовательно, запасания энергии. При избытке железо может накапливаться в печени в коллоидной форме окиси железа (гемосидерин), что способствует разрушению клеток печени. Суточная потребность организма человека в железе 0,008- 0,01 мг. Железо у человека и животных входит в состав чрезвычайно важных биологических соединений - гемоглобина крови, миоглобина, ферментов- каталазы и некоторых цитохромов; белок ферритин служит для создания запасов железа. При недостатке железа уменьшается количество гемоглобина в крови, снижается интенсивность процессов окисления и, следовательно, запасания энергии. При избытке железо может накапливаться в печени в коллоидной форме окиси железа (гемосидерин), что способствует разрушению клеток печени. Суточная потребность организма человека в железе 0,008- 0,01 мг.

Закрепление

1. Заболевание «сухотка» вызывается дефицитом: а) алюминия; б) марганца; в) кобальта. 2. В организме кобальт содержится: а) в костях, крови, печени; б) в мышцах, костях, крови; в) в печени, почках, поджелудочной железе. 3. Источником поступления кобальта являются: а) продукты только растительного происхождения; б) продукты только животного происхождения; в) продукты как растительного, так и животного происхождения. 4. Кобальт в организме человека влияет на синтез витамина: а) А; б) С; в) В12 5. В организме человека кадмий содержится: а) в печени, легких, почках; б) поджелудочной железе, почках, крови; в) легких, костях, головном мозге. 6. Марганец в организме человека содержится: а) в костях, печени, почках; б) легких, костях, крови; в) костях, печени, жире. 7. Марганец отсутствует: а) в мясе; б) белках куриного яйца; в) рисе. 8. На процессы кроветворения влияет: а) ванадий; б) кобальт; в) марганец. 9. В организме человека железо находится: а) в крови, печени, селезенке; б) в печени, почках, мышцах; в) в костях, зубах, крови. 10. Дефицит железа у человека может возникнуть лишь в результате недостаточного потребления или плохой усвояемости: а) углеводов; б) жиров; в) белков.

Ключ к тесту 1 – кобальт (в) 2 – печень, почки, поджелудочная железа (в) 3 – продукты только животного происхождения (б) 4 – В 12 (в) 5 – печень, легкие, почки (а) 6 – кости, печень, почки (а) 7 – белок куриного яйца (б) 8 – марганец (в) 9 – кровь, печень, селезенка (а) 10 – белки (в)

Домашнее задание Составить памятку о путях поступления, последствиях для здоровья и мерах предосторожности тяжелых металлов. Составить памятку о путях поступления, последствиях для здоровья и мерах предосторожности тяжелых металлов.