Основные химические вещества, влияющие на здоровье человека

Все химические элементы в биосфере можно классифицировать на две большие группы: биогенные (жизненно необходимые организму и являющиеся связующим звеном между живой и неживой природой) и второстепенные (роль этих элементов в настоящее время не считается сколько-нибудь ценной для клетки) элементы.

Биогенные элементы делятся на макроэлементы и микроэлементы.

Макроэлементы — это биогенные элементы, потребность в которых составляет около 100 мг в сутки. К основным макроэлементам относятся углерод С, водород Н, азот N, кислород О, сера S, фосфор Р.

Микроэлементы — это биогенные элементы, потребность в которых составляет менее 5-10 мг в сутки. Среди микроэлементов особо следует отметить магний Mg, железо Fe, цинк Zn, ванадий V, хлор С1.

Нахождение того или иного элемента в организме и доля в последнем определяется: присутствием его в природе в доступной форме; способностью организма поглощать и удерживать элемент.

Химические элементы в экосистемах циркулируют (т. е. совершают круговорот), при этом обмен элементами между составными частями экосистемы сбалансирован и тесно сопряжен с обменом энергией.

В каждой экосистеме выделяют обменный и резервный фонды энергии.

Обменный фонд энергии в экосистеме относится к биотическому компоненту. Обменный фонд элементов составляют активные блоки (живые организмы, мертвый органический детрит, доступные неорганические вещества).

Резервный фонд энергии в экосистеме относится к абиотическому компоненту. Резервный фонд элементов составляют добавочные блоки (косвенно доступные неорганические вещества, осаждающиеся органические вещества).

Между активными блоками идет быстрый обмен элементами. Обмен между добавочными блоками и остальной частью экосистемы замедлен.

Следует отметить, что все биогеохимические циклы в природе взаимосвязаны и в совокупности формируют устойчивую структуру биосферы в целом.

Биогеохимический цикл — это циркуляция биогенного элемента в природе. Однако замкнутость природных биогеохимических циклов неполная.

Среди биогеохимических циклов можно выделить циклы газообразных (углерода, азота, кислорода) и осадочных веществ (фосфора, железа, кальция).

Все присутствующие в биосфере химические вещества образуют хемосферу. Хемосфера включает в себя химические вещества природного и антропогенного происхождения.

Вещества антропогенного происхождения претерпевают в экосистемах определенные превращения, при попадании в живые организмы биотрансформируются и могут оказывать вредное воздействие на организмы, экосистемы и биосферу в целом. В характеристике спектра веществ антропогенного происхождения используют следующие понятия.

Ксенобиотики — это вещества, чужеродные по отношению к живым организмам и не входящие в естественные биогеохимические циклы.

Поллютанты — это химические вещества, загрязняющие среду обитания.

Поллютанты и ксенобиотики могут подвергаться трансформации путем химических и биохимических превращений. Продукты трансформации могут иметь другую биологическую активность по отношению к живым организмам, зачастую они более токсичны.

Экзогенные вещества — это вещества, появление которых связано с деятельностью человека.

Экотоксиканты — это ядовитые вещества антропогенного происхождения, вызывающие серьезные нарушения в структурах экосистем.

Суперэкотоксиканты — это вещества, обладающие в малых дозах мощным токсичным действием полифункционал ьного характера.

Суперэкотоксиканты (например, диоксины) резко повышают чувствительность живых организмов к другим, менее токсичным ксенобиотикам.

По пространственному распределению загрязнения подразделяют на глобальные, региональные, локальные, точечные. По силе и характеру воздействия на окружающую среду загрязнения бывают фоновые, импактные (залповые), постоянные (перманентные), постепенно нарастающие, катастрофические.

Все химические вещества в той или иной степени токсичны для живого. Токсичность — это свойство веществ вызывать отравление (интоксикацию) организма.

К элементам с низкой токсичностью относятся медь Си, железо Fe, марганец Мп, цинк Zn, никель Ni, германий Ge, стронций Sr, рубидий Rb, цезий Cs. К элементам со средней токсичностью относятся хром Сг, серебро Ag, алюминий А1. К элементам с высокой токсичностью относятся сурьма Sb, мышьяк As, барий Ва, селен Se. К элементам с очень высокой токсичностью относятся бериллий Be, кадмий Cd, свинец РЬ, ртуть Hg, таллий Т1.

Степень токсичности элементов или их соединений определяется следующими основными положениями. Уровень воздействия на организм элементов или их соединений зависит от их дозы. Токсичность зависит также от химической формы, в которой элемент присутствует в живой клетке. Например, алкилированные формы ртути лучше растворимы в биологических жидкостях (крови, лимфе) и, соответственно, более токсичны, чем хлориды ртути. В природных условиях даже относительно безвредное вещество может превратиться в токсичное. Напри-

мер, некоторые поллютанты трансформируются в природе с образованием более устойчивых (персистентных) ядов или токсичных продуктов.