Внимание токсикологов сегодня все больше привлекает кадмий. Этот тяжелый металл является антагонистом цинка, фосфора, меди и других незаменимых элементом, блокируя ряд важнейших тканевых ферментов.
Токсичны все соединения кадмия, особенно окись и соли (сернокислая, хлористая, азотнокислая), которые превышают по токсичности даже свинец. В природе кадмия немного, но в последние годы его стали широко использовать в технике как присадку к сплавам, в гальванике, электрических батареях, мазуте и дизельном топливе; в производстве красителей, лаков, эмалей, керамики, пластмасс, химических удобрений. Высвобождаясь, он попадает в воздух, воду, почву, все больше накапливаясь в звеньях пищевых цепей.
При попадании внутрь в количестве 30—40 мг кадмий вызывает смерть человека. Острая интоксикация характеризуется нарушениями со стороны желудочно-кишечного тракта (боли в животе, кровавые рвота и понос) и органов дыхания (трахеобронхит, бронхиолит, отек легких). Еще более опасно длительное поступление кадмия в организм человека, даже в малых дозах. Этот металл очень медленно выводится, а значит, потихоньку накапливается в организме, приводя к хронической кадмиевой интоксикации, распознать которую нелегко. Больше всего он откладывается в почках, кишечнике и печени, легко адсорбируется легкими. Поражение этих органов и определяет тяжесть отравления. У человека появляются боли в спине и ногах, желтая кайма на зубах, притупляется обоняние, теряется аппетит, нарушаются функции легких и особенно почек, где кадмий накапливается прежде всего. При его концентрации в почечной ткани 0,2 мг/г развиваются признаки тяжелого поражения почек: появляется белок в моче, нарастают анемия и почечная недостаточность. Он также токсичен для половых желез (особенно семенников), вызывает изменение структуры костей скелета. Предполагается участие кадмия и в канцерогенезе.
Хроническое отравление этим металлом возможно при употреблении мороженого, фруктов, грибов, почек и печени животных и других продуктов питания. Кадмий быстро накапливается в растениях, так как легко переходит в них из почвы, а также в организме животных. Определенную опасность представляют грибы, особенно луговые шампиньоны, которые кроме кадмия могут содержать еще свинец и ртуть. В некоторых странах Европы (Германия) органы здравоохранения рекомендуют не злоупотреблять дикорастущими грибами, меньше употреблять свиных и говяжьих почек. Несколько лет назад в нашей стране были отмечены случаи отравления кадмием маленьких детей. Причиной этих отравлений, как уже упоминалось, явились пластмассовые игрушки, не проходившие санитарно-гигиенический контроль и поэтому не сертифицированные.
В организме кадмий вступает в конкурентные отношения с такими необходимыми человеку металлами, как железо, медь, цинк, кальций, поэтому если в пищевом рационе имеется дефицит последних, то усиливается накопление кадмия. К сожалению, железодефицитные состояния, наиболее характерным признаком которых является анемия (малокровие), очень часты, особенно среди женщин. Вот почему некоторым людям показан профилактический прием препаратов железа и, конечно, адекватное лечение анемии под контролем врача. В их рационе должно быть достаточное количество кальция, фосфора, необходимого для их усвоения, витамина D, а также меди и цинка в оптимальном соотношении. В качетве антидота при отравлениях кадмием используются комплексонообразующие препараты (этилендиа-минтетраацетат — ЭДТА — и другие), а также витамин D в больших дозах. В токсикологии кадмий определяют в волосах (как и другие тяжелые металлы) или в моче.
В целях профилактики пищевых отравлений тяжелыми металлами ВОЗ установила следующие предельно допустимые недельные нормы поступления тяжелых металлов в организм человека массой 60 кг (с пищей, водой, воздухом): кадмия — 0,4—0,5 мг, ртути — 0,3 мг (в том числе метилртути — 0,2 мг), свинца — 3 мг.
Причиной острых и хронических отравлений человека может явиться мышьяк. В природе он распространен преимущественно в виде соединений с серой и реже в виде арсенатов и арсенидов. Весьма ядовит мышьяковистый водород (бесцветный газ без запаха), а также все арсенаты металлов и арсениты, которые могут иметь антропогенное происхождение, поскольку используются в качестве инсектицидов. Именно бурная производственная деятельность человека привела к загрязнению окружающей среды ядовитыми соединениями этого химического элемента. Источниками мышьяка являются промышленные предприятия цветной металлургии и золотодобывающие предприятия, крупные электростанции, работающие на углях с большим содержанием его соединений, добавки к кормам для скота (некоторые соли мышьяка ускоряют рост свиней, кроликов и других домашних животных), производство инсектофунгицидов и другие.
Промышленные атмосферные выбросы, жидкие и твердые отходы, пестициды, содержащие этот элемент, вызывают загрязнение почвы и воды, откуда мышьяк попадает в растения, в организм животных, а затем и человека. Кроме того, воды некоторых минеральных источников (мышьяковистые) содержат его в больших концентрациях — десятки миллиграммов на 1 литр. Раньше некоторые соединения мышьяка использовались в медицине как лечебные препараты (мочегонные, антибактериальные). Однако сейчас они практически не применяются, за исключением стоматологии, где мышьяковистый ангидрид используется местно для не-кротизации пульпы зуба. Возможны также отравления при потреблении природных или загрязненных вод, содержащих более 0,1 мг/л мышьяка. Он может содержаться в моющих средствах, что делает возможным его всасывание через кожу. Кроме того, мышьяком и свинцом могут быть загрязнены соли-плавители (минеральные фосфаты натрия), которые используются при изготовлении плавленых сыров. Во избежание повышенного содержания в сыре на производстве этих токсичных элементов должен осуществляться соответствующий санитарно-гигиенический контроль.
Обычно содержание мышьяка в суточном пищевом рационе человека не превышает 1 мг. Допустимая концентрация мышьяка в питьевой воде — 0,05 мг/л.
В организме человека мышьяк концентрируется в почках, печени, эритроцитах крови. Содержание его в норме составляет от 0,08 до 0,2 мг/кг. Мышьяк постепенно выводится из организма, но период его полувыведения достаточно велик — 280 дней, поэтому при постоянном поступлении происходит его кумуляция (накопление), что может вызвать хроническое отравление. Оно проявляется тошнотой и рвотой, диспепсическими расстройствами, катаральным воспалением верхних дыхательных путей, высыпаниями на коже, ломкостью ногтей, выпадением и поседением волос, полиневритами и т.д. Доказано канцерогенное и тератогенное действие мышьяка.
Острые отравления возможны на производстве.
Описаны единичные случаи, связанные с употреблением загрязненного мышьяком пива, фруктов, соков. Такие интоксикации протекают очень тяжело, заканчиваются летально примерно в 30% случаев. Клинически проявляются двумя основными формами: желудочно-кишечной (похожей на холеру) и паралитической (судороги, кома, паралич жизненно важных центров мозга). Токсическая доза соединений мышьяка при однократном потреблении составляет 0,01—0,05 г, смертельная — 0,06—0,2 г.
С токсикологическими целями мышьяк определяют в волосах, ногтях и моче. Для профилактики профессиональных отравлений работникам соответствующих производств положено лечебно-профилактическое питание: богатый белками, метионином и холином рацион, ежедневный прием аскорбиновой кислоты (150 мг) и молока, которое способствует выведению мышьяка из организма.
Другие металлы в токсикологическом смысле представляют гораздо меньший интерес, однако их избыточное поступление тоже нежелательно.
Алюминий не ядовит, но снижает всасывание фосфора, аминокислот, глюкозы, некоторых лекарств. Есть предположения о его «пособничестве» в возникновении болезни Альцгеймера (атрофия коры головного мозга).
Хром может представлять опасность для здоровья только на производствах, связанных с использованием его соединений, так как там он может попадать в легкие и аккумулироваться в них, поражать кожу. Его токсическое действие обусловлено угнетением ферментных систем энергетического тканевого обмена, снижением иммунитета, мутагенезом и онкогенностью. Работники таких производств должны получать лечебно-профилактическое питание по особому рациону с дополнительным приемом витаминов А, С, группы В. В растительных и животных организмах хром обнаруживается лишь в следовых количествах. В минимальных дозах он необходим человеку как микроэлемент.
Никель и его соединения обладают высокой токсичностью, но, как и хром, представляют собой опасность лишь в качестве профессиональной вредности. В местах скопления никеля в земной коре он может накапливаться растениями и животными, откладываясь главным образом в шерсти, роговице глаз. Роль его как пищевого токсиканта не доказана.
Олово в токсикологическом смысле имеет такое же значение, как хром и никель. Во избежание попадания в пищевые продукты, содержащиеся в луженых консервных банках из белой жести, соединений олова, которые могут образовываться в таких банках в кислой среде при доступе кислорода, не рекомендуется длительное хранение вскрытых консервов.
Медь — необходимый (в микродозах) для организма человека металл. Медь может представлять определенную опасность как профессиональная вредность, вызывая в худшем случае острое отравление (тошнота, рвота, боли в животе, гемолиз эритроцитов, лихорадка, почечная недостаточность). Токсичность малых доз меди не доказана. Источниками попадания в организм дополнительных количеств меди, кроме той, что входит в состав многих продуктов питания, являются пестициды, медные котлы и трубы, мясо животных, в корм которых с целью увеличения привеса добавлялась сернокислая медь.
Цинк так же, как и медь, является жизненно важным микроэлементом, входящим в состав ряда металлоферментов нашего организма. На производствах, связанных с получением и применением цинка и его соединений, он может представлять профессиональную вредность. Кроме того, некоторые соединения цинка используются в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов и фунгицидов. В производственных условиях цинк и его соединения поступают в организм главным образом в виде аэрозоля через дыхательные пути (при электрогазосварочных работах) и частично через пищеварительный тракт в результате заглатывания пыли. Хронические профессиональные отравления (цинковая, или литейная, лихорадка) протекают с повышенной температурой, атрофическими изменениями слизистых оболочек верхних дыхательных путей, анемией, желудочно-кишечными расстройствами, нарушениями сна и др. При местном воздействии на кожу возможно развитие дерматита. Теоретически не исключены отравления при использовании оцинкованной посуды для квашения капусты и засолки овощей.
Фтор — необходимый микроэлемент, содержится в костях и зубах человека. Нередко приходится сталкиваться с дефицитом фтора в рационе питания людей. Самым частым проявлением такого дефицита является кариес зубов. Однако не менее вредна и другая крайность: избыточное поступление фтора в организм (в основном с питьевой водой или при загрязнении атмосферы выбросами промышленных предприятии), что приводит к хронической интоксикации — флюорозу. Известны профессиональный флюороз и эндемический, который наблюдается в биогеохимических провинциях, отличающихся повышенным содержанием фтора в водоисточниках. Наиболее типичным проявлением этого заболевания является поражение зубов (желто-бурая пигментация, повышенная стираемость, эрозии эмали и деформации коронок) и костей (остеопороз или, наоборот, остеосклероз). При профессиональном флюорозе могут наблюдаться также геморрагический синдром (кровоточивость), бронхоспазм, поражение миокарда, печени, изменение картины крови.
Токсичность других химических элементов при попадании в организм человека с пищей и водой не установлена, но кто знает, как они ведут себя в сочетании друг с другом и с множеством прочих веществ?