Токсичность металлов
Металлотоксичность или отравление металлами — токсическое воздействие некоторых металлов в определенных формах и дозах на жизнь . Некоторые металлы токсичны, поскольку образуют ядовитые растворимые соединения. Некоторые металлы не играют биологической роли, т.е. не являются незаменимыми минералами или токсичны в определенной форме. [1] В случае со свинцом любое измеримое количество может иметь негативные последствия для здоровья. [2] Существует популярное заблуждение, что токсичными могут быть только тяжелые металлы , но токсичными могут быть и более легкие металлы, такие как бериллий и литий . [3] Не все тяжелые металлы особенно токсичны, а некоторые необходимы, например железо . В определение могут также включаться микроэлементы , когда аномально высокие дозы могут быть токсичными. Вариантом лечения отравления металлами может быть хелатная терапия — метод, включающий введение хелаторов для удаления металлов из организма.
Токсичные металлы иногда имитируют действие эфирного элемента, вмешиваясь в метаболические процессы, приводящие к заболеванию . Многие металлы, особенно тяжелые, токсичны, но некоторые из них незаменимы, а некоторые, например висмут , обладают низкой токсичностью. Металлы в ненормальной для организма степени окисления также могут стать токсичными: хром (III) является важным микроэлементом, но хром (VI) является канцерогеном .
Ядовиты только растворимые металлосодержащие соединения. Растворимые металлы называются координационными комплексами , которые состоят из иона металла в окружении лигандов . Лиганды могут варьироваться от воды в аквакомплексах металлов до метильных групп, как в тетраэтилсвинце . Обычно металлокомплексы состоят из смеси лигандов.
Комплексы токсичных металлов можно обезвредить путем преобразования в нерастворимые производные или (ii) путем заключения в жесткую молекулярную среду с использованием хелатирующих агентов. С другой стороны, в очень разбавленном состоянии комплексы металлов часто безвредны. [4] Этот метод использует растения для извлечения и снижения концентрации токсичных тяжелых металлов в почве. [4] Желательным методом обеззараживания тяжелых металлов является фиторемедиация или биоремедиация , но эти подходы решили мало реальных проблем.
Токсичные металлы могут биоаккумулироваться в организме и в пищевой цепи . [5] Поэтому общей характеристикой токсичных металлов является хронический характер их токсичности. Это особенно заметно в отношении радиоактивных тяжелых металлов, таких как радий , который имитирует кальций до такой степени, что попадает в человеческую кость, хотя аналогичные последствия для здоровья обнаруживаются при отравлении свинцом или ртутью .
Основные виды отравлений металлами
[ редактировать ]Отравление мышьяком
[ редактировать ]Преобладающим видом токсичности металлов является отравление мышьяком. Эта проблема в основном возникает из-за грунтовых вод , которые естественным образом содержат высокие концентрации мышьяка. Исследование 2007 года показало, что более 137 миллионов человек указывают на то, что более 70 стран могут пострадать от отравления мышьяком из питьевой воды. [6]
Отравление свинцом
[ редактировать ]Отравление свинцом, в отличие от отравления мышьяком, происходит в промышленности. Большая часть свинца на планете иммобилизована в виде минералов, которые относительно безвредны. Двумя основными источниками отравления свинцом являются этилированный бензин и свинец, выщелоченный из водопровода (от латинского слова «lumbus» — свинец). Использование этилированного бензина резко сократилось с 1970-х годов. [7] [8] Одним из пигментов, содержащих свинец, является хромат свинца (желто-оранжевый цвет школьных автобусов США), но этот материал настолько стабилен и настолько нерастворим, что существует мало доказательств его токсичности.
Токсичность основных металлов
[ редактировать ]| Основные элементы [9] [10] [11] [12] [13] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ЧАС | Он | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Что | Быть | Б | С | Н | ТО | Ф | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Уже | мг | Ал | И | П | С | кл. | С | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| К | Что | наук | Из | V | Кр | Мин. | Фе | Ко | В | С | Зн | Здесь | Ге | Как | Се | Бр | НОК | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| руб. | старший | И | Зр | Нб | Мо | Тс | Ру | резус | ПД | В | компакт-диск | В | Сн | Сб | я | Машина | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cs | Нет | * | Лу | хф | Облицовка | В | Ре | Ты | И | Пт | В | ртуть | Тл | Pb | С | Po | В | Рн | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Пт | Солнце | ** | лр | РФ | ДБ | Сг | Бх | Хс | гора | Дс | Рг | Сп | Нд | В | Мак | Лев | Ц | И | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| * | La | Этот | Пр | Нд | вечера | см | Евросоюз | Б-г | Тб | Те | К | Является | Тм | Ыб | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ** | И | че | Хорошо | В | Например | Мог | Являюсь | См | Бк | См. | Является | FM | Мэриленд | Нет | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Легенда: Количественные элементы Основные микроэлементы Существенность или функция у млекопитающих обсуждаются. Нет доказательств биологического действия на млекопитающих, но он необходим для некоторых организмов. (В случае с лантанидами определение незаменимого питательного вещества как незаменимого и незаменимого не вполне применимо из-за их чрезвычайного сходства. Известно, что стабильные ранние лантаноиды La-Nd стимулируют рост различных организмов, использующих лантаноиды, и Sm–Gd оказывает меньшее воздействие на некоторые такие организмы. Более поздние элементы ряда лантаноидов, по-видимому, не оказывают такого воздействия.) [14] |
Многие ионы металлов необходимы для жизни. Даже в этих случаях большой избыток этих ионов может оказаться токсичным.
- Отравление кобальтом
- Отравление медью
- Отравление железом
- Отравление марганцем было впервые обнаружено в 1837 году Джеймсом Купером. [15]
- Отравление селеном наблюдалось, хотя Se является важным микроэлементом . Допустимый верхний уровень потребления составляет 400 микрограммов в день. Дополнительное потребление Se может привести к селенозу. [16] Признаки и симптомы селеноза включают запах чеснока изо рта, желудочно-кишечные расстройства, выпадение волос, шелушение ногтей, усталость, раздражительность и неврологические нарушения.
- Было замечено, что токсичность цинка возникает при приеме внутрь более 225 мг цинка. [17] Чрезмерное всасывание цинка может подавлять всасывание меди и железа. Свободный ион цинка в растворе очень токсичен для бактерий, растений, беспозвоночных и даже позвоночных рыб. [18] [19] [20]
Токсичность несущественных металлов
[ редактировать ]Глобального механизма токсичности этих ионов металлов не существует. Чрезмерное воздействие, если оно происходит, обычно связано с промышленной деятельностью.
- Отравление бериллием объясняется способностью Be 2+ заменить Мг 2+ в некоторых ферментах. [21] Одно агентство классифицировало Be как канцероген. [22]
- Отравление кадмием привлекло внимание после открытия болезни Итай-итай, возникшей из-за загрязненных кадмием вод, образовавшихся в результате добычи полезных ископаемых в префектуре Тояма, начиная примерно с 1912 года. [23] Этот термин относится к сильным болям (яп. 痛い itai ), которые люди ощущают в позвоночнике и суставах. Считается, что Cd2+ накапливается в почках, где он прочно связывается с серой в цистеинсодержащих белках. [24]
- Литиевая токсичность возникает при передозировке литийсодержащих препаратов. [25]
- Отравление ртутью привлекло особое внимание после открытия болезни Минамата , названной в честь японского города Минамата . В 1956 году завод в этом городе выбросил метилртуть в промышленные сточные воды, что привело к тысячам смертей и множеству других проблем со здоровьем. [26] Этот инцидент привлек внимание всего мира к явлению биоаккумуляции . Хотя все соединения ртути токсичны, ртутьорганические соединения особенно опасны, поскольку они более подвижны. Считается, что метилртуть и родственные соединения связываются с серой цистеинильных остатков в белках. [27]
- Отравление серебром , [29] как и отравление литием , возникает в результате неправильного применения лекарств. Ярким симптомом «аргирии» является то, что кожа становится синей или синевато-серой. [30]
- Отравление таллием наблюдалось несколько раз, и хорошо известно, что соединения таллия высокотоксичны. Тем не менее, случаи отравления таллием немногочисленны. [31] Tl расположен в таблице Менделеева рядом с двумя другими высокотоксичными металлами, ртутью и свинцом.
- Отравление металлическим оловом, его оксидами и солями «почти неизвестно»; с другой стороны, некоторые оловоорганические соединения почти так же токсичны, как цианид . Такие оловоорганические соединения когда-то широко использовались в качестве средств против обрастания . [32]
Лечение отравления
[ редактировать ]Хелатная терапия
[ редактировать ]Хелатная терапия — это медицинская процедура, которая включает введение хелатирующих агентов для удаления или дезактивации тяжелых металлов из организма. Хелатирующие агенты – это молекулы, образующие особенно устойчивые координационные комплексы с ионами металлов. Комплексообразование предотвращает реакцию ионов металлов с молекулами в организме и позволяет им растворяться в крови и выводиться с мочой. Его следует применять только людям, у которых диагностирована металлическая интоксикация. [33] Этот диагноз должен быть подтвержден с помощью тестов, проведенных на соответствующих биологических образцах. [34]
Другие условия
[ редактировать ] | Этот раздел необходимо обновить . ( май 2024 г. ) |
Трудно отличить последствия отравления металлами низкой концентрации от других видов экологического вреда, включая загрязнение неметаллами. [35] Как правило, повышенное воздействие тяжелых металлов в окружающей среде увеличивает риск развития рака. [36]
Без диагноза токсичности металлов и вне доказательной медицины , но, возможно, из-за беспокойства по поводу токсичности металлов, некоторые люди обращаются за хелаторной терапией для лечения аутизма , сердечно-сосудистых заболеваний , болезни Альцгеймера или любого вида нейродегенерации . [34] Хелатная терапия не улучшает исходы этих заболеваний. [ сомнительно – обсудить ] [34] [ устаревший источник ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Букварь по металлам» . Дартмутская исследовательская программа суперфонда токсичных металлов . 30 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 30 декабря 2013 г. Проверено 29 декабря 2013 г.
- ^ «Объявление: Ответ на отчет Консультативного комитета по предотвращению отравления свинцом среди детей: «Низкое воздействие свинца наносит вред детям: новый призыв к первичной профилактике» . Центры по контролю и профилактике заболеваний . 25 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 30 апреля 2017 г.
- ^ «Токсичность металла». Словарь токсикологии . Спрингер. 2024. дои : 10.1007/978-981-99-9283-6_1678 .
- ^ Jump up to: а б Али, Хазрат; Хан, Эззат; Саджад, Мухаммад Анвар (01 мая 2013 г.). «Фиторемедиация тяжелых металлов — концепции и приложения» . Хемосфера . 91 (7): 869–881. Бибкод : 2013Chmsp..91..869A . doi : 10.1016/j.chemSphere.2013.01.075 . ISSN 0045-6535 . ПМИД 23466085 .
- ^ Окереафор, Ученна; Махатха, Мамухо; Мекуто, Луканьо; Уче-Окереафор, Нкемдинма; Себола, Тендани; Мавуменгвана, Вуйо (январь 2020 г.). «Влияние токсичных металлов на сельскохозяйственные почвы, растения, животных, водную жизнь и здоровье человека» . Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 17 (7): 2204. doi : 10.3390/ijerph17072204 . ISSN 1660-4601 . ПМК 7178168 . ПМИД 32218329 .
- ^ См.:
- «Мышьяк в питьевой воде рассматривается как угроза», USAToday.com , 30 августа 2007 г.
- См. стр. 6 книги Питера Рэйвенскрофта «Прогнозирование глобального распределения загрязнения мышьяком грунтовых вод». Архивировано 1 июля 2013 г. на конференции Wayback Machine. Документ представлен по адресу: «Мышьяк — география глобальной проблемы». Архивировано 1 июля 2013 г. на конференции по мышьяку Королевского географического общества Wayback Machine, проходившей по адресу: Королевское географическое общество, Лондон, Англия, 29 августа 2007 г. Эта конференция является частью Кембриджского проекта по мышьяку. Архивировано 17 ноября 2012 г. в Wayback Machine .
- ^ Карр, Додд С. (2000). «Соединения свинца». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a15_249 . ISBN 978-3-527-30385-4 .
- ^ О'Мэлли, Р.; О'Мэлли, Дж. (февраль 2018 г.). «Отравление свинцом (пламбизм)» . Руководство Мерк .
- ^ Ультраследовые минералы. Авторы: Нильсен, Форрест Х. Министерство сельского хозяйства США, ARS Источник: Современное питание для здоровья и болезней / редакторы Морис Э. Шилс ... и др. Балтимор: Уильямс и Уилкинс, 1999 г., с. 283-303. Дата выпуска: 1999 г. URI: [1]
- ^ Шклярска Д., Ржимски П. (май 2019 г.). «Является ли литий микроэлементом? От биологической активности и эпидемиологического наблюдения до обогащения продуктов питания» . Биол Трейс Элем Рес . 189 (1): 18–27. дои : 10.1007/s12011-018-1455-2 . ПМК 6443601 . ПМИД 30066063 .
- ^ Эндерле Дж., Клинк У., ди Джузеппе Р., Кох М., Зайдель У., Вебер К., Бирринджер М., Ратьен И., Римбах Г., Либ В. (август 2020 г.). «Уровни лития в плазме у населения в целом: перекрестный анализ метаболических и диетических корреляций» . Питательные вещества . 12 (8): 2489. дои : 10.3390/nu12082489 . ПМЦ 7468710 . ПМИД 32824874 .
- ^ МакКолл А.С., Каммингс К.Ф., Бхаве Дж., Ванакор Р., Пейдж-Маккоу А., Хадсон Б.Г. (июнь 2014 г.). «Бром является важным микроэлементом для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей» . Клетка . 157 (6): 1380–92. дои : 10.1016/j.cell.2014.05.009 . ПМК 4144415 . ПМИД 24906154 .
- ^ Зородду, Мария-Антуанетта; Аасет, Ян; Криспони, Гвидо; Медичи, Серенелла; Паан, Максимилиан; Нурчи, Валерия Марина (2019). «Незаменимые для человека металлы: краткий обзор». Журнал неорганической биохимии . 195 : 120–129. дои : 10.1016/j.jinorgbio.2019.03.013 .
- ^ Дауманн, Лена Дж. (25 апреля 2019 г.). «Необходимое и повсеместное: появление металлобиохимии лантаноидов» . Angewandte Chemie, международное издание . дои : 10.1002/anie.201904090 . Проверено 15 июня 2019 г.
- ^ Купер, Дж. (1837). «О действии перекиси марганца» . Журнал медицинской химии, фармации и токсикологии . 3 :223–225. Архивировано из оригинала 22 июля 2014 г.
- ^ «Информационный бюллетень о пищевых добавках: селен» . Национальные институты здравоохранения; Офис пищевых добавок . Проверено 5 января 2009 г.
- ^ Фосмир, Гэри Дж (1990). «Цинковая токсичность» . Американский журнал клинического питания . 51 (2): 225–7. дои : 10.1093/ajcn/51.2.225 . ПМИД 2407097 .
- ^ Рут, Гьяна Ранджан; Дас, Премананда (2009). «Влияние токсичности металлов на рост и обмен веществ растений: I. Цинк». В Лихтфаусе, Эрик; Наваррете, Мирей; Дебеке, Филипп; Вероника Сушер; Альберола, Кэролайн (ред.). Устойчивое сельское хозяйство . стр. 873–84 . дои : 10.1007/978-90-481-2666-8_53 . ISBN 978-90-481-2666-8 . S2CID 84595949 . ИНИСТ 14709198 .
- ^ Смит, SE; Ларсон, Э.Дж. (1946). «Токсичность цинка у крыс; антагонистическое воздействие меди и печени» . Журнал биологической химии . 163 : 29–38. дои : 10.1016/S0021-9258(17)41344-5 . ПМИД 21023625 .
- ^ Мюссен, Брита Т.А.; Де Шамфелер, Карел АС; Янссен, Колин Р. (2006). «Механизмы хронической токсичности цинка, передаваемого через воду, у Daphnia magna». Водная токсикология . 77 (4): 393–401. Бибкод : 2006AqTox..77..393M . дои : 10.1016/j.aquatox.2006.01.006 . ПМИД 16472524 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 107. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ «Монография МАИР, том 58» . Международное агентство по исследованию рака. 1993. Архивировано из оригинала 3 августа 2012 г. Проверено 18 сентября 2008 г.
- ^ ICETT Болезнь Итай-итай (1998) «Профилактические меры против загрязнения воды» . Международный центр трансфера экологических технологий . 1998. Архивировано из оригинала 15 апреля 2008 г. Проверено 1 мая 2008 г.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1225. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Хедия, Ширин А.; Авула, Акшай; Свобода, Генри Д. (2019). «Токсичность лития» . СтатПерлз . Издательство StatPearls. ПМИД 29763168 . Проверено 22 декабря 2019 г.
- ^ Официальные данные правительства по состоянию на март 2001 г. См. «Болезнь Минамата: история и меры, глава 2».
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1226. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Фред, Герберт (2008). Образы памятных случаев: 50 лет у постели больного . Long Tail Press/Издательство Университета Райса. ISBN 978-0-89263-000-4 .
- ^ Джеймс, Уильям Д.; Бергер, Тимоти Г.; Элстон, Дирк М.; Одом, Ричард Б. (2006). Болезни кожи Эндрюса: клиническая дерматология . Сондерс Эльзевир. п. 858 . ISBN 0-7216-2921-0 . OCLC 62736861 .
- ^ Верена Исак; Тобиас Берли; Антонио Коццио; Лукас Флатц (январь – апрель 2019 г.). «Редкий случай локализованной аргирии на лице» . Отчеты о случаях заболевания в дерматологии . 11 (1): 23–27. дои : 10.1159/000494610 . ПМК 6477469 . ПМИД 31043936 .
- ^ Мике, Генрих; Вольф, Ханс Уве (2000). «Таллий и соединения таллия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a26_607 . ISBN 3-527-30673-0 .
- ^ Граф, Гюнтер Г. (2000). «Олово, сплавы олова и соединения олова». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Уайли. дои : 10.1002/14356007.a27_049 . ISBN 978-3-527-30673-2 .
- ^ Сяо, Чжигуан; Уэдд, Энтони Г.; «Как справиться с токсичными металлами», стр. 271–298, в книге «Металлы, микробы и минералы: биогеохимическая сторона жизни» (2021), стр. xiv + 341. Вальтер де Грюйтер, Берлин. «Металлы, микробы и минералы: Вальтер де Грюйтер, Берлин. Редакторы Кронек, Питер М.Х. и Соса Торрес, Марта. Gruyter.com/document/doi/10.1515/9783110589771-009 DOI 10.1515/9783110589771-009
- ^ Jump up to: а б с Американский колледж медицинской токсикологии ; Американская академия клинической токсикологии (февраль 2013 г.), «Пять вопросов, которые должны задать врачи и пациенты» , «Выбирая мудро »: инициатива Фонда ABIM , Американского колледжа медицинской токсикологии и Американской академии клинической токсикологии, заархивировано из оригинала 4 декабря 2013 г. , получено 5 декабря 2013 г. , в котором цитируется
- Консультанты Medical Letter (20 сентября 2010 г.). «Нестандартное использование хелатной терапии» . Медицинское письмо о лекарствах и терапии . 52 (1347): 75–6. ПМИД 20847718 . Архивировано из оригинала 14 июля 2014 года.
- Коснетт, MJ (2010). «Хелирование тяжелых металлов (мышьяка, свинца и ртути): защитно или опасно?». Клиническая фармакология и терапия . 88 (3): 412–415. дои : 10.1038/clpt.2010.132 . ISSN 0009-9236 . ПМИД 20664538 . S2CID 28321495 .
- ^ Лю, Дж; Льюис, Дж. (январь – февраль 2014 г.). «Экологическая токсичность и плохие когнитивные результаты у детей и взрослых» . Журнал гигиены окружающей среды . 76 (6): 130–8. ПМЦ 4247328 . ПМИД 24645424 .
- ^ Табрез, Шамс; Приядаршини, Медха; Приямвада, Шубха; Хан, Мохд Шахнаваз; Н.А., Ариварасу; Заиди, Сайед Кашиф (2014). «Взаимодействие гена и окружающей среды при канцерогенезе тяжелых металлов и пестицидов». Исследования мутаций/Генетическая токсикология и экологический мутагенез . 760 : 1–9. Бибкод : 2014MRGTE.760....1T . doi : 10.1016/j.mrgentox.2013.11.002 . ПМИД 24309507 .
