Sunkieji metalai

Sunkusis metalas
Sunkieji metalai yra metalai, kurių tankis didesnis nei 5 g/cm³. Tarp jų yra: taurieji metalai, bismutas, geležis, varis, švinas, cinkas, alavas, nikelis, kadmis, chromas, uranas.
Sunkiųjų metalų kiekis Lietuvos dirvožemyje
Remiantis Aplinkos apsaugos ministerijos duomenimis, Lietuvai nebūdingas didelis sunkiųjų metalų kiekis dirvožemyje (1 lentelė). 1 lentelė Lietuvos regionų užterštumas sunkiaisiais metalais

Regionas Vidutiniai kiekiai (mg/kg dirvožemio)

Cr Cd Pb Ni Cu Zn Fe
Vakarų Lietuva 10,2 0,48 14,1 9,4 5,3 37,2 7331
Vidurio Lietuva 11,4 0,63 13,7 10,9 7,0 31,0 7754
Rytų Lietuva 7,9 0,49 10,9 7,4 5,0 23,5 5687

Lentelėje nurodytos sunkiųjų metalų koncentracijos neviršija dirvožemio DLK (didžiausio leistino kiekio). Minėtų metalų kiekiai gilesniuose dirvožemio sluoksniuose, t.y. 20–40, 40–60 cm gylyje, mažai skiriasi nuo jų kiekio paviršiniame dirvožemio sluoksnyje [11]. Bet Lietuvoje kasmet vis didėja sunaudotų trąšų kiekis, o mineralinėse trąšose yra daug sunkiųjų metalų. Pavyzdžiui, Kėdainių chemijos gamyklos gaminamame superfosfate kadmio yra 2,75, švino – 14,5, chromo – 7,5, nikelio – 12,5, vario – 26,2, cinko – 18,2, mangano – 130 mg/kg. Laikantis vidutinių tręšimo normų, kasmet 1 kg dirvožemio papildomai užteršiame 1,8 g kadmio, iki 3,2 g chromo, 10,3 g švino, 8,5 g nikelio, 8,7 g vario, 10,2 g cinko, iki 42,3 g mangano. Nors tai nėra dideli kiekiai, tačiau dirvožemyje jie kaupiasi, todėl jie yra pavojingi ir gyvajai gamtai, ir žmogui [1].
Sunkiųjų metalų poveikis žmogaus organizmui
Gyvsidabrio poveikis žmmogaus organizmui
Gyvsidabriu apsinuodijama, kai patalpų oras užteršiamas jo garais. Dažniausiai taip atsitinka metalui išsiliejus ant grindų, garuojant iš atvirų indų, sandėliuojant sudužusias neonines lempas ir kt. Galima apsinuodyti net nuo vieno sudužusio medicininio termometro. Patekęs per burną, gyvsidabris yra praktiškai ne

ekenksmingas, išsiskiria su išmatomis. Patekęs pro kvėpavimo takus, jis gali susikaupti parenchiminiuose organuose, smegenyse ir kauluose. Išsiskiria lėtai su šlapimu, seilėmis, prakaitu, motinos pienu.

Gyvsidabrio toksinis veikimas priklauso nuo baltymų sulfhidrilinių grupių (SH) blokavimo, kuris sutrikdo fermentų veiklą. Fermentų inaktyvavimas sukelia įvairų organizmo sistemų, pirmiausia centrinės nervų sistemos, pažeidimus. Gyvsidabris yra protoplazmos nuodas, padidina nervinių ląstelių dirglumą, dėl to jos greitai išsenka [1]. Ūminių apsinuodijimų pasitaiko labai retai (avarijų metu), kai gyvsidabrio garų koncentracija ore 10 – 15 kartų viršija maksimaliai leistiną (0,01 mg/m3). Ūminiai apsinuodijus, atsiranda virškinimo trakto ir inkstų pažeidimas. Ligonis burnoje jaučia metalo skonį, pykina, vemia, būna stiprūs deginantys gerklės, stemplės ir skrandžio skausmai, spazminis skausmingas kosulys. Ligoniai viduriuoja, išmatose gali būti kraujo, atsiranda skausmingi tenezmai, išsivysto ulcerozinis enterokolitas. Po kelių dienų iššryškėja ulterozinis stomatitas, ant dantenų kraštų atsiranda melsvai juoda juostelė. Gali vystytis ūminė toksinė neuropatija, “sublimacinis inkstas”, oligurija ir nurija. Išryškėja nervų sistemos pakenkimas: rankų tremoras, rijimo, kalbos, regėjimo ir klausos sutrikimai, padidėja reflektorinis jaudrumas [1-3]. Kur kas dažniau pasitaiko lėtiniai apsinuodijimai. Lėtinė intoksikacija vystosi tada, kai keletą mėnesių ar metų labai mažos gyvsidabrio koncentracijos patenka į organizmą. Lėtinės intoksikacijos metu vyrauja neurologinė simptomatika. Pradinė ligos stadija vadinama mikromerkurializmu. Jai būdingi funkciniai nervų sistemos sutrikimai ir astenovegetacinis sindromas. Ligoniai skundžiasi galvos sk

kausmais ir svaigimu, bendru silpnumu, atminties susilpnėjimu, nemiga, nervingumu, depresija. Neretai išryškėja vegetacinių centrų, smegenėlių ir smegenų žievės pažeidimai, dėl kurių išsivysto smulkus pirštų tremoras ir liguistas dirglumas – “merkurinis eretizmas”. Jam būdingas padidintas dirglumas, psichinis ir nervinis silpnumas, nepasitikėjimas savimi. Ligoniai nesugeba susikoncentruoti, silpnėja jų atmintis, kartais atsiranda haliucinacijos. Dėl organinio smegenų pažeidimo gali būti merkurinė encefalopatija. Sulėtėja vegetacinės reakcijos, dėl to greitai parausta veidas, būna labilus pulsas, svyruoja kraujospūdis, vystosi hiperhidrozė, išryškėja raudonas dermografizmas, skydliaukės hiperfunkcija, sutrinka menstruacinis ciklas. Dažnai šie reiškiniai palaikomi neurastenija, isterija arba kita neuroze, nepagalvojama apie merkurializmą [1].

Vėlesnėse lėtinės intoksikacijos stadijose sustiprėja aukščiau nurodyti klinikiniai požymiai. Būdinga ryškus merkurinis erotizmas ir pastovus pirštų tremoras. Būna įvairaus laipsnio stomatitas, dantenų kraštuose, kaip ir apsinuodijus švinu, kartais atsiranda melsvai violetinės juostelės. Ligonis skundžiasi dispepsiniais reiškiniais, nes vystosi enterokolitas, sutrinka inkstų funkcija. Sumažėja diurezė, šlapime randama baltymo, eritrocitų, gyvsidabrio. Sunkiausia intoksikacijos forma būna tada, kai centrinės nervų sistemos pokyčiai įgauna stabilų pobūdį ir išsivysto toksinė gyvsidabrio encefalopatija su ryškiu merkuriniu erotizmu, generalizuotu tremoru. Tada ligonis nesugeba atlikti jokio fizinio ar protinio darbo. Ši apsinuodijimo stadija mūsų šalyje nepasitaiko. Lėtinė intoksikacija gyvsidabriu nustatoma remiantis anamneze, higieninių darbo sąlygų tyrimais, klinikiniu vaizdu ir šlapime randamu gyvsidabriu. Apsinuodijimų gyvsidabriu profilaktiškai svarbu gr

riežtai laikytis darbo saugumo reikalavimų. Dirbti su gyvsidabriu leidžiama tik specialiai įrengtose patalpose, kurių sienos ir lubos nudažytos aliejiniais dažais, o grindys ir darbo stalai yra be plyšių, padengti linoleumu, užlenkiant jį prie sienų. Išliejus gyvsidabrį, būtina jį kruopščiai surinkti, nes jis patenka į įvarius plyšius, įsigeria į medieną, betoną, patalpų tinką ir kt. Svarbu kruopščiai išvalyti patalpas ir periodiškai atlikti demerkurizaciją, patalpas plaunant geležies trichloridu (FeCl3). Visos manipuliacijos su gyvsidabriu turi būti atliekamos traukos spintose, kuriose oro judėjimo greitis turi būti ne mažesnis kaip 1 m/s. Būtina periodiškai kontroliuosti patalpų oro užteršimą gyvsidabriu, kuris turi būti ne didesnis kaip 0,01 mg/m3 [1]. Ankstyvam intoksikacijos išaiškinimui svarbu periodiškai tikrinti darbuotojų sveikatą, kontroliuoti gyvsidabrio kiekį šlapime. Periodinių patikrinimų metu turi dalyvauti neuropatologas, terapeutas, stomatologas. Dirbti su gyvsidabriu kontraidikuotina asmenims, sergantiems funkciniais nervų sistemos sutrikimais, organinėmis nervų sistemos ligomis, psichinėmis ligomis, epilepsija, opalige, lėtiniu kolitu, lėtinėmis kepenų ir inkstų ligomis, glaukoma ir kt.
Chromas (Cr) ir jo junginiai
Chromo ir jo junginių poveikis žmogaus organizmui
Chromo junginiai patenka į organizmą pro kvėpavimo takus ir odą, kaupiasi kepenyse, inkstuose ir endokrininėse liaukose. Išsiskiria iš organizmo su tulžimi ir šlapimu. Apsinuodijimo simptomatika priklauso nuo į organizmą patekusio chromo kiekio. Lengvai apsinuodijus, sudirginama viršutinių kvėpavimo takų gleivinė (sloga, čiaudulys, perštėjimas gerklėje, nosiaryklėje, sausas kosulys ir
r kt.). Veikiant didesnėms chromo koncentracijoms, prie minėtų simptomų prisideda kraujavimas iš nosies, kvėpavimo takų gleivinėse atsiranda opelės, gali išopėti ir prakiurti nosies pertvara. Chromo junginiai, veikdami odą, gali sukelti dermatitą, odos išopėjimus. Dėl odos sensibilizacijos chromui gali išsivystyti egzema. Šalia specifinio poveikio odai ir gleivinėms, chromo junginiai pasižymi ir bendru toksiniu poveikiu. Dažnai pažeidžiamas virškinimo traktas (gastritai, opaligė), inkstai (nefrozė) ir kvėpavimo organai (plaučių uždegimas, bronchinė astma, pneumosklerozė, plaučių vėžys) [1]. Profilaktikai svarbu, kad prie chromavimo vonių būtų tinkamai įrengta efektyvi vietinė ištraukiamoji ir bendra ventiliacija, darbininkai turi dėvėti specdrabužius, gumines pirštines, respiratorius. Rankų odos apsaugai naudojamos specialios pastos, po darbo jos nuplaunamos 5% natrio tiosulfato tirpalu. Galvaninių cechų oro užteršimo chromo anhidridu sumažinimui į elektrolitą pridedama sulfofluorido (C8HF15O3S) arba chromino, kuris neleidžia pastarajam garuoti. Kontraindikacijos darbui su chromu yra viršutinių kvėpavimo takų ligos, nosies pertvaros iškrypimas, plaučių tuberkuliozė, bronchinė astma, egzema. Chromo anhidrido, chromatų ir bichromatų leistina koncentracija darbo patalpų ore – 0,01 mg/m3 [1].

Manganas (Mn)
Mangano poveikis žmogaus organizmui
Manganas į organizmą patenka inhaliaciniu keliu, įkvepiant jo dulkių ir aerozolių. Patekęs į organizmą, manganas susijungia į nepatvarų kompleksą su baltymais. Deponuojasi kauluose, plaučiuose, kepenyse, inkstuose, blužnyje. Pasišalina iš organizmo su tulžimi, šlapimu. Apsinuodijimai manganu būna tik lėtiniai. Manganas labiausiai pažeidžia nervų sistemą. Apsinuodijimo pradžioje nusiskundimai būna astenovegetacinio sindromo pobūdžio: bendri negalavimai, silpnumas, greitas nuovargis, atminties susilpnėjimas, galvos skausmai, miego sutrikimai, impotencija, hiperhidrozė ir kt. Ligonis prislopintas, niekuo nesidomi, emocijos vangios, intelektas sutrikęs, gali sutrikti ir psichika. Būna priverstinio nevalingo juoko arba verksmo priepuoliai, veidas be mimikos (“mangano kaukė”), kūno judesiai nerangūs. Vėliau pradeda drebėti rankos, sutrinka kalba, padidėja raumenų tonusas, judesiai pasidaro sukaustyti, sutrinka eisena, ligonis eina palinkęs į priekį, remdamasis pirštų galais (gaidžio eisena), nepastovi Rombergo pozoje. Šie simptomai primena Parkinsono ligą, todėl vadinami mangano parkinsonizmu [1]. Paliečiamos ir kitos organizmo sistemos. Netenkama apetito, vargina seilėtekis, pykinimas, rėmuo, išsivysto vidutinio sunkumo hepatitas. Neretai padidėja skydliaukė, atsiranda tireotoksikozės požymių, pulsas padažnėja, sumažėja arterinis kraujospūdis, pakinta morfologinis kraujo vaizdas. Plaučiuose gali būti pneumokoniozės tipo pakitimų (manganokoniozė) [2]. Svarbu apsinuodijimą anksti diagnozuoti, nes pradinės ligos stadijos simptomai paprastai praeina nutraukus kontaktą su manganu ir pritaikius tinkamas gydymo ir reabilitacijos priemones. Apsinuodijimų manganu profilaktikai svarbu mechanizuoti ir automatizuoti mangano rūdos malimo, sijojimo, lydymo darbus, tobulinti technologinį procesą. Elektrinio suvirinimo darbai turi būti vykdomu naudojant efektyvią ventiliacinę sistemą, dirbantysis turi naudotis veido ir akių apsauginiu skydu, dėvėti specdrabužius, laikytis asmens higienos. Svarbu atlikti išankstinius ir periodinius darbuotojų sveikatos tikrinimus. Atsiradus kontraindikacijų darbui su manganu, darbą reikia keisti. Kontraindikuotina dirbti su manganu sergant organinėmis nervų sistemos, inkstų, kepenų ligomis, sergant tuberkulioze, lėtinėmis plaučių ligomis, nėščioms ir maitinančioms moterims. Maksimaliai leidžiama mangano koncentracija darbo patalpų ore – 0,3 mg/m3 [1].
Molibdenas (Mo)
Molibdeno poveikis žmogaus organizmui
Neskaitant to, jog molibdenas užima gana svarbią vietą gyvūnų audiniuose, jo biologinis vaidmuo iki šiol neišsiaiškintas. Kaip sako A. O. Voinard‘as, iki šiol nežinomi molibdeno neužtektinumo simptomai nei pas gyvūnus, nei pas žmogų. Tačiau molibdeno perteklius maiste raguotiesiems gyvuliams sukelia specifinį vidurių paleidimą, kurį seka kiti toksikozės simptomai – kailio sugrubėjimas, primelžio sumažėjimas – ir kiti, privedantys gyvulį prie mirties. A. O. Voinard‘as pateikia hipotezę, jog kai kurie molibdeno junginiai pagreitina matymo purpuro regeneraciją. Daug labiau nei jo biologinė reikšmė, išnagrinėta molibdeno toksikologija. Yra eksperimentiškai išsiaiškinta, jog molibdenas ir jo junginiai sukelia labai išreikštą blogą poveikį organizmui. Didžioji dalis tyrimų buvo skirtų išsiaiškinti molibdeno druskų poveikį organizmui įvedant jas su maistu. Kaip, pavyzdžiui, parode italų mokslininkas Kastelino, įvedimas į triušių maistą po 0,1g molibdeno iššaukdavo pas juos diarėją, o po dviejų mėnesių eksperimento gyvūnai mirdavo. Egzistuoja labai nedaug literatūros, aprašančios molibdeno poveikį žmonių, dirbančių atitinkamoje pramonėje, organizmui. Yra duomenų, kad pagrindinis molibdeno poveikis žmogui, dirbančiam su pačiu metalu arba jo junginiais, vyksta per kvėpavimo takus metalo aerozoliui patekus į orą. Tyrimai parodė, kad apie 5-7% visų darbininkų, dirbančių pramonėje, kur naudojamas molibdenas turi su profesija susijusį plaučių susirgimą – pnevmokoniozę (kraujo išsiliejimas iš plaučių kapiliarų, skausmai krūtinėje, kosulys, apsunkintas kvėpavimas, sausi karkalai plaučiuose). Literatūroje aprašyti keletas atvejų, kai moterys, dirbančios su molibdeno viela [3, 6] turėjo melsvą rankų atspalvį. Tai galima paaiškinti molibdeno oksidacija ir molibdeno druskų susidarymu. Šios druskos lengvai absorbuojamos gyvaisiais audiniais ir dažo juos. Taip pat aprašyti inkstų skausmų ir baltymo atsiradimo šlapime atvejai pas darbuotojus, kurie dirbo su molibdenu ir jo junginiais.
Volframas (W)
Volframo cheminės savybės ir pritaikymo sritys
Volframas yra periodinės lentelės 6 grupės elementas, atominė masė 183,92, santykinis svoris 19,3. Tai vienas iš sunkiausių metalų, kurio lydymosi temperatūra 3410 °C. Grynas metalinis volframas yra baltos arba sidabrinės spalvos. Volframas atsparus korozijai. Rūgštys beveik nereaguoja su juo. Tirpsta mišinyje iš azoto ir fluoro vandenilio rūgščių.
Dabartinėje technikoje naudojamas grynas volframas ir jo lydiniai. Volframas – tai geriausia medžiaga lempučių siūlų bei spiralių, taip pat katodų ir antikatodų rentgenų aparatų vamzdelių, aukštos įtampos lygintuvų gamybai.
Volframo poveikis žmogaus organizmui
Naudojant volframą pramonėje, gali susidaryti žymios šio metalo koncentracijos ore dulkių pavidalu. Tokiu būdu jis veikia darbininkų kvėpavimo organus. Po ilgalaikio darbo tokiose sąlygose išsivysto difuzinė plaučių skleroze. Berstein-Kohan‘o darbuose taip pat parodyta, kad volframo druskų tirpalai veikia virškinimo traktą, o volframo druskų tirpalų injekcijos gyvūnams po oda veikia nervų sistemą.
Titanas (Ti)
Titano cheminės savybės ir pritaikymo sritys
Kompaktiškasis titanas – baltas, žvilgantis metalas, kurį galima lengvai apdoroti visais įmanomais mechaniniais būdais. Jo lydymosi temperatūra 1660 °C, virimo temperatūra 3260 °C. Titanas lėtai tirpsta sieros ir druskos rūgštyse. Kompaktiškasis titanas yra chemiškai stabilus ir oksiduojasi tik 600 °C, bet titano milteliai reaguoja su deguonim jau kambario temperatūroje – gali net užsidegti. Titanas plačiai naudojamas juodoje ir spalvotoje metalurgijoje, avia ir moto gamyboje, chemijos pramonėje. Titano oksidas naudojamas gaminant auštos kokybės keramiką ir gumą. Gamybos mastai naudojant titaną ir jo junginius auga su metais, o tai didina žmonių, dirbančių pramonėje su titanu, skaičių.
Titano poveikis žmogaus organizmui
Normoje žmogaus organuose yra 1 mg titano ant šimto gramų žmogaus audinių pelenų [3, 5, 9]. Toks didelis ir gan pastovus elemento kiekis žmogaus organizme rodo, kad titanas yra gyvybiškai svarbus. Deja, eksperimentiškai nenustatyta kokiuose metaboliniuose procesuose jis dalyvauja. Egzistuoja F. Bernheim‘o hipotezė, kad jis vaidina svarbų vaidmenį tiolo junginių oksidavime į sulfono rūgštis. Yra žinoma, kad titano sieros rūgšties druskų įvedimas į kraujo donorų maisto racioną pagreitina baltymų regeneraciją ir padidina eritrocitų skaičių. Taip pat eksperimentiškai nustatyta, kad ilgalaikis titano dioksido įvedimas į gyvūnų maistą buvo visiškai nekenksmingas. Tačiau visai kitokie rezultatai buvo gauti titano dioksido dulkėms patenkant į kvėpavimo takus. V. Blina‘as atrado, jog po 60 dienų, kvėpuojant titano dioksido dulkėmis, pas gyvūnus atsiranda sustiprintas peribronchialinio audinio susidarymas ir nežymus jungiamojo audinio padidėjimas plaučiuose [3].
Vanadis (V)
Vanadžio cheminės savybės ir pritaikymo sritys
Vanadis ir jo junginiai plačiai naudojami chemijos pramonėje, metalurgijoje, autopramonėje. Vanadis – metalas, kietesnis už kreminį. Lydymosi temperatūra 1715 °C. Iš vanadžio junginių, didžiausią reikšmę turi ferovanadis bei jo oksidai ir druskos. Vanadžio junginiai lengvai smulkinami, tokiu būdu visada egzistuoja metalo dulkių patekimo į kvėpavimo takus tikimybė. Taip pat, vanadžio junginiai, kurie turi palyginus neaukštą lydymosi temperatūrą – apie 650 °C, garuoja, sudarydami kondensacijos aerozolį. Deja, kontaktas su vanadžiu bei jo junginiais pasitaiko ne tik atitinkamose pramonėse. Pav., vanadžio oksidai susidaro elektrinių katilų apnašuose, ypatingai daug jų būna tuomet, jeigu elektrinės kuras yra naftos mazutai su didele sieros priemaiša. Taigi, katilų paviršiaus valymo metu ore taip pat susidaro vanadžio oksido aerozolis. Žmogaus organizmui vanadžio poveikis yra labai toksiškas. Žmonių, dirbančių pramonėje su vanadžiu ar jo junginiais, sveikatos ilgalaikis stebėjimas leidžia padaryti tokias išvadas apie vanadžio poveikį:
1. Vanadžio dulkės bei aerozolis smarkiai dirgina kvėpavimo takų gleivinę.
2. Vanadžio dulkių patekimas per kvėpavimo takus iššaukia kraujagyslių sienelių pažeidimą, dėlto atsiranda kapiliarostazės, patinimai, hemoragijos. Uždegiminis procesas, kaip taisyklė, turi hemoraginį pobūdį.
3. Vanadžio patekimas į plaučius taip pat iššaukia lygiųjų bronchų raumenų spazmus, todėl išsivysto astmatinio pobūdžio bronchitai, apsunkintas kvėpavimas. Labai stiprios intoksikacijos metų dėl lygiųjų raumenų spazmų galimas netgi žarnyno peristaltikos padidėjimas [3, 4, 9].
4. Didelės vanadžio ar jo junginių koncentracijos patekimo į organizmą metu pastebėti vidinių organų bei smegenų kraujagyslių pažeidimai. Didelė vanadžio dozė, patekusi į organizmą, taip pat iššaukdavo nervinės sistemos sutrikimus, toksinius nefritus bei baltyminės apykaitos sutrikimus. Ryšium su metalo svarba pramonėje ir jo padidintu toksiškumu žmogaus organizmui, egzistuoja daug eksperimentinių tyrimų, atliktų su gyvūnais. Pvz., žinoma, kad nedidelės vanadžio dozes, paranterališkai įvestos į gyvūnų organizmą, iššaukdavo širdies susitraukimų padažnėjimą, kraujospūdžio sumažėjimą. Taip pat buvo pastebėtas centrinės bei vegetatyvinės nervų sistemos sužadinimo slenksčių sumažėjimas, sąlyginių refleksinių atsakų susilpnėjimas [3, 10].
Taip pat išnagrinėti medžiagų apykaitos procesų pasikeitimai patenkant vanadžiui ar jo junginiams į organizmą. Pav., yra žinoma, kad toksiškas vanadžio poveikis surištas su glikolizės metu vykstančio fosforilinimo bei kitų fosforą turinčių junginių metabolinių procesų sutrikimais. Taip pat ryškiai pastebimas fosforo rūgšties apykaitos proceso intensyvumo sulėtėjimas. Kituose darbuose [8] buvo parodyta, kad mažosios vanadžio koncentracijos, kurios dar neiššaukia intoksikacijos klinikinių apraiškų, veda prie cistino medžiagos kiekio sumažėjimo žmogaus plaukuose bei naguose, kas rodo, jog įvyko sierą turinčių rūgščių apykaitos sutrikimai. Žinomas faktas, kad dirbančiųjų su vanadžiu kraujyje sumažėdavo cholesterino kiekis, o tuo tarpu jo kiekis šlapime išaugdavo [6, 9]. Aukščiau pateikti faktai rodo, kad vanadis bei jo junginiai turi sudėtingą veikimo į žmogaus organizmo gyvybiškai svarbias funkcijas spektrą. Taip pat jie veikia organizmo metabolinius procesus. Tačiau, kaip pabrėžia mokslininkai, iki šiol atliktų tyrimų rezultatai toli gražu neatskleidžia pilno ir begalo sudėtingo šio reto metalo poveikio organizmui mechanizmo.
Tantalas (Ta)
Tantalo cheminės savybės ir pritaikymo sritys
Tantalas turi aukštą lydymosi temperatūrą – 2800-3030 °C, jo virimo temperatūra – 5300 °C. Šaltas tantalas lengvai apdirbamas mechaniškai. Reikia pažymėti, kad jau apytiksliai 600 °C temperatūroje tantalas lengvai sugeria dujas, pav., deguonį. Taip pat jis nepaprastai atsparus rūgščių poveikiui. Pačioje pradžioje tantalas buvo naudojamas kaitinimo lempų siūlų gamybai, bet netrukus šia savo pritaikymo sritį užleido volframui. Tačiau dabar tantalas labai plačiai naudojimas chemijos pramonėje, kur plonais tantalo lapais padengiami prietaisai, kuriuos veikia įvairios chemiškai agresyvios medžiagos; taip pat tantalas pakeitė platiną laboratorinių indų gamyboje; tantalo karbidų junginiai naudojami greitai pjaustančių instrumentų gamybai, taip pat šie junginiai savo kietumo bei temperatūrinio atsparumo dėka plačiai naudojami aviacinėje pramonėje. Tantalas naudojamas ir chirurgijoje: iš jo gaminami siūlių sutvirtinimo priemonės – chirurginiai segtukai ir kabliukai, o taip pat jis naudojamas protezų gamyboje – kaulų sutvirtinimo viniai, varžtai, plokštelės. Kai kurie fluoro bei tantalo junginiai nepakeičiami sintetinio kaučiuko gamyboje, o tantalo oksidas – neatskiriamas optinio stiklo gamybos komponentas.
Tantalo poveikis žmogaus organizmui
Tantalo poveikio žmogaus organizmui tyrimai buvo nukreipti ryšium su bandymais šį metalą naudoti chirurgijoje kaukolių defektų uždarymui bei kaulų lūžių sujungimui. Beveik visų ankstesnių tyrimų autoriai pastebi, kad žmogaus organizmo audiniai puikiai adaptuoja tantalo implantus – vinis, vielą ir t.t. Tačiau vėlesnių straipsnių autoriai pažymėjo, kad retkarčiais pasitaiko fibrozinė (skaidulinio audinio uždegimas) audinių reakcija tantalo implantams [8, 9, 10] Mokslininkai taip pat nesutaria dėl plaučių audinių reakcijos į tantalo dulkes. Pav., G.Shepers‘as rašo, kad tantalo dulkės, kurias įkvėpdavo eksperimentinės jūrų kiaulytės, nedarė jokios įtakos jų plaučių audiniams. Tas pats autorius tyrinėjo ir kitų tantalo junginių organizmui poveikį ir priėjo išvados, kad tantalo oksidai bei druskos yra inertiškos, netoksiškos gyvajam organizmui, tuo labiau, kad beveik visi tantalo junginiai (išskyrus tantalo chloridą bei fluoridą) – praktiškai netirpūs. Profesinių žmonių, dirbančių su tantalu bei jo junginiais, susirgimų literatūroje nėra aprašyta, tačiau kai kurie mokslininkai, pvz. K.Cochren, L.Machlin [3, 7, 11, 12] ir kiti eksperimentuose su gyvūnais įrodė tam tikrų tantalo junginių toksiškumą. Toksiškiausiu pasirodė tantalo chloridas – po paranteralinio įvedimo 1900 mg/kg šio junginio žiurkėms, galima buvo stebėti tam tikrus patologinius pasikeitimus inkstuose, kepenyse bei kasoje, nors patys gyvūnai išlikdavo gyvi.
Telūras (Te)
Telūro cheminės savybės ir pritaikymo sritys
Telūras – vienas iš rečiausių elementų. Gamtoje jis aptinkamas difuziškai išbarstytas įvairiuose polimetalinėse rūdose. Jo kiekis žemės žievėje svyruoja nuo 10-9 iki 10-6, ir tarp kitų elementų jis užima 79-ą vietą. Telūras turi kaip kristalinę taip ir C temperatūroje.C, o verda – 1390 amorfinę modifikacijas. Jis lydosi 448 Vienpusis laidumas daro jį vienu iš pačių populiariausių puslaidininkų, naudojamų šiuolaikinėje radiotechnikoje. Kadangi telūras turi labai didelę elektrinę varžą, jis sėkmingai naudojamas kondensatorių, šaldytuvų bei jautrių termoporų gamyboje. Apart to, telūras naudojamas stiklo bei keramikos, kabelių ir kaučiuko gamyboje. Telūro druskos – telūritai – naudojamos medicinoje bakteriologinėje difterijos diagnostikoje ir kaip antiseptikai.
Telūro poveikis žmogaus organizmui
Platus telūro naudojimas pramonėje verčia higienistus tirti jo nuodingas savybes. Dar 1824 metais Ch. Gmelin parodė, kad ne tik pats telūras, bet ir jo tirpių druskų gana didelės dozės (0,7 g) neiššaukdavo jokių toksikozės požymių, tačiau intraveninės jų injekcijos taikymas iššaukdavo vėmimą, viduriavimą, traukulius, ir, galiausiai, eksperimentiniai gyvūnai mirdavo. 1891 metais gydytojas C. Levaditi taikė dideles telūro dozes sifilio bei raupų gydymui, ir tuo parodė, jog telūras toksiškas tik naudojant jį ilgą laiką bei labai didelėmis dozėmis. Daug toksiškesnis pasirodė telūro oksidas – jis stabdė gyvūnų augimą, iššaukdavo galūnių paralyžių. Daugiausia pasikeitimų buvo aptikta gyvūnų inkstuose, kasoje, širdyje, plaučiuose ir kepenyse; mažiau nukentėdavo kaulai, raumenys bei smegenys. Vienas iš pačių tiksliausių apsinuodijimo telūru požymių – česnako kvapo atsiradimas. Manoma, kad kvapas atsiranda telūro deoksidacijos metu, kai jis ar jo oksidai jungiasi kepenyse su alkilinėmis grupėmis. Tai biologinio „apsivalymo“ procesas, nes iš organizmo kartu su nemaloniai kvepiančiais junginiais išvedamas ir pats telūras. Tačiau kvapas labai nemalonus, ir tai privertė medikus atsisakyti telūro kaip vaisto gydant stiprų prakaitavimą tuberkuliozės metu, nes po 15 mg telūro sunaudojimo, kvapas laikėsi 279 dienas. Nors česnako kvapo atsiradimas nereiškė aštrios organizmo intoksikacijos, bet pagal šį požymį galima normuoti telūro kiekį darbo patalpų ore. Kvapas atsiranda jeigu telūro kiekis nemažiau 0.001 – 0.01 mg/m3; todėl kraštutinis leistinas telūro kiekis ore negali viršyti 0.001 mg/m3. Nauji tyrimai rodo, kad į žmogaus organizmą telūras ir jo junginiai patenka per kvėpavimo takus ir virškinimo traktą (kvėpavimas per burną), todėl eksperimetiniams gyvūnams telūras ir jo oksidas buvo įvestas paranterališkai. Po telūro ir jo junginių didelio kiekio įvedimo (40 – 80 mg/kg) eksperimentiniams gyvūnėliams, jų skrodimas parodė, kad vidiniai organai turėjo aštrų česnako kvapą; skrandžio ir žarnyno gleivinė buvo pigmentuota (nuo telūro oksido įsiurbimo vietomis atsirado opelis ir audinių nekrotiniai procesai). Ypatingai dideli pasikeitimai buvo kepenyse. Inkstuose taip pat rasti vingiuotų kanalėlių epitelio pasikeitimai. Visuose vidiniuose organuose rasti kraujo išsiliejimai. Iš šių stebėjimų lengva padaryti išvadą, kad telūro ir jo junginių dideli kiekiai žinduolių organizmui yra labai toksiški, iššaukia organizme funkcionalinius sutrikimus, sutrikimus baltymų apykaitoje, nervų sistemos pažeidimus (bandymų gale visi gyvūnėliai turėjo apatinių galūnių paralyžių). Taip pat šis metalas iššaukia drastiškus pasikeitimus vidiniuose organuose.
Kadmis (Cd)
Kadmio cheminės savybės ir pritaikymo sritys
Kadmis yra vienas iš labai plačiai naudojamų metalų. Jis naudojamas atominėje pramonėje, šarminių akumuliatorių gamyboje, įvairių lydinių, dažų, liuminoforų gamyboje, galvaniniuose padengimuose. Ypatingai paplitę švino ir kadmio lydiniai, kurie plačiai naudojami automobilių pramonėje, o taip pat alavo ir berilio lydiniai su kadmiu, kurių lydymosi temperatūra labai maža; ir nepaprastai patvarūs kadmio ir vario lydiniai. Kadmis – antros grupės periodinės elementų lentelės elementas. C. Kadmis yra C. Virimo temperatūra – 767. Lydimosi temperatūra yra 320,9 baltai sidabrinis metalas, minkštas ir tąsus. Jis lengvai tirpsta azoto rūgšty ir kiek sunkiau sieros ir chloro rūgšty.
Kadmio poveikis žmogaus organizmui
Kai kalbama apie kadmio poveikį žmogaus organizmui, reikia pabrėžti, kad jis priskiriamas mikroelementams, kurie pastoviai randasi gyvūnų bei žmogaus organizmuose. Reikia manyti, kad kadmio kaupimasis tam tikruose organuose suriškas su jų funkcija. Atrastas kadmio poveikis anglies angidrazei, pepsinui, trepsinui, amelazei, katalazei, ureazei, argenazei ir kitiems fermentams [2, 3, 10, 12]. Nepaisant to, kad šis elementas būtinas organizmo metaboliniams procesams, didelio jo kiekio patekimas į organizmą nepageidautinas ir veda prie apsinuodijimo. Akumuliatorių gamybos pramonės darbuotojai, kurių kvepuojamame ore visuomet yra kadmio ir jo junginių aerozolis skundėsi galvos skausmais, svaiguliu, susierzinimu, nemiga, blogu apetitu, pykinimu bei vėmimu, uoslės jautrumo sutrikimais, nosies kraujagyslių trūkinėjimu (kraujavimu), rečiau šios pramonės darbininkai skundėsi sunkiu kvėpavimu, turėjo kosulį bei skausmus krūtinės srityje [4]. 70 % procentų visų darbuotojų turėjo viršutinių kvėpavimo takų susirgimus. Iš jų – 60 % turėjo lėtinį rinitą, o 3 % – opinį rinitą. Visi jie turėjo nosies gleivinės pažeidimus. Žmonės turintys didelį darbo stažą turėjo netgi kadmio vainikėlius aplink dantų kakliukus – dantys buvo nudažyti šviesiai geltona arba ruda spalva; stomatologiškai pašalinti nuo danties kadmio vainikėlį nepavykdavo. Tokiu būdu kadmio vainikėlį galima laikyti kadmio kaupimosi organizme įrodymu ir traktuoti kaip lėtinio apsinuodimo kadmiu požymį [4]. Minėtos pramonės darbuotojų terapinė apžiūra parodė, kad iš 149 darbuotojų, keturi turėjo plaučių tuberkuliozę, penki – pneumosklerozę, aštuoniolika – lėtinius kepenų susirgimus, keturiasdešimt vienas – leukopeniją (leukocitų kiekis mažesnis negu 4500). Nervų sistemos apžiūra parodė, kad 19,8 % minėtų darbuotojų turėjo rankų pirštų tremorą, o 13.2% – akių vokų tremorą. Aukščiau aprašyti darbuotojų sveikatos sutrikimai atsirasdavo todėl, kad kadmis bei jo oksidai smarkiai sulėtina baltymų apykaitos procesus organizme. Taip pat yra duomenų, kad kadmio poveikis žmogaus organizmui pasireiškia ir tuo, kad žmogus nesugeba įsisavinti B-grupės ir C vitaminų [3]. Aukščiau aprašyti tyrimai parodo, kad kadmis ir jo oksidai yra labai toksiškos medžiagos, todėl jų aukščiausia leistina koncentracija jokiu būdu negali viršyti 0,0001 mg/l CdO ir 0,001 mg/l Cd.
IŠVADOS IR SIŪLYMAI
Sunkieji metalai ir jų junginiai yra toksiškos medžiagos, kurios patenka į organizmą įvairiais būdais ir sukelia įvairias ligos, todėl būtina mažinti jų koncentraciją aplinkoje, supančią žmogų.
2 lentelė. Ligos, sukeliamos kai kurių tikrų sunkiųjų metalų
Liga arba jos požymis Cheminiai elementai

Pb Ni Cr Cd Hg Zn Cu Co
Mažakraujystė x x x
Vėžinės ligos x x x
Lytinių liaukų ligos x x
Miokarditas x
Vaisiaus pažeidimas x
Persileidimas x
Plaučių ligos x x x x x x
Kasos ir kepenų ligos x
Inkstų ligos x x x
Skydliaukės ligos x
Osteomielitas x
Neuritas x
Odos uždegimas x x x
Nosiaryklės gleivin. uždeg. x x
Lėtas žaizdų gijimas x
Policitemija x
Skeleto deformacija x
Metalo skonis x x x
Pilvo skausmai x x
Nuplikimas x
Apetito stoka x x
Nuovargis x x
Raumenų skausmai x
Pykinimas ir vėmimas x x x x x x
Kepenų cirozė x
Seilėjimasis x
Troškulys x
Drebulys x
Svorio mažėjimas x x
Galvos skausmai x x x
1. Sunkieji metalai patenka į žmogaus organizmą su maistu (dirvožemio užterštumas sunkiaisiais metalais atsiliepia žmogaus mitybai per augalus, auginamus užterštuose plotuose, vandenį, gyvūnų mėsą arba pieną, kurie buvo šeriami užterštais augalais arba girdomi užterštu vandeniu) ir su įkvepiamu oru (dažniausiai metalų ar jų junginių aerozolių arba dulkių pavidalu).
2. Beveik visi sunkieji metalai ir jų junginiai toksiškai veikia žmogaus organizmą. Praktiškai neegzistuoja „pasyvių“ sunkiųjų metalų. Jie įsijungia į įvairiausius organizmo metabolinius procesus, trikdo baltymų sintezę bei kitus ląstelės transdukcijos mechanizmus. Žmogaus organizmas savo evoliucijos eigoje beveik nesurado apsivalymo būdų nuo sunkiųjų metalų, todėl dažnai jie kaupiasi organizme ir išvalyti juos yra be galo sunku, arba net neįmanoma. Todėl sunkieji metalai yra daugelio specifinių ligų sukėlėjai. 2 lentelėje apibendrinti kai kurių sunkiųjų metalų iššaukti žmogaus organizmo sutrikimai.
3. Kadangi dirvožemyje esantys sunkieji metalai per mitybos grandis patenka į žmogaus organizmą, reikėtų atsisakyti arba bent jau sumažinti trąšų, kuriose jų yra, naudojimo kiekį. Pavyzdžiui, Kėdainių chemijos gamyklos gaminamame superfosfate kadmio yra 2,75, švino – 14,5, chromo – 7,5, nikelio – 12,5, vario – 26,2, cinko – 18,2, mangano – 130 mg/kg. Laikantis vidutinių tręšimo normų, kasmet 1 kg dirvožemio papildomai užteršiame 1,8 g kadmio, iki 3,2 g chromo, 10,3 g švino, 8,5 g nikelio, 8,7 g vario, 10,2 g cinko, iki 42,3 g mangano. Nors tai nėra dideli kiekiai, tačiau dirvožemyje jie kaupiasi, todėl jie esti pavojingi ir gyvajai gamtai, ir žmogui. Reikia pabrėžti, kad šiuolaikiški viso pasaulio agrariniai ūkiai pereina prie taip vadinamosios „organinės“ įvairių kultūrų auginimo technologijos.
4. Svarbu žinoti, kad net aktyviai dalyvaujančių žmogaus organizmo metaboliniuose procesuose metalų didelių kiekių poveikis gali būti labai žalingas ir net sukelti mirtiną pavojų. Geru pavyzdžiu gali tarnauti cinkas (Zn), kuris įeina į dešimtis žmogaus organizmo veiklai būtinų katalizatorių, fermentų ir hormonų sudėtį; jis būtinas normaliai endokrininių liaukų veiklai, svarbus baltymų sintezei, skatina ląstelių dauginimąsi. Tačiau dabar nustatyta, kad padidėjęs cinko kiekis veikia kancerogeniškai, t.y. sukelia vėžinių ląstelių dauginimąsi. Seniai žinoma, jog visur, kur organizme intensyviai dauginasi ląstelės, susikaupia cinko [1, 3]. Taip pat molibdenas (Mo) žmogaus organizme randamas aldehidoksidazės ir ksantinoksidazės – purininių medžiagų apykaitoje dalyvaujančių fermentų – sudėtyje, bet susikaupus molibdeno įvairiuose organuose, ypač sąnariuose, ima skirtis šlapimo rūgšties druskos, sąnariai deformuojasi, ligonį kankina stiprūs skausmai.
5. Kai kurie sunkieji metalai, tokie kaip tantalas (Ta) ir niobis (Nb), plačiai naudojami chirurgijoje pažeistų kaulų sutvirtinimui ir kitų implantų gamybai. Ankščiau buvo manyta, kad pastarieji metalai yra puikiai adaptuojami įvairiais organizmo audiniais, bet neseniai atlikti tyrimai parodė, jog dažnai kontakto vietoje audinys išretėja arba prasideda uždegiminė reakcija [3]. Tai parodo, kad „pasyvių“ žmogaus organizmui metalų praktiškai neegzistuoja.
6. Naujosios pramonės šakos reikalauja vis naujesnių medžiagų su pagerintomis charakteristikomis. Todėl vis daugiau žmonių savo darbo vietose kontaktuoja su sunkiaisiais metalais ir jų junginiais. Ilgalaikis net nelabai pavojingų sunkiųjų metalų koncentracijos poveikis žmogaus organizmui sukelia įvairių lėtinių susirgimų atsiradimą. Dėl to ypač svarbu įmonėse laikytis nustatytų sunkiųjų metalų koncentracijų ore normų.
7. Žmonėms, kurių profesinė veikla susijusi su sunkiaisiais metalais (Lietuvoje tai chemijos pramonė, keramikos gamyba, radiotechnikos pramonė, puslaidininkų gamyba, laivų statyba, galvanizacija ir kt.) būtina laikytis saugos taisyklių, naudotis tokiomis priemonėmis kaip respiratoriai (kad sunkiųjų metalų aerozoliai nepatektų į kvėpavimo takus), specdrabužiais ir pirštinėmis (kad nebūtų kontakto su sunkiaisiais metalais) ir kas pusė metų būtinai praeiti visapusišką medicininę apžiūrą.
LITERATŪRA
1. Ašmenskas J., Baublinas A., Obelinis V., Šimkūnienė B. Aplinkos medicina // Avicena, 1997.
2. I.T. Brachnova Metalų ir jų junginių miltelių toksiškumas // Medicina, 1971.
3. Токсикологся редких металов, ред. З.Израилъсон// М., Медицинская литература, 1983.
4. Воробьёва Р.С. Исследования функционального состояния нервной системы рабочих // М., Знамя, 1978.
5. Carney H. M. An experimental study with tantalum // Pranc. Soc. Exper. Biol. Chem., 1950, 51, 1, p. 147-148.
6. Cochran K.W., DoullJ., Mazur M. Acute toxicity of zirconium, columbium, strontium, lanthanum, cesium, tantalum and yttrium // Arch. Industr. Hyg., 1985, 1, p. 637-650.
7. Lewis C. E. The biological actions of vanadium // Arch. Industr. Hth., 1959, 20, p. 455-466.
8. Machlin L.J., Pearson P.B., Denton C.A. Relative toxicity lanthanum, tantalum and thorium compounds in the developing chick embryo // Arch. Industr. Hyg., 1989, p. 441-444.
9. Morrow A.G. The use of tantalum gauze in the closure of fullthickness defects in the chest wall // Surgery, 1995, p. 1016-1021
10. Mountain J. T., Stockell E. R., Stokinger H. E. Studies of vanadium toxicology // Arch. Industr. Hth., 1955, 12, p. 494-502.
11. Shepers G.W. The biological action of tantalum oxide // Arch. Industr. Hlth., 1992, p. 121-123.
12. Thara S., Cavingneaux A., Delplace J. Intoxication par levanadate de calcium // Arch. mal. prof., 1953, 14, p. 378-380.

Leave a Comment