1.4 Предельно допустимые концентрации для тяжелых металлов

Использование тяжелых металлов в составе покрытий, как бактерицидных агентов, требует тщательной проверки на соответствие требованиям безопасности.

Госкомсанэпиднадзора контролирует ПДК тяжелых металлов в почве, сырье, продуктах и т.д. При создании покрытия с тяжелыми металлами, нужно обязательно сверять показания тяжелых металлов на наших образцах и ПДК.

Наше покрытие не является отдельным слоем на рабочей поверхности, а является частью кристаллической решетки.

Таблица 1 – ПДК химических элементов в пищевых продуктах, мг/кг [13]

Виды продуктов	Элементы
	кадмий	свинец	олово	медь	цинк
Хлеб, зерно	0,0022	0,2	-	5,0	25,0
Молочные	0,01	0,05	100,0	0,5	5,0
Овощи	0,03	0,5	200,0	10,0	10,0
Фрукты	0,03	0,4	100,0	10,0	10,0
Мясные	0,05	0,05	200,0	5,0	40,0
Рыбные	0,1	0,1	200,0	10,0	40,0

Представленные в таблице 1 величины предельно допустимых концентраций должны использоваться при пересмотре и создании ГОСТов, ОСТов и других нормативно-технических документов, предусматривающих технические требования на продовольственное сырье и пищевые продукты [14].

1.4.1 Санитарно-гигиеническая характеристика тяжелых металлов

1.4.1.1 Токсическое действие меди и ее неорганических соединений

Медь содержится в организме в основном в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в процессах кроветворения. Во вредном действии избытка меди в организме предполагают реакцию её с SH- группами ферментов. С колебаниями содержания меди в сыворотке и коже связывают появление депигментации кожи. Соединения меди, вступая в реакцию с белками тканей, оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта [17].

Попадание сульфата или ацетата меди в желудок человека вызывает тошноту, рвоту, боли в животе, понос, быстрое появление гемоглобина в плазме крови и моче. Процесс может вызвать желтуху, анемию, снижение резистентности эритроцитов. Возможна также сульфгемоглобинемия, билирубинемия (до 2,6-7 мг%) вплоть до смерти при явлениях острой почечной недостаточности. Описан острый гастроэнтерит при потреблении воды, содержащей медь (44 мг/л). При попадании внутрь 0,2-0,5 г солей меди вызывают рвоту, 1-2 г – тяжелые, а иногда и смертельные отравления [3].

У рабочих, соприкасающихся с соединениями меди, кожа лица и конъюнктива глаз иногда окрашены в зеленовато-желтый или зеленовато-черный цвет, на деснах темно-красная или пурпурно-красная кайма. Медь, ее соли и оксиды раздражают кожу, а пыль раздражает глаза и вызывает изъязвления роговицы. Известны случаи аллергического дерматита у рабочих, переносивших мешки с сульфатом меди, у работающих с телефонными проводами, а также при воздействии нитрата меди при приеме лекарственного средства, содержащего медь. Ученые-медики связывают выраженные аллергенные свойства меди с высокой способностью проникать через эпидермальный барьер в кожу. О поражении слизистых у рабочих, опрыскивающих виноградники бордосской жидкостью (концентрация аэрозоля в зоне вдыхания 1-130 мг/м³), свидетельствует увеличение в четыре раза числа лейкоцитов на слизистой оболочке носа через 2-3 ч [12].

В качестве индивидуальной защиты в атмосфере аэрозолей меди и ее соединений применяют респираторы Ф-62, У-2К, «Астра-2», «Лепесток-200», носят очки ПО-2, ПО-3 и противопылевые очки [12].

1.4.1.2 Токсическое действие хлорида кадмия

Вдыхание паров и пыли оксида кадмия в концентрациях более 1 мг/м³в течение 8 ч рабочей смены или более высоких концентраций за меньшее время приводит к токсической пневмонии, затем к отеку легких. Симптомы появляются через 1-8 ч скрытого периода, иногда этот период увеличивается до суток [12].

При остром отравлении парами оксида кадмия в концентрации 8-10 мг/м³ первый признак – это раздражение гортани. Основные симптомы появляются через несколько часов и суток скрытого периода: сильный кашель, тяжелая одышка, повышение температуры, боли в грудной клетке, тошнота, рвота, цианоз, отек легких. Клиническая картина острого отравления напоминает литейную лихорадку. При тяжелых ингаляционных отравлениях возможна смерть на 3-5 сутки от отека легких или бронхопневмонии [12].

 При отсутствии в воздухе паров и газов рекомендуется пользоваться респираторами типа «Лепесток». Для защиты кожи рук от кадмиевой пыли используются защитные мази и пасты (ХИОТ-6, ИЭР-2, цинкостеариновая мазь № 1 и др.)[12].

1.4.1.3 Токсическое действие свинца и его соединений

Для хронических отравлений свинцом характерны так называемые кардинальные признаки: свинцовая кайма – темно-серая или лиловато-аспидная узкая полоска по краю десен, преимущественно у передних зубов (гематогенно подведенный свинец под влиянием имеющегося во рту сероводорода превращается в сульфид свинца и откладывается в десневом крае); свинцовый колорит – землисто-серый цвет лица с легкой желтушностью. Повышенное содержание в крови ретикулоцитов и базофильно-зернистых эритроцитов; повышенное содержание в моче порфиринов и свинца [17].

Свинец – протоплазматический яд широкого спектра действия, вызывает преимущественно изменения в нервной, сердечно-сосудистой системе, крови; нарушение ферментативных реакций, участвующих в синтезе гемоглобина; нарушение витаминного обмена; снижение иммунобиологической реактивности организма [16].

Отравление свинцом вызывает следующие синдромы [16]:

1. Астеновегетативный синдром возникает в ранней стадии интоксикации: слабость, быстрая утомляемость, плохой сон, плохой аппетит, судороги и парестезии в конечностях, потливость, бледность кожных покровов, белый или смешанный дермографизм, повышенная механическая возбудимость мышц, артериальная гипотония, умеренная брадикардия, вялость, апатия. Обычно этот синдром сочетается с другими признаками свинцового отравления.

2. Свинцовая энцефалопатия (в России встречается лишь при бытовых отравлениях) – органическое рассеянное поражение головного мозга: упорные головные боли, особенно в затылочной области, головокружения, слабость, понижение памяти, плохой сон, легкая рассеянная органическая симптоматика, вялость, заторможенность, иногда сочетающаяся с эмоциональной лабильностью, эпилептиформные припадки.

3. Поражение периферической нервной системы.

4. Анемический синдром. Слабость, головокружения, астения. Бледность кожных покровов, похудание. Гипохромная анемия. Базофильно-зернистые эритроциты свыше 0,05 % (при исследовании в светлом поле), в тяжелых случаях – до 1-2 %.

5. Желудочно-кишечный синдром. Отсутствие аппетита, тошнота, запоры, сладкий вкус во рту, боли в животе, не связанные с приемом пищи, схваткообразного характера. При рентгеноскопии желудка определяются усиленная перистальтика и ускоренная эвакуация, наличие «каскада» желудка.

6. Свинцовая колика (в России встречается редко): рвота, резкие мучительные схваткообразные боли в животе; живот втянут, давление на живот несколько облегчает боль, упорный спастический запор до 10-14 дней; больной мечется, стонет, кричит, не может найти удобного положения в постели; пот, брадикардия, артериальная гипертензия, свинцовая анемия; длительные стазы в тонкой кишке, спазмы привратника.

7. Печеночный синдром. Функциональная недостаточность печени – нарушение протромбинообразовательной (один из ранних симптомов), пигментной, белоксинтезирующей и антитоксической функций печени. Печень плотновата, несколько увеличена. Гепатит протекает на фоне общих признаков свинцовой интоксикации, что позволяет судить о его токсической природе.

8. Сердечно-сосудистый синдром. Ангиодистонические явления, спазмы сосудов сетчатки, спастико-атоническое состояние капилляров. При ранних признаках интоксикации – гипотония. При длительном контакте со свинцом – транзиторная, затем стойкая гипертония. Нередко развитие гипертонической болезни как отдаленного последствия свинцовой интоксикации. Отмечается неблагоприятное течение гипертонической болезни при хроническом отравлении.

9. Нарушения холестеринового обмена. Как ранняя неспецифическая реакции – снижение прочности связи между холестерином и белком. Ранний склероз сосудов головного мозга; нефросклероз. Нарушение витаминного баланса в организме – гиповитаминоз С, B₁ и др. Эндокринные нарушения: «свинцовый» базедовизм (возможен в начальных стадиях); нарушения менструального цикла у женщин, возможно неблагоприятное действие на течение беременности и родов.

Биологического привыкания к свинцу не наблюдается. Повторные отравления возникают в более короткие сроки и протекают обычно тяжелее. Отмечается повышенная чувствительность к свинцу женщин и подростков.

У лиц, контактирующих со свинцом, в особенности перенесших свинцовое отравление, наблюдаются как проявление неспецифического действия яда повышенная заболеваемость гриппом, ангиной, банальными желудочно-кишечными заболеваниями, активизация туберкулезного процесса [16].

В качестве индивидуальной защиты в производстве соединений свинца применяют респиратор «Лепесток», который задерживает 95-97 % пыли свинца. При высоких концентрациях паров применяют фильтрующий противогаз или шланговые противогазы с принудительной подачей чистого воздуха (ПШ-2 и др.) Во время работы и в рабочих помещениях запрещены прием пищи и курение. После работы обслуживающий персонал обязан мыться в душе. Удаляют свинец с рук и других загрязненных участков с помощью 1 %-ного раствора уксусной кислоты или отмывочной пастой [3].

1.4.1.4 Токсическое действие цинка

При отравлении оксидом цинка наблюдается типичная картина литейной лихорадки. Появляется во время работы сладковатый вкус во рту, после работы  –  плохой аппетит, иногда сильная жажда. Чувство усталости, стеснение и давящая боль в груди, сонливость, сухой кашель. Этот период, длящийся в зависимости от тяжести отравления от 1 до 4-5 ч, сменяется резким ознобом, продолжающимися 1-1,5 ч. Озноб часто нарастает толчками, температура поднимается до 37-38 ^оС (иногда до 40 ^оС и выше) и держатся несколько часов. При этом наблюдается расширение зрачков, гиперемия конъюнктивы, глотки, лица. В моче появляются сахар, часто гематопорфирин, уробилин; возможно увеличение содержания цинка и меди. В крови содержание сахара поднимается значительно, иногда отмечается увеличение печени [12].

Вдыхание в течение 5-30 мин дыма хлорида цинка вызывает пароксизмальный кашель, тошноту, иногда рвоту; через 1-24 часа – одышка, повышение температуры тела, возможны воспалительные явления и отек легких; осложнений следует ожидать в течение 5-12 дней [12].

При попадании сульфата цинка в желудок – тошнота, рвота, понос иногда с примесью крови; доза, вызывающая рвоту – 1-2 г. Инкубационный период от нескольких минут до нескольких часов. При смертельных исходах на вскрытии  – тяжелые повреждения слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта вплоть до некроза, признаки расстройства мозгового кровообращения. Известно массовое отравление в США пищей, которую готовили и хранили в посуде с цинковым покрытием: под действием кислот пищи образовался ZnSO₄. Возможна интоксикация кислыми продуктами, например, фруктовой пастилой, при изготовлении и хранении их в оцинкованной посуде. Известны, также, многочисленные случаи отравления пищей, хранившейся в оцинкованной посуде: квасом, стоявшим сутки (содержание цинка в продукте 187,6 мг%), молоком (31,3 мг%), томатным соком (89 мг%), кашей, сваренной в оцинкованной посуде (650 мг%) [12].

Хлорид цинка обладает выраженным действием на слизистые оболочки пищеварительного тракта и кожу вокруг рта: ожог слизистых, колики в животе, рвота с примесью крови, кровавый понос, сильное возбуждение; в последующие дни желтуха, боли в конечностях, анурия, остаточный азот до 280 мг%; на вскрытии – признаки поражения печени, почек, миокарда. Известен случай смерти от внезапного кровотечения из трахеи через месяц после отравления; возможно также развитие стеноза пищевода [12].

Индивидуальной защитой служат противогаз марки БКФ, респираторы типа «Астра-2», «Лепесток-200», защитные очки, спецодежда из хлориновой ткани. После работы – теплый душ [3].

1.4.1.5 Токсическое действие олова

О роли олова в живых организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1-2)·10^-4 % олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2-3,5 мг. Олово входит в состав желудочного фермента гастрина, влияет на активность флавиновых ферментов, способно усиливать процессы роста [9].

Несмотря на то, что недостаток олова приводит к ряду заболеваний, его избыток гораздо вреднее для человеческого организма. Пятидесятый элемент не относится к особо токсичным металлам (металлическое олово не ядовито), однако олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли (при воздействии паров или пыли олова может развиться станноз – поражение легких). Очень токсичны некоторые оловоорганические соединения, которые при поступлении в желудочно-кишечный тракт проявляют выраженный кумулятивный эффект с последующим развитием хромосомных аберраций в клетках костного мозга [9].

При избыточном поступлении олово накапливается в печени, почках, скелете и мышцах. У рабочих оловоплавильных заводов при длительном воздействии пыли окиси олова (так называемое черное олово) SnO могут развиться пневмокониозы; у рабочих, занятых изготовлением станиоли, иногда отмечаются случаи хронической экземы. Считается, что содержание в крови этого металла уже в количестве 35 мг на 100 мл может вызвать функциональные изменения центральной нервной системы. Тетрахлорид олова (SnCl₄∙5H₂O) при концентрации его в воздухе свыше 90 мг/м³ раздражающе действует на верхние дыхательные пути, вызывая кашель; попадая на кожу, хлорид олова вызывает ее изъязвления. Во многом степень отравления зависит от индивидуальной переносимости: у детей и пожилых людей отравление даже небольшим количеством олова может быть фатальным [9].

Главные проявления избытка олова: постоянные головные боли; головокружения; расстройства зрения; металлический привкус во рту; тошнота; снижение аппетита; боли в животе; увеличение печени и прочие признаки. На основании лишь этих симптомов трудно предположить, что причиной их появления служит загрязнение воздуха и воды пятидесятым элементом или его соединениями. Верными признаками отравления являются кишечные колики, сине-черная обводка десен, бледно-серый цвет кожи, малокровие. Дополнительную информацию может дать анализ крови, указывающий на повышение уровня трансаминаз в крови, снижение содержания в организме цинка и меди [9].

Профилактикой отравлений оловом могут служить соблюдения правил гигиены труда, контроль предельно допустимых концентраций соединений пятидесятого элемента [9].

Выводы и рекомендации к главе 1

Было проведено исследование актуальности бактерицидных покрытий, это направление исследований быстро развивается и является перспективным для дальнейшей работы. В качестве бактерицидного компонента были выбраны тяжелые металлы, которые путем термического оксидирования встраиваются в кристаллическую решетку в виде оксидов с включениями металла и олова. Были изучены механизмы ингибирования микроорганизмов путем влияния на энергетические и биосинтетические процессы, и на физиолого-биохимические параметры. В ходе дальнейших исследований требуется оценить бактерицидную активность и эффективность, вместе с действием покрытий на организм человека.