Лев Николаев - Металлы в живых организмах

Таллий, попав в организм, накапливается в волосах, костях, почках, мышцах. Одним из симптомов отравления таллием является выпадение волос. Поражаются желудочно-кишечная система, нервная система и почки.

Хром, важный для металлургии элемент, применяется как в виде металла, так и в форме соединений со степенями окисления +3 и +6. Степень окисления +2 встречается практически редко. Соединения со степенью окисления +3 и +6 ядовиты, особенно это относится к степени окисления +6 (хроматы и бихроматы). Отравления могут происходить при вдыхании пыли, содержащей соединения хрома; эти соединения всасываются и кожей!

Ион хрома (III) соединяется с белками, содержащими железо, белками печени, костного мозга, нуклеиновыми кислотами и накапливается в легких. Доказано, что соединения хрома вызывают рак легких и различные аллергии.

Предельно допустимая концентрация — всего 0,0001 мг/л.

Этот металл не является токсичным в том смысле, в каком мы говорили об опасных металлах. Наоборот, присутствие магния необходимо для организма — ионы этого металла выполняют важную работу по регулированию активности многих ферментов.

Но все в меру! Избыточное количество соединений магния может оказать и вредное действие. В легких оксид магния, который легко летуч, вызывает болезненные явления ("литейная лихорадка"); на коже при частых контактах с соединениями магния могут возникнуть раздражения — дерматиты; введение ионов магния под кожу может вызвать паралич мышц.

Соединения цинка, так же как и соединения магния играющие важную роль в метаболизме, более опасны, чем соединения магния.

Оксид цинка и пыль металлического цинка в легких вызывают патологические изменения (воспаления); при попадании на кожу соединения этого металла могут стать причиной развития экзем и дерматитов.

Нельзя пить воду, сохранявшуюся в оцинкованных баках: растворимые соединения цинка окажут вредное Действие на желудочно-кишечный тракт. Предельно допустимая концентрация оксида в воздухе — 0,005 мг/л.

Добавим к этому, что все другие металлы второй группы периодической системы, биологическая роль которых нам пока неизвестна, — именно стронций, барий [10] Сульфат бария почти нерастворим в воде и поэтому безвреден; эта соль применяется в медицине при рентгенографии кишечника и желудка. Как все ионы тяжелых металлов, ион бария хорошо поглощает рентгеновы лучи и дает возможность получить четкое, контрастное изображение. Обычно больному дают взвесь BaSO 4 в воде (бариевая каша). , радий [11] Радий применяется в лучевой терапии. — являются сильно токсичными.

Соли серебра безусловно ядовиты. На кожные покровы соли серебра оказывают прижигающее действие, и вместе с тем в руках врачей серебро — один из самых полезных металлов. Хорошо известно, что вода, профильтрованная через слой песка, в котором осаждено металлическое серебро ("серебряный песок"), практически стерильна — большинство микроорганизмов в ней убито. По тем же причинам вода, сохраняющаяся в серебряных сосудах, не портится годами. Ничтожного количества ионов серебра, попадающего в воду, достаточно, чтобы обезвредить опасные бактерии. Ионы серебра обладают высокой бактерицидностью.

Проф. П. Е. Ермолаев предложил пользоваться для лечения заболеваний, вызванных стрептококками и стафилококками (воспаления кожных покровов, ангины, гнойные раны и т. п.), очень слабым раствором аммиаката серебра (примерно 1-2 капли двухпроцентного раствора на 100 мл воды); этот раствор под названием "аммарген" оказался весьма полезным. В настоящее время он, к сожалению, почти полностью вытеснен сульфамидами и антибиотиками, хотя имеет по сравнению с ними то преимущество, что бактерии к нему не привыкают.

Назовем еще один металл, соединения которого, может быть, войдут в арсенал средств борьбы с раком. Это платина (отчасти также палладий). Комплексные соединения ионов платины с аммиаком, как доказано недавно тормозят развитие злокачественных опухолей. Несомненно, что медицина будущего сможет широко использовать ценные биологические свойства ионов различных металлов.

Таблица 6. Предельно допустимые концентрации соединений металлов в питьевой воде

Бериллий(II) | 0,0002

Висмут (III) | 0,5

Висмут (V) | 0,1

Кадмий | 0,01

Ртуть(II) | 0,005

Диэтилртуть | 0,0001

Никель | 0,1

Свинец | 0,1

Титан | 0,1

Цинк | 0,3

Медь | 1,0

Хром (VI) | 0,1

Железо (III) | 0,5

Полезно обратить внимание на то, что, казалось бы, безвредные металлы в действительности требуют осторожного отношения к тем концентрациям, в которых они могут оказаться в питьевой воде. Соли железа в избытке не только портят вкус воды, но и проявляют вредное действие, и притом более значительное, чем медь. Токсичность никеля практически равна таковой свинца; примеси бериллия или ртути исключительно опасны.

Санитарный надзор должен следить за чистотой воды как с бактериологической, так и с химической точки зрения.

Исследование функций ионов металлов в организмах требует в первую очередь разработки точных методов качественного и количественного анализа, позволяющих обнаружить тот или иной металл и измерить его концентрацию в биологических материалах (в крови, мышечной ткани и др.). Для решения всех этих задач современная наука располагает мощным арсеналом химических и физико-химических средств исследования. За последние годы громоздкие и трудоемкие химические методы все чаще уступают место физико-химическим, основанным на явлениях поглощения, испускания, рассеяния и отражения света, избирательной адсорбции и радиоактивности. Аналитическая химия биологических материалов ныне представляет собой огромную, хорошо разработанную область науки. В рамках этой книги мы ограничимся описанием некоторых физико-химических методов, в которых важную роль играют оптические свойства исследуемых соединений.

Как правило, применению этих методов предшествуют химические процедуры, носящие подготовительный характер. Химик старается удалить из раствора все те примеси, которые мешают открытию интересующего его катиона, а когда эта работа завершена, то применяет реактив, дающий специфическое окрашивание или осадок с искомым катионом. Осадок, конечно, можно отделить, высушить и взвесить — это будет чисто химический прием. Но окрашенный раствор и даже муть в растворе с осадком можно исследовать оптическими приборами. Результат будет получен гораздо быстрее и часто с большей степенью точности.