Свинец и его соединения

Введение

Большая часть чужеродных веществ, поступающих в организм человека, попадает в него с едой и напитками. Проблема контаминации пищевых сырья и продуктов ксенобиотиками становиться всё более актуальной, по причине широкого применения в пищевой промышленности различных пищевых добавок, удобрений, пестицидов, стимуляторов роста животных и антибиотиков. Также большое значение имеет загрязнение окружающей среды, из которой контаминанты попадают в пищу. Некоторые загрязнители могут образовываться и накапливаться в пищевых сырье и продуктах в процессе их технологической обработки и хранении. Например, нитриты, которые используют в качестве пищевых добавок, при определенных условиях могут реагировать с аминами и образовывать нитрозамины. Нитрозование может происходить при обжаривании мяса нитритного посола.

Биологические контаминанты (патогенная и условно-патогенная микрофлора, плесени и дрожжи, паразиты др.) могут поражать растения и животных в процессе их выращивания, жизнедеятельности или попадать в сырьё во время его технологической обработки из воздуха, с оборудования, тары, рук работников цеха, вместе с солью, специями. Также, микроорганизмы и гельминты способны вырабатывать токсины, находясь в пищевом сырье.

Тяжёлые металлы и микроэлементы (в избыточных количествах) могут попадать в сельскохозяйственные культуры, если они выращиваются на полях вблизи промышленных предприятий или загрязнены городскими отходами (медь и цинк концентрируются преимущественно в корнях, кадмий – в листьях). Вместе с отходами производства металлы (ртуть) попадают в промышленные стоки, в водные системы и накапливаются в водных организмах.

Основной источник поступления свинца в организм – растительная пища, грибы, консервы, рыба. В пищу свинец также может попадать при хранении её в керамической, стеклянной или хрустальной посуде. С продуктами питания в организм человека поступает до 70% всего суточного количества свинца.

Свойства свинца и его соединений

Конфигурация внешних электронных оболочек атома Pb – 6s26р2, в соответствие с чем, он проявляет степени окисления +2 и +4. Наиболее типична для свинца степень окисления +2, что позволяет ему образовывать прочные соединения с серой. Свинец сравнительно мало активен химически. Металлический блеск свежего разреза свинца постепенно исчезает на воздухе вследствие образования тончайшей пленки РbО, предохраняющей от дальнейшего окисления.

В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С концентрированной серной кислотой свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO4)2. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется до Pb(NO3)2. В присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH2COO)2. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем.

Нерастворимые соли свинца – карбонаты и фосфаты.

Токсическое действие металлов, в том числе свинца обусловлено блокированием функциональных групп аминокислот белков. Свинец способен образовывать ковалентные связи с атомами серы, а также имидазольными, карбоксильными и другими группами в белках, нарушая их конформацию, и, снижая тем самым их активность. Например, свинец искажает активный центр одного из ферментов синтеза гемоглобина – дегидратазы δ-аминолевулиновой кислоты, замещая атом цинка, что приводит к ингибированию фермента. Другой белок, блокируемые свинцом – Ca2+-зависимый белок кальмодулин, участвующий в регуляции транспорта ионов. Способность свинца замещать ионы кальция объясняется близостью ионных радиусов (Pb2+ – 0,126 нм, Ca2+ – 0,108 нм). Кальмодулин имеет четыре активных центра, способных присоединять кальций. Если хотя бы в одном из четырех активных центрах белка ион кальция замещается ионом свинца, центр, координировавшийся со свинцом, существенно искажает свою геометрию и связывает ион свинца практически необратимо, в то время как остальные три центра также понижают свою эффективность в кальциевом переносе вследствие искажения всей белковой структуры.

Существует мнение, что способность свинца замещать ионы кальция и калия в кристаллических решетках может быть использована для детоксикации жидкого пищевого сырья с помощью различных сорбентов. Например, кальциевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты – для лечения свинцовых отравлений проводят хелатирование ЭДТА.

Распространение свинца в земной коре и пути его проникновения в продукты питания

Содержание свинца в почвах неравномерно и определяется, прежде всего, региональными факторами, составом почвообразующих пород рельефом местности, климатом, растительным покровом. Свинец входит в состав более 200 минералов (галенит – PbS, англезит – PbSO4 , церуссит – PbCO3), а также состав калиевых полевых шпатов.

Большое влияние на содержание свинца в окружающей среде оказывает антропогенный фактор. Из-за длительного применения в разных сферах деятельности человека свинец оказался наиболее распространённым токсичным металлом. Свинец применяется для производства аккумуляторных батарей, покрытия кабелей, в производстве хрусталя, эмалей, замазок, лаков, спичек, пиротехнических изделий, пластмасс, типографского сплава, припоя для заваривания швов жестяных банок.

В атмосферу свинец попадает при сжигании горючих ископаемых, мусора, с выхлопами автомобилей. В воду и почву мигрирует с атмосферными осадками, промышленными стоками и отходами.

Очевидно, что наиболее важное значение среди различных миграционных факторов свинца имеют его водорастворимые соединения. Из почвы они поглощаются корнями растений. В организмы животных свинец попадает после поедания растений и поглощения загрязнённой воды, а также ингаляционно, при вдыхании атмосферных аэрозолей, содержащих свинец. Из воды, загрязнённой промышленными стоками свинец мигрирует в водные организмы.

Загрязнение окружающей среды свинцом также происходит при сбросе вод из рудников и обработке фруктов и овощей пестицидами.

В продукцию сельского хозяйства свинец может попадать из почвы, на которой она выращивается: в продукцию животноводства – из кормов и питьевой воды.

Многие растения накапливают свинец, который передается по пищевым цепям и обнаруживается в мясе и молоке сельскохозяйственных животных, особенно активное накопление свинца происходит вблизи промышленных центров и крупных автомагистралей.

В пахотном слое почвы вблизи автомагистралей с интенсивным движением уровень свинца, как и вблизи его природных залежей, достигает 100-1000 мг/кг. При этом в радиусе нескольких километров от предприятий, перерабатывающих свинец, его содержание в сельскохозяйственной продукции может превышать величину пдк (0,5 мг/кг) в несколько раз и достигать следующих значений, мг/кг: