Švinas, jo toksiškumas ir ekotoksiškumas

Home / Chemija / Švinas, jo toksiškumas ir ekotoksiškumas

Turinys

Turinys…………………………1

Įvadas…………………………2

Jonas Pb2+…………………………4

Švino drusk tirpumas…………………………5

Švino (IV)organiniai junginiai……………………..6

Apsinuodijimas švinu…………………………8

Apsinuodijimo švinu profilaktika…………………….9

Švinas yra pavojingesnis nei iki šiol manyta……………….9

Literatūra…………………………10Įvadas

Švinas – periodinės lentelės VI grupės cheminis elementas, priskiriamas sunkiesiems metalams. Žymimas Pb, atominis numeris – 82.

Išvaizda

Gamtoje randamas šiuose mineraluose:

· galenitas PbS

· anglezitas PbSO4

· ceruzitas PbCO3

· piromorfitas Pb5(PO4)3Cl

· mimetezitas Pb5(AsO4)3Cl

Grynas švinas yra minkštas metalas. Jo paviršius neblizga, kadangi ore pasidengia matine oksido plėvele. Švino lydymosi temperatūra yra žema, 327ŗC todėl iš jo lengva formuoti gaminius. Antikos laikais buvo naudojamas statyboje, skulptūroje. Romėnai iš jo gamino vvandentiekio vamzdžius, virtuvinius indus. Tai pasireiškė ilgainiui romėnų diduomenės protiniu degradavimu. Su alavu švinas sudaro lydinį, plačiai naudojamą elektronikoje elektriniams kontaktams prilydyti. Su švinu ir jo druskomis susiduriama švino gamybos įmonėse, metalų apdirbimo ir metalų padengimo švinu ir litavimo cechuose, spaustuvėse, dažų, gumos, chemijos gamyklose, akumuliatorinėse, taip pat buityje naudojant glazūruotus indus. Iš švino gaminami skydai apsaugantys nuo rentgeno spindulių. Įvairiuose lydmetaliuose švino yra nuo 50% iki 95%.

Švino pigmentai naudojami dailėje raudonai (švino surikas, Pb3O4), baltai (Švino baltalas, 22PbCO3·Pb(OH)2) ir geltonai (Neapolio geltonis) spalvoms išgauti, tačiau yra nuodingi, reaguoja su daugeliu kitų (ne švino) pigmentų, keisdami spalvas, todėl negali būti naudojami su daugeliu kitų organinių ir neorganinių dažų. Pastaruoju metu naudojami retai, keičiami kitais, ne tokiais nuodingais pigmentais, ppvz., švino baltalas keičiamas cinko baltalo mišiniu su titano baltalu.

Švino yra augalų ir gyvūnų organizmuose. Augalai jį paima iš dirvožemio, vandens ir atmosferos. Gyvūnai ir žmogus jį sukaupią kauluose, kepenyse, plaukuose. Švinu apsinuodijama, jeigu kasdien organizmas jo gauna daugiau kaip 2 mg. Dar iki JAV nepriklausomybės paskelbimo Šiaurės Karolinoje buvo diagnozuoti apsinuodijimai švinu naudojant alkoholinius gėrimus, kurie buvo pagaminti naudojant švininę gamybos įrangą. Vidutinis švino kiekis kraujyje labai sumažėjo perėjus prie bešvinio benzino. Dabar Švinas nebenaudojamas dažų, lydmetalių gamybai. Griežtai kontroliuojamas švino turinčių atliekų išmetimas į aplinką. Apie 73% procentus švino yra surenkama ir panaudojama pakartotinai. Daugiau nei du trečdaliai naudojama akumuliatorių pramonėje, lieti kabeliams ir forminėms detalėms. Vidutiniškai 20 tūkstančių tonų švino kasmet sunaudojama gaminti akumuliatoriams arba ššvino suriko forma krištolo pramonėje. Gaminamas ir perdirbamas ir kaip prieškorozinis pigmentas. Švino suriko dažai yra reikalingi tik kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, apsaugoti nuo korozijos ilgalaikiams plieno statiniams (tiltams ir panašiai).

Sanuojant senus plieno statinius, juose gali susidaryti didelis kiekis švino dulkių. Kitas švino taršos šaltinis yra automobilių transportas. Benzinui švinas naudojamas kaip antidetonuojanti priemonė (tetraetilo švinas. 75 proc. esančio benzine švino kartu su automobilio išmetamomis dujomis patenka į aplinką.

Aplinka teršiama ir per šiukšlių deginimo įrenginius, kur deginamos švino turinčios aatliekos (kapsulės, tūbelės, kai kurios sintetinės medžiagos, prieškoroziniai dažai ir kt.). Metalurgijos pramonės, šviną perdirbančios įmonės ir kuro įrenginiai irgi prisideda prie aplinkos teršimo švinu bei švino junginiais. Dulkių pavidalo arba tirpios formos švinas ir jo junginiai yra ypač stiprus aplinkos nuodas.

švinas kaip ir kiti sunkieji metalai susikaupia dumble, nuosėdose ir tokiu būdu kenkia aplinkai. Senuose statiniuose, kuriuose geriamasis vanduo dar tiekiamas švininiais vamzdžiais, švino kiekis gali viršyti leistiną normą.

Į augalus, gyvūnus bei žmonių organizmus švinas patenka per maistą. Sąlygiškai aukšta koncentracija aptinkama vidaus organuose. Be to, daugiau švino yra daržovėse, kurių didelis lapų paviršius.

Vandens paukščių medžiotojai iš švino gamina šaudmenis. Daug tokių paukščių, prariję švininę kulką, .apsinuodija ištirpusiu švinu ir žūsta. Švinu apsinuodija ir plėšrūs paukščiai, sumedžioję švino kulka pašautą antį ar žąsį.Jonas Pb2+

Švinas nėra pavojingas aplinkai, kol neištirpsta ir virsta jonu. Šiuo atžvilgiu švinas skiriasi nuo gyvsidabrio, ypač pavojingo garų būsenos. Kadangi švino virimo temperatūra (1740ŗC) yra žymiai aukštesnė už gyvsidabrį (357ŗC), jo sočiųjų garų slėgis yra mažesnis.Gamtoje randamas mineralo galenito sudėtyje (PbS).

Nors metalų įtampos eilėje švinas yra prieš vandenilį, neoksiduojančiose Rūgštyse jis tirpsta tik esant deguonies:

2Pb+4HCl+O2→2PbCl2+2H2O

Netolimoje praeityje konservų dėžučių hermetiškam uždarymui buvo naudojamas lydmetalis, kurio sudėtyje buvo švino.Atidarius dėžutė,veikiant oro deguoniui, švinas ištirpsta pparūgštintame produkte,o susidarė Pb2+ jonai nuodija maistą.

Apskritai geriamajame vandenyje yra labai mažai ištirpusio švino.Žymiai didesni jo kiekiai yra ore ir daugiau-maiste.

Jau nuo senovės Egipto laikų geltoni švino oksido milteliai buvo naudojami molinių indų glazūrai. Glazūra,išsilydžiusi indo paviršiuje plona plėvele, sudaro vandeniui nepralaidų blizgantį sluoksnį. Jei glazūruojant nesilaikoma technologijos sąlygų, nedideli oksido kiekiai gali ištirpti parūgštintame maiste ar skystyje laikomame tokiame inde:

PbO+2H+→Pb2++H2O

Besivystančiose šalyse švino oksidu glazūruoti indai iki šiol yra pagrindinis švino, patenkančio į maistą,šaltinis.

Dailininkai šimtmečius naudojo įvairias švino druskas kaip stabilių, puikių spalvų pigmentus. Geltonas pigmentas švino chromatas, PbCrO4, naudojamas mokykliniams autobusams ir kelių juostoms dažyti. ,,Raudonasis švinas ”Pb3O4 raudonų dažų,apsaugančių nuo korozijos,pigmentas.,,Baltasis švinas”Pb3(CO3)2(OH)2, net iki XX a. vidurio įėjo į apdailos dažų sudėtį.Pb2+ junginiai yra saldaus skonio, ir nusilupusių dažų žieveles gali suvalgyti maži vaikai.Asmenys, remontuojantys senus namus, turi apsisaugoti nuo senų dažų dulkių, kuriose yra švino. Miestų landynių kvartaluose nuo daugelio namų sienų trupa seni dažai.Ten gyvenančių vaikų kraujyje dažnai randamas padidėjęs švino kiekis.

Šiuo metu vidaus apdailos dažuose vietoj švino naudojamas titano dioksidas TiO2.Tačiau išorės apdailos dažuose švinas vis dar naudojamas, todėl žemė aplink namus galiausiai užteršiama švinu.

Švino druskų tirpumas

Kadangi mineralai švino sulfidas PbS ir karbonatas PbCO3 yra menkai tirpūs, gamtiniuose vandenyse negali būti didesnių švino koncentracijų. Ištirpusioji ddalis, kaip visi stiprūs elektrolitai, visiškai disocijuoja į jonus. Tarp kietos fazės ir sotaus tirpalo nusistovi dinaminė pusiausvyra:

PbS(k)⇆Pb2++S2-

PbCO3(k)⇆Pb2++CO32-

Kadangi abiejų druskų anijonai nėra stiprios bazės, vyksta jų tolesnė sąveika su vandeniu-hidrolizė:

S2-+H2O⇆HS-+OH-

CO32-+H2O⇆HCO3-+OH-

Vykstant hidrolizei, sumažėjus S2- ir CO32- anijonų koncentracijai, padidėja PbS ir PbCO3 tirpumas.

Jeigu rūgštiniai vandenys susiliečia su šiais mineralais,HS- ir HCO3- jonai kaip bazės toliau reaguoja su vandenilio jonais, ir švino druskų tirpumas dar labiau padidėja.

S2-+H+⇆HS-

HS-+H+⇆H2S

Galutinė suminė lygtis yra:

Pb(k)+2H+⇆Pb2++H2S

Jeigu reakcijos sąlygomis didesnė sieros vandenilio dalis neišgaruoja ir pasilieka ištirpusi vandenyje, o vanduo yra tokiu laipsniu rūgštinis, kad beveik visi S2-ir HS- jonai yra virtę į H2S, iš suminės hidrolizės lygties stechiometrijos gauname, kad [Pb2+]=[H2S].

[Pb2+]2=6.5´10-8·[H+]2

[Pb2+]=2.5´10-4·[H+]

Iš gautos lygybės manome, kad švino jonų koncentracija yra tiesiai proporcinga H+ jonų koncentracijai vandenyje. Jeigu vandens pH=4, tirpstant švino sulfidui Pb2+ jonų koncentracija lygi 2,5´-8mol/l, o kai pH=2, tirpumas padidėja iki 2,5´10-6mol/l.

Taigi, jeigu rūgštiniai vandens telkiniai kontaktuoja su ,,netirpiais” švino mineralais, švino jonų koncentracija vandenyje gali pasiekti pavojingą ribą.

Stipriai oksiduojančioje terpėje švinas gali oksiduotis iki Pb4+.Taip susidaro švino oksidas PbO2 ir mišrūs oksidai Pb2O3 ir Pb3O4, sudaryti iš PbO ir PbO2.Oksidas Pb2O3 yra švino (II) metaplumbatas PbPbO3,o švino suriku vadinamas Pb3O4 yra švino (.II) plumbatas Pb2PbO4.Tai raudoni milteliai,plačiai naudojami kaip pigmentas, įeinantis į antikorozinių dažų sudėtį.

Beveik visuose

automobiliuose naudojami rūgštiniai švino akumuliatoriai. Tokio akumuliatoriaus elektrodus sudaro grotelių pavidalo švino plokštelė, kurių angos pripildytos švino (II) oksido pastos. Elektrodai įmerkiami į 25-30% sieros rūgšties tirpalą. PbO reaguojant su sieros rūgštimi elektrodai pasidengia netirpaus švino sulfato sluoksniu:

PbO+H2SO4®PbSO4+H2O

Rūgštinių akumuliatorių elektrinė talpa yra didelė, jie dirba stabiliai. Įkrauti ir iškrauti juos galima daug kartų,todėl eksploatuojami ilgai. Išmesti į šiukšlynus panaudoti akumuliatoriai tampa pavojingos taršos šaltiniais.Švino (IV)organiniai junginiai

Švino (II) junginiai yra joniniai,tačiau beveik visi keturvalenčio švino junginiai yra kovalentiniai. Šiuo atžvilgiu švinas ((IV) yra panašus į kitus periodinės elementų sistemos IV A grupės elementus. (C,Si,Ge,Sn). Aplinkos atžvilgiu ir pagal panaudojimą svarbiausi yra metilinti ir etilinti keturvalenčio švino junginiai- tetrametilšvinas Pb(CH3)4 ir tetraetilšvinas Pb(C2H5)4. Netolimoje praeityje visame pasaulyje šių junginių, kaip antidetonacinių komponentų,buvo pridedama į benziną. Veikiant varikliui tetraetilšvinas PbR4 suskyla į atominį šviną ir laisvus alkilo radikalus. Kad švino atomai nesudarytų metalo nuosėdų ir nepakenktų varikliui, į benziną pridedamas nedidelis kiekis dibrometeno ir dichloreteno. Sąveikaujant šiems junginiams su tetraetilšvinu susidarę dujiniai švino ddihalogenidai PbBrCl,PbBr2 ir PbCl2 išmetami į atmosferą. Čia veikiant saulės spinduliams susidaro PbO. Vadinasi,tetraetilšvino virsmas į neorganinį švino (II) oksidą vyksta per tokias stadijas:

PbR4®[Pb] ®PbBrCl®PbO

Aerozolio formos švino (II) oksidas atmosferoje išsilaiko valandas ar dienas. Dalis jo nusėda šalikelėse ir kartu ssu žole suėstas galvijų per mitybos grandinę gali patekti į žmogaus organizmą.

Būdami lakūs tetraetilšvino junginiai iš dalies išgaruoja iš benzino ir patenka į atmosferą kaip dujinė medžiaga.Į organizmą jie parenka per odą. Žmogaus kepenyse PbR4 molekulės virsta toksiškesniais PbR3+ jonais, kurie, kaip ir metilgyvsidabrio jonai, veikia nervų sistemą. Dideliais kiekiais tetraetilšvinas yra mirtinas nuodas.

Su švinu ir jo druskomis (švino oksidas PbO3,švino dioksidas PbO2,švino surikas Pb3O4,švino silikatas PbSiO3, švino sulfatas PbSO4 ir kt.) susiduriama švino gamybos įmonėse,metalų apdirbimo ir metalų padengimo švinu ir litavimo cechuose,spaustuvėse, dažų, gumos, chemijos gamyklose, nakumuliatorinėse, taip pat buityje naudojant glazūruotus indus.

Į organizmą daugiausia patenka pro kvėpavimo takus, įkvėpus išlydyto švino, jo turinčių dažų,šlifavimo aerozolio, rečiau-pro burną, kai valgoma neplautomis rankomis, taip pat ir vartojant maisto produktus, kkurie buvo laikomi glazūruotuose induose. Iš organizmo išsiskiria pro žarnyną,inkstus, pieno liaukas, su prakaitu.

Patekęs į organizmą,švinas sudaro pastovias sankaupas kauluose (apie 70 proc. jo kiekio). Ląstelėse vykstančius procesus švinas sutrikdo, jungdamasis prie fermentų sulfhidrilinių grupių arba pakeisdamas kofermentuose kitus katijonus, pav.,cinką, geležį. Taip pažeidžiami ląstelių ir jų struktūrų apvalkalėliai, sutrikdoma hemo, neuromediatorių ir kitų junginių sintezė.

Švino galima rasti ir kepenyse,inkstuose, kraujyje, seilėse, tulžies sekrete, motinos piene, cerebrospinaliniame skystyje ir kitose biologinėse terpėse. Švinas blokuoja sulfhidrilines (SH) grupes ir pažeidžia baltymų, aangliavandenių ir fosforo apykaitą organizme. Būdingas sunkus porfirininės apykaitos sutrikimas, todėl pažeidžiama hemoglobino sintezė ir išsivysto ferodeficitinė anemija.Apsinuodijimas švinu

Gamybinėmis sąlygomis pasitaiko tik lėtiniai apsinuodijimai švinu. Pažeidžiamos nervų , kraujo ir virškinimo sistemos, kepenys bei širdies ir kraujagyslių sistema.Atsiranda odos ir gleivinės pakitimų.Veido odos spalva pasidaro žemės pilkumo (“švino koloritas”) dėl švino vazokonstrikcinio poveikio smulkiosiomis kraujegyslėms. Ant dantenų dažnai pastebima siaura, 1-2 mm pločio melsvai pilkšvos spalvos švino sulfido (PbS) juosta. Ji susidaro susijungus kraujyje cirkuliuojančiam švino sulfatui arba albuminatui su sieros vandeniliu,kurį gamina burnos ertmės mikroorganizmai.

Pažeidžiama virškinimo organų sistema. Ligoniai skundžiasi vidurių užkietėjimu, pykinimu, vėmimu, kitais dispepsiniais reiškiniais. Dažni pilvo skausmo priepuoliai, vadinami “švino kolikomis”, kurių etiopatogenetinį pagrindą sudaro švino angiospazminė ischemija žarnų lygiuosiuose raumenyse. Išsivysto lėtinis hepatitas, todėl padidėja kepenys ir sutrinka jų funkcija: vystosi hiperbilirubinemija, kraujo serume padaugėja gamaglobulinų, išryškėja patologinė cukraus kreivė, sumažėjęs protrombino kiekis, galima ūminė kepenų distrofija.

Nervų sistemos veiklos sutrikimus galima charakterizuoti astenovegetaciniu, toksiniu, angiospazminiu, neurasteniniu, encefalopatiniu sindromais.Lėtinei intoksikacijai švinu būdinga abipusis stipininis bei peties srities, rečiau-kojų nervų uždegimas (neuritas). Sutrinka šių raumenų motorika, susilpnėja jų jėga, ištvermė, susilpnėja arba išnyksta refleksai, vystosi raumenų atrofija, paralyžius. Dėl švino spazmogeninio poveikio atsiranda galvos skausmai, greitas nuovargis, pablogėja atmintis, regėjimas ir protinis darbingumas. Sunkesniais apsinuodijimo atvejais vystosi eencefalopatija.

Dėl kaulų čiulpų dirginimo ir sustiprėjusios jų regeneracijos padaugėja bazofiliškai grūdėtų eritrocitų (daugiau kaip 1 proc.), periferiniame kraujyje padaugėja (5 proc. Ir daugiau) retikulocitų. Hemoglobino ir eritrocitų kiekis sumažėja. Anemija išsivysto tada, kai kaulų čiulpuose susikaupia tam tikra švino koncentracija: iš pradžių kraujyje pasirodo nesubrendusių eritrocitų, vėliau sutrinka ir hemoglobino sintezė, nes slopinamas geležies prisijungimas prie porfirino žiedo.

Lėtinės intoksikacijos atvejais padaugėja švino šlapime.Diagnozė patvirtinama kai šlapime randama daugiau kaip 0,04 mg/l švino.

Higienos normoje HN 35 : 2002 (aplinkos ore cheminių medžiagų koncentracija) nurodyta, kad švino, švino acetato, švino oksido ir kitų junginių, išskyrus švino tetraetilą DLK(didžiausia leistina koncentracija) parai yra 0,0003 mg/m3, o švino sulfido paros DKL – 0,0017 mg/m3.

HN 60 : 2004(pavojingų cheminių medžiagų koncentracija dirvožemyje) DLK – 100mg/kg. Smėlio ir priesmėlio dirvožemyje 15 mg/kg, priemolio ir molio dirvožemyje 15 mg/kg.

HN 24: 2003(kenksmingų medžiagų koncentracija geriamame vandenyje). Ribinė rodiklio vertė, nedaugiau kaip 25 μg/l(nuo 2013 m. Gruodžio 26d. – 10μg/l)Apsinuodijimo švinu profilaktika

Apsinuodijimų švinu profilaktikai svarbu mechanizuoti ir automatizuoti technologinį procesą, hermetizuoti įrengimus, tinkamai įrengti vietinę ir bendrąją ištraukiamąją ventiliaciją. Perspektyvi priemonė yra švino pakeitimas kitomis netoksiškomis medžiagomis. Naudojamos individualios apsaugos priemonės-specdrabužiai, respiratoriai, pirštinės. Specdrabužiai dažnai keičiami, skalbiami. Po darbo maudomasi duše, prieš valgymą plaunamos rankos 1-2 proc. valgomosios druskos arba acto rūgšties tirpalu. Dirbantieji su švinu turi gauti ne pieno, bet produktų, turinčių pektininių medžiagų bei vitamino C. Tai padeda pašalinti susikaupusį šviną iš organizmo.

Svarbūs periodiniai medicininiai tikrinimai, kurie atliekami 2 kartus per metus. Juose turi dalyvauti terapeutas, neuropatologas, okulistas. Darbuotojams tiriamas kraujas (ieškoma bazofiliškai grūdėtų eritrocitų), šlapimas (švino kiekis).

Dirbti su švinu neleidžiama sergant anemija, kepenų, inkstų, širdies ir kraujagyslių, nervų sistemos ligomis, opalige, regimojo nervo ir tinklainės ligomis, glaukoma ir kai kuriomis kitomis ligomis.Švinas yra pavojingesnis nei iki šiol manyta

Gali būti, kad nuodingos yra net ir mažiausios švino koncentracijos. JAV mokslininkų atlikti tyrimai rodo, kad šis sunkusis metalas įtakoja vaikų fizinį ir protinį vystymąsi net ir tada, kai jo kiekis kraujyje neviršija iki šiol leistinomis laikytų ribų. „Mūsų tyrimai liudija, kad ko gero neegzistuoja jokia riba, iki kurios galima nesiskaityti su nuodingu švino poveikiu,“ sako Richardas Canfieldas iš Cornellio universiteto.

   Canfieldas su kolegomis sistemingai ištyrė 172 vaikus, jiems augant nuo 6 mėnesių iki 5 metų amžiaus. Sukakus trims ir penkiems metams buvo atliekami inteligentiškumo testai. Pasitvirtino nuojauta, kad protiniai sugebėjimai silpnėja augant švino tankiui kraujyje. Tankiui išaugus iki 100 mikrogramų litre kraujo, kuris yra laikomas leistina riba, IQ balas sumažėdavo 4,6 taško. Skirtumas tarp vaikų, kurių kraujyje buvo

100 ir 10 mikrogramų litre, IQ siekė net 7,4 balo.

Naudotos literatūros sąrašas

J. Simonaitytė “Aplinkos chemija”., Šiauliai

T. V. Kajokas “Klinikinė toksikologija”., Kaunas 2002

J. Ašmenskas “Aplinkos medicina”., Vilnius 1997

D. Brazauskienė, D Pukelienė „Neorganinė Chemija“, Mokslas 1989

www.prizme.lt/straipsniai/straipsn.php?action=view& id=364&return_action=top_articles – 47k –

Related Posts