Техногенное и биологическое воздействие алюминия на природу и организм человека

1. Современное понятие экологии человека

В последние годы ученые всех стран мира уделяют пристальное внимание проблемам экологии нашей планеты. Это связано со все большим влиянием экологических факторов на процессы, протекающие на Земле. Имеется в виду не только жизнь демоса, а и существование любых других форм жизни вообще.

Столь пристальное внимание к экологии возникло не на пустом месте. В той или иной степени влияние окружающей среды на население изучалось и ранее. Особая роль в этом вопросе принадлежала гигиене - основной профилактической науке, изучающей влияние факторов внешней среды на организм. Именно гигиена разрабатывала мероприятия, направленные на усиление положительного влияния этих факторов и на снижение их неблагоприятного воздействия.

Применительно к homo sapiens , этими вопросами занимается та часть экологической науки, которая получила название экологии человека.

В вопросах изучения влияния факторов внешней среды на здоровье человека эти науки тесно взаимосвязаны. Экология человека изучает общие законы взаимодействия биосферы и антролосистемы человечества, его групп (популяций) и индивидуумов, а также влияние на них экосистемы Алексеев В.П. Очерки экологии человека. М., 1993.

Термин «экология» происходит от греческих oikos (дом, жилище, местоприбывание) и logos (слово; понятие, учение) в русском варианте «,,.логия». Таким образом, в вольном толковании экология занимается изучением «природного дома». То есть изучением отношений расти тельных и животных организмов (в том числе и человека) и всех процессов, делающих этот «дом» пригодным для обитания.

Экология, в отличие от многих других областей знаний, появилась вместе с человеком. Они развивались и совершенствовались одно временно. Древние цивилизации Китая, Египта и Месопотамии накопили великое множество сведений об окружающем мире, о растениях и о животных. Об их взаимодействии, а, главное, о влиянии природы на человека и наоборот.

Однако «крещение» экологии как науки произошло лишь в 1866 году. Тогда немецкий биолог Эрнст Геккель, живший в XIX и начале XX веков, выпустил книгу «Всеобщая морфология организмов». В ней впервые прозвучало определение экологии как «... общей науки об отношении организмов к окружающей среде, куда мы относим все «условия существования» в широком смысле этого слова...». Там же мы находим еще две относительно точные формулировки экологической науки: "Экология - это познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений всего живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растении, конкурирующих друг с другом.

Экология - наука, изучающая все сложности взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Ч. Дарвиным как условия борьбы за существование».

Понятие «экология человека» возникло практически одновременно с классической экологией (биоэкологией). Впервые этот термин был использован в 1921 г. американскими социологами Р. Парком и Е. Берджесом при рассмотрении теории поведения населения в городской среде. В на шей стране понятие «экология человека» было впервые опубликовано в 1974 г. на обложке сборника «Теория и методика географических аспектов и экология человека», подготовленного к одноименной конференции Институтом географии АН и Институтом морфологии человека АМН.

В 1987 г. Президиум АН принял решение о разработке программы биосферных и экологических исследований. Для этого была образована Экологическая комиссия, одна из секций которой получила название «Экология человека». Руководителем секции В.П. Казначеевым было сформулировано еще одно определение данной отрасли науки: «Экология человека - это комплексное научное и научно-практическое направление исследований взаимодействия народонаселения (популяции)с окружающей социальной и природной средой. Оно изучает социальные и природные закономерности взаимодействия человека и человечества в целом с окружающей космопланетарной средой, проблемы развития народонаселения, сохранения его здоровья и работоспособности, совершенствования физических и психических возможностей человека». Экология человека - как и гигиена - изучает по сути одни и те же явления - влияние окружающей среды на человека и, прежде всего, оценивает степень зависимости здоровья населения от внешних факторов. Всемирная организация здравоохранения выделяет ряд причин, способных оказывать влияние на здоровье человека:

* наследственные. Генетически обусловленные, формирующие наследственные заболевания гемофилию, дальтонизм, атаксию, альбинизм, ювенильную миопатию, алкаптопурию и ряд других; эндемические. Вызванные биогеохимическими особенностями местности, приводящие к возникновению эндемических заболеваний - флюороз, кариес зубов, эндемический зоб, уролитиаз, стронциевый и молибденовый рахит и др.;

* природно-климатические. Характерные для определенных климатических зон, вызывающие рост простудных заболеваний (в зоне холодного климата) и кожных заболеваний (в условиях жаркого климата);

* эпидемические. Региональные особенности местности, приводящие, в частности, к возникновению природно-очаговых инфекций - гепатит, холера и др.;

* профессиональные. Условия производственного процесса, способные привести к развитию профессиональных заболеваний;

- социальные. Питание, образ жизни, социальное благополучие;

- психоэмоциональные. Обусловленные воздействием на человека столь частых в последние годы экстремальных ситуаций, например стихийных бедствий, аварий и ката строф, военных действий, террористических акций, а также других стрессовых ситуаций, если они по своей характеристике не могут быть отнесены к другим факторам, формирующим здоровье (например профессиональным);

- собственно экологические.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) они формируют до 25% патологий человека, а в отдельных странах и отдельных регионах процент экологически обусловленных заболеваний существенно выше.

Само собой разумеется, что перечень этот достаточно условен. Например, эндемические факторы, выделенные в самостоятельный раз дел, по сути своей должны быть так же отнесены к экологическим при чинам, так как характеризуют условия жизни населения в определен ном регионе. То же самое следует сказать и об эпидемиологических факторах, касающихся так называемых природно-очаговых инфекций, которые опасны для людей, проживающих именно на данных конкретных территориях.

Хотелось бы отметить, что заболевания, так или иначе связанные с экологией, то есть вызванные определенными условиями окружающей человека среды, могут быть представлены двумя группами.

К первой относятся экологически обусловленные заболевания - то есть возникающие в результате воздействия экологической составляющей в качестве этиологии заболевания. К ним относятся: эндемические заболевания; природно-очаговые инфекции; заболевания, вызванные радиационным воздействием; химические отравления при выбросах в окружающую среду; заболевания, обусловленные воздействием биологических аллергенов.

Вторую - наиболее многочисленную - группу составляют экологически зависимые заболевания - иначе говоря, заболевания неспецифического характера, возникающие на фоне существенно измененной внешней среды. При этом экологические причины выступают в качестве инициирующих патогенетических механизмов патологии. К этой группе относятся: рост общей заболеваемости населения; повышенная детская заболеваемость; рост частоты патологии беременности; увеличение частоты нарушений внутриутробного развития плода; рост онкологической заболеваемости и др.

Антропогенные причины, приводящие к изменению природной среды, очень разнообразны и многочисленны. Это и постоянное увеличение потребления энергии, а значит энергоносителей, неуклонный рост объемов промышленности и сельского хозяйства, создание и использование новых технологий, новых химических соединений, искусственных радиоактивных веществ, новых микроорганизмов.

В результате деятельности чело века в экосистеме Земли возник ряд аномалий, имеющих глобальный характер. Изменился (и продолжает меняться) газовый состав атмосферы; всё в большей степени проявляется парниковый эффект, вызванный накоплением в атмосфере «теп личных газов». Следствие этого - весьма резкие изменения климата и погоды. Периодически на территории различных государств выпада ют кислотные дожди. И основная опасность - истончение и ликвидация озонового слоя атмосферы, что повлечет за собой губительное действие коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца на все без исключения биологические объекты...

Источники поступления в атмосферу антропогенных загрязнений чрезвычайно многообразны, однако по массовости на первое место для городов следует поставить автомобильный транспорт и предприятия теплоэнергетического комплекса. Далее следуют металлургические предприятия, коксохимические производства и предприятия нефтехимической отрасли. Доля других источников загрязнения не очень велика,

Загрязнения, выбрасываемые в атмосферу, обволакивают планету, и, в конечном счете, оседают в водоемы и на поверхность почвы, с которой они в дальнейшем попадают в грунтовые и межпластовые воды, то есть опять же заражают водоемы. Основными источниками загрязнения природных вод являются: атмосферные воды, содержащие массы вымываемых из воздуха химических веществ промышленного происхождения; ливневые стоки, влекущие с собой большое количество загрязняющих веществ с городских улиц, производственных площадок, сельскохозяйственных угодий.

Лесные массивы, зеленые зоны и другие подобные территории тоже (увы!) не являются биологическими фильтрами. Хозяйственно-бытовые сточные воды с большим количеством бытовых химических веществ и канализационными стоками; промышленные сточные воды практически ото всех отраслей производства. Особенно же вредны отходы целлюлозно-бумажной, черной и цветной металлургии, энергетические сбросы, а также стоки химической и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности.

Интенсивному загрязнению подвергается и почва. Антропогенные загрязнения, поступающие в почву, накапливаются в ней, проявляя эффект суммирования по типу потенцирования и синергизма. В результате чего появляются вторичные продукты, которые в ряде случаев могут быть более токсичными, чем их исходные компоненты.

Экзогенные химические вещества постепенно мигрируют в почве, вызывая ее сильное загрязнение в местах их непосредственного поступления. В результате вокруг крупных промышленных предприятий в почве могут накапливаться чрезвычайно высокие концентрации вредных химических веществ: свинца, мышьяка, фтора, ртути, кадмия, марганца, никеля и ряда других, приводящих к образованию искусственных (техногенных) биогеохимических провинций, которые наряду с естественными могут стать причиной возникновения эндемических заболеваний.

Расчеты учёных показывают, что если не изменить нарастающую динамику антропогенной денатурации природы, то следует ожидать необратимых последствий, исключающих возможность существования человека.

Неблагоприятное состояние природной среды вызывает большую озабоченность медиков из-за отрицательного воздействия на здоровье человека. Исследования в сфере экологических проблем ведутся практически всеми развиты ми государствами.

Одним из наиболее точных индикаторов экологического неблагополучия в местах проживания населения является репродуктивное здоровье. Воздействие загрязненной окружающей среды вызывает у беременных женщин и новорожденных нарушение функций эндокринной, иммунной, кроветворной и других систем.

Загрязнение окружающей среды заметно влияет на детскую смертность, хотя из-за сложности выявления подобной зависимости исследования в этом векторе немногочисленны. Безусловно, однако, что показатели младенческой смертности на примере таких индустриальных областей, как Московская, Курская, Липецкая, Ростовская, Оренбургская и Новосибирская, в городах существенно выше, чем в сельской местности.

Отмечено неблагоприятное влияние загрязнений на физическое развитие детей. Так, в Москве вес новорожденных, родившихся у матерей, проживающих в зоне выбросов автозавода им. Лихачева, в среднем на 400 г меньше, чем в Юго-Западном округе города. Подобные изменения антропометрических данных отмечены также в ряде регионов Урала Оренбургской области, Башкирии.

Снижение уровня физического развития детей дошкольного возраста наблюдается в Уфе, Екатеринбурге, Нижнем Новгороде, Самаре и некоторых районах Москвы. Чаще всего это отмечается в зонах выбросов предприятий меднорудной и медеплавильной промышленности, алюминиевых заводов и предприятий производства строительных материалов. При этом в «медных» городах Урала отмечено замедление не только физического, но и нервно- психического развития детей.

Рост заболеваемости детей на прямую связан с последствиями загрязнений. Исследования показывают, что заболеваемость верхних дыхательных путей в зоне влияния химических производств в 1,5-2 раза, у нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов - в 2-3 раза, а около металлургических комбинатов - в 4-5 раз выше, чем в контрольных районах. Отмечен рост числа детей с хроническими заболеваниями, состоящих на диспансерном учете

Многочисленные исследования, проведенные в экологически неблагоприятных регионах, таких, как Уфа, Челябинск, Астрахань, Омск, Санкт- Петербург, Москва, Новгород, Алтайский край, Саратов, и т.д., указывают на значительные отклонения в состоянии здоровья детей. Описаны новые, не известные ранее, заболевания: сульфитная астма, киришский синдром, респираторный дистресссиндром взрослого типа, синдром напряженной адаптации, болезнь Минамата, диоксиновый синдром и др.

Бесспорно, что загрязнение окружающей среды оказывает пагубное влияние и на здоровье взросло го населения. Причем это воздействие может усугубляться тем обстоятельством, что в промышленных регионах существенная часть трудоспособных жителей подвергается воздействию факторов профессиональной вредности. Отмечено, что в экологически неблагоприятных регионах, по сравнению с «чистыми», взрослое население в 2,5-3 раза чаще страдает хроническими заболеваниями дыхательных путей и лег ких, в 2-2,5 раза больше подвержено сердечно-сосудистым заболеваниям и в 1,2-1,9 раза болеет расстройствами нервной системы.

Рост загрязнения окружающей среды химическими (прежде всего канцерогенами) и радиоактивными веществами провоцирует рост онкологических заболеваний. За последние 20 лет среди городского на селения количество таких больных выросло в 1,7 раза и проявляет тенденцию к дальнейшему росту.

В заключение хотелось бы выразить надежду на то, что накопленный нами опыт по решению эколого-гигиенических задач, возникших как следствие технического прогресса, будет использован молодым поколением врачей и руководителями всех уровней, на плечи которых лягут заботы и ответственность за спасение России и мира от экологической катастрофы.

2. Алюминий: миграция, биофильность, технофильность, техногенное геохимическое давление

Алюминий впервые был открыт в 1825 г X. Эрстедом и выделен в чистом виде в 1827г. немецким химиком Ф. Вёлером. Название свое получил от латинского слова alumen - квасцы.

По содержанию в земной коре (8.8%) алюминий занимает третье место после кислорода и кремния, с которыми алюминий в виде алюмосиликатов составляет больше 82% массы земной коры. В свободном виде алюминий не встречается.

В почвах содержится 150-600 мг/кг, в атмосферном воздухе городов около 10 мкг/м³, в сельской местности - 0,5 мкг/м³. Накоплению алюминия в почве содействует ее закисление. Содержание алюминия в водоисточниках колеблется в широких пределах от 2,5 до 121 мкг/дм³. При закислении водоема нерастворимые формы алюминия переходят в растворимые, что способствует резкому повышению его концентрации в воде.

Алюминий является литофильным элементом. Литофильные элементы входят в состав силикатных, алюмосиликатных горных пород, образуют сульфатные, карбонатные, фосфатные, боратные и галогенидные минералы.

Алюминий добывается на протяжении 400 лет. Мировое производство алюминия составляет 1,5 * 10⁷т/год. Запасы алюминия составляют 6,0*10⁹т.

Технофильность (соотношение количества добываемого элемента к его содержанию в земной коре) алюминия равна:

1,5*10⁷ /0,088*4,7*10⁷ = 3,62*10^-9

где 4,7*10⁷ триллионов т масса Земной коры.

Согласно классификации Вернадского Алюминий относится к циклическим элементам.

Содержание алюминия в живом веществе - 7,45 %. В наземных житовных - 19 моль /т, в растениях - 0,15-3,70 моль /т

Биофильность алюминия - отношение среднего содержания элемента в живом веществе планеты к содержанию в земной коре - составляет:

7,45 / 8,8 = 0,84 или 84,0 %

Деструктивная активность алюминия равна 5 Окружающая среда: Энциклопедический словарь-справочник. М.:Прогресс, 1993.

3. Биохимическая функция алюминия

Согласно А. Ленинджеру алюминий относится к жизненно важным элементам, обнаруживаемым в следовых количествах.

Геохимические черты Алюминия определяются его большим сродством к кислороду (в минералах Алюминий входит в кислородные октаэдры и тетраэдры), постоянной валентностью (3), слабой растворимостью большинства природных соединений. В эндогенных процессах при застывании магмы и формировании изверженных пород Алюминий входит в кристаллическую решетку полевых шпатов, слюд и других минералов - алюмосиликатов. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы земли и ее окружения. - М.: Наука, 1987. - 340 с.

Алюминий входит в состав тканей животных и растений; в органах млекопитающих животных обнаружено от 10-3 до 10-5% Алюминия (на сырое вещество).

Основные источники поступления в организм - пища, вода, атмосферный воздух, лекарственные препараты, алюминиевая посуда (после термической обработки в такой посуде содержание алюминия в пище возрастает вдвое), дезодоранты и др. Суточная потребность в алюминии взрослого человека 35-49 мг. Общее содержание алюминия в суточном смешанном рационе составляет 80 мг.

Алюминий накапливается в печени, поджелудочной и щитовидной железах. В растительных продуктах содержание Алюминия колеблется от 4 мг на 1 кг сухого вещества (картофель) до 46 мг (желтая репа), в продуктах животного происхождения - от 4 мг (мед) до 72 мг на 1 кг сухого вещества (говядина). В суточном рационе человека содержание Алюминия достигает 35-40 мг. Известны организмы - концентраторы Алюминия, например, плауны (Lycopodiaceae), содержащие в золе до 5,3% Алюминия, моллюски (Helix и Lithorina), в золе которых 0,2-0,8% Алюминия. Образуя нерастворимые соединения с фосфатами, Алюминий нарушает питание растений (поглощение фосфатов корнями) и животных (всасывание фосфатов в кишечнике).

4. Геохимическая характеристика алюминия в различных природных средах

Являясь одним из самых распространенных элементов в земной коре, алюминий содержится практически в любой природной воде. Алюминий попадает в природные воды естественным путем при частичном растворении глин и алюмосиликатов, а также в результате вредных выбросов отдельных производств (электротехническая, авиационная, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, строительство, оптика, ракетная и атомная техника) с атмосферными осадками или сточными водами. Соли алюминия также широко используются в качестве коагулянтов в процессах водоподготовки для коммунальных нужд. Содержание алюминия в поверхностных водах колеблется в пределах от единиц до сотен мкг/дм3 и сильно зависит от степени закисления почв. В некоторых кислых водах его концентрация может достигать нескольких граммов на дм³.

5. Ресурсный цикл алюминия

Ресурсный цикл алюминия - цикл металлорудных ресурсов и металлов.

Расход материалов и энергии на производство 1 т алюминия приведен на рис.

6. Производства по добыче алюминия

В промышленности алюминий получают электролизом глинозема Аl₂О₃, растворенного в расплавленном криолите NasAlF6 при температуре около 950° С. Используются электролизеры трех основных конструкций: 1) электролизеры с непрерывными самообжигающимися анодами и боковым подводом тока, 2) то же, но с верхним подводом тока и 3) электролизеры с обожженными анодами. Электролитная ванна представляет собой железный кожух, футерованный внутри тепло- и электро-изолирующим материалом - огнеупорным кирпичом, и выложенный угольными плитами и блоками. Рабочий объем заполняется расплавленным электролитом, состоящим из 6-8% глинозема и 94-92% криолита (обычно с добавкой AlF3 и около 5-6% смеси фторидов калия и магния). Катодом служит подина ванны, анодом - погруженные в электролит угольные обожженные блоки или же набивные самообжигающиеся электроды. При прохождении тока на катоде выделяется расплавленный Алюминий, который накапливается на подине, а на аноде - кислород, образующий с угольным анодом CO и CO₂. К глинозему, основному расходуемому материалу, предъявляются высокие требования по чистоте и размерам частиц. Присутствие в нем оксидов более электроположительных элементов, чем Алюминий, ведет к загрязнению Алюминия. При достаточном содержании глинозема ванна работает нормально при электрическом напряжении порядка 4-4,5 В. Ванны присоединяют к источнику постоянного тока последовательно (сериями из 150-160 ванн). Современные электролизеры работают при силе тока до 150 кА. Из ванн Алюминий извлекают обычно с помощью вакуум-ковша. Расплавленный Алюминий чистотой 99,7% разливают в формы. Алюминий высокой чистоты (99,9965%) получают электролитическим рафинированием первичного Алюминия с помощью так называемых трехслойного способа, снижающего содержание примесей Fe, Si и Сu. Исследования процесса электролитического рафинирования Алюминия с применением органических электролитов показали принципиальную возможность получения Алюминий чистотой 99,999% при относительно низком расходе энергии, но пока этот метод обладает низкой производительностью. Для глубокой очистки Алюминий применяют зонную плавку или дистилляцию его через субфторид.

Сочетание физических, механических и химических свойств Алюминия определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с других металлами. В электротехнике Алюминий успешно заменяет медь, особенно в производстве массивных проводников, например, в воздушных линиях, высоковольтных кабелях, шинах распределительных устройств, трансформаторах (электрическая проводимость Алюминия достигает 65,5% электрической проводимости меди, и он более чем в три раза легче меди; при поперечном сечении, обеспечивающем одну и ту же проводимость, масса проводов из Алюминий вдвое меньше медных). Сверхчистый Алюминий употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей, действие которых основано на способности оксидной пленки Алюминия пропускать электрический ток только в одном направлении. Сверхчистый Алюминий, очищенный зонной плавкой, применяется для синтеза полупроводниковых соединений типа АIII BV, применяемых для производства полупроводниковых приборов. Чистый Алюминий используют в производстве разного рода зеркальных отражателей. Алюминий высокой чистоты применяют для предохранения металлических поверхностей от действия атмосферной коррозии (плакирование, алюминиевая краска). Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, Алюминий применяется как конструкционный материал в ядерных реакторах.

В алюминиевых резервуарах большой емкости хранят и транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород и т. д.), азотную и уксусную кислоты, чистую воду, перекись водорода и пищевые масла. Алюминий широко применяют в оборудовании и аппаратах пищевой промышленности, для упаковки пищевых продуктов (в виде фольги), для производства разного рода бытовых изделий. Резко возросло потребление Алюминий для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений.

В металлургии алюминий (помимо сплавов на его основе) - одна из самых распространенных легирующих добавок в сплавах на основе Сu, Mg, Ti, Ni, Zn и Fe. Применяют Алюминий также для раскисления стали перед заливкой ее в форму, а также в процессах получения некоторых металлов методом алюминотермии. На основе алюминия методом порошковой металлургии создан САП (спеченный алюминиевый порошок), обладающий при температурах выше 300°С большой жаропрочностью.

Алюминий используют в производстве взрывчатых веществ (аммонал, алюмотол). Широко применяют различные соединения Алюминия.

Производство и потребление алюминия непрерывно растет, значительно опережая по темпам роста производство стали, меди, свинца, цинка.

7. Санитарно-гигиеническая характеристика алюминия

Алюминий относится к токсическим элементам. Сравнительная токсичность различных коагулянтов для теплокровных животных при пероральном введении (ЛД50 - летальная доза при которой умирает 50% животных. В миллиграммах на килограмм живого веса) приведена в табл. 1 Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд., 7-е, пер. и доп. в трех томах. Том I. Органические вещества. - 590 с., II. Органические вещества.- 623 с., III. Неорганические и элементорганические соединения Под ред. засл. деят. науки проф. Н.В. Лазарева и докт. мед. наук Э.Н. Левиной. - Л.: Химия 1976.

Таблица 1

ПДК алюминия установлена на уровне 0,5 мг/л, лимитирующий признак вредности - санитарно-токсикологический, класс опасности - 2. Рекомендуемая ВОЗ концентрация алюминия 0,2 мг/л обеспечивает компромиссное решение между практическим применением солей алюминия при очистке воды и обесцвечиванием воды в распределительной сети.

При электролитическом производстве алюминия возможны поражения электрическим током, высокой температурой и вредными газами. Для избежания несчастных случаев ванны надежно изолируют, рабочие пользуются сухими валенками, соответствующей спецодеждой. Здоровая атмосфера поддерживается эффективной вентиляцией. При постоянном вдыхании пыли металлического Алюминия и его оксида может возникнуть алюминоз легких. У рабочих, занятых в производстве Алюминия, часты катары верхних дыхательных путей (риниты, фарингиты, ларингиты). Предельно допустимая концентрация в воздухе пыли металлического Алюминий, его оксида и сплавов 2 мг/м³. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. - Л.: Химия, 1985. - 528 с.

8. Роль алюминия в эволюции жизни и формировании периодов взаимодействия природы и общества

Согласно классификации П. Аггетта, алюминий является одним из важнейших эссенциальных элементов (сквозным для всех млекопитающих).

По биогенной классификации алюминий относится к абиогенным элементам. Абиогенные элементы не заняли своего места в метаболизме животных из-за слабой реакционной способности, несмотря на широкую распространенность в литосфере.

В биосфере Алюминий - слабый мигрант, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот, Алюминий мигрирует в почвах и водах в виде органоминеральных коллоидных соединений; Алюминий адсорбируется коллоидами и осаждается в нижней части почв. Связь Алюминия с кремнием частично нарушается и местами в тропиках образуются минералы - гидрооксиды Алюминия - бемит, диаспор, гидраргиллит. Большая же часть Алюминия входит в состав алюмосиликатов - каолинита, бейделлита и других глинистых минералов. Слабая подвижность определяет остаточное накопление Алюминия в коре выветривания влажных тропиков. В результате образуются элювиальные бокситы. В прошлые геологические эпохи бокситы накапливались также в озерах и прибрежной зоне морей тропических областей (например, осадочные бокситы Казахстана). В степях и пустынях, где живого вещества мало, а воды нейтральные и щелочные, Алюминий почти не мигрирует. Наиболее энергична миграция Алюминия в вулканических областях, где наблюдаются сильнокислые речные и подземные воды, богатые Алюминием. В местах смещения кислых вод с щелочными - морскими (в устьях рек и других), Алюминий осаждается с образованием бокситовых месторождений.

9. Влияние алюминия на здоровье человека

Основным источником поступления алюминия в организм человека является пища. Например, чай может содержать алюминия от 20 до 200 раз больше, чем вода, на которой он приготовлен. К числу других источников относятся вода, атмосферный воздух, лекарственные препараты, алюминиевая посуда (есть данные, что после термической обработки в такой посуде содержание алюминия в пище возрастает), дезодоранты и пр. С водой поступает не более 5 - 8% от суммарно поступающего в организм человека количества алюминия. Совместный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил величину переносимого суточного потребления (ПСП) на уровне 1 мг/кг веса. То есть суточное потребление алюминия взрослым человеком может достигать 60-90 мг, хотя на практике редко превышает 35-49 мг и сильно зависит от индивидуальных особенностей организма и режима питания.

Токсичность алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, в особенности, минеральный, на функцию нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки - их размножение и рост. Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в организме, уменьшает адсорбцию фосфора, одновременно в 10-20 раз увеличивается содержание алюминия в костях, печени, семенниках, мозге и в паращитовидной железе. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия относят нарушение двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, психопатические реакции.

Метаболизм алюминия у человека изучен недостаточно, однако известно, что неорганический алюминий плохо всасывается и большая часть его выводится с мочой. Алюминий обладает низкой токсичностью для лабораторных животных. Тем не менее, отдельные исследования показывают, что токсичность алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, в особенности минеральный, на функцию нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки - их размножение и рост. Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в организме, уменьшает адсорбцию фосфора, одновременно в 10-20 раз увеличивается содержание алюминия в костях, печени, семенниках, мозге и в паращитовидной железе. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия относят нарушение двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, психопатические реакции. В некоторых исследованиях алюминий связывают с поражениями мозга, характерными для болезни Альцгеймера (в волосах больных наблюдается повышенное содержание алюминия). Однако имеющиеся на данный момент у Всемирной Организации Здравоохранения эпидемиологические и физиологические данные не подтверждают гипотезу о причинной роли алюминия в развитии болезни Альцгеймера. Поэтому ВОЗ не устанавливает величины концентрации алюминия по медицинским показателям, но в то же время наличие в питьевой воде до 0.2 мг/л алюминия обеспечивает компромисс между практикой применения солей алюминия в качестве коагулянтов и органолептическими параметрами питьевой воды.

10. Модель устойчивого развития системы «природа-общество»

Понятие "устойчивое развитие" должно быть связано с проблемой безопасности: устойчивое развитие - это социоприродный процесс, обеспечивающий длительное (непрерывное) социально-экономическое развитие как настоящих, так и будущих поколений при высокой степени безопасности системы "человек-общество-природа".

Так как алюминий относится к токсичным элементам, то обеспечение безопасности природной среды при воздействии алюминия может быть достигнуто разработкой совершенных технологий производства алюминия, технологий очистки сточных вод от алюминия, обеспечить строгий контроль за выбросами и сбросами соединений алюминия в окружающую среду.

Список литературы

1. Авцын А.П. и др. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. - М.: Медицина, 1999, 496 с.

2. Агаджанян Н.А. Торшин В.И. Экология человека. М., 1994

3. Алексеев В.П. Очерки экологии человека. М., 1993

4. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. - Л.: Химия, 1985. - 528 с.

5. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. - М.: Наука, 1980, - 320 с.

6. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Научная мысль как планетарное явление - М.: Наука, 1977. - 191 с.

7. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Пространство и время в неживой и живой природе. - М.: Наука, 2005. - 176 с.

8. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы земли и ее окружения. - М.: Наука, 1987. - 340 с.

9. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд., 7-е, пер. и доп. в трех томах. Том I. Органические вещества. - 590 с., II. Органические вещества.- 623 с., III. Неорганические и элементорганические соединения Под ред. засл. деят. науки проф. Н.В. Лазарева и докт. мед. наук Э.Н. Левиной. - Л.: Химия 2005.

10. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М., Мир, 1989.

11. Минеев В.Г. Агрохимия. М., МГУ, 2003.