ЗМІСТ
Введення
Засвоєння важких металів рослинами
Токсичність важких металів в організмі людини і тварин
Віддалені впливу важких металів на організм
Висновок

ВСТУП

Антропогенний забруднення грунтового покриву

За оцінками дослідників, в біосферу надходить щорічно близько 20 - 30 млрд. т. твердих відходів, з них 50 - 60% органічних сполук, а у вигляді кислотних агентів газового або аерозольного характеру - близько 1 млрд. т.
Охорона грунтів від забруднень є важливим завданням, оскільки будь-які шкідливі сполуки, що знаходяться в грунті, рано чи пізно потрапляють в організм людини.
По-перше, відбувається постійне вимивання забруднень у відкриті водойми і грунтові води, які можуть використовуватися людиною для пиття та інших потреб.
По-друге, ці забруднення з грунтової вологи, грунтових вод і відкритих водойм потрапляють в організми тварин і рослин, що вживають ту воду, а потім по харчових ланцюжках знову ж таки потрапляють в організм людини.
По-третє, багато шкідливі для людського організму сполуки мають здатність кумуліроваться в тканинах, і, перш за все, в кістках.
Шляхи потрапляння забруднень в грунт:
1) З атмосферними опадами. Багато хімічні сполуки, що потрапляють в атмосферу в результаті роботи підприємств, потім розчиняються в крапельках атмосферної вологи і з опадами випадають у грунт. Це, в основному, гази - оксиди сірки, азоту та ін Більшість з них не просто розчиняються, а утворюють хімічні сполуки з водою, що мають кислотний характер. Таким чином, і утворюються кислотні дощі.
2) осідає у вигляді пилу і аерозолів. Тверді і рідкі з'єднання за сухої погоди зазвичай осідають безпосередньо у вигляді пилу і аерозолів. Такі забруднення можна спостерігати візуально, наприклад, навколо котелень взимку сніг чорніє, покриваючись частинками сажі. Автомобілі, особливо в містах і біля доріг, вносять значну лепту в поповнення грунтових забруднень.
3) При безпосередньому поглинання грунтом газоподібних сполук. У суху погоду гази можуть безпосередньо поглинатися грунтом, особливо вологою.
4) З рослинним опади. Різні шкідливі сполуки, в будь-якому агрегатному стані, поглинаються листям через продихи або осідають на поверхні. Потім, коли листя опадає, всі ці сполуки надходять знову-таки в грунт.
Забруднення грунту класифікуються важко, в різних джерелах їх поділ дається по-різному. Якщо узагальнити і виділити головне, то спостерігається наступна картина по забрудненню грунту:
1) сміттям, викидами, відвалами, отстойными породами. Речовини, що не дуже шкідливі для організму людини, але засмічують поверхню грунту, що утрудняють ріст рослин на цій площі.
2) Важкими металами.
3) пестицидами.
4) Радіоактивними речовинами.
Серед перерахованих забруднень важкі метали та їх сполуки утворюють значну групу токсикантів, багато в чому визначає антропогенний вплив на екологічну структуру навколишнього середовища і на саму людину. Враховуючи все зростаючі масштаби виробництва та застосування важких металів, високу токсичність, здатність накопичуватися в організмечеловека, надавати шкідливий вплив навіть у порівняно низьких концентраціях, або дозах, ці хімічні забруднювачі повинні бути віднесені до числа пріоритетних.
 З екологічних і токсиколого-гігієнічних позицій не всі важкі метали можуть бути сприйняті однозначно. Перш за все, становлять інтерес ті метали, які найбільш широко і в значних обсягах використовують у виробничій діяльності людини і в результаті нагромадження в зовнішньому середовищі становлять серйозну небезпеку з точки зору їх біологічної активності і токсичних властивостей. До них відносять свинець, ртуть, кадмій, цинк, вісмут, кобальт, нікель, мідь, олово, сурму, ванадій, марганець, хром, молібден і миш'як.

ЗАСВОЄННЯ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ РАСТЕНИЯ

В даний час мало відомо про механізми накопичення рослинами важких металів, тому що до цих пір основна увага приділялася засвоєнню сполук азоту, фосфору та інших елементів живлення з грунту.
Крім того, порівняння польових та модельних досліджень показало, що забруднення грунту і навколишнього середовища (змочування листових пластинок солями важких металів) в польових умовах надає менш значна зміна в рості і розвитку рослин, ніж в лабораторних модельних дослідах. У деяких дослідах високий вміст металів у грунті стимулювало ріст і розвиток рослин. Це пов'язано з тим, що більш низька вологість грунту в польових умовах знижує мобільність металів, і це не дозволяє їх токсичного ефекту проявитися повною мірою. З іншого боку, це може бути пов'язано із зменшенням токсичності грунту, обумовленої діяльністю грунтових мікроорганізмів в результаті зниження їх чисельності при забрудненні грунту металами. Крім того, це явище можна пояснити непрямим впливом важких металів, наприклад, через вплив їх на деякі біохімічні процеси в грунті, у результаті чого можливе поліпшення поживного режиму рослин.
Таким чином, дія металів на рослинний організм залежить від природи елемента, утримання його в навколишньому середовищі, характеру грунту, форми хімічної сполуки, терміну від моменту забруднення. Формування хімічного складу рослинного організму визначається біохімічними особливостями різних видів організмів, їх віком та біохімічними закономірностями зв'язку між елементами в організмі. Зміст одних і тих же хімічних елементів у різних частинах рослин може змінюватися в широких межах.

Рослини слабо засвоюють багато важкі метали - наприклад, свинець - навіть при їхньому високому вмісті в грунті з-за того, що вони перебувають у вигляді малорозчинний з'єднань. Тому концентрація свинцю у рослинах зазвичай не перевищує 50 мг/кг, і навіть індійська гірчиця, генетично схильні до поглинання важких металів, накопичує свинець у концентрації всього 200 мг/кг, навіть якщо зростає на грунті, сильно забрудненої цим елементом.
Було виявлено, що надходження важких металів у рослини стимулюють деякі речовини (наприклад, етилендіамінтетраоцтової кислота), що утворюють з металами в грунтовому розчині стійкі, але розчинні комплексні сполуки. Так, варто було внести подібна речовина в грунт, що містить свинець у концентрації 1200 мг/кг, як концентрація важкого металу в пагонах індійської гірчиці зростала до 1600 мг/кг.
Успішні експерименти з етилендіамінтетраоцтової кислотою дозволяють припустити, що рослини засвоюють малорозчинні сполуки важких металів в результаті того, що їхні корені виділяють у грунт якісь природні речовини-комплексоутворювачів. Наприклад, відомо, що при нестачі в рослинах заліза їхні корені виділяють у грунт так звані фітосідерофори, які переводять в розчинний стан містяться в грунті залізовмісні мінерали. Однак було відмічено, що фітосідерофори сприяють і накопиченню в рослинах міді, цинку, марганцю.
Найкраще вивчені фітосідерофори ячменю і кукурудзи - мугеіновая і дезоксімугеіновая кислоти, а також виділяється вівсом авеніковая кислота; роль фітосідерофоров, можливо, грають і деякі білки, що володіють здатністю зв'язувати важкі метали і робити їх більш доступними для рослин.
Доступність для рослин важких металів, пов'язаних з частинками грунту, підвищують і що знаходяться в мембранах кореневих клітин ферменти редуктази. Так, встановлено, що у гороху, що відчуває недолік заліза або міді, в присутності таких ферментів підвищується здатність відновлювати іони цих елементів. Коріння деяких рослин (наприклад, квасолі й інших дводольних) можуть при нестачі заліза підвищувати кислотність грунту, внаслідок чого його сполуки переходять у розчинний стан (доведено, що надходження важких металів із грунту в рослини зростає паралельно із захопленням кислотності грунту; це відбувається тому, що їх з'єднання краще розчиняються в кислому середовищі). У підвищенні біологічної доступності важких металів чималу роль може відігравати і коренева мікрофлора.
Грунтові мікроорганізми можуть переводити нерозчинні форми солей важких металів у розчинні.

Про механізм перенесення важких металів з коренів в надземні частини рослин відомо ще менше. Були проведені експерименти, які показали, що в корінні сполуки важких металів частково знешкоджуються і переводяться в більш мобільну хімічну форму, після чого вони вже накопичуються в молодих пагонах. Дослідники з'ясували, що важлива роль у цих перетвореннях належить ряду мембранних білків, що відповідають за характерні особливості транспорту іонів металів в цитоплазмі і клітинних органелах. Можливо, звичайно малорозчинні солі важких металів переміщуються по судинній системі у вигляді якихось комплексних сполук - наприклад, з органічними кислотами типу лимонної.

При збільшенні вмісту металів у грунті, знижується її загальна біологічна активність, і це різко позначається на рості і розвитку рослин, причому різні рослини реагують на надлишок металів по-різному. Дослідження показали, що метали розподіляються по органах рослин нерівномірно. Однак в одній і тій же частині рослини концентрація хімічних елементів істотно змінювалася в залежності від фази його розвитку і віку. Найбільшою мірою метали накопичувалися в листі. Це обумовлено багатьма причинами, одна з яких - локальне накопичення металів у результаті переходу їх у малорухливу форму. Наприклад, у випадку мідної інтоксикації забарвлення деяких листя у досліджуваних рослин змінювалася до червоної і буро-коричневою, що свідчило про руйнування хлорофілу.
Для окремих видів рослин і тварин характерні певні діапазони концентрації хімічних елементів, у тому числі і важких металів. Величина середніх змістів одного і того ж елемента в різних видах рослин, що ростуть в однакових умовах, часто коливаються в 2-5 разів. В умовах аномально високих концентрацій певного елементу в середовищі існування організмів різниця змісту цього елемента в різних видах рослин зростає. Різке збільшення вмісту одного або кількох елементів у середовищі приводить їх в розряд токсикантів. Токсичність важких металів пов'язана з їх фізико-хімічними властивостями, зі здатністю до утворення міцних з'єднань з низкою функціональних угруповань на поверхні й усередині клітин.

Вплив на токсичність фізико-хімічних властивостей.
Є тенденція до збільшення токсичності зі збільшенням атомного ваги, хоча є і явні винятки, наприклад берилій, мідь. Мідь для багатьох клітин багато токсичніша, ніж такі метали, як барій, стронцій та інші, не дивлячись на менший атомний вагу. Різна і сила дії заліза в двох-і тривалентного стані, не дивлячись на однаковий в обох випадках атомний вага елемента, що також говорить проти переважного значення атомної ваги для токсичності металів. В. І. Вернадський (1940) та А.І. Войнар (1960) припустили, що зв'язок дії металів з їхньою атомною вагою в тому, що в міру збільшення останнього в даній групі елементів зменшується їх вміст у тваринному організмі і збільшується токсичність. Дійсно, токсичність металів з великим атомним вагою, таких, як свинець, ртуть, золото, срібло та інших, велика, а наявність їх у тваринному організмі або заперечується, або дуже невисоко.
Одним з перших Mathews (1904) зробив спробу пов'язати токсичність металів з фізичними властивостями, іншими, ніж їх атомна вага. Він припустив, що фізіологічна активність металу визначається легкістю, з якою він віддає свій електрон, ступенем спорідненості останнього до заряду елемента. Більш міцний зв'язок обумовлює малу активність елементу. В якості фізичного показника зв'язку з цим Mathews обрав нормальний потенціал. Цей параметр характеризує здатність металу переходити в розчин у вигляді іонів. Ніж негативно стандартний потенціал металу, тим легше цей метал розчиняється. Зв'язок нормального потенціалу металів з силою їх дії Mathews перевіряв в дослідах з вивчення впливу розчинів хлоридів різних металів на окрему нерв і яйця морського їжака. У результаті вивчення дії 27 металів автор прийшов до висновку, що їх токсичність змінюється назад значенням нормального потенціалу.
Malstrom і Rosenberg (1959) вважали такі показники, як електронегативність і іонний радіус, найбільш надійними параметрами в характеристиці елементів в сенсі впливу на біологічну активність металів, зокрема при утворенні ними комплексів у біосредах (стабільність комплексів, у свою чергу, є функцією електронних властивостей металів).
Солі металів у розчинах можуть утворювати іони, гідрати, комплекси. У свою чергу останні можуть знову дисоціювати, утворюючи іони. Тому токсичність, перш за все, може бути пов'язана з дією іонів і з властивостями атомів та іонів металів, що характеризують їх активність, здатність вступати в зв'язок з протоплазми, з окремими її компонентами. Сучасні дані свідчать, що в токсичну дію солей металів основне значення належить самому металу - катіони. Кислотний радикал може змінювати цей ефект незначною мірою (в силу зміни розчинності або ступеня дисоціації солі). Наприклад, це істотно, коли мова йде про карбонатах. Ці солі менш токсичні в силу слабкої розчинності і такою ж слабкою дисоціації.
Не тільки загальна токсичність, але й інші, часто специфічні, ефекти солей металів пов'язані з дією і дозою саме металу. Це показано на прикладі специфічного епілірующего дії талію, яке однаково при рівних дозах металу, введеного у вигляді різноманітних солей (Vuillaum, 1953). Встановлено, що специфічна дія рідкоземельних елементів на згортання крові визначається тільки іоном металу і не залежить від аніону.
Однак є дані, які вказують, що ступінь окислення основного елемента аніона може впливати на токсичність солей. Так, токсичність аніонів, що містять галоіди, збільшується із зростанням ступеня окислення галоіда, а отруйність аніонів, що включають елементи V-VI груп періодичної системи елементів (азот, сірку), навпаки, знижується при підвищенні валентності.
Для галоїдних сполук металів велике значення має ступінь дисоціації і головним чином гідролізу з утворенням кислот. Такий гідроліз відомий для галогенідів багатьох металів: олова, титану, танталу, ніобію, германію та інших. Їх токсична (а саме дратівливе) дія пов'язана з гідролізом цих сполук як у водних розчинах, у вологому повітрі, так і при зіткненні з вологими середовищами організму, в першу чергу - на слизових оболонках дихальних шляхів (І. В. Саноцький, 1961; Н . В. Мезенцева, 1963).
Біологічний і токсичний ефект солей, таким чином, може змінюватися в силу специфічності дії аніонів, наприклад, галогенів, а також через гідролізу, що супроводжується утворенням вільних кислот або підстав. Ведуча ж роль належить катіони металу.
Не зовсім однаково дію простих і комплексних солей рідкоземельних елементів. Перші діють фазну: після депресії відбувається нормалізація стану тварин, але потім спостерігається різке його погіршення; комплексні ж солі відразу викликають різку депресію і швидку загибель тварин. Однак хелатні комплекси так само, як і цитратно комплекси рідкоземельних металів, менш токсичні, ніж їх солі (Kyker, Cress, 1957; Graga і співавт., 1958).
На думку Seifritz, найбільш імовірним фізичним фактором, з яким пов'язана велика токсичність важких металів, є електронегативність: вона може впливати на легкість взаємодії металу з протоплазми. У періодичній системі елементів електронегативність, загалом, збільшується зліва направо в кожному періоді; таким чином, підтверджується загальна тенденція до збільшення отруйності зі збільшенням атомної ваги. Але, на думку Seifritz, не можна виділити одне домінуюче властивість, не враховуючи впливу інших і їх взаємну зв'язок.
 Можливо, окремі характеристики властивостей металів пов'язані з їх токсичною дією різними шляхами. Наприклад, з селективністю або великим Сродеситів до окремих хімічним групам, таким, як здатність багатьох металів утворювати ковалентні зв'язку з атомом сірки. Це може визначити механізм дії.
Проте при достатній дозі введеного металу велика кількість катіонів надходить в циркуляцію і розподіляється по всьому організму, вступає в контакт з усіма тканинами, порушуючи їх нормальну функцію, ніж обумовлюється токсичний і летальний ефект. При цьому велике значення може мати як швидкість, так і міцність що утворюються в біологічних середовищах комплексів металів з такими біологічно важливими утвореннями, як білки, ферменти, субстрати клітинних оболонок. Токсичність важких металів пов'язана, зокрема, з тим, що вони блокують активні центри ферментів і виключають їх з управління метаболізмом. Загальнотоксична дію металів може бути пов'язано з неспецифічним гальмуванням ряду ферментів в силу денатурації білків взагалі. Але ряду металів в той же час властиве специфічне пригнічення певних ферментів уже в дуже малих концентраціях. Тому особливості отруєння окремими металами виявляються переважно при тривалому контакті з ними.

У нашій країні розроблені ГДК деяких важких металів в продукції рослинництва (інститут харчування РАН, 1986):

Продукт
Гранично допустимі концентрації в продуктах харчування (мг/кг)

Хром
Ні-кель
Мідь
Цинк
Кад-мий
Оло-во
Ртуть
Сви-нец
Сурь-ма
Зерно
0,2
0,5
10,0
50,0
0,03
-
0,03
0,3
0,1
Крупа
0,2
0,5
10,0
50,0
0,10
-
0,03
0,3
0,1
Борошно
0,2
0,5
10,0
50,0
0,10
-
0,02
0,3
0,1
Крохмаль
0,2
0,5
-
30,0
-
-
0,02
-
0,1
Овочі свіжі
0,2
0,5
5,0
10,0
0,03
-
0,02
0,5
0,3
Овочі консерв.
0,2
0,5
5,0
10,0
0,03
200
0,02
0,5
0,3
Фрукти свіжі
0,2
0,5
5,0
10,0
0,03
-
0,02
0,4
0,3
Фрукти консерв.
0,2
0,5
5,0
10,0
0,03
200
0,02
0,4
0,3
Ягоди свіжі
-
0,5
5,0
10,0
0,03
-
0,02
0,4
0,3
Ягоди консерв.
-
0,5
5,0
10,0
0,03
200
0,02
0,4
0,3
Гриби свіжі
-
0,5
-
-
-
-
0,05
0,5
-
хліб
0,2
-
10,0
50,0
-
-
0,02
0,3
0,1

ТОКСИЧНІСТЬ важких металів в організмі ЛЮДИНИ І ТВАРИН

Токсичність - це міра несумісності шкідливої речовини з життям. Ступінь токсичного ефекту залежить від біологічних особливостей статі, віку та індивідуальної чутливості організму; будови і фізико-хімічних властивостей отрути; кількості що потрапив в організм речовини; факторів зовнішнього середовища (температура, атмосферний тиск).

Поняття про екологічну патології.
Зросла навантаження на організм, обумовлена широким виробництвом шкідливих для людини хімічних продуктів, що потрапляють у навколишнє середовище, змінила імунобіологічних реактивність жителів міст, включаючи дитяче населення. Це призводить до розладів основних регуляторних систем організму, сприяючи масовому росту захворюваності, генетичних порушень і інших змін, об'єднаних поняттям - екологічна патологія.
В умовах екологічного неблагополуччя раніше за інших систем реагують імунна, ендокринна і центральна нервова системи, викликаючи широкий спектр функціональних розладів. Потім з'являються порушення обміну речовин і запускаються механізми формування екозавісімого патологічного процесу.
Серед ксенобіотиків важливе місце займають важкі метали та їх солі, які у великих кількостях викидаються в навколишнє середовище. До них відносяться відомі токсичні мікроелементи (свинець, кадмій, хром, ртуть, алюміній і ін) і есенціальні мікроелементи (залізо, цинк, мідь, марганець та ін), що також мають свій токсичний діапазон.
Основним шляхом надходження важких металів в організм є шлунково-кишковий тракт, який найбільш вразливий до дії техногенних екотоксікантов.
Спектр екологічних впливів на молекулярному, тканинному, клітинному і системному рівнях багато в чому залежить від концентрації і тривалості експозиції токсичної речовини, комбінації його з іншими факторами, що передує стану здоров'я людини і його імунологічної реактивності. Велике значення має генетично обумовлена чутливість до впливу тих чи інших ксенобіотиків. Незважаючи на різноманітність шкідливих речовин, існують єдині механізми їх впливу на організм, як у дорослої людини, так і у дитини.
 Отруєння сполуками важких металів відомі з давніх часів. Згадка про отруєння «живим сріблом» (сулема) зустрічається в IV столітті. У середині століття сулема і миш'як були найбільш розповсюдженими неорганічними отрутами, які використовувалися з кримінальною метою в політичній боротьбі і в побуті. Отруєння сполуками важких металів часто зустрічалися в нашій країні: у 1924-1925 рр.. Було зареєстровано 963 смертельних результату від отруєнь сулемою. Отруєння сполуками міді переважають у районах садівництва та виноробства, де для боротьби з шкідниками використовується мідний купорос. В останні роки найбільш поширені отруєння ртуттю. Непоодинокі випадки масових отруєнь, наприклад, гранозаном після вживання насіння соняшнику, обробленого цим засобом.



Всмоктування, транспорт і розподіл металів.
Для токсичної дії необхідний контакт отрути з біологічним субстратом - об'єктом цієї дії. Контакт може здійснюватися при циркуляції отрути в усіх рідких середовищах організму (крові, лікворі, міжтканинної рідини тощо), а також при безпосередньому зіткненні з оболонками клітин, цитоплазмою і її складовими елементами.
У силу цього в токсичну дію металів, як і інших отрут, велике значення мають їх транспорт, розподіл, концентрація в місці дії, метаболізм, швидкість і шляхи виділення. Питання метаболізму отрут, що мають велике значення для розуміння дії органічних речовин, мало вивчені відносно металів. Однак деякі дані про перетворення металів в живому організмі все-таки є. Відомі що відбуваються в організмі відновні процеси, при яких метали та неметали зі стану вищої валентності переходять в стан нижчої валентності. Це встановлено для заліза, марганцю, молібдену, ванадію, хрому, миш'яку.
Концентрація металів у місці дії, як і взагалі будь-яких отрут або фармакологічних засобів, є результатом динамічних процесів всмоктування з місця надходження, проникнення в рідкі середовища, транспорту, розподілу в органах і тканинах, хімічних перетворень в останніх і процесів виведення з організму.
Резорбція і розподіл, а також виділення металів, як і взагалі екзогенних отрут, в кінцевому підсумку схематично представляють як ряд процесів розподілу між зовнішнім середовищем і біосредамі. У свою чергу в біосредах - організми - відбувається перерозподіл між фазами: кров'ю і тканинними і міжклітинної рідини, між останніми і клітинами, між внутрішньоклітинними структурами.
Для здійснення безпосереднього контакту будь-якого отрути з тканинами, клітинами, рецепторами і т.д. йому доводиться проходити через безліч прикордонних поверхонь - біологічних мембран. Роль останніх відіграє шкіра, слизова шлунково-кишкового тракту, ендотелії судин, альвеолярний епітелій, взагалі гістогематичні бар'єри, оболонка клітин, внутрішньоклітинних структур і т.д. За сучасними уявленнями біологічні мембрани мають білково-ліпідну структуру. Клітинні мембрани представляють самостійний структурний елемент, що активно бере участь в процесах обміну речовин. Мембрани розглядаються як біологічні, динамічні структури, що містять низку важливих ензимних систем. Пошкодження, що викликаються отрутами, що порушують функції ензимів, що призводять до зміни проникності транспорту через ці оболонки.
Поверхня клітинних оболонок несе негативний заряд, що показано на прикладі еритроцитів, сперматозоїдів, багатьох бактерій, але в той же час на окремих ділянках заряд може змінюватися. Іони, досягнувши поверхні клітини, або фіксуються на ній, або відштовхуються в силу однойменної заряду. Наприклад, вважають, що аніони еритроцити проходять через позитивно заряджені доби; позитивно заряджені іони не можуть проникнути через них, з чим пов'язана погана проникність еритроцитів (та інших клітин) для катіонів. Одні аніони (хлор, бром) проникають в еритроцити майже миттєво, але ряд інших більш складних (наприклад, JO3, селенових кислота) накопичуються в еритроцитах дуже повільно.
Схематично транспорт речовин через прикордонні поверхні можна розділити на:
а) надходження речовин в клітини шляхом дифузії через водні та ліпідні бар'єри;
б) вода і розчинені в ній речовини як би фільтруються в клітини (вступають в силу гідродинамічні і осмотичні закони);
в) перенесення ліпоідонерастворімих речовин пояснюється утворенням їхніх сполук з компонентами мембрани. Наприклад, вважають, що двовалентні метали проникають через прикордонні мембрани у вигляді фосфатних комплексів.
Клітинні оболонки можуть грати і захисну роль щодо шкідливої дії отрут, зокрема металів. Останні в першу чергу фіксуються на поверхні і тільки повільно проникають всередину клітини. Це продемонстрували Passow і співроб. (1961), а також Rothstein і Clarkson (1959) на прикладі солей ртуті та міді. При дії останніх спочатку порушується сорбція глюкози у мишей, пізніше - дихання.
Солі металів як добре розчинні і дисоціюють сполуки, потрапляючи в організм, розпадаються на іони. Швидкість і повнота резорбції залежать від співвідношення між іонізованою і неіонізованій частиною молекули.
Метали вищої валентності і так звані важкі метали, схильні до утворення дуже важко розчинних гідроксиди, фосфатів, альбумінатов або дуже стійких комплексів, погано всмоктуються з шлунково-кишкового тракту або за будь-яких інших шляхах введення.
Таким чином, згадані властивості металів та їх сполук, здатність до дисоціації, утворення вільних іонів, гідроксидів, освіта міцних альбумінатов, гідратів, фосфатів визначають кількість і стан металу в організмі, в першу чергу в крові. Вільні іони металів швидко видаляються із крові; за даними Д. І. Семенова та І. П. Трегубенко (1958), - протягом 5 хвилин. Вони також швидко виділяються з організму або накопичуються в скелет. Останнє, так само як і швидке виділення з сечею, звичайно вказує на те, що метал в організмі циркулює в іонізованому або молекулярно-дисперсному стані.
Завдяки здатності до комплексоутворення метали в тканинах відкладаються у вигляді комплексних сполук з білками, амінокислотами. Однак розподіл їх здебільшого нерівномірно, а в ряді випадків вибірково. Наприклад, високий вміст у нирках ртуті, талію, урану, кадмію або барію; рубідію, літію в м'язах; переважне накопичення в еритроцитах калію, заліза, свинцю, шестивалентного хрому, миш'яку, селену і деяких інших.
Міцність зв'язків, ступінь спорідненості катіонів металів до функціональних хімічним угрупованням в організмі, також може визначати не тільки загальну токсичність, але вибірковість або специфічність дії. Це можна простежити на прикладі такої поширеної у всіх тканинах і разом з тим такий біологічно важливої функціональної групі - сульфгідрильної. Так, специфічне пошкодження нирок такими металами як, як ртуть або кадмій, пояснюють високою спорідненістю їх до SH-групам тканини нирок.
Наведені приклади вказують, що можливі закономірності спеціального впливу металів, однак для їх виявлення треба вивчати механізми впливу окремих металів на окремі ферментні системи, окремі ланки обмінних процесів, діяльність залоз внутрішньої секреції і т.д.

Токсичність важких металів для тварин.
Важкі метали (свинець, мідь, цинк, миш'як, ртуть, кадмій, хром, алюміній і ін) в мікрокількостей необхідні організму і в основному вони знаходяться в активних центрах коферментів.
Кількість біологічно активних хімічних елементів в організмах тварин і тканинах в основному залежить від їхнього місця проживання та особливостей споживання кормів. У більшості випадках сільськогосподарські тварини страждають від дефіциту і незбалансованості мікроелементів.
При вміст важких металів у грунті вище допустимих норм відзначають підвищення надходження зазначених металів у раціони і відповідно в продукцію тваринництва, погіршення якості сільськогосподарської продукції. Наприклад, у приміських господарствах при вмісті в раціоні важких металів - свинцю, нікелю, хрому у 2-7 разів вище ГДК вміст їх у молоці виявилося в 1,25-2 рази вище допустимих норм. У Вологодської області через брак селену при надлишку заліза, марганцю, кадмію відзначено надходження молока на молокозаводи з низькою тітруемой кислотністю. Наявність важких металів впливає на якість сиру, при цьому порушується технологія виробництва. Зокрема, погіршується його смак, запах стає нечистим, сир легко кришиться, сир стає фарбує. У овець, розводяться в промисловій зоні Іраку, зазначається депонування в організмі ртуті, кадмію та свинцю. У п'ятирічних овець вміст ртуті і кадмію у м'язах вище МДУ (максимально припустимого рівня). На інгаляційне надходження цих важких металів вказували підвищені вмісту кадмію та свинцю в легенях. У овець, розводяться в сільськогосподарських районах Іраку, вміст важких металів у тканинах та органах опинилися у 2-7 разів менше, ніж у тварин, що розводяться у промисловій зоні.
Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ) в рамках Міжнародної програми хімічної безпеки опубліковані «Гігієнічні критерії стану навколишнього середовища» для Hg, Be, Pb, Sn, Mn, Ti та інших металів. У таблиці наведено гранично допустимі концентрації в продуктах харчування для деяких важких металів:

Елементи
ГДК в продуктах, мг/кг на добу

Рибних
М'ясних
Молочних
Pb
30-300
1
0.5
Be
10-50
-
-
Ag
5-10
-
-
Hg
1-3
0.3-0.6
0.03



Токсичність важких металів в організмі людини.
У таблиці показана залежність здоров'я людини від рівня забруднення важкими металами:

Рівень
У грунті
Вплив на здоров'я людини. (медична статистика)
Допустимий
Менше 16 у.о.
 -
Помірно небезпечний
16-32 у.о.
Збільшення загальної захворюваності
Небезпечний
32-128 у.о.
Збільшення хронічної захворюваності (ССС)
Надзвичайно небезпечний
> 128 у.о.
Збільшення дитячої захворюваності, токсикоз вагітності, недоношеності, викидні, каліцтва

За небезпеки для здоров'я людини важкі метали поділяються на наступні класи:
1 клас (найнебезпечніший): Cd, Hg, Se, Pb, Zn
2 клас: Co, Ni, Cu, Mo, Sb, Cr (кольорова металургія - місто Нікель Кольський півострів)
3 клас: Ba, V, W, Mn, Sr

Важкі метали та їх сполуки можуть вступати до організмчеловека через легені, слизові оболонки, шкіру і шлунково-кишковий тракт. Механізми та швидкість проникнення їх через різні біологічні бар'єри і середовища залежать від фізико-хімічних властивостей зазначених речовин, хімічного складу і умов внутрішнього середовища організму. У результаті взаємоперетворення між надійшли в організмметалламі або їх з'єднаннями і хімічними речовинами різних тканин і органів можуть утворитися нові сполуки металів, що володіють іншими властивостями і по-іншому ведуть себе в організмі. При цьому в різних органах, внаслідок особливостей обміну, складу і умов середовища, шляху перетворення вихідних з'єднань металів можуть бути різними. Окремі метали можуть вибірково накопичуватися у певних органах і довгостроково затримуватися в них. У результаті накопичення металу в тому чи іншому органі може бути або первинним, або вторинним.
На прикладі окремих металів розглянемо шляхи їх надходження в організм через шлунково-кишковий тракт (ШКТ) з продуктами харчування (тваринного і рослинного походження), а також токсична дія.
Два d-елементи - кобальт і нікель, широко використовують у сучасних промислових технологіях. При високому вмісті їх в навколишньому середовищі ці елементи можуть надходити в підвищених кількостях у організмчеловека, викликаючи отруєння з важкими наслідками.
Коба?? т є біоелементом, який бере активну участь в ряді біохімічних процесів. Однак надмірне його надходження викликає токсичний ефект з різними ушкодженнями в системах окисних перетворень. Даний ефект обумовлений здатністю кобальту вступати у зв'язок з атомами кисню, азоту, сірки, в конкурентні відносини з залізом і цинком, що входять до складу активних центрів багатьох ферментів. З'єднання Cо (III) мають сильну окисної комплексообразовательной здатністю.
Відносно швидкості сорбції чистого кобальту, його оксидів і солей у ШКТ відомості суперечливі. В одних дослідженнях відзначено слабке всмоктування (11 ... 30%) навіть добре розчинних солей кобальту, в інших вказано на високу сорбцію солей кобальту в тонкому кишечнику (до 97%) у зв'язку з хорошою їх розчинність в нейтральній і лужному середовищах. На рівень сорбції впливає також величина дози, що надійшла перорально: при малих дозах сорбція більше, ніж при великих.
Ni (II) переважає в біологічних середовищах, утворювати нові комплекси з хімічними компонентами останніх. Металевий нікель та його оксиди з шлунково-кишкового тракту всмоктуються повільніше, ніж його розчинні солі. Поступив з водою нікель абсорбується легше, ніж вхідний у вигляді комплексів до складу їжі. В цілому кількість всмокталася з шлунково-кишкового тракту нікелю становить 3 ... 10%. У його транспорті беруть участь ті ж білки, які зв'язують залізо і кобальт.
 Цинк, також відноситься до d-елементів і має стан окислення +2, є сильним відновлювачем. Солі цинку добре розчинні у воді. При їх надходженні спостерігається затримка на деякий час з подальшим поступовим попаданням у кров і розподілом в організмі. Цинк може викликати «цинкову» (ливарню) лихоманку. Абсорбція цинку з шлунково-кишкового тракту досягає 50% від введеної дози. На рівень абсорбції впливає кількість цинку в їжі і її хімічний склад. Знижений рівень цинку в їжі сприяє збільшенню абсорбції цього металу до 80% від введеної дози. Збільшенню абсорбції цинку з шлунково-кишкового тракту сприяють білкова дієта, пептиди і деякі амінокислоти, які, ймовірно, утворюють хелатні комплекси з металом, а також етілендіамінтетраацетатом. Високий вміст фосфору і міді в їжі знижує абсорбцію цинку. Найбільш активно цинк всмоктується в дванадцятипалої кишці і верхньої частини тонкого кишечника.
Ртуть (d-елемент) - єдиний метал, що знаходиться у звичайних умовах у вигляді рідини і інтенсивно виділяє пари. Може перебувати в станах окислення 1 і 2 (в останньому зустрічається частіше) і у вигляді не тільки неорганічних сполук, але і органічних похідних двовалентній ртуті, зокрема таких, як метил-, етил-і пропілртуть, які виявляються токсичніша і небезпечніше, ніж неорганічні сполуки, завдяки своїй більш високій проникності через біологічні бар'єри і тропність до тканинних субстрату і структурам. З неорганічних сполук ртуті найбільш небезпечні металева ртуть, що виділяє пари, і добре розчинні солі Hg (II), що утворюють іон