Токсикологическая оценка действия железа (неорганического соединения VΙII группы)

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Пермский Государственный  Технический Университет

Кафедра охраны окружающей среды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Токсикологическая оценка действия железа (неорганического соединения VΙII группы).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. ООС-05,

Рахмангулова Р.М.

Проверил : Долгих О. В.

 

 

 

 

 

 

Пермь 2008

СОДЕРЖАНИЕ

 

Физические и химические свойства……………………………………..	3
Получение…………………………………………………………………	5
Применение……………………………………………………………….	6
Источники поступления в окружающую среду………………………...	7
Миграция и трансформация в окружающей среде……………………..	7
Общий характер действия на теплокровных……………………………	8
Острое и хроническое отравление. Животные и человек……………	9
Специфические эффекты…………………………………………………	17
Комбинированное и сочетанное действие………………………………	18
Поступление, распределение и выведение из организма……………	19
Гигиенические нормативы………………………………………………	20
Меры профилактики. Меры безопасности труда……………………....	21
Природоохранные мероприятия………………………………………...	23
Неотложная помощь……………………………………………………	23
Список используемых источников…………………………………………	24

 

 

 

 

1. Физические и химические свойства

Элемент VIII группы периодической системы. Атомный номер 26. Природные изотопы: ⁵⁴Fe (5,84 %), ⁵⁶Fe (91,68 %), ⁵⁷Fe (2,17 %), ⁵⁸Fe (0,31 %).

Пластичный металл. Легко подвергается ковке, прокатке и другим видам обработки в горячем и холодном состояниях. Физические свойства Ж. зависят от его чистоты. Существует в виде четырех кристаллических модификаций. В химическом отношении Ж. обладает средней активностью. В соединениях проявляет степени окисления 0, +1, +2, +3, +4, +6. Степени окисления +2 и +3 наиболее характерны.

Железо (Fe) (М=55,9 г/моль) входит в первый ряд переходных элементов. Электронное строение валентных оболочек 3d⁶4s². Первая энергия ионизации 761 кДж/моль.

Железо составляет 5% земной коры по массе, в морской воде его содержится 3,5 мкг/кг. В организме взрослого мужчины — около 4,5 г железа; ежедневная необходимая доза составляет 1 мг. Для женщин в период до менопаузы необходимая доза в два раза больше. Поскольку из пищи абсорбируются 10—20% железа, его содержание в продуктах питания должно составлять 10— 20 мг/сут.

За период беременности организму женщин необходимо около 1000 мг железа. В последний месяц беременности ежедневное необходимое количество железа составляет 7— 8 мг. Новорожденный в период первых 4—6 мес жизни имеет значительный запас железа. Начиная с 6-месячного возраста ребенку необходимо потреблять 0,5—0,8 мг/сут.

Железо присутствует во всех клетках организма и играет ключевую роль в некоторых биохимических реакциях. Будучи важным компонентом гемоглобина, миоглобина и ряда ферментов, железо участвует в переносе кислорода. В норме около 75% железа плазмы предназначается для образования эритроцитов.

Fe(II) является кофактором в гемсодержащих ферментах — каталазе и цитохроме С, а также в негемовых ферментах — альдолазе, триптофаноксигеназе.

Железосодержащее вещество	Роль соединения в организме	Масса, мг
		Мужчины (75 кг)	Женщины (55 кг)
Гемоглобин	Функциональные соединения	2300	1700
Миоглобин		320	220
Гемсодержащие ферменты		80	50
Негемовые ферменты		100	60
Трансферрин		3	3
	Комплексы, являющиеся депо	2800	2030
Ферритин		700	200
Гемосидерин		300	70
		1000	270
		Общее содержание:
		3800	2300

 

Хотя железо занимает четвертое место среди наиболее распространенных в земной коре элементов, для всех форм жизни существует проблема ассимиляции достаточного количества его, необходимого для нормального существования. У людей это проявляется железодефицитными анемиями. У растений дефицит железа называют хлорозом, который выражается в желтизне листьев.

Противоположная проблема — избыточное содержание железа — встречается гораздо реже и менее изучена.

Широкое промышленное применение железа и его соединений повышает вероятность интоксикации, возможную при вдыхании паров металлического железа, сплавов, порошка руд или соединений.

Известно, что ЛД₁₀₀ для крыс при пероральном введении FeS0₄·7H₂0 составляет 418 мг/кг (7,48 ммоль/кг) при контрольном периоде, равном 28 ч. У детей состояние шока наблюдали через 1—2 ч после случайного приема 0,5 г железа или около 2,5 г железа (II) сульфата.

 

2. Получение

Ж. в чистом виде получают электролизом водных растворов его солей, термическим разложением в вакууме пентакарбонила Ж., пирометаллургическим способом в мартеновских печах, прямым восстановлением оксидов Ж. в твердом состоянии. В промышленности Ж. получают глазным образом в виде чугунов (доменным способом) и углеродистых сталей (мартеновским, конверторным или электроплавильным способами).

Гидроксиды Ж.(II) и (III) образуются при действии щелочей на соли Ж.(II) в отсутствие кислорода и Ж.(III). Гидроксид Ж.(III) в промышленности получают окислением карбоната Ж.(II) воздухом. Дисульфид Ж. составляет основу минералов марказита и пирита; получается прокаливанием хлорида Ж.(III) в токе сероводорода. Карбонат Ж.(П) образуется при взаимодействии хлорида Ж.(П) с мелом. Нитрат Ж.(III) — при действии азотной кислоты на железо — из насыщенного раствора выпадает в осадок в виде гидратов. Оксид Ж.(II)— при восстановлении оксида Ж.(III) водородом или нагревании оксалата Ж.(II) в атмосфере азота. Оксид Ж.(II, III) — при действии водяного пара на раскаленное Ж., частичным окислением соединений Ж.(II), восстановлением оксида Ж.(III) оксидом Ж.(II) или металлом; составляет основу минерала магнетита. Оксид Ж.(Ш)— при прокаливании гидроксида Ж.(III) или сульфата Ж.(II), окислении дисульфида Ж; составляет основу минерала гематита. Сульфат Ж.(П) является побочным продуктом при травлении поверхности стальных изделий с целью удаления с них окалины перед дальнейшей обработкой. Сульфат Ж.(III) получают растворением оксида Ж.(III) в серной кислоте. Хлорид Ж. (II)—растворением Ж. или его оксидов в соляной кислоте (в частности, образуется при травлении стальных изделий соляной кислотой). Хлорид Ж.(Ш) — при нагревании Ж. с хлором, хлорированием хлорида Ж. (II); образуется как побочный продукт в производстве хлоридов титана (IV) и алюминия. Ферриты получают синтезом в твердой фазе при совместном отжиге порошков оксидов Ж. и других металлов при 1000—1400 °С.

 

3. Применение

Металлическое Ж. является основным металлом современной техники. Чистое Ж. используется в тех ее областях, где необходимы высокие пластические свойства. Большая часть Ж. идет на производство углеродистых и легированных сталей.

Гидроксиды Ж.(II) и (III) применяют в качестве пигментов. Природный дисульфид Ж. служит сырьем для получения серной кислоты, серы и Ж. Нитрат Ж. (III) используется как протрава при крашении хлопчатобумажных тканей и как утяжелитель шелка. Оксиды Ж. служат основным сырьем для получения металлического Ж., применяются в качестве пигментов; ферромагнитные оксиды Ж. используются в электротехнике, в производстве магнитных лент. Сульфат Ж.(II) используется для очистки сточных вод от цианидов и солей хрома, борьбы с вредителями садов и слизнями, для уничтожения мхов, лишайников и грибных спор, а также для питания растений и борьбы с засолением почв; в текстильной промышленности, для окраски кож, для приготовления чернил и минеральных красок, для консервации древесины, как химический реактив; отбросные растворы сульфата Ж. (II) перерабатывают на изоляционный материал феррон или ферригипс. Сульфат Ж.(III) применяется как коагулянт при очистке воды, для травления алюминия, меди и других металлов, при гидрометаллургическом извлечении меди. Хлорид Ж.(II) используют для получения хлорида Ж.(III), который служит коагулянтом при очистке воды, протравой при крашении тканей, катализатором в органическом синтезе, для получения других солей Ж. и железных пигментов. Ферриты находят применение в радиотехнической аппаратуре, в ЭВМ, автоматике и телемеханике.

 

4. Источники поступления в окружающую среду

Локальной техногенной аномалией является зона металлургических комбинатов, в твердых выбросах которых содержится, от 22000 до 31000 мг/кг Ж. В прилегающие к комбинатам почвы поступает до 31—42 мг/кг Ж. Вследствие этого в огородных культурах накапливается Ж. (например, в клубнике до 8,5 мг/кг при уровне в контроле 3,9 мг/кг). Большую опасность представляют сточные воды и шламы производств химического, металлургического, машиностроительного, металлообрабатывающего, нефтехимического, химико-фармацевтического, лакокрасочного, текстильного. Концентрация Ж. в травильных водах черных металлов достигает 5000—7000 мг/л. Содержание Ж. в составе сырого осадка, выпадающего в первичных отстойниках крупного промышленного города может достигать 1428 мг/кг.

 

5. Миграция и трансформация в окружающей среде

Важным фактором миграции и перераспределения Ж. в природе является биомасса Земли, в составе которой его содержится до 10 млрд. т. Концентрация элемента в живых организмах (мг/100г сухого вещества): морские водоросли 70, наземные растения 14, морские животные 40, наземные животные 16, бактерии 25. Многие составные части пищевой цепи интенсивно накапливают Ж. Активно аккумулирует его водная флора, причем интенсивность накопления зависит от времени года. В озерах Прибалтики хвощ содержит (мг % на золу): в мае 412, июне-июле 2250, в сентябре 2485; тростник — соответственно 213, 229 и 533. Интенсивно аккумулируют металл сине-зеленые водоросли — от 2,1·10^-2 до 113,0·10^-2 % сухой массы. Некоторые бактерии, являющиеся кормом малощетинковых червей, также концентрируют Ж. Таким путем осуществляется передача металла по трофической цепи к более высокоорганизованным организмам. Интенсивная деятельность особых железобактерий приводит к тому, что Ж. в водоемах не рассеивается, а быстро окисляется и концентрируется в донных отложениях. Животные организмы аккумулируют Ж. в меньших количествах, нежели растения.

 

6. Общий характер действия на теплокровных

Соединения Ж. (II) обладают общим токсическим действием: у крыс, кроликов при поступлении в желудок — параличи, смерть в судорогах, причем хлориды токсичнее сульфатов. Соединения Ж. (III) менее ядовиты, но действуют прижигающе на пищеварительный канал и вызывают рвоту.

В интоксикации хлоридом и сульфатом Ж.(Ш) на первый план выступают расстройства на уровне микроциркуляции: гиповолемия, вазоплегия и нарушение насосной деятельности сердца. Возможны конкурентные отношения с другими металлами.

Аэрозоли (пыль, дым) Ж. и его оксидов, руд и других соединений при длительном воздействии откладываются в легких и вызывают сидероз — разновидность пневмокониоза с относительно доброкачественным течением. Различают так называемый «красный сидероз», вызываемый оксидом Ж.(III) и «черный сидероз», возникающий от вдыхания пыли Ж., его карбонатов и фосфатов. Сидероз характеризуется малым количеством жалоб, удовлетворительным общим состоянием, длительным сохранением трудоспособности, редко сочетается с туберкулезом. Возможны также бронхиты, начальная эмфизема; сухой плеврит.

 

7. Острое и хроническое отравление. Животные и человек

Острое отравление. Животные. Среднесмертельные дозы Ж. и его соединений:

Вещество	Животные	Путь введения	ЛД50, мг/кг
Железо восстановленное (взвесь)	Крысы	В желудок	98,6 г/кг
Железа(II) сульфат	Крысы	В желудок	553
Железа(II) хлорид безводный	Крысы	В желудок	450
	Мыши	В брюшинно	59
Железа(II) хлорид технический	Крысы	В желудок	1872
Железа(II) хлорид тетрагидрат	Мыши	В брюшинно	92,5
Железа (III)хлорид	Крысы	В желудок	440
	Мыши	В брюшинно	375