Просмотр кода страницы Тяжёлые металлы

[[Файл:Osmium crystals.jpg|мини|Кристаллы [[осмий|осмия]]]]
'''Тяжёлые мета́ллы''' — [[периодическая система элементов|химические элементы]] со свойствами [[металлы|металлов]] (в том числе и [[полуметаллы]]) и значительным [[относительная атомная масса|атомным весом]] либо плотностью. 

== Определение ==
Понятие «тяжёлые металлы» было предложено немецким химиком [[Гмелин, Леопольд|Леопольдом Гмелиным]] в 1817 году<ref>{{Книга|автор=[[Титов, Александр Фёдорович (биолог)|Титов А. Ф.]], Казнина Н. М., Таланова В. В.|заглавие=Тяжелые металлы и растения|место=Петрозаводск|издательство=Карельский научный центр РАН|год=2014|страницы=7|страниц=194|isbn=978-5-9274-0641-8}}</ref>. 

Известно около сорока различных определений термина ''тяжёлые металлы'', и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое. Соответственно, список тяжёлых металлов согласно разным определениям будет включать разные элементы. Используемым критерием может быть [[относительная атомная масса]] свыше 50, и тогда в список попадают все металлы, начиная с [[ванадий|ванадия]], независимо от плотности. Другим часто используемым критерием является [[плотность]], примерно равная или большая плотности [[железо|железа]] (8 г/см{{sup|3}}), тогда в список попадают такие элементы как [[свинец]], [[ртуть]], [[медь]], [[кадмий]], [[кобальт]], а, например, более легкое [[олово]] выпадает из списка. Существуют классификации, основанные и на других значениях пороговой плотности (например — плотность 5 г/см{{sup|3}}<ref>Металлы // [[Энциклопедический словарь (Педагогика)|Энциклопедический словарь]] юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — [http://padaread.com/?book=31085&pg=146 с. 141—144] {{Wayback|url=http://padaread.com/?book=31085&pg=146|date=20160304203337}}. — 320 с. — ISBN 5-7155-0292-6</ref><ref>{{книга
 | автор         = А. Т. Пилипенко, В. Я. Починок, И. П. Середа, Ф. Д. Шевченко
 | часть         = Металлы. Общие свойства металлов
 | заглавие      = Справочник по элементарной химии
 | оригинал      =
 | ссылка        =
 | издание       =
 | ответственный = под ред. академика АН УССР {{nobr|А. Т. Пилипенко}}
 | место         = К.
 | издательство  = Наукова думка
 | год           = 1985
 | том           =
 | страницы      = 341—342
 | страниц       = 560
 | isbn          =
}}</ref>) или атомного веса. Некоторые классификации делают исключения для [[Благородные металлы|благородных]] и [[Редкие металлы|редких]] металлов, не относя их к тяжёлым, некоторые исключают [[Чёрные металлы|нецветные металлы]] ([[железо]], [[марганец]]).
Чаще всего термин «тяжёлые металлы» рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения<ref>[http://iupac.org/publications/pac/74/5/0793/ «Heavy metals» a meaningless term?] {{Wayback|url=http://iupac.org/publications/pac/74/5/0793/ |date=20100331132310 }} — доклад [[ИЮПАК]]{{ref-en}}</ref>. 
При включении в эту категорию могут учитываться не только химические и физические свойства элемента, но и его [[Биологически активные вещества|биологическая активность]] и [[токсичность]], а также объём использования в хозяйственной деятельности<ref>[http://biology.krc.karelia.ru/misc/hydro/mon5.html Тяжёлые металлы] {{Wayback|url=http://biology.krc.karelia.ru/misc/hydro/mon5.html |date=20100323181028 }} // Справочник по гидрохимии</ref>.

В связи с описанной выше несогласованностью в определениях термина его использование в англоязычной научной литературе на протяжении долгого времени подвергается критике и служит предметом острых дискуссий. В русскоязычной же научной литературе использование этого термина в основном не вызывает возражений<ref>{{публикация|1=статья|автор=Захар Слуковский|заглавие=Не сломалось — не чини? Прошлое, настоящее и будущее термина heavy metals в научной литературе|издание=ТрВ — Наука|год=2021|месяц=06|день=01|номер=330|ссылка=https://trv-science.ru/2021/06/ne-slomalos-ne-chini-proshloe-nastoyashhee-i-budushhee-termina-heavy-metals-v-nauchnoj-literature/|страницы=8—9|архив дата=2021-06-08|архив=https://web.archive.org/web/20210608150433/https://trv-science.ru/2021/06/ne-slomalos-ne-chini-proshloe-nastoyashhee-i-budushhee-termina-heavy-metals-v-nauchnoj-literature/}}</ref>.

== Биологическая роль ==
Многие ''тяжёлые металлы'', такие как [[железо]], [[медь]], [[цинк]], [[молибден]], участвуют в биологических процессах и в определённых количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека ''[[микроэлемент]]ами''.
С другой стороны, ''тяжёлые металлы'' и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как [[свинец]] и [[ртуть]], определяются как ''токсичные металлы''. Некоторые элементы, такие как [[ванадий]] или [[кадмий]], обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов<ref>A biological function for cadmium in marine diatoms. Lane TW, Morel FM. </ref>.

=== Механизмы действия ===
Катионы Pb<sup>2+</sup>, Hg<sup>2+</sup>, Cd<sup>2+</sup> и другие, относимые к группе [[Принцип жёстких и мягких кислот и оснований|мягких]] кислот Льюиса, легко образуют прочные ковалентные связи с [[Тиолы|тиольными]] группами SH в молекуле аминокислоты [[Цистеин|цистеина]]. Ферменты, содержащие в своём [[Активный центр фермента|активном центре]] тиольные группы, при действии даже малых концентраций ионов тяжёлых металлов подвергаются [[Ингибитор|ингибированию]], как правило, необратимому, что приводит к серьёзному нарушению обмена веществ. <ref>{{Книга|автор=Е.С.Северин|заглавие=Биохимия: учебник для вузов|ответственный=|издание=5-е изд|место=М.|издательство=ГЭОТАР-Медиа|год=2008|страницы=|страниц=768 с.|isbn=ISBN 978-5-9704-1195-7}}</ref>

== Загрязнение тяжёлыми металлами ==
Загрязнение природных экосистем тяжелыми металлами и металлоидами (HMM) – это главным образом результат антропогенной деятельности. Именно поэтому в настоящее время разрабатываются технологии, направленные на ограничение подвижности HMM и уменьшение сроков протекания химических реакций по переводу поллютантов из подвижной в неподвижную форму<ref>{{Статья|ссылка=https://mst.misis.ru/jour/article/view/591|автор=V. V. Yurak, R. A. Apakashev, M. S. Lebzin, A. N. Malyshev|заглавие=Assessment of performance and environmental friendliness of a sorbent-based remediation method for heavy metal and metalloid contaminated soils (русская версия статьи Юрак В.В., Апакашев Р.А., Лебзин М.С., Малышев А.Н. Оценка эффективности и экологичности сорбент-ориентированного метода восстановления загрязненных тяжелыми металлами и металлоидами почв. Горные науки и технологии. 2023;8(4):327-340.)|год=2023-12-16|издание=Gornye nauki i tekhnologii = Mining Science and Technology (Russia)|том=8|выпуск=4|страницы=327–340|issn=2500-0632|doi=10.17073/2500-0632-2023-07-129|archivedate=2024-01-16|archiveurl=https://web.archive.org/web/20240116170349/https://mst.misis.ru/jour/article/view/591}}</ref>. Среди разнообразных загрязняющих веществ ''тяжёлые металлы'' (в том числе [[ртуть]], [[свинец]], [[кадмий]], [[цинк]]) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них — также способностью к накоплению в живых организмах. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединений ''тяжёлых металлов'' в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжёлых металлов в природных водах. К тяжёлым металлам относят более 40 химических элементов, но при учёте токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют примерно в четыре раза меньшее число элементов.

=== Загрязнение океана ===
Помимо сточных вод, большие массы соединений ''тяжёлых металлов'' поступают в океан через атмосферу и с захоронением разнообразных отходов в [[Мировой океан|Мировом океане]]. Для морских [[биоценоз]]ов наиболее опасны [[ртуть]], [[свинец]] и [[кадмий]].

=== Ртуть ===
[[Ртуть]] переносится в океан с материковым стоком (прежде всего — из стока промышленных вод) и через атмосферу.
В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. [[тонна|т]] ртути. До трети от этого количества образуется при выветривании пород, содержащих ртуть ([[киноварь]]). Ртуть антропогенного происхождения попадает в атмосферу в первую очередь при сжигании угля на электростанциях. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т) попадает в океан. Некоторые бактерии переводят токсичные [[Хлорид ртути(II)|хлориды ртути]] в ещё более токсичную [[метилртуть]]{{sfn|Ветошкин|2004|страницы=}}. Соединения ртути накапливается многими морскими и пресноводными организмами в концентрациях, во много раз превышающих содержание её в воде.

Употребление в пищу рыбы и морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению населения. Так, к 1977 году насчитывалось 2800 жертв [[Минамата (болезнь)|болезни Минамата]], причиной которой послужило поступление в залив [[Минамата]] со сточными водами отходов предприятий, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Соединения ртути высокотоксичны для человека.

=== Свинец ===
[[Свинец ]]— рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Помимо того, свинец поступает в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. До запрета на использование в топливе [[тетраэтилсвинец|тетраэтилсвинца]] в начале XXI века, выхлопные газы транспорта были заметным источником свинца в атмосфере. С континентальной пылью в атмосфере океан получает 20—30 тысяч тонн свинца в год{{sfn|Ветошкин|2004|страницы=}}.

В организм человека свинец попадает как с пищей и водой, так и из воздуха. Свинец может выводиться из организма, однако малая скорость выведения может приводить к накоплению в костях, печени и почках.

=== Кадмий ===
[[Кадмий]] является относительно редким и рассеянным элементом, в природе концентрируется в минералах цинка. Поступает в природные воды в результате смыва почв, выветривания полиметаллических и медных руд, и со сточными водами рудообогатительных, металлургических и химических производств. Большую опасность представляют отработавшие своё, неисправные и не подлежащие восстановлению [[никель-кадмиевые аккумуляторы]], которые ранее отправлялись на [[Свалка|свалки]] вместе с обыкновенными [[Твёрдые бытовые отходы|твердыми бытовыми отходами]], и не подвергались специальной процедуре утилизации.
Кадмий в норме присутствует в организме человека в микроскопических количествах. При накоплении организмом соединений кадмия поражается нервная система, нарушается фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к [[анемия|анемии]] и [[Остеопороз|остеопорозу]].

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [https://web.archive.org/web/20090610090158/http://www.1os.ru/content/subs/tyzmetal Тяжёлые металлы] — сайт «Очистные сооружения»
* [https://web.archive.org/web/20100323181028/http://biology.krc.karelia.ru/misc/hydro/mon5.html Тяжёлые металлы] — «Справочник по гидрохимии»

== Литература ==
* {{книга|заглавие=Большой Энциклопедический словарь|часть=Тяжелые металлы|год=2000|автор=|язык=ru}} — статья в Большом Энциклопедическом словаре
* {{книга|заглавие=Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии|часть=Тяжелые металлы|год=1989|автор=И.И. Дедю|язык=ru}} — статья в Экологическом словаре
* {{книга|автор=Юркова Т. И.|часть=Тяжёлые металлы|ссылка=https://web.archive.org/web/20090210015026/http://yurkovs.narod.ru/Ec_otr/ch22.htm|заглавие=Экономика цветной металлургии|место=Красноярск|год=2004}}
* {{книга|автор=А. Г. Ветошкин|часть=Источники загрязнения гидросфер|ссылка=http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=13898|заглавие=Процессы и аппараты защиты гидросфер|место=Пенза|год=2004|ref=Ветошкин}}
* {{книга|автор=Н. К. Чертко и др.|заглавие=Биологическая функция химических элементов|издание=Справочное пособие|место=Минск|год=2012|страниц=172|ISBN=978-985-7026-39-5|ref=Чертко}}
* Присутствие макрофитов в водной системе ускоряет снижение концентраций меди, свинца и других тяжёлых металлов в воде. // Водное хозяйство России. 2009. No. 2. с. 58—67.


{{перевести|en|Heavy metals}}
{{Загрязнения}}
{{Группы химических элементов}}

[[Категория:Металлы]]