Бериллий постоянно находится в растениях, а также в организмах животных, т.е. он является примесным ультрамикроэлементом. Биологическая роль бериллия изучена недостаточно. Известно, что соединения бериллия токсичны и вызывают ряд заболеваний (бериллиевый рахит, бериллиоз и т.д.). Особенно токсичны летучие соединения бериллия. Как уже было рассмотрено выше, отрицательное влияние иона Ве 2+ на физиологические процессы можно объяснить его химическими свойствами (способностью образовывать прочные связи с биолигандами и хорошей растворимостью фосфатов бериллия).
Магний формально относится к макроэлементам. Общее содержание его в организме 0,027 % (около 20 г). Топография магния в организме человека такова: в наибольшей степени магний концентрируется в дентине и эмали зубов, костной ткани. Накапливается он также в поджелудочной железе, скелетных мышцах, почках, мозге, печени и сердце. У взрослого человека суточная потребность в магнии составляет около 0,7 г. Ион магния, так же как и ион калия, является внутриклеточным катионом.
В биологических жидкостях и тканях организма магний находится как в виде акваиона, так и в связанном с белками состоянии в количестве <: 10~2 %, т. е. по сущности это микроэлемент.
Рис. Топография s-элемёнтов IIА-группы в организме человека
Концентрация ионов магния внутри клеток примерно в 2,5-3 раза выше, чем во внеклеточных жидкостях. Ионы магния играют важную биологическую роль в организме человека. Вследствие меньшего радиуса иона и большей энергии ионизации ион Мg 2+ образует более прочные связи, чем ион кальция, и поэтому является более активным катализатором ферментативных процессов. Входя в состав различных ферментативных систем, ион магния является их незаменимым компонентом и активатором (такие ферменты, как карбоксипептидаза, холинэстераза и некоторые другие, являются специфическими для иона магния).
Гидролиз АТФ, сопряженный с рядом ферментативных реакций, в результате которых образуется гидрофосфат-ион НРО 4 2- и выделяется большое количество энергии, проходит при обязательном избытке ионов Мg 2+ .
Кальций
Кальций относится к макроэлементам. Общее содержание его в организме 1,4 %/ Кальций содержится в каждой клетке человеческого организма. Основная масса кальция находится в костной и зубной тканях. В среднем взрослый человек в сутки должен потреблять 1 г кальция, хотя потребность в кальции составляет только 0,5 г. Это связано с тем, что кальций, вводимый с пищей, только на 50 % всасывается в кишечнике. Сравнительно плохое всасывание является следствием образования в желудочно-кишечном тракте труднорастворимых кальция фосфата Са 3 (РO 4) 2 и кальциевых солей жирных кислот.
В организме концентрация ионов кальция регулируется гормонами.
В костях и зубах взрослого человека около 1 кг кальция находится в виде нерастворимого кристаллического минерала - гидроксилапатита Са 10 (РO 4) б (ОН) 2 , образование которого происходит при взаимодействии ионов кальция с фосфат-ионами.
В крови и лимфе кальций находится как в ионизированном, так и в неионизированном состоянии-в соединениях с белками, углеводами и др. Механизм свертывания крови состоит из ряда этапов, многие из которых зависят от наличия ионизированного Са 2+ . Ионы кальция принимают активное участие в передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регулировании работы сердечной мышцы.
Концентрации ионов кальция внутри и вне клетки соответственно составляют 10 -6 и (2,25-2,8) 10 -3 моль/л. Поскольку кальций практически не используется внутри клетки, он выступает в качестве строительного материала в организме, в костях, зубах. Скелет - основное хранилище кальция в организме.
Используют кальций хлорид при отравлении солями магния, а также оксалат- и фторид-ионами. Применение препарата в первом случае основано на взаимозамещаемости ионов кальция и магния в организме, а во втором случае-на,образовании нетоксичных малорастворимых соединений кальция оксалата и фторида.
Антацидным и адсорбирующим действием обладает кальций карбонат СаСОз. Его назначают внутрь при повышенной кислотности желудка, так как он нейтрализует соляную кислоту:
СаСОз (т) +2НС1 (жел.сок) = СаСl 2 (р) + Н 2 O (ж) + СO 2 (г)
Кальций сульфат (жженый гипс) применяют для приготовления гипсовых повязок при переломах, а также в качестве слепочного материала при протезировании зубов.
Находит применение в медицине и радиоактивный изотоп Са. С помощью этого изотопа были изучены процессы всасывания и распределения кальция в организме, отложения его в костях и выведение при нормальной жизнедеятельности организма и различных патологиях.
Бериллий относят к группе металлов. И, несмотря на то, что в природе он довольно редкое явление, его часто используют в промышленности. Кто знает, возможно, без него не осуществилась бы давняя мечта человечества — полёт в космос, ведь этот серебристо-серый металл практически незаменим в строении ракет и в аэрокосмической отрасли.
В поисках названия — от Велура до Берилловой земли
Несложно догадаться, что свое наименование бериллий получил от минерала берилла. Но что известно о происхождении корня слова — «берилл»? Предполагается, что название минерала связано с торговым городом Велур на юге Индии, в окрестностях которого было найдено месторождение изумрудов — разновидностей берилла. Берилл означает «кристалл», «жемчуг», или «отбелить, становиться бледным».
В 1798 известный французский химик Луи Никола Воклен выявил в минерале берилле окись неизвестного ранее металла бериллия. Его работа была опубликована в научном журнале. Редактор издания решил дать элементу название «глицина» (с древнегреческого. «глюциний» означает сладкий), так как при растворении в воде его соединения принимали сладковатый вкус. Однако немецкому химику Мартину Клапроту и шведскому минералогу Андерсу Экебергу такое название хим.элемента пришлось не по душе, и приведя в аргумент то, что у солей иттрия также сладкий вкус и дали свое название элементу – «берриловая земля».
Тем не менее, примерно до середины 19 века бериллий все равно называли «глицинием» или «глюцинием». Стоит отметить, что в выявлении этого элемента оставлен и русский след. Русский горный инженер И. В. Авдеев в ходе своих исследований выявил точный состав соединений бериллия. Данные этого ученого пригодилось Дмитрию Менделееву при составлении знаменитой Периодической таблицы, в ней Менделеев отнес бериллий ко 2-ой группе элементов.
Еще один важный факт — Вокленом металл был выделен не в чистом виде, а лишь в виде оксида ВеО, а беспримесный бериллий получили лишь в 1828 году.
Насколько опасен бериллий для организма человека
Бериллий , в отличие от своего минерала бериллонита, для магов, литотерапевтов и астрологов не представляет никакого интереса. Все дело в ядовитых качествах элемента, из-за которых человеку попросту опасно работать с ним без использования специальных приборов.
Известно, что в организм человека с пищей и водой бериллий поступает в малых количествах, в основном он присутствует в томатах и листовом салате.
Преимущественно бериллий попадает в организм человека ингаляционно, через органы дыхания в виде дыма и пара. Поэтому люди, чья работа сопряжена с частым вдыханием пыли, содержащей бериллий, рискуют приобрести такое профессиональное заболевание как бериллиоз (саркоидоз легких). Печальная статистика гласит, что из 100 отравлений бериллием, 10 случаев заканчивались летальным исходом для человека. Первый случай со смертельным исходом был зафиксирован в 1930 году, тогда в воздухе на 1 кубический метр было всего 25 мг бериллия.
При чрезмерной насыщенности бериллия в пище может произойти процесс, вследствие чего разовьется неизлечимый бериллиевый рахит. От него страдают животные, чья область обитания попадает под провинции, богатые бериллием.
Агентство по охране окружающей среды США заявило, что преимущественно поступление элемента в среду обитания и деятельности человека происходит через сжигание каменного угля. Чаще всего он загрязняет почву, поступление его в воду невелико.
В ходе исследований, проведенных Международным агентством по изучению рака, и связанных с влиянием бериллия на здоровье человека, этот химический элемент причислен к потенциально канцерогенным веществам.
Где применяется бериллий
Наибольшие запасы бериллия находятся в США, преимущественно в Юте, кроме того залежи бериллия имеются в Бразилии и России. Бериллий используют для надобностей оборонной промышленности. К примеру, этот металл применяют в производстве реакторов для атомных подлодок, кораблей — в электронном, оптическом и спутниковом оборудовании.
Находят применение бериллию в атомной отрасли. Распространено использование этого металла в нефтедобывающей и газовой промышленностях, а также в изготовлении компьютеров. Может быть использован бериллий для изготовления медицинского оборудования, в частности для ренгтен-аппаратов.
Пик частого применения бериллия в производстве самолетов выпал на 40-ые, военные годы, так как во время Второй Мировой выросла необходимость в быстром и высококачественном изготовлении боевых воздушных кораблей.
Кроме того бериллий незаменим при изготовлении тормозов для аэрокосмического оборудования, тепловых экранов.
Материалы, созданные на основе бериллия, ценны множеством свойств: они и легки, и прочны, и стойки к высоким температурам.
Бериллий является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Бериллий используется в промышленности, в частности он выступает в роли источника нейтронов в атомном реакторе. Но этот элемент содержится и в человеческом организме. В этой статье мы поговорим про влияние этого элемента на здоровье человека, а также про недостаток, дефицит бериллия в организме.
Воздействие бериллия на организм
Если концентрация в воздухе достигнет 0, 01 мг на куб. м, могут проявиться явные признаки отравления бериллием. Выделяют три стадии отравления:
- Лихорадка литейщиков, сопровождается значительным повышением температуры, и проходит через сутки - двое.
- Воспаление легких, вызванное токсическим воздействием бериллия, может проявиться спустя несколько лет.
- Хроническое отравление - промышленный саркоидоз, или бериллиоз.
Согласно статистике, 100 отравлений в 10-ти случаях заканчивается смертельным исходом.
Бериллий относится к классу нерадиоактивных химических элементов. Его использование в последние годы увеличилось на 500%, при том что применение хрома возросло всего лишь на 50%, бора на 78%, марганца на 45%, меди на 30%, цинка на 44%, никеля на 70%.
Бериллий является достаточно редким элементом на нашей планете. Он характеризуется рядом ценных свойств: при достижении определенных условий он служит источником нейтронов, к тому же он очень легкий, примерно в 4 раза легче железа. Энрико Ферми в своих первых экспериментах использовал именно препараты бериллия и радия, благодаря которым и появился первый реактор. От всех остальных металлов бериллий отличается тем, что он не ржавеет.
Несколько десятков лет бериллий в комплексе с цинком использовался в качестве наполнения цветных уличных фонарей, свет которых, как, оказалось, впоследствии являлся токсичным.
Порошок бериллия используется в топливных смесях, использующихся в ракетах, при сгорании он выделяет огромное количество энергии. Однако все его многочисленные преимущества перевешивает всего лишь один единственный недостаток: бериллий является ядовитым, даже в минимальных количествах он может вызвать отравление. Он оказывает губительное влияние на половые функции.
Повсеместное использование бериллия в промышленных целях серьезно беспокоит диетологов, врачей и все население планеты.
Бериллий является токсичным химическим элементом. В организм бериллий может попасть через легкие и с пищей. Ежесуточно в организм человека попадает порядка 10-20 мкг бериллия. В пищеварительной системе в растворимом виде бериллий способен взаимодействовать с фосфатами, в результате чего получается плохо растворимая соль. Кроме того, бериллий связывается с белками эпителия и образуются прочные протеинаты. По этой причине всасываемость бериллия в пищеварительном тракте достаточно невелика и колеблется в пределах 4-10% от поступившего в организм элемента. Данный показатель напрямую зависит от уровня кислотности желудочного сока. В организме общее количество данного элемента достигает 0, 4-40 мкг. Металл присутствует в мышечной, костной ткани и в крови. Бериллий может накапливаться в печени, легких, костях, лимфатических узлах и миокарде. Выводится он с мочой (около 90%).
Бериллий принимает участие в поддержании иммунитета, в регуляции фосфорного обмена. Активность бериллия проявляется в ряде биохимических реакций, которые связанны с участием некоторых неорганических фосфатов.
Недостаток бериллия и его избыток
В организме человека содержание бериллия должно составлять не больше 0, 036 мкг. Активность ряда ферментов (аденозинтрифосфазы, щелочной фосфазы) может тормозиться, если имеет место быть дефицит бериллия в крови.
Повышенное содержание данного элемента в пище приводит к образованию фосфатов бериллия. Бериллий способен забирать фосфаты из важнейших частей костей, он замещает кальций, тем самым ослабляя костную ткань и способствуя ее разрушению. Экспериментально доказано, что введение данного элемента в организм животных может вызвать «бериллиевый» рахит. Даже при малых количествах бериллия в составе кости может привести к ее размягчению (бериллиоз). В области парентерального введения солей бериллия наблюдается разрушение близлежащих тканей, впоследствии бериллий вывести из организма практически невозможно, он начинает скапливаться в печени и скелете.
Согласно современным представления о бериллии, можно сказать, что данный элемент является токсичным, канцерогенным и мутагенным. Патогенное воздействие бериллия можно наблюдать в результате ингаляций в концентрациях, превышающих норму примерно в 2 раза. Соли бериллия оказывают угнетающее действие на активность некоторых ферментов. Хорошо изучены токсические свойства данного элемента. В патологии выделяют хронические и острые отравления бериллием. Вывод соединений бериллия, например, из лимфоидной ткани, происходит очень медленно, так бериллий может выводиться на протяжении 10 лет. Достаточно высокий уровень бериллия можно наблюдать в семьях, контактирующих с данным элементом на производстве.
К основным признакам повышенного содержания в организме бериллия относят:
- Всевозможные поражения кожи - эритемы, дерматоз;
- Поражение легких - саркоидоз, фиброз;
- Бериллиоз;
- Эрозии слизистых пищеварительного тракта;
- Литейная лихорадка;
- Развитие опухолей, аутоиммунных процессов;
- Нарушение функций печени, миокарда.
Для того, чтобы предупредить развитие патологий, вызываемых контактом с различными соединениями бериллия на производстве, необходимо придерживаться правил по технике безопасности (использование сменной одежды, респиратора), устранение воздействия на организм человека всевозможных раздражителей (холодный воздух, никотин, спреи). На определенных стадиях развития патологий может потребоваться смена работы.
Бериллий (Ве) Разрушитель костей
Бериллий относится к токсичным ультрамикроэлементам. Физиологическая роль бериллия в организме человека изучена недостаточно, однако известно, что бериллий может участвовать в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, поддержке иммунного статуса организма.
Суточная потребность организма человека точно не установлена, однако есть данные, что оптимальное среднесуточное поступление бериллия составляет 10–20 мкг.
В организм человека бериллий может попадать как с пищей, так и через легкие. При введении в растворимой форме в желудочно-кишечный тракт бериллий взаимодействует с фосфатами и образует плохо растворимый Be 3 (PO 4) 2 или связывается с белками эпителиальных клеток в прочные протеинаты. Поэтому всасываемость бериллия в желудочно-кишечном тракте невелика и колеблется от 4 до 10% от поступившего количества. Следует отметить, что этот показатель зависит также и от кислотности желудочного сока.
Общее количество бериллия в теле взрослого человека колеблется (по разным данным) от 0,4 до 40 мкг. Бериллий постоянно присутствует в крови, костной и мышечной тканях (0,001–0,003 мкг/г) и других органах. Установлено, что бериллий может депонироваться в легких, печени, лимфатических узлах, костях, миокарде.
Выводится бериллий из организма преимущественно с мочой (более 90%).
Биологическая роль в организме человека . В основном бериллий участвует в обмене магния и фосфора в ткани. Установлено, что активность соединений бериллия отчетливо проявляется в различных биохимических превращениях, связанных с участием неорганических фосфатов.
Действие бериллия на организм многостороннее. На сегодня доказан его токсический (в том числе – и цитотоксический), сенсибилизирующий, эмбриотоксический и канцерогенный эффекты. Последний установлен в эксперименте на животных определенных видов и обсуждается в отношении человека. Бериллий и его соединения имеют способность проникать во все органы, клетки и их ядра, в клеточные органеллы, в частности, в митохондрии. Он повреждает клеточные мембраны , в том числе – и их липидные компоненты , нарушая микровязкость. Бериллий тормозит активность АТФ–азы саркоплазматического ретикулума путем ингибирования транспорта магния и кальция.
Проникая в ядра клеток, бериллий снижает активность ферментов синтеза ДНК, в частности ДНК–полимеразы, имеются указания на значение нарушений синтеза ДНК для появления аномальных белков, играющих роль аутоантигенов.
Цитотоксический эффект соединений бериллия изучен на фагоцитах. В частности, введение сульфата и цитрата бериллия вызывает блокаду клеток системы мононуклеарных фагоцитов и снижает индекс фагоцитоза на 65–75%. Введение фосфата бериллия подавляет воспалительную реакцию .
При внутритрахеальном введении соединений бериллия происходит повышенный выход макрофагов и полинуклеаров в просвет альвеол. Однако подвижность макрофагов при этом снижается, их органеллы повреждаются и снижается синтез ДНК.
Показано, что при ингаляции растворимых солей бериллия разрастается соединительная ткань преимущественно в периваскулярных и перибронхиальных зонах. Фиброз развивается в ответ на проникновение бериллия в легкие, причем этот процесс имеет максимальную скорость в течение первого месяца после внутритрахеального введения гидроокиси бериллия. Склероз легочной ткани, как правило, сочетается с возникновением своеобразных гранулем. Электронно-микроскопические и гистохимические исследования последних лет показали сходство их с гранулемами аллергического характера. Доказано, что в лимфоцитах гранулем число органелл увеличено. Этот факт и наличие большого числа свободных рибосом свидетельствуют об их активном состоянии. Эпителиоидные клетки гранулем возникают из мононуклеаров и лимфоцитов. Уже в первые месяцы после ингаляции растворимых соединений бериллия развиваются гранулемоподобные узелки, состоящие из лимфоидно–гистиоцитарных элементов. В центре таких узелков обнаруживаются распадающиеся макрофаги и клеточный детрит. Это трактуется как результат выхода бериллия при гибели макрофагов, поглотивших его.
Синергисты и антагонисты бериллия . Антагонистом бериллия является магний . Магний в организме преимущественно находится внутри клеток, где образует соединения с белками и нуклеиновыми кислотами, содержащими связи Mg–N и Mg–O. Сходство физико-химических характеристик ионов Be 2+ и Mg 2+ обусловливает их способность к взаимному замещению в таких соединениях. Это объясняет, в частности, ингибирование магнийсодержащих ферментов при попадании в организм бериллия.
Признаки недостаточности бериллия . Научные данные отсутствуют.
Повышенное содержание бериллия
в пище способствует образованию фосфата бериллия. Систематически «отнимая» фосфаты у важнейшей части костей – фосфата кальция, – бериллий ослабляет и разрушает костную ткань. Известно, что введение этого элемента животным вызывает «бериллиевый» рахит
. Установлено, что даже небольшое количество бериллия в составе костей приводит к их размягчению.
В местах парентерального введения бериллия происходит разрушение окружающих тканей, отсюда бериллий выводится очень медленно. В конце концов бериллий депонируется в скелете и печени.
По современным представлениям, бериллий – это токсический, канцерогенный и мутагенный элемент . Патогенное действие бериллия наблюдается при его ингаляции в концентрациях, превышающих предельно допустимые концентрации в 2 и более раз. Соли бериллия в концентрации 1 мкмоль/л специфически ингибируют активность щелочной фосфатазы, угнетающе действуют на другие ферменты. Достаточно хорошо изучены иммунотоксические свойства бериллия.
В патологии различают острые и хронические отравления бериллием. Известно, например, что элиминация соединений бериллия из организма (особенно из органов лимфоидной системы, где они аккумулируются), происходит чрезвычайно медленно, в течение более 10 лет. Повышенный уровень бериллия встречается в семьях рабочих, контактирующих с этим элементом на производстве.
Основные проявления избытка бериллия : поражение легочной ткани (фиброз, саркоидоз), поражение кожи – экзема, эритема, дерматоз (при контактах соединений бериллия с кожей), бериллиоз, лихорадка литейная (раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей); эрозии слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, нарушение функций миокарда, печени, развитие аутоиммунных процессов, опухоли.
Бериллий необходим : в древности бериллом (силикат алюминия и бериллия) лечили огромное количество женских заболеваний. Бытовало мнение, что с помощью порошка берилла можно избежать опущения матки, зубной и головной боли, а бериллиевые браслеты защищают от заболеваний яичников и мочевого пузыря. Врачи–литотерапевты современности рекомендуют носить берилл в случае расстройств нервной системы и хронических болезней дыхательной системы.
Пищевые источники бериллия
: поступление бериллия с пищей и водой незначительно, значительные количества накапливаются в томатах и в листовом салате .
Основной путь поступления бериллия в организм – ингаляционный, т.е. через дыхательные пути. У людей, которые работают в условиях, где есть вероятность вдыхания пыли, содержащей бериллий, может развиться профессиональное заболевание – бериллиоз
(бериллиевая или химическая пневмония).
Был открыт французским химиком Луи Никола Вокленом в 1798 г. Также данный элемент, его соединения и минералы исследовал русский химик И. В. Авдеев.
Название бериллия происходит от древнегреческого названия минерала берилла, которое в свою очередь произошло от названия города Белур в Индии. В начале данный элемент получил название «глюциний», что с древнегреческого переводится как сладкий. Это было связано со сладким вкусом растворимых в воде соединений бериллия.
Бериллий в организме человека
Бериллий считается довольно таки редким элементом. Он оказывает токсическое, канцерогенное и мутагенное действие на организм животных и человека. В организм человека он поступает с воздухом и пищей. В среднем в сутки в наш организм попадает 10-20 мкг бериллия. Поступая в желудочно-кишечный тракт в растворимой форме бериллий взаимодействует с фосфатами. В результате образуется плохо растворимое соединение Be3(PO4)2. Также бериллий способен связываться белками эпителиальных клеток в прочные протеинаты. В желудочно- кишечном тракте всасывается немного бериллия — от 4 до 10%. Процент всасывания также зависит от кислотности желудочного сока.
В среднем в организме человека содержится 0,4 — 40 мкг бериллия. Он концентрируется в основном в костной и мышечной тканях, крови и в других органах.
Бериллий депонируется в печени, легких, костях, лимфатических узлах и в миокарде. Выводится он из организма в основном с мочой (около 90%). Бериллий участвует в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, поддерживает иммунный статус организма. При употреблении чрезмерного количества бериллия образуется фосфат бериллия. Он способен ослаблять и разрушать костную ткань, негативно воздействуя на кальций. Бериллий обладает способностью замещать магний в некоторых ферментах, нарушая их работу.
Согласно исследованиям, введение бериллия животным провоцирует развитие «бериллиевого» рахита. Даже небольшое количество данного элемента в костях приводит к их размягчению (бериллиозу). Высвобождается бериллий из организма очень медленно, в течение 10-ти лет. В группе риска отравления бериллием рабочие промышленных предприятий.
Симптомы пере избытка бериллия в организме :
- поражение легких (саркоидоз, фиброз);
- нарушения функций сердца и печени;
- кожные поражения — дерматоз,экземы, эритемы;
- бериллиоз;
- раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек глаз);
- эрозии слизистых оболочек желудка и кишечника;
- возникновение аутоиммунных процессов и опухолей.
Для предупреждения отравления бериллием на производстве необходимо соблюдать меры предосторожности, а именно использовать респиратор, носить сменную одежду и т.д. Также нужно избегать негативное воздействие на организм таких раздражителей, как спреи, холодный сухой воздух и никотин. В крайнем случае при интоксикации необходимо сменить работу.