Химиялық заттардың табиғи бірлестіктерге және адам организміне әсері

Тірі ағзаға қажетті тіршілік металдары деп аталатын металдардың жалпы сипаты  бойынша шамамен салмағы 70 кг адам ағзасында тіршілік металдарының мөлшері төмендегідей болады : кальций – 1700 г, калий – 250г, натрий – 250 г, магний – 42 г, темір – 5 г, мырыш – 3 г, мыс – 0,2 г, марганец, молибден, кобальт – барлығы шамамен 0,1 г. Ересек адамның денесінде 3 килограммға дейін  минералды тұздар бар, бұл мөлшердің 5/6 бөлігі сүйек ұлпаларына тиесілі. Кейбір макроэлементтер (магний, кальций) және көптеген микроэлементтер  ағзада биолиганд – аминқышқылдармен, нәруыздармен, нуклеин қышқылдарымен, гормондармен, дәрумендермен және тағы басқалармен комплекс түрінде кездеседі. Мысалы, темір  ионы комплекс түзуші ретінде- гемоглобин, кобальт-В 12 дәруменінің, магний- хлорофилл құрамына кіреді. Сонымен қатар, ағзада биологиялық маңызы жоғары  басқа да  элементтердің көптеген  биокомплекстері бар.

Химиялық  элементтердің ағзадағы мөлшерінің өзгеруіне әр түрлі аурулар әсер етеді. Мысалы, рахитпен ауырғанда фосфорлы – кальцийлі алмасу бұзылады да ағзадағы кальцийдің мөлшері төмендейді. Нефритпен ауырғанда электролитті алмасудың бұзылуының әсерінен ағзадағы кальцийдің, натрийдің, хлордың мөлшері азаяды да магний мен калий көбейеді.           Ағзадағы макро- және микроэлементтердің мөлшерін гормондар реттеп отырады.  Химиялық элементтердің адам ағзасындағы биологиялық орны әр түрлі болып келеді.           Макроэлементтер – ұлпаның құрылысын, осмос қысымының тұрақтылығын, иондық және қышқыл– негіздік құрамын реттеушілер. Микроэлементтер қан жасалу, тотығу – тотықсыздану, тамырлар мен ұлпалардың өткізгіштігіне белсенді әсер етушілер. Макро – және микроэлемент-тер – кальций, фосфор, фтор, йод, алюминий және кремний, сүйек және тіс ұлпаларының түзілуін қамтамасыз етушілер. Микроэлементер ферменттер, гормондар, дәрумендер, биологиялық белсенді заттар құрамына комплекс түзушілер немесе активаторлар түрінде  кіреді де зат алмасу, көбею, ұлпаның тыныс алу, улы заттарды залалсыздандыру үрдістеріне қатысады. Кейбір элементтердің мөлшері адам ағзасында жасы ұлғайған сайын өзгеріп отырады. Мысалы, кадмийдің бүйректегі және молибденнің бауырдағы мөлшері қартайғанда жоғарылайды. Жас ұлғайған сайын кейбір мырыш, ванадий және хром сияқты  микроэлементтердің мөлшерлері кемиді. Әр түрлі микроэлементтердің жетіспеушілігіне немесе артуына байланысты көптеген аурулар белгілі. Фтордың жетіспеушілігінен тіс жегісі, йодтың жетіспеушілігінен зоб, молибденнің артық мөлшерінен  подагра пайда болады. Адам ағзасын-дағы биогенді элементтер концентрациясы өмір сүрудің тепе-теңдігін сақтайды   (химиялық гомеостаз). Бұл баланс элементтің жетіспеушілігіне немесе артық болуына байланысты бұзылады және әр түрлі аурулар туады.

Микроэлементтердің  адам ағзасындағы мөлшері және қатынасы жайындағы мәліметтерді сот – медициналық сараптама жасау істеріне пайдаланады. Мысалы, этил спиртінің қатынасында алкогольді улану жағдайында бауырда кальцийдің мөлшері көбейіп, натрий мен калий азаяды. Тағам құрамында темір, мыс, мырыш, йод, кальций, фосфор, магний және т.б. элементтері жетіспесе, адам денсаулығына үлкен зардап келуі мүмкін. Сонымен қатар, ағзаға биогенді элементтердің тек қана жетіспеушілігі емес, артық мөлшері де зиян, өйткені бұл кезде химиялық гомеостаз бұзылады. Мысалы, тағамда марганец артық мөлшерде болса, плазмада мыстың мөлшері көбейеді, ал, бүйректе азаяды. Тағам құрамында молибденнің мөлшері көбейсе, бауырда мыстың мөлшері көбейеді. Тағамда мырыш көбейсе темірі бар фермент-тердің белсенділігі төмендейді. Сондықтан да тіршілікте маңызды болып саналатын минералды компоненттердің концентрациясы сәл ғана көбейсе олардың аз мөлшерінің өзі де улы болып табылады деуге негіз бар.

Магний  жүйке ұлпаларының жұмысын жақсартады, сүйек түзуге қатысады. Адамға күніне шамамен 400 мг магний керек. Қаңқаның мықтылығы оның құрамындағы элементтер фосфор мен кальцийдің мөлшеріне тығыз байланысты. Фосфордың мөлшері кальцийден бір жарым есе көп болуы керек. Ондай болмаған жағдайда тепе-тендік мөлшерін белгілі бір деңгейде ұстап тұру үшін жеткіліксіз мөлшерін сүйектегі қордан алады. Бірақ Д витамині оның арақатынасын реттеп отырады. Фосфор нерв клеткаларының қызметі үшін де керек, сондай-ақ ол — күш-қуат көзі. Сондықтан оның мөлшері барлық уақытта біркелкі болуы керек. Фтор, стронций адам тісінің мықты болуына әсер етеді. Адам ағзасында 250 – 300 г NaCl  болады, тамақпен 10 – 15 г күнделікті қайта толықтырылып отырады. Натрий хлоридінің артық мөлшері ішкі ағзаларға (бауыр, бүйрек) әсер ететіндігі зерттелген. Ал, Жамбыл облысындағы тұз бассейндері кендерінің (Ресей ғалымдарының зерттеулері бойынша барлығы 54 тұз бассейндері бар екендігі келтірілген) осы уақытқа дейін ашық болуы, желдің әсерінен тозаң түрінде аймаққа таралуы экологиялық ахуалының нашарлығын көрсетеді деуге болады.

Микроэлементтердің ағза үшін физиологиялық маңызы өте жоғары. Мыс – денсаулыққа өте пайдалы микроэлементтердің бірі. Егер ағзада мыс жетіспесе, бауырда қорланған темір гемоглобинмен байланысқа түсе алмайды. Мыстың мөлшерінің аз немесе көптік шамасының көрсеткіші-адамның шашы. Мыстың мөлшері төмендеген кезде немесе жетіспеген жағдайда шаш тез ағарады. Мыс қанға оттектің өтуін қамтамасыз етеді. Соның нәтижесінде жасуша, ұлпалар оттекпен жақсы қамтамасыз етіледі. Мыс көптеген ферменттердің құрамына кіреді, ұлпалардағы тотығу реакциясын жылдамдатады. Темір элементінің рөлі денсаулық үшін өте зор. Егер темір жетіспесе, баршамызға белгілі анемия немесе қан аздық ауруы пайда болады. Бұл элементтің ағзадағы тәуліктік мөлшері 11-30 мг. Адам қанында 3 г жуық темір бар. Оның мөлшері көрсетілген шамадан төмен болса, қанның қызыл клеткасының, яғни, гемоглобиннің түзілуі нашарлап, тыныс алу функциясы төмендейді. Темір ағзаға сырттан түседі, тамақтың құрамындағы темір ионы он екі елі ішектің жоғарғы бөлігінде қанға сіңеді. Темірдің ағзаға  дүрыс сіңбеуі асқазандагы түз қышқылының жетіспеуінен немесе темірдің белокпен байланысының нашарлауынан болады. Ал, тұз қышқылының жетіспеуінің өзі бауыр мен өт жолдарының дұрыс қызмет атқармауынан деуге болады, яғни, оларда әр түрлі тұздар тастар түрінде жиналады. Тастардың пайда болуы топырақ пен судың және қоректің сапасына байланысты екендігі түсінікті. Демек, облыс көлемінде халықтың денсаулығының төмен көрсеткіштері оларды қоршаған табиғат ортасына, экологиялық сипатына тікелей байланысты деуге болады. Жоғарыда айтылған элементтердің тәуліктік нормасын зерттеудің нәтижесінде мынадай қорытынды жасалады: ересек адамдар үшін микроэлементтердің тәуліктік мөлшері: алюминий — 49,01 мг, бром – 0,821 мг, темір – 1,1-30 мг, йод – 0,2 мг, кобальт — 0,05-0,1 мг, марганец — 5—7 мг, мыс — 2-3 мг, молибден — 0,15—0,3 мг, никель – 0,63 мг, рубидий – 0,35-0,5 мг, фтор – 2-3 мг, мырыш – 10—15 мг. Әрине, бұл көрсеткіштер адамның жас ерекшеліктеріне байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, ой еңбегімен айналысатын адамдар үшін марганецтің мөлшері тәулігіне 5-6 мг. Жас балаларға марганецтің мөлшері ересектерге қарағанда көбірек қажет болады. Сондықтан да соңғы жылдары микроэлементтер жайлы зерттеу жұмыстары жүйелі жүргізіліп келеді. Микроэлементтердің негізгі физиологиялық – биохимиялық қасиеттері бойынша Қазақстанда  П. Р. Загриценко, Ж. Қалекенов, Қ. Кенжеев,  Ж. Мамутов және    К. Сағатов, ал Ресейде Я. В. Пейве, М. Я. Школьник, П. А. Власюк, О. К. Кедров – Зихман сияқты ғалымдар зертеу жұмыстарын жүргізген.

Қоректік  зат, оны пайдалану барлық тірі организмге тән қасиет. Қоректену нәтижесінде  ағзада көптеген биологиялық, химиялық және физикалық үрдістер, яғни, көбею, өсу, даму, еңбек ету, т.б. жағдайлары болады. Адамның денсаулығы дұрыс болып қалыпты  өмір сүру үшін ең қажеттісі — қоректік заттың мөлшері, сапасы, ағзаға ену мөлшері міндетті түрде тиісті деңгейде сақталуы керек. Әрбір қоректік заттың энергетикалық балансын сақтау ең басты шарт болып табылады. Қоректік заттың құрамындағы әр түрлі бөліктерінің мөлшері, сапасы (белоктар, майлар, комірсулар, минералды заттар, макро және микроэлементтер, витаминдер) саны белгілі ретпен бір-біріне тығыз байланыста болатындығы анықталған. Төменде ағзаға қажетті кейбір негізгі қоректік заттардың мөлшерлері келтірілген (кесте1)

Ағзаға қажетті негізгі қоректік заттар

Кестеде келтірілген заттардың арасынан  фторидтерге тоқталатын болсақ, оның ағзаға қажетті мөлшері 0,5-1,0мг аралығында. Ал, судың құрамында болуға тиісті шекті мөлшері-0,75мг. Жамбыл облысы аймағындағы фторидтердің мөлшері шектен артық екендігі зерттелді, яғни, Талас-Аса бойындағы мөлшерлік шамасы 1,5-6,25мг/л.  Фторидтердің тотығу-тотықсыздану үрдісінен кейін ағза үшін маңызды иод элементін ағзадан ығыстырып шығару мүмкіндігі жоғары. Сонда, иодты дәрі-дәрмек пен қоректік заттарды қанша пайдалансақ та ағзадағы иодты фторидтердің ығыстырып шығарып жіберуі қазіргі кезде белең алып отырған зоб ауруының көбеюіне  негіз болып отыр.

2.4.Табиғи бірлестіктердің ластануы

 Биосфераның ластануы — адамның іс-әрекетінің нәтижесінде биосферада зиянды заттар мөлшерінің көбеюі, жаңа химиялық қосылыстардың пайда болуы, температураның көтерілуінен климаттың өзгеруі. Негізгі себептері: өнеркәсіптің (энергетика, транспорт, т.б.) тез қарқынмен дамуы, ауыл шаруашылығы мен күнделікті тұрмыста химиялық жетістіктерін кеңінен пайдалану, халық санының өсуі және урбанизациялану (қалалардың өсуі).

Кен қазындыларын өндіру кезінде жер  қойнауынан жылына 100 млрд. т тау  жыныстары алынады. Оның 10%-і ғана іске асады да, 90%-і жарамсыз қалдықтарға  айналып жер бетін ластайды. Жыл  сайын шартты түрдегі 1 млрд. т отын жағылады, атмосфераға 20 млрд. т СО₂, 300 млн. т СО, 50 млн. т NO,150 млн. т SO₂, 5 млн. т H2S, 400 млн. т-ға жуық күл, түтін, шаң-тозаң түседі. Ал гидросфераны 600 млрд. т-дай өндірістік және тұрмыстық ағын сулар ластайды. Мұнай өндіру және мұнай өнімдерін тасымалдау кезінде әлемдік мұхитқа 10 млн. т-ға жуық мұнай өнімдері төгіледі. Бұл ондағы тіршілікке үлкен зиян келтіреді. Жыл сайын топыраққа 100 млн. т-дай минералды тыңайтқыштар сіңіріледі.

Биосферада жыл сайын түзілетін жүздеген мың т әр түрлі жаңа химиялық қосылыстардың көпшілігі биологиялық және физиологиялық жолмен ыдырамайды. Биосферада ыдырамайтын заттардың шамадан артық жинақталуынан (мысалы, пестицидтер, полихлордифенилдер, т.б.) және табиғи ыдырау механизмдері немесе сіңіру қабілеті бар заттардың әсерінен (тыңайтқыштар, ауыр металдар, т.б.) табиғи жүйелер мен олардың биосферадағы байланыстары бұзылады. Биосферадағы зат айналымына бірнеше млн. т хлорорганикалық қосылыстарды енгізу, бір жағынан, жануарлардың (әсіресе, балықтар мен құстардың) көптеген түрлерінің жойылуына, ежелден қалыптасқан трофикалық тізбектердің үзілуіне, соның нәтижесінде биоценоздардың бұзылуына әкелсе, екінші жағынан, ұсақ жәндіктер мен микроорганизмдердің (космополит организмдердің) шамадан тыс көбеюіне соқтырды. Ағаш және қазба отындарды (тас көмір, мұнай) негізгі қуат көзі ретінде пайдалану атмосфераның зиянды газдармен және шаң-тозаңмен ластануының басты көзі болып табылады.

Соңғы жылдары атмосферадағы қорғаныштық  рөл атқаратын озон қабаты жұқарып, кейбір аймақтарда (мысалы, полюстерде) “озон ойықтары” пайда бола бастады. Олардың пайда болуына өндірістерден бөлінетін N, Cu, Fe, Mn, Cl, F, Br оксидтері мен ғарыш кемелерін ұшыру әсер етеді. Әсіресе, метан, этан, пропанның хлорлы және фторлы туындыларын (фреондар) өнеркәсіпте кеңінен пайдалану — озон қабатының жұқара түсуіне үлкен әсерін тигізіп отыр. Ал озон қабатының бұзылуы — Жер бетіндегі бүкіл тіршілікке үлкен зиян. Азот тотықтары мен күкірттің сумен қосылыстары “қышқылды жаңбыр” жаудырып, биосфераға орасан зор қауіп төндіруде. Биосфера ластануының тағы бір қауіпті де қатерлі көзі — қоршаған ортада радиоактивті қалдықтардың жинақталуы және АЭС апаттары.

Атмосфераның  ластануы — әр түрлі газдардың, қатты және сұйық заттардың немесе табиғи булар мен қалдықтардың ұсақ түйіршіктерінің ауаға қосылуы. Бұлардың ішінде газ тектес заттар атмосфераға шығарылатын ластағыштардың шамамен 90%-ін құрайды. Көп тараған атмосфера ластағыштарына күкіртті газ (SO₂), азот оксидтері(NO₂) , кеміртек оксидтері (иіс газы СО), хлор, формальдегид (НСНО), фенол-бенз(а)пирен, шаң-тозаң жатадыАтмосфераны ластайтын көздер негізгі үшеу:өндіріс,тұрмыстық котельные және көлік.Осылардың ішінен ең күшт ластайтыны ол өндіріс болып табылады.Ластану көздері:түтінмен бирге ауаға күкірт және көмірқышқыл газын шығаратын жылуэлектростанциялары;металл өндіріс орындары,әсіресе түсті металл олардың өндірісі салдарынан ауаға хлор,фтор,күкіртсутегін,аммиак оксидтерін,фосфордың қосылыстарын және сынап пен мышьяк қосылыстарын шығарылады;және үшінші ластау көзі химиялық және цеметті зауыттар.Улы газдар ауаға өндірісте жағылған отыннан,транспорттын жұмысы әрекетінен,тұрғын үйлердің жағылуы кезинде,тұрмыстық және өндірістік қалдықтарды жағу салдарынан түседі.Атмосфераны ластағыштарды бірінші ретті атмосфераға тікелей келип түсетіндер және екінші ретті деп бөледі.Мәселен атмосфераға келіп түсетин күкіртті газ су буларымен қосылып күкірт қышқылының тамшыларын түзетін күкіртті ангидридқа дейін қышқылданады,Күкүртті ангидрид пен аммиактың қосылуынан аммоний сульфатының кристалдары түзіледі. . Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.Осындай жолмен химиялық,фотохимиялық және физика-химиялық реакциялар салдарынан атмосфераның компоненттері мен ластағыш қосылыстардың арасында мүлде басқа екинші ретті әсерлер қалыптасады.Планетамыздағы пирогенді ластанудың негізгі көзі болып жыл сайын өндірілетін қатты және сұйық отынның 70%-ын қолданатын  жылу электростанциялары,металлдық және химиялық өндірістер болып келеді.Пирогенді шығу тегі бар негізгі улы қосылыстар мыналар болып келеді:

Кейбір улы қосылыстардың шекті  концентрацялары.    

Оттегі оксиді. Оттегі қосылыстарының толық жанбауы кезінде пайда болады.Ауаға ол өндіріс орындарының төгінділерімен,қатты қалдықтардың жағу және с выхлопными газами и түседі.Жыл сайын бұл газдың 1250 млн. т.  атмосфераға түседі. Оксид углерода парниктік эффект және планетадағы температураның жоғарылауына әсерін тигізеді.

Күкірті ангидрид.құрамында күкірт бар отынның жағылуы және күкүртті рудалардың өңделуі кезінде ауаға бөлінеді.жылына ( 170 млн. т ).Тек АҚШ-тың өзінде атмосфераға шығарылған  күкүртті ангидридттің жалпы мөлшері бүкіләлемдік төгілімнің  65 %ын құрады.

Серный ангидрид. Күкүртті ангидридтің қышқылдануынан пайда болады.Реакцияның түпкілікті продуктысы  аэрозоль немесе топырақты қышұылдандыратын,адамдарда тыныс алу жолдарының ауруларын асқындыратын жаңбыр суындағы күкүрт қышқылы болып табылады.Түсті және қара пирометаллдық өндірістер сонымен қатар ЖЭС жыл сайын атмосфераға ангидрид қышқылының  ондаған тоннасын шығарады.

Күкүртсутегісі .Атмосфераға жеке немесе күкүрттің басқа қосылыстарымен түседі.Ең негізгі төгушілері искусственного волокна,қант,коксохимиялық,мұнайөндіргіш болып келеді.

Азот оксидтері.Оны төгетін негізгі ластаушы көздер азот тыңайтқыштарын,азот қышқылын және нитраттарды,анилиндік бояғыштар,целлулоид,нитроқосылыстар өндіретін өндіріс орындары . Жыл сайн атмосфераға түсетін 20 млн. т.құрайды.