Высокие концентрации ионов тяжелых металлов тест

Высокие концентрации ионов тяжелых металлов тест

Определение концентрации основных токсических микроэлементов и тяжелых металлов (ртути, кадмия, мышьяка, лития, свинца и алюминия) в крови, моче, волосах или ногтях, которое используется для диагностики острого и хронического отравления этими металлами.

Ртуть, кадмий, мышьяк, литий, свинец, алюминий.

Синонимы английские

Mercury, Cadmium, Arsenic, Lithium, Lead, Aluminium.

Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.

Мкг/л (микрограмм на литр), мкг/г (микрограмм на грамм), ммоль/л (миллимоль на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь, разовую порцию мочи, волосы, ногти.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Исключить из рациона алкоголь за сутки до исследования.
  • Не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Исключить прием мочегонных препаратов в течение 48 часов до сбора мочи (по согласованию с врачом).
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Современный человек подвержен повышенному риску интоксикации тяжелыми металлами. Их основными источниками являются загрязненная вода и воздух, а также продукты питания (например, рыба, выловленная из загрязненных водоемов, или фрукты и овощи, выращенные на загрязненной почве). У жителей крупных городов риск хронической интоксикации выше, так как небольшие, субтоксические дозы металла постоянно поступают в их организм и накапливаются в течение длительного времени. Реже отмечаются случаи острого отравления, при которых заболевание возникает в результате однократного поступления высоких доз токсических металлов. Острая интоксикация чаще носит профессиональный характер. Кроме того, интоксикация может развиться при применении препаратов токсических металлов в терапевтических целях для лечения некоторых заболеваний (соединения алюминия, лития, мышьяка). Особую опасность представляет литий, терапевтические дозы которого очень низкие.

Наиболее часто от тяжелых металлов страдает сердечно-сосудистая и нервная система, а также почки, желудочно-кишечный тракт, система кроветворения и костная ткань. Следует отметить, что клиническая картина отравления не имеет каких-либо специфических признаков и часто протекает по типу полиорганной недостаточности. По этой причине основной метод диагностики – анализ концентраций токсических металлов в различных биологических средах. Комплексное исследование позволяет измерить концентрацию основных токсических элементов (ртути, кадмия, мышьяка, лития, свинца и алюминия) в крови, моче, волосах или ногтях.

Для диагностики острого отравления ртутью, свинцом, литием и алюминием оптимальными средами являются кровь и моча, для диагностики острого отравления кадмием – кровь. Это связано с тем, что кадмий оказывает максимально выраженное токсическое воздействие на почечную ткань, что приводит к неинформативности анализа мочи.

Для диагностики острого отравления мышьяком, напротив, предпочтительнее использовать мочу. Мышьяк может быть определен в крови в течение лишь 2-4 часов после его воздействия на организм, в то время как повышенный уровень этого элемента в моче может быть зарегистрирован в течение 1-2 суток после интоксикации.

Для диагностики хронического отравления токсическими металлами оптимальной биологической средой является моча. Результаты исследования волос и ногтей менее надежны, чем исследование крови и мочи, потому что они способны накапливать металлы еще и из внешней среды.

При интерпретации результата исследования следует учитывать некоторые особенности метаболизма токсических металлов. Более выраженные признаки отравления наблюдаются у пожилых людей и новорождённых детей. Курение оказывает раздражающее воздействие на дыхательные пути и поэтому облегчает ингаляционный путь поступления металлов в организм. Чрезмерное употребление алкоголя ассоциировано с нарушением всасывания некоторых микроэлементов, что в свою очередь способствует реабсорбции токсических металлов. Следует также отметить, что ртуть обладает иммуногенным действием и способна вызывать реакции гиперчувствительности, выраженность которых зависит от иммунного статуса организма. Клинические симптомы интоксикации могут наблюдаться при нормальных концентрациях токсических металлов. Так, признаки отравления литием в виде тошноты, рвоты, тремора, нарушения ритма сердца, полиурии и жажды могут присутствовать при концентрации лития в крови в пределах 0,8-1,6 ммоль/л (т. е. при норме). Такая ситуация наиболее характерна для пожилых пациентов, страдающих несколькими сопутствующими заболеваниями (например, хронической почечной недостаточностью, гипотиреозом) и принимающих также другие лекарственные препараты (ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента, НПВС, блокаторы кальциевых каналов). С другой стороны, в некоторых ситуациях удается обнаружить повышенную концентрацию токсических металлов при отсутствии какой-либо симптоматики. Так, повышенный уровень мышьяка в моче может быть связан с употреблением большого количества морепродуктов, содержащих органические (нетоксические) соединения мышьяка. Таким образом, для правильной интерпретации результата исследования необходимы дополнительные анамнестические, клинические и лабораторные данные пациента.

Читайте также:  Самый лучший преобразователь ржавчины для металла

Для чего используется исследование?

  • Для диагностики острого и хронического отравления токсическими металлами.

Когда назначается исследование?

  • При профилактическом осмотре пациентов, занятых на добыче и переработке токсических металлов;
  • при наблюдении пациентов, получающих препараты лития (карбонат лития), алюминия (антациды, буферный аспирин) и мышьяка (триоксид мышьяка) в терапевтических целях;
  • при наличии признаков полиорганной недостаточности, особенно у пациента с особенностями профессионального или бытового анамнеза.

Что означают результаты?

Свинец: 0,15 — 4 мкг/л.

Кадмий: 0,013 — 2 мкг/л.

Ртуть: 0,21 — 5,8 мкг/л.

Мышьяк: 2 — 62 мкг/л.

1) Концентрация: 0,7 — 84 мкг/л;

2) Концентрация (ммоль/л): 0,6 — 1,2 ммоль/л.

Источник

Высокие концентрации ионов тяжелых металлов тест

    Главная
  • Список секций
  • Химия
  • АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОРГАНИЗМЕ ШКОЛЬНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ВЛИЯНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ

АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОРГАНИЗМЕ ШКОЛЬНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ВЛИЯНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Актуальность выбранной темы

Американские ученые исследовали группу детей, у которых были проблемы в обучении, дети имели слабую память, низкие учебные навыки. Оказалось в их организме превышено содержание тяжелых элементов, особенно ионов свинца. У городских жителей (в крупных городах) свинец накапливается в организме больше, чем у жителей сельских местностей, так как горожане вдыхают свинец с пылью в воздухе.

Гипотеза :

Нас заинтересовал этот вопрос и мы захотели провести свое исследование группы учащихся нашей школы из экологически чистого населенного пункта, на содержание в их организме ионов тяжелых металлов. Мы решили исследовать волосы этих учеников.

Цель нашей работы:

Исследовать волосы школьников разных возрастов на содержание в них ионов тяжелых металлов( Cd 2+ Fe 2+Pb2+ Al 3+ ) , а также выяснить влияет ли избыток этих ионов на интеллектуальные способности человека.

Задачи , которые мы поставили перед собой:

Изучить научную информацию о роли элементов – меди, кадмия, свинца и железа для живого организма

Практически исследовать волосы на содержание в них ионов тяжелых металлов

Сделать выводы по полученным результатам для каждого обследуемого ученика и разработать некоторые рекомендации

Методы исследования:

Анализ источников информации

Экспериментальный . Работа была выполнена в Научном парке на базе ресурсного центра Института химии СПбГУ по направлению Химии под руководством А.А.Проявкина –кандидата химических наук. Исследование проб проводилось на аппарате атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой

Начало формы

II. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

II Теоретическая часть: 1.Роль кадмия в организме человека (Cd)

Кадмий относится к тяжелым и очень токсичным металлам. Кадмий накапливается в почках, печени ,участвует в нескольких ферментативных реакциях. Скорость выведения кадмия очень низкая, поэтому количество этого тяжелого металла в организме с годами только увеличивается, что может привести к проблемам со здоровьем. Даже незначительное повышение уровня кадмия в крови отрицательно сказывается на деятельности головного мозга Курильщики подвергают свой организм загрузкой кадмием : одна пачка сигарет содержит примерно 3-4 мкг, из них 1 мкг полностью усваивается организмом

2. Физиологическая роль меди (Cu)

Медь накапливается в печени. Медь необходима для процессов образования гемоглобина и в этом смысле не подлежит замене другими элементами. Медь также участвует в процессах роста и размножения. Участвует в процессах пигментации, так как входит в состав меланина. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний , способствует усвоению железа.

3.Физиологическая рольжелеза (Fe)

Общее содержание железа в организме человека составляет около 4,25 г. Из этого количества 57% находится в гемоглобине крови, 23% — в тканях и тканевых ферментах, а остальные 20% — депонированы в печени, селезенке, костном мозге и представляют собой «физиологический резерв» железа. Средний пищевой рацион человека должен содержать не менее 20 мг железа, и 30 мг для беременных. При недостатке железа в организме развивается железодефицитная анемия (малокровие). Но при избытке железа наблюдаются явления отравления железом, которые выражаются рвотой, диареей (иногда с кровью), падением АД, параличом ЦНС и воспалением почек. Избыток железа в организме может привести к дефициту меди, цинка, хрома и кальция, а также к избытку кобальта.

4.Физиологическая роль свинца (Pb)

Читайте также:  Таблица менделеева с подсказками металлы

Свинецспособен накапливаться в костях, печени, почках, волосах и зубах. Установлено, что вдоль автомобильных дорог содержание свинца намного выше. Микроэлемент свинец, в большем или меньшем количестве, имеется в организме каждого человека. В среднем, организм человека (в возрасте от 20 лет и старше) содержит в себе около 2-х мг свинца. Этого количества вполне достаточно для всех внутренних обменных процессов, а большее количество может только навредить здоровью (отравление тяжёлым металлом). Микроэлемент свинец может начать действовать как канцероген и стать причиной появления раковых клеток, а в дальнейшем – развития раковых опухолей.

III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Практическая часть была выполнена в Научном парке на базе ресурсного центра Института химии СПбГУ по направлению Химии под руководством А.А.Проявкина –кандидата химических наук.

Методика опыта:

1этап – пробоподготовка для анализа волос.

Были отобраны образцы волос путем остригания отрезков длиной не менее 1см у 12 добровольцев. В качестве добровольцев выступили учащиеся нашей школы:

1класс -1чел.(мальчик 8лет)

2класс -2чел( мальчик +девочка) 9лет

4клас – 1чел (мальчик11лет)

9класс- 4чел ( 3мальчика +1 девочка) 15-16лет

11кл- 3чел (2мальчика+1 девочка) -17-18 лет

Взрослый мужчина(папа одного из учеников)- 38лет

2.Образцы волос были взвешены на электронных весах.

3.Затем навеску каждого образца волос помещали в термостойкий химический стакан, добавляли 10мл концентрированной азотной кислоты и медленно (в течение около получаса) упаривали на электрической плитке примерно до 1мл в вытяжном шкафу.

4.К полученному раствору приливали 0,5мл 30% раствора пероксида водорода и после нагревания в течение 1мин. добавляли 10мл разбавленной (1:99) азотной кислоты.

5.Вновь упаривали раствор до объема 1мл , после чего в него добавили 4мл разбавленной азотной кислоты и перенесли содержимое стакана в мерную колбу на 50мл.

6.Стаканы ополоснули раствором разбавленной азотной кислотой , который тоже сливали в мерные колбы на 50мл.

7.Общий объем растворов доводили до 10мл разбавленной азотной кислотой.

2 этап: Анализ проб на аппарате атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой. Метод основан на измерении интенсивности излучения света, испускаемого на определенных длинах волн атомами, возбужденными индуктивно-связанной аргоновой плазмой, и используется для определения концентраций исследуемых элементов. . Спектрометр обладает возможностью одновременного многоэлементного анализа (более 30 элементов), низкими пределами обнаружения (от 0,0001 мг/дм3 )

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

А) Результаты исследования на содержание в пробах волос элемента кадмия Cd 2+ Содержание кадмия Cd 2+ в волосах в норме 0,05-0,25 мг/л (см.Табл.№1)

Источник

Оценка токсичности тяжелых металлов для водного растения Elodea canadensis Текст научной статьи по специальности « Биологические науки»

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Зотина Т. А., Гаевский Н. А., Радионова Е. А.

В лабораторных экспериментах оценивали действие тяжелых металлов (Сu, Mn, Co, Ni, Zn) на физиологические показатели погруженного водного растения Elodea сanadensis : состояние фотосинтетического аппарата по изменению сигнала эпифлуоресценции хлорофилла ; фототаксис хлоропластов ; катионную проницаемость клеточных мембран , по выходу ионов калия из клеток. Эксперименты показали, что по чувствительности к тяжелым металлам (скорости проявления токсического эффекта) тест-реакции можно ранжировать следующим образом: флуоресценция хлорофилла > фототаксис хлоропластов > выход К+ из клеток. По чувствительности фототаксиса хлоропластов , как наиболее интегральной реакции из трех исследованных, металлы можно ранжировать следующим образом: Mn

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Зотина Т. А., Гаевский Н. А., Радионова Е. А.

The Estimation of Toxicity of Heavy Metals for Aquatic Plant Elodea Canadensis

The effect of heavy metals (Сu, Mn, Co, Ni, Zn) of physiology of submerged aquatic plant Elodea сanadensis : photosynthesis (chlorophyll epifluorescense); phototactic chloroplast displacement; plasmalemma permeability ( K+ leakage ), was estimated in laboratory experiments. On the sensitivity to heavy metals the tested parameters could be ranged as follows: chlorophyll epifluorescens > phototaxis of chloroplasts > K+ leakage from cells. According to the total inhibition for phototaxis of chloroplasts (as most integral and express parameter) the heavy metals could be ranged as follows: Mn

Текст научной работы на тему «Оценка токсичности тяжелых металлов для водного растения Elodea canadensis»

Journal of Siberian Federal University. Biology 2 (2009 2) 226-236

Оценка токсичности тяжелых металлов для водного растения Elodea canadensis

Т.А. Зотинаа,ь’ *, Н.А. Гаевскийь, Е.А. Радионоваь

a Институт биофизики Сибирского отделения Российской академии наук,

Россия 660036, Красноярск, Академгородок b Сибирский федеральный университет, Россия 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79 1

Received 1.06.2009, received in revised form 8.06.2009, accepted 15.06.2009

В лабораторных экспериментах оценивали действие тяжелых металлов (Си, Mn, Co, Ni, Zn) на физиологические показатели погруженного водного растения Elodea сanadensis: состояние фотосинтетического аппарата по изменению сигнала эпифлуоресценции хлорофилла; фототаксис хлоропластов; катионную проницаемость клеточных мембран, по выходу ионов калия из клеток. Эксперименты показали, что по чувствительности к тяжелым металлам (скорости проявления токсического эффекта) тест-реакции можно ранжировать следующим образом: флуоресценция хлорофилла > фототаксис хлоропластов > выход К+ из клеток. По чувствительности фототаксиса хлоропластов, как наиболее интегральной реакции из трех исследованных, металлы можно ранжировать следующим образом: Mn Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Читайте также:  Краска огнеупорная по металлу сертификат

Рис. 1. Доля активных хлоропластов в клетках при различных концентрациях металлов в воде через 1, 24 и 48 часов экспонирования (на столбиках нанесены значения стандартных отклонений средних, SD, n=30)

5 3500 -| * 3000 -™ 2500 —

® 500 — Г^П г»-! Г^п г^п г^п о.

© 0 1 10 15 20 30 60

Рис. 2. Динамика эпифлуоресценции хлорофилла «а» листьев (усл. ед.) при концентрации ионов меди (100 мг/л), приводящей к полному ингибированию фототаксиса через 1 час (на столбиках нанесены значения стандартных отклонений средних, SD, п=10)

1200 -| ¡5 1000 -§ 800 -.» 600 -:. 400 -* 200 -0 -М

Концентрация металла, мг/л

Концентрация металла, мг/л

1200 -| : 1000 -800 -600 -400 -200 -0 —

Контроль 0.001 0.01

Концентрация металла, мг/л

Рис. 3. Эпифлуоресценция хлорофилла «а» листьев (усл. ед.) в присутствии ионов металлов в воде через 1, 24 и 48 часов экспонирования (на столбиках нанесены значения стандартных отклонений средних, SD, п=10)

Контроль 0.001 0.01 0.1 1

Концентрация металла, мг/л

Концентрация металла, мг/л

Концентрация металла, мг/л

Рис. 4. Концентрация ионов калия в воде при различных концентрациях ионов металлов через 1 час, 24 часа и 48 часов воздействия на элодею. Концентрация калия в контроле через один час была ниже предела обнаружения (пояснения см. в тексте)

(100 мг/л), кроме марганца и цинка. Через 24 часа наблюдался значительный выход калия в воду при концентрациях металлов (Ni, Co, Zn) 0,1-10 мг/л. Через 48 часов существенный выход калия из клеток зарегистрирован при концентрации ионов кобальта, меди и цинка 0,01 мг/л. Таким образом, выход калия из клеток регистрировался позже, чем полное инги-бирование фототаксиса (рис. 1) в присутствии всех протестированных металлов.

Флуоресценция хлорофилла широко используется для биотестирования как показатель активности фотосинтетического аппарата водных растений (Küpper et al., 1996; Drinovec et al., 2004), эпифлуоресцентная микроскопия нашла применение для детектирования комплексов хлорофилла с тяжелыми металлами in vivo (Küpper at al., 1998). Экспериментально доказано, что снижение флуоресценции хлорофилла под действием тяжелых металлов происходит в результате замещения ионов магния в молекуле хлорофилла «а» с образованием комплексов «тяжелый металл-хлорофилл» (ТМ-chl) (Küpper et al., 1998).

В отличие от флуоресценции, реакция фототаксиса хлоропластов используется для биотестирования редко и в основном для ряски (Цаценко, Малюга, 1988). Экспериментально показано, что перемещение хлоро-пластов в клетках ряски под действием света происходит в результате не только влияния света на фотосинтез и дыхание (Witztum et al., 1979). Движение хлоропластов в клетках включает участие актин-миозиновых белков, АТФ, фотосинтеза и других процессов (von Braun, Schleiff, 2007). Поэтому, по сравнению с эпифлуоресценцией, фототаксис более интегральная реакция.

Наши эксперименты показали, что достоверное снижение сигнала эпифлуоресценции

под действием тяжелых металлов происходит быстрее, чем ингибирование фототаксиса хлоропластов. Однако при летальных концентрациях металлов сигнал эпифлуоресценции снижается не до нулевого значения (рис. 2), в отличие от реакции фототаксиса (рис. 1). Одним из основных достоинств реакции фототаксиса с точки зрения биотестирования является, на наш взгляд, отсутствие необходимости контроля. Как известно, при благо -приятных условиях фототаксис хлоропластов должен быть стопроцентным. И наоборот, летальный эффект сопровождается полным прекращением фототаксиса.

В табл. 1 приведены пороговые концентрации металлов, при которых наблюдалось полное ингибирование фототаксиса через разные временные интервалы. На основе полученных данных можно ранжировать металлы по степени их токсичности для элодеи. Так, через 1 час после начала воздействия цинк оказывает наиболее сильный токсический эффект (Mn 100 10 10 10 0,1

24 >100 1 0,1 0,01 0,01

48 1 0,1 фототаксис хлоропластов > выход К+ из клеток.

Фототаксис хлоропластов наряду с эпиф-луоресценцией хлорофилла «а» листьев является приемлемой тест-реакцией для оценки токсичности тяжелых металлов для элодеи в силу своей интегральности и возможности выполнения экспресс-оценки.

По токсичности для фототаксиса хлоро-пластов в листьях элодеи, как наиболее интегральной реакции из трех исследованных, для используемых экспериментальных условий металлы можно ранжировать следующим образом в порядке усиления эффекта: Mn phototaxis of chloroplasts > K+ — leakage from cells. According to the total inhibition for phototaxis of chloroplasts (as most integral and express parameter) the heavy metals could be ranged as follows: Mn Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector