Свинец относится к наиболее известным ядам и даже среди современных токсикантов играет весьма заметную роль.
Во времена расцвета Древнего Рима были введены в употребление свинцовые трубы для водопроводов и металлические сплавы, содержащие свинец, для кухонной посуды и сосудов для питья. Мы можем с уверенностью полагать, что в этот период у представителей высших слоев римского общества в организме накапливались повышенные количества свинца. Исследование содержания свинца в скелетах из захоронений того времени подтверждает это предположение. На этих данных базируются теории, объясняющие упадок римского могущества хроническим свинцовым отравлением тогдашней интеллигенции.
Во всяком случае, ухудшение умственных способностей в результате накопления свинца в организме недавно удалось продемонстрировать Шлипкётеру (Н. W. Schlipköter), руководителю Института силикоза и охраны воздушной среды в Дюссельдорфе. Он исследовал у детей содержание свинца в молочных резцах и одновременно их умственное развитие при помощи тестов. Дети с высоким содержанием свинца в зубах во всех случаях хуже справлялись с предлагаемыми задачами. Создается впечатление, что все процессы, требующие языковых навыков и внимания, очень чувствительны даже к относительно малым концентрациям свинца в организме.
Крысы, получавшие такие количества свинца, которые они могли бы поглотить в экстремальных условиях промышленного центра, показали «значительное ослабление способности к обучению». В отличие от контрольных животных, содержавшихся в нормальных условиях, крысы, отягощенные большими дозами свинца, несмотря на усиленную тренировку, были не в состоянии распознавать различные фигуры.
Как бы то ни было, — если уж вернуться к вопросу о древних римлянах, — свинец легко переходит из стенки сосуда в жидкость, которая в него налита. Это показывает опыт с керамическими сосудами, покрытыми свинцовой глазурью, которые в прошлом импортировались из Канады в ФРГ. Один литр фруктового сока или вина, находившегося в таком сосуде на протяжении одного дня, содержал столько свинца, что маленький ребенок, выпив этот литр, мог бы получить смертельное свинцовое отравление.
Рис. 19. Снижение численности жука-нарывника Meloe violaceus в Финляндии: распространение этого вида до 1960 г. (косая штриховка) и после 1960 г. (кружочки). Пожалуй, никакие другие насекомые не реагируют так сильно, как паразитоиды. Снижение численности названного вида началось еще до интенсивного использования средств защиты растений в сельском хозяйстве. Очевидно, оно могло быть вызвано также и выхлопными газами в результате интенсивного развития транспорта; возможно, действовали и другие факторы. Подобные наблюдения отмечены и для Средней Европы. (Nuorteva et al., 1983).
Согласно Рюдту (Rüdt, 1978, S. 34), свинец, «подобно другим тяжелым металлам, включается в различные клеточные ферменты, и в результате эти ферменты уже не могут выполнять предназначенные им в организме функции». Субклиническое отравление свинцом проявляется неспецифичными симптомами. Вначале отмечают повышенную активность и бессонницу, позднее — утомляемость, депрессии, запоры и т.д. В медицинской практике свинцовое отравление в большинстве случаев диагностируют неверно и почти всегда истолковывают и лечат как психогенное заболевание.
Более поздними симптомами являются расстройства функции нервной системы и поражение головного мозга. Штёфен (Stöfen) даже склонен объяснить свинцовым отравлением агрессивность и преступность, столь характерные в наши дни для многих крупных городов. Относительно взаимодействия свинца с другими вредными факторами пока еще почти ничего не известно. В наше время в роли токсикантов окружающей среды выступают прежде всего алкильные соединения свинца, которые примешивают к автобензину в качестве анти-детонаторов: высокая токсичность их для человека была установлена так поздно из-за того, что до сих пор о ядовитости соединений свинца судили исключительно по данным о содержании в организме издавна известного неорганического свинца. Только в ФРГ в 1969 г. грузовыми автомашинами было выпущено в воздух 7000 тонн свинца. Согласно Хасянену (Häsänen), в Балтийское море ежегодно поступает 5400 тонн свинца, причем 75% этого количества попадает из воздуха. После этого не стоит удивляться тому, что в последнее время было установлено заметное повышение содержания свинца в льдах Гренландии, или тому, что в нашей пище находят свинец в количестве до 2 мг/кг — прежде всего в листовых и стеблевых овощах (а также в корнеплодах) и в молочном порошке (тоже до 2 мг/кг); и наконец, тому, что около двух третей всего поглощаемого количества свинца человек получает, потребляя растительные продукты.
Компостирование органических отходов в районах с высокой плотностью населения может привести к росту концентрации свинца до нескольких сотен миллиграммов на 1 кг. В Дании содержание свинца в осадке из отстойников достигло даже 4700 мг/кг!
В последнее время стало известно, что содержание вредных веществ в воздухе можно уменьшить почти в четыре раза, если по обочинам автострад высадить определенные виды деревьев и кустарников. Разумеется, плоды деревьев, растущих около дороги (в полосе до 50 метров от нее), не следует употреблять в пищу. Точно так же и территории вокруг промышленных предприятий нельзя использовать в сельскохозяйственных целях — их следует использовать под лесопосадки.
Люди, живущие в городе около магистралей с интенсивным движением (даже если они сами не пользуются автомашиной), подвергаются риску аккумулировать в своем организме всего лишь за несколько лет такое количество свинца, которое намного превышает допустимые пределы. Я знаю один подобный случай во Франкфурте-на-Майне: моя приятельница из-за этого переехала в другую часть города, и через несколько лет содержание свинца в ее организме вновь снизилось до приемлемого уровня.
В Швейцарии в одном индустриальном районе у тех, кто жил около кантонального шоссе с оживленным движением (от 5000 до 6000 автомашин в день), раковые заболевания возникали приблизительно в 9 раз чаще, чем у тех, кто жил в 400 м от того же самого шоссе. Разумеется, это связано, вероятно, не только со свинцом; выхлопные газы автомашин содержат также бензпирен, давно известный канцероген. В присутствии свинца это действие бензпирена, возможно, еще усиливается.
Рис. 20. Город Марбург расположен на реке Лан, в узком отрезке долины, ориентированном с севера на юг. На рисунке схематически представлено содержание свинца в верхних (10...20 см) слоях почвы («почвенный кадастр по свинцу»), а также интенсивность движения транспорта в различных контрольных пунктах. Из рисунка видно, что свинцовая пыль, вылетающая вместе с выхлопными газами автомашин, при определенных токах воздуха может рассеиваться на довольно большие расстояния. Именно этим можно объяснить высокое содержание свинца в почве зоны отдыха «Шпигельслюст» (справа), где практически нет движения автомашин, а также на склоне горы ниже замка (слева) (Схема F. Heinrich по Müller, 1979, S. 109).
Какое влияние могут оказать выхлопные газы автомашин, содержащие свинец, на ближайшее окружение магистральной дороги с интенсивным движением — это, конечно, в очень большой мере зависит от местных условий. Мюллер (Müller, 1979) обследовал в этом отношении город Марбург, который он избрал потому, что этот город расположен в вытянутой с севера на юг узкой долине реки Лан: такое расположение центральной зоны города и высокая плотность застройки и зеленых насаждений ведут при средней силе ветра в приземном слое к непропорционально большому загрязнению вредными веществами.
Эти результаты исследований Мюллера наглядно представлены на профиле, взятом из его работы (рис. 20). Свинцовая пыль, исходящая от автомобилей, может оседать на значительных расстояниях. Так, например, на вершине горы Шпигельслюст содержание свинца в верхнем 50-сантиметровом слое почвы составляет свыше 120 мг/кг. На расстоянии по горизонтали более 600 м при перепаде высот почти в 200 м накопление свинца намного превышает 80 мг/кг. Из этого можно заключить, что возможна значительная инфильтрация свинца и в более глубокие слои почвы, а также в грунтовые воды. Поэтому, несомненно, было бы полезно составлять для угрожаемого населенного района «свинцовый кадастр», который давал бы представление о средней загрязненности вредными веществами автомобильных выхлопных газов, а также о локальных процессах обмена и перемешивания приземных слоев воздуха. Конечно, подобный кадастр не может заменить измерения фактического загрязнения воздуха компонентами выхлопных газов.
В СССР после разработки соответствующих микротоксикологических методов уже давно практикуется следующее: в случае превышения определенного порогового уровня свинца в воздухе бензозаправочные станции соответствующего города в дальнейшем снабжаются только бензином, не содержащим свинца. В то же время была разработана нетоксичная антидетонационная присадка на марганцевой основе, которая должна заменить в бензине присадку тетраэтилсвинца.
В окрестностях города Норденхама (ФРГ) без конца гибли коровы на пастбище. В результате исследования их трупов выяснилось, что причиной этого было свинцовое отравление. При массовом рентгенологическом обследовании школьников Норденхама у 32 детей также были выявлены темные полосы на длинных трубчатых костях, обусловленные присутствием свинца. Источником свинца оказались трубы металлургического завода Фридриха-Августа, находящегося в ведении Прусского акционерного общества. Дым из труб стлался на три километра вокруг, воздействуя на людей, животных и вещи. Теперь население поставленного под угрозу района следует данным ему рекомендациям есть поменьше овощей и фруктов с собственного огорода, а молоко из Норденхама смешивать с молоком коров из каких-нибудь других мест.
В «Зоопарке у моря», находящемся в 7 километрах от города Норденхама, в 1973 году в тропическом вольере была поселена небольшая колония летучих собак (калонгов). Потомство беспрестанно погибало: за 6 лет родилось 24 животных и из них 20 умерло. Результаты патологоанатомического исследования, проведенного Химическим институтом Высшей ветеринарной школы в Ганновере, показали, что смерть большинства животных была вызвана свинцовым отравлением (у 4 особей содержание свинца в печени составляло от 1,6 до 9,4 мг/кг). Расследование причин показало, что свинец почти не поступал с пищей (например, фруктами или помидорами): его в виде пыли приносил в район зоопарка ветер (к тому же вместе с кадмием).
Свинец (так же как и другие тяжелые металлы, например кадмий или ртуть) отрицательно влияет на реакцию палочек сетчатки. Поэтому повышенное содержание свинца в человеческом организме помимо многих других отрицательных эффектов вызывает также ухудшение сумеречного зрения. Таким образом, положение водителей автотранспорта вдвойне опасно: и потому, что в их организм попадает больше свинца, и потому, что как раз для них нарушение сумеречного зрения может иметь катастрофические последствия.
У коренных жителей резервации Суглук в северном Квебеке было установлено очень высокое содержание свинца в крови. Во многих случаях оно составляло более 1 части на 12 млн, т.е. было в 10 раз выше так называемого допустимого предела. Главную пищу аборигенов составляет здесь китовый и тюлений жир.
Устрицы осуществляют более чем 500-кратное концентрирование свинца, поглощаемого из окружающей воды.
Если свиней кормят мукой из китового мяса (даже если в корме всего лишь 1% этой муки), то в мясе свиней создается более высокая концентрация свинца, чем это допускается для товарной рыбы. В Австралии многие свиньи получают с кормом более 1% китового мяса, так что содержание свинца в австралийской ветчине может в 5...10 раз превышать тот уровень, при котором рыба уже признается вредной для здоровья.
По-видимому, существуют различия между мхами и высшими растениями в поглощении свинца и в его распределении в тканях. У различных мхов были найдены электроно-плотные отложения свинца в ядрах, пластидах, вакуолях, митохондриях и плазмодесмах. В отличие от этого у рдеста (Potamogeton) свинец изолирован в виде электроноплотного осадка в клеточной стенке и лишь в незначительном количестве поглощается путем пиноцитоза. Видимо, таким же образом живые деревья депонируют свинец в коре вне клеток в форме электроноплотного материала. Эти различия могли бы быть одной из причин чувствительности низших растений к загрязнению воздуха.
Свинец, поглощаемый листовыми овощами, в основном (95%) аккумулируется из воздуха и лишь небольшая часть (5%) — из почвы.
Наконец, есть еще один особый вид свинцового отравления, от которого в настоящее время погибает больше половины лебедей-шипунов в Англии. Дело в том, что лебеди, шаря по дну в прибрежной зоне в поисках гравия для мышечного желудка, проглатывают упавшие в воду свинцовые шарики или грузила в виде кусочков свинца, оброненные рыболовами. Гравий в мышечном желудке нужен им для растирания водных растений, и обычно это бывают кусочки кварца или полевого шпата, запасы которых им требуется все время пополнять. Проглоченный же по ошибке мягкий кусочек свинца размалывается твердыми камешками, и частицы его растворяются пищеварительными соками, после чего свинец проникает в кровеносное русло и отравляет лебедя.
В отличие от Великобритании, где отмечено частое отравление лебедей в результате заглатывания грузил, в Дании эта причина — исключение (Andeson-Harild, частное сообщение). Здесь весьма распространена охота на мелководье, и потому повсюду в донных отложениях встречается дробь от охотничьих патронов, которую подбирают лебеди, что приводит к их отравлению свинцом. Этим объясняется, почему в США разрешено использовать только стальную дробь.
Рис. 21. Рентгеновский снимок задней части тела датского лебедя-шипуна (Cygnus olor) позволяет опознать свинцовую дробь (Из Anderson-Harild).
В Дании на лебедей-шипунов охотятся с использованием свинцовой дроби, но подстреленные лебеди нередко выживают. На рентгеновских снимках видны свинцовые шарики. Свинец в таком количестве не всегда вызывает отравление; лебедь, представленный на фото (рис. 21), погиб от свинцового отравления в результате заглатывания свинцовой дроби. Бывает, что и у людей, съевших убитую свинцовой дробью дичь, появляются симптомы свинцового отравления. В США из-за токсичности свинца для охоты на уток стали пользоваться дробью из стали, но такая дробь не только дороже, но и сложнее в обработке; из-за своего меньшего удельного веса она стала причиной того, что существенна увеличилось число погибающих подранков в сравнении с гибелью от патронов со свинцовой дробью. Хотя промышленность вот уже 40 лет пытается найти полноценную замену свинцовой дроби, до сих пор осуществить это не удалось.
В Баварии, где в тирах практикуется стрельба по глиняным муляжам голубей свинцовыми пулями, недавно потребовали принятия мер к тому, чтобы эти пули не попадали в грунтовые воды, так как это создает серьезную опасность загрязнения воды свинцом.