Факты о меди
Что такое медь?
Медь — это светлый красновато-коричневый металлический элемент с символом «Cu» и атомным номером 29 в периодической таблице элементов. Название «медь» происходит от слова Кипр, острова, где римляне добывали медь. Это был первый металл, широко используемый человеком.
Встречающаяся в природе чистая медь называется «самородной медью». Медь также встречается в природе в смеси с другими элементами в ряде соединений, многие из которых отличаются сине-зеленым цветом. Бирюза, малахит и азурит — три ярко окрашенных соединения меди, используемые в качестве драгоценных камней. Сульфат меди и оксид меди — два важных соединения меди, используемые в промышленности и сельском хозяйстве. Медь можно смешивать с другими металлами для образования сплавов, таких как бронза (медь и олово) и латунь (медь и цинк).
Окисленная медь или медь, подвергшаяся воздействию воздуха, образует зеленоватый налет или «патину», который можно увидеть на старых медных монетах, Статуе Свободы и медных крышах.
Где встречается медь?
Медь естественным образом присутствует в горных породах, как в чистом виде, так и в соединениях. Геологические, метеорологические и биологические процессы рассеивают медь в воздухе, почве и воде, а также в организмах.
Крупнейшие известные месторождения медной руды в мире находятся в Чукикамате в Чилийских Андах, а крупнейшее месторождение самородной меди — на Верхнем полуострове Мичигана. Основными производителями меди являются Чили, которая поставляет 35 процентов мировой меди, и Соединенные Штаты, которые производят примерно 11 процентов. Канада, страны бывшего Советского Союза, Замбия, Китай, Польша и Демократическая Республика Конго также являются странами-производителями меди.
Человеческая деятельность является причиной значительной части меди, которая сегодня находится в воздухе, почве и воде. Промышленные предприятия, такие как плавильные печи, литейные заводы, электростанции, мусоросжигательные печи и другие источники горения, выбрасывают медь в атмосферу, откуда она может вернуться на землю в виде осадков. Плавильные печи и другие предприятия по производству меди выбрасывают высокие концентрации меди в окружающий воздух и почву. Медные рудники могут быть значительным источником загрязнения. Медь и другие минералы, присутствующие в хвостах — отходах, оставшихся после извлечения руды из породы, — попадают в почву и водные пути. Вода может быть загрязнена также рядом других источников меди, включая сельскохозяйственные стоки с ферм, использующих пестициды на основе меди.
Медь является важным элементом для всех живых организмов, поэтому она присутствует в пище, которую мы едим (растительной или животной), а также в тканях человека.
Каковы области применения меди?
Люди используют медь уже около десяти тысяч лет. С древних времен медь использовалась сама по себе и в сочетании с другими металлами для изготовления оружия, инструментов, предметов домашнего обихода и произведений искусства.
Высокая проводимость меди сделала ее предпочтительным металлом при развитии электротехники в 18 и 19 веках. Медь является третьим наиболее широко потребляемым металлом в мире после стали и алюминия. Сегодня на строительство приходится наибольшее потребление меди. Медь используется при строительстве домов и других зданий, производстве автомобилей и самолетов, а также для изготовления водопроводных труб. Электротехническая промышленность и электротехническая промышленность являются следующим крупнейшим потребителем меди. Медь также используется в телекоммуникациях. Значительное количество меди, используемой в Соединенных Штатах, поступает из переработанного лома и лома, оставшегося от производства меди.
Пенни из медного сплава США 1936 года, оцинкованный стальной пенни 1943 года и современный цинковый пенни с медным покрытием 2004 года. Фото предоставлено: Dartmouth Toxic Metals Research Program
Пенни США изготавливались из чистой меди с 1793 по 1837 год. В последующие годы их изготавливали из различных медных сплавов, включая бронзу и латунь. В 1943 году, когда поставки меди были направлены на военные нужды во время Второй мировой войны, большая часть чеканенных монет была из оцинкованной стали. С 1982 года в монетах содержится всего 2,5 процента меди — это цинк с тонким медным покрытием.
Сульфат меди, природная и искусственная медная соль, используется в качестве фунгицида для сельскохозяйственных культур, как пестицид для уничтожения улиток и слизней, а также для обработки воды для уничтожения водной растительности. Этот химикат имеет серьезную хроническую токсичность с последствиями для сельскохозяйственных рабочих и окружающей среды.
Современные браслеты из меди или медного сплава из Зимбабве. Фото предоставлено: Dartmouth Toxic Metals Research Program
Соединения меди также используются для консервации древесины, а также в качестве химикатов для дубления кожи и протравы (фиксатора) при крашении тканей. Медь до сих пор используется для изготовления произведений искусства и ювелирных изделий по всему миру. В некоторых частях Африки медные браслеты и произведения искусства изготавливаются из выброшенной медной проволоки и обрезков. Во многих частях Южной и Юго-Восточной Азии медь, латунь и бронза широко используются в кухонной посуде, посуде, религиозных статуях и произведениях искусства. Навахо и другие племенные народы юго-запада США иногда используют медь в ювелирных изделиях.
Нужна ли нам медь для здоровья?
Продукты, содержащие медь. Фото предоставлено: Дартмутская программа исследования токсичных металлов
Медь является необходимым питательным веществом для всех живых существ. Медь входит в состав более 30 ферментов в организме человека, включая некоторые, участвующие в синтезе коллагена. У людей медь необходима для здорового развития соединительной ткани, нервных оболочек и костей. Она также участвует в обмене железа и энергии. Дефицит меди, хотя и редко, может вызвать анемию и аномалии соединительной ткани, костей и нервной системы.
Рекомендации по рекомендуемому потреблению меди (DRI), установленные в 2001 Советом по пищевым продуктам и питанию Национального института медицины США, устанавливают как рекомендуемые нормы потребления меди (RDA), так и верхние уровни потребления меди. Рекомендация группы по потреблению составляет 0.9 миллиграмма меди в день для взрослых, больше для кормящих женщин (1,3 миллиграмма) и меньше для детей (0,34 миллиграмма для детей до трех лет и 0,44 миллиграмма для детей от четырех до восьми лет). Верхний предел составляет 10 миллиграммов в день для здоровых взрослых. Поскольку организм не синтезирует медь, этот необходимый уровень меди должен поступать из пищи.
Хорошими источниками диетической меди являются печень и другие мясные субпродукты, устрицы, орехи, семена, темный шоколад и цельнозерновые продукты. Некоторое количество меди также присутствует в картофеле, изюме, грибах, нуте и других бобовых. Питьевая вода, подаваемая по медным трубам, может способствовать поступлению меди.
Избыточное содержание цинка в пище может вызвать дефицит меди.
Может ли медь представлять опасность для здоровья?
Так же, как некоторое количество меди необходимо для хорошего здоровья, ее избыток может быть вредным. Здоровый человек может выделять избыток меди. Однако высокие дозы, длительное воздействие и определенные пути воздействия могут подавить биологические процессы, которые выводят избыток меди из организма.
Вдыхание медной пыли и паров (от предприятий по производству и переработке меди) может повлиять на дыхательные пути, вызывая кашель, чихание и боль в груди. Это также может отрицательно повлиять на желудочно-кишечный тракт, вызывая тошноту и диарею. Также могут быть затронуты функции печени и эндокринной системы. Некоторые исследования показали изменения в крови, включая снижение гемоглобина и количества эритроцитов после воздействия меди путем вдыхания. Медная пыль и пары могут вызвать раздражение глаз, головные боли и мышечные боли.
Прием большого количества соединений меди (например, сульфата меди) может привести к смерти от нервной системы, печени и почек. Некоторые исследования показали, что прием меди может также быть связан с ишемической болезнью сердца и высоким кровяным давлением, хотя другие исследования показали, что дефицит меди может играть роль в ишемической болезни сердца. Высокий уровень меди в питьевой воде может вызывать рвоту, боли в животе, тошноту, диарею и был зарегистрирован у людей, пьющих воду из медных труб.
Цинк и хелатирующие агенты можно использовать для удаления избытка меди из организма.
Неизвестно, играет ли медь какую-либо роль в возникновении рака или врожденных дефектов.
Кто подвержен риску отравления медью?
Большие дозы медьсодержащих соединений, таких как сульфат меди, ядовиты даже для людей со здоровой печенью. Однако некоторые люди подвержены большему риску отравления медью. Люди с определенными заболеваниями печени и те, у кого наследственная неспособность усваивать медь, особенно чувствительны к отравлению медью, например, люди с болезнью Менкеса, наследственной ацерулоплазминемией и болезнью Вильсона.
Пеницилламин, химическая структура которого показана здесь, используется в качестве хелатирующего агента при лечении болезни Вильсона. Фото предоставлено: Дартмутская программа исследования токсичных металлов
Люди с болезнью Вильсона, рецессивной наследственной неспособностью выводить медь из организма, подвергаются особому риску развития токсических уровней меди в тканях, особенно в печени и мозге. Без лечения это состояние может привести к печеночной недостаточности, тяжелым неврологическим или психиатрическим проблемам и смерти.
Болезнь Вильсона можно эффективно лечить с помощью ацетата цинка, который блокирует всасывание меди. Хелатирующие агенты также эффективны, связывая медь в организме и позволяя ей выводиться с мочой. Оба вида лечения должны быть постоянными на протяжении всей жизни пациента. Снижение содержания меди в рационе также может уменьшить симптомы, хотя само по себе это не является эффективным лечением. У носителей заболевания – людей с одной копией дефектного гена – болезнь не разовьется, но у них может быть слегка нарушен метаболизм меди. Хотя болезнь Вильсона встречается только у одного из 30,000 людей во всем мире, примерно один из 100 человек может быть носителем гена этого заболевания. Существует несколько методов диагностики заболевания, такие как анализ мочи и биопсия печени. Пока не существует генетического скрининга, позволяющего выявить людей, находящихся в группе риска, поскольку заболевание вызывается любой из 200 мутаций.
Существуют и другие состояния, связанные с токсичностью меди, которые, по-видимому, имеют генетическую связь. Индийский детский цирроз печени, которым страдают дети в странах Южной Азии, по-видимому, является результатом генетической предрасположенности к чувствительности к меди в сочетании с высоким воздействием меди (часто из молока, кипяченного в медных или латунных кастрюлях). Подобные состояния у детей наблюдались и в других частях мира, где вода содержала высокий уровень меди. Опять же, эти дети, по-видимому, имеют генетическую предрасположенность к плохому метаболизму меди.
Люди, которые живут рядом или работают на объектах по производству меди, таких как шахты, плавильные печи или предприятия по очистке, или на предприятиях по производству меди, подвергаются повышенному риску воздействия избыточного количества меди. Воздействие может происходить через вдыхание медной пыли и паров меди.
Является ли медь в окружающей среде риском для здоровья?
Ответ на этот вопрос сложен. Медь является необходимым питательным веществом и естественным образом встречается в окружающей среде, в камнях, почве, воздухе и воде. Мы каждый день контактируем с медью из этих источников, но ее количество обычно незначительно. Некоторая часть этой меди, особенно в воде, может усваиваться и использоваться организмом. Но большая часть меди, с которой мы вступаем в контакт, прочно связана с другими соединениями, что делает ее ни полезной, ни токсичной. Важно помнить, что токсичность вещества зависит от степени воздействия на организм, а также от продолжительности и пути воздействия.
В окружающей среде есть источники меди, которые действительно представляют риск для здоровья. Известно, что примерно половина свалок опасных отходов, включенных в Список национальных приоритетов Агентства по охране окружающей среды, содержат медь. Воздух и почва вблизи предприятий по переработке меди, таких как плавильные заводы, обычно содержат гораздо больше меди, чем в других районах. Сельскохозяйственные стоки могут содержать пестициды на основе меди. Они могут представлять опасность для здоровья человека. Однако медь очень легко связывается с соединениями в почве и воде, снижая ее биодоступность для человека.
Потенциальным источником чрезмерного воздействия меди на человека является питьевая вода, проходящая через медные трубы и латунные раковины. Небольшое количество меди из водопровода выщелачивается в воду, особенно в горячую воду и воду, которая простояла в трубах в течение нескольких часов или ночи. Кислотная вода (с низким pH) выщелачивает больше меди, чем более основная (с высоким pH). Мягкая вода, скорее всего, будет содержать больше меди, чем жесткая, поскольку она не содержит минералов, которые создают защитный слой внутри труб, предотвращая выщелачивание меди. Сине-зеленые пятна под кранами являются индикатором содержания меди в воде. Некоторые люди, пьющие воду с высоким содержанием меди, могут испытывать тошноту, рвоту, боли в животе и диарею. Количество меди, которое обычно содержится в воде из медного водопровода, обычно не представляет угрозы для здоровья.
Использование только воды из холодного крана для питья и приготовления пищи может уменьшить количество меди, вымываемой из водопровода. Пропуск воды до тех пор, пока она не станет очень холодной после того, как она простояла в трубах ночь или более шести часов, также снизит уровень меди. Убедитесь, что никакие электроприборы не заземлены на водопровод, это может уменьшить коррозию труб. Фильтры для воды также могут удалять медь из воды. Проверьте этикетку производителя фильтра, чтобы узнать, не является ли медь одним из отфильтрованных химикатов.
Существуют ли федеральные рекомендации или стандарты по меди?
Согласно федеральному Закону о безопасной питьевой воде, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) ограничивает количество меди в питьевой воде для общественного пользования до 1,3 мг на литр. Согласно Закону о Суперфонде, EPA считает 5,000 фунтов меди или 10 фунтов сульфата меди на территории «опасным веществом».
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) допускает содержание меди не более 1 мг на литр бутилированной воды. Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) и Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) имеют свои собственные стандарты количества меди и медных паров, допустимых на рабочем месте.
Где я могу узнать больше о меди?
Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR) Центров по контролю и профилактике заболеваний США имеет отличное онлайн-заявление о медицинском здравоохранении, доступное в Агентстве по регистрации токсичных веществ и заболеваний.
Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR) Центров по контролю и профилактике заболеваний США подготовило подробный токсикологический профиль меди.
