ЦИНК

ЦИНК (Zincum, Zn) — химический элемент II группы периодической системы Д. И. Менделеева. Цинк относят к микроэлементам (см.), необходимым для нормальной жизнедеятельности человека, он входит в состав карбоангидразы (см.), фермента, участвующего в поддержании кислотно-щелочного равновесия (см.), и других металлоферментов (см. Металлопротеиды). Цинк влияет на активность тройных гормонов гипофиза (см.), участвует в реализации биол. действия инсулина (см.), обладает липотропными свойствами, нормализуя жировой обмен (см.), повышая интенсивность распада жиров (см.) в организме и предотвращая жировую дистрофию печени. Есть данные об участии цинка в кроветворении (см.); цинк необходим для нормального функционирования гипофиза (см.), поджелудочной железы (см.), семенных пузырьков (см.) и предстательной железы (см.). Соединения цинка в медицине используют в качестве лекарственных средств. Недостаток или избыток в организме цинк вызывает нарушение синтеза и свойств соответствующих металлопротеидов, а также других, необходимых организму металлорганических соединений (см.). Многие соединения цинка применяют в качестве инсектицидов (см.), фунгицидов (см.), консервантов для древесины, присадок к смазочным маслам, составных частей ряда красителей, люминофоров и др. Цинк является компонентом латуни, нейзильбера, томпака и других сплавов, используется для антикоррозийного покрытия (цинкования) стали и чугуна. На производствах, связанных с получением и применением цинка и его соединений, он может представлять профвредность.

Цинк является металлом серебристо-белого цвета, атомный номер 30, атомный вес (масса) 65,37. Чистый цинк получен в 16 веке, до этого он был известен лишь как компонент латуни.

Природный цинк состоит из 5 стабильных изотопов с массовыми числами 64 (48,6%), 66 (27,9%),67 (4,1%), 68 (18,8%),70 (0,6%). Известны также 15 радиоактивных изотопов цинка с массовыми числами от 57 до 79 (кроме 58 и 59), два из которых имеют ядерные изомеры (см. Изомерия, изомерия атомных ядер). Радиоактивный цинк применяется в разных областях науки и техники в качестве изотопного индикатора, а также в биологических исследованиях, например при изучении обмена цинк в организме и выяснении роли этого важного микроэлемента в жизнедеятельности животных и растений. Соединения, меченные радиоактивным цинком, представляют собой различные соли цинка, главным образом хлорид цинка.

09mZn получают облучением нейтронами в ядерном реакторе цинковых мишеней природного состава или мишеней, обогащенных по изотопу 68Zn, по ядерной реакции tt8Zn(n,v) 69mZn. 65Zn получают в ядерном реакторе облучением нейтронами природного цинка по реакции e4Zn(n,v) e5Zn или на ускорителе заряженных частиц (см.) облучением меди протонами пли дейтронами по реакциям 64Cu (р, n) 65Zn или e3Cu (d, 2n) eaZn.,

По радиотоксичности 69mZn и 65Zn относятся к группе В. Введенный в организм животных радиоактивный цинк накапливается преимущественно в гипофизе, печени, поджелудочной и предстательной железах; выделяется цинк главным образом через желудочно-кишечный тракт.

В земной коре содержится 8,3*10-3% цинка по массе, в основном в составе полиметаллических сульфидных руд и минералов, из которых основными являются сфалерит (цинковая обманка) и вюрцит ZnS, смитсонит ZnC03, цинкит ZnO, каламин Zn4[Si207] (0Н)2*Н20.

В организме человека содержится в среднем 2—3 г цинка (то есть приблизительно столько же, сколько и железа, и в 10—25 раз больше, чем меди). Наиболее высокую концентрацию цинка отмечают в предстательной железе (приблизительно 15 мМ), концентрация ионов Zn2+ в тканях составляет в среднем 0,3—0,5 мМ.

Металлический цинк представляет собой вещество с гексагонической плотно упакованной кристаллической решеткой, плотность 7,133 г/см3, г°пл419,50, г°кип 906°. В соединениях цинка проявляет валентность +2. Во влажном воздухе и воде этот металл стабилен вплоть до температуры 200°, его окислению препятствует поверхностная пленка гидрокси-карбонатов. Цинк реагирует с кислотами и щелочами, аммиаком, солями аммония, влажными молекулярными хлором и бромом, при нагревании — с молекулярным кислородом.

Ион Zn2+ гораздо прочнее связывается с большинством органических соединений, чем ион Mg2+ (см. Магний) и стремится образовать четыре ковалентные связи тетраэдрической симметрии; в отличие от магния, который быстро и обратимо взаимодействует с ферментами (см.), цинк обнаруживает тенденцию к прочному связыванию с ферментным белком. Ионы Zn2+ необходимы для функционирования карбоангидразы, термолизина, дипептидаз (см. Пептидгидр о лазы), щелочной фосфатазы (см. Фосфатазы), РНК- и ДНК-полимераз (см. Полимеразы), некоторых альдолаз (см.), алкогольдегидрогеназ (см.) и супероксиддисмутазы (см. Радикалы свободные). Известно, что цинк связывается с гексамерами инсулина. У многих плотоядных животных и человека отражающий слой за сетчаткой содержит кристаллы цинк-цистеинового комплекса. Установлено, что с цинком конкурируют ионы меди Си2+ и кадмия Cd2+. Ионы Cd2+ очень токсичны и обладают способностью накапливаться в корковом веществе почек, вытесняя цинк.

Определение цинка в биологическом материале проводят методами эмиссионной, атомно-абсорбционной, рентгеновской спектроскопии (см. Спектроскопия) и другими методами качественного и количественного анализа.

При обычном питании гипоцинкоз у человека развивается чрезвычайно редко — лишь при резких нарушениях сбалансированности питания (см. Сбалансированное питание), а также при нарушениях всасывания и выведения цинка. Рационы с очень высоким содержанием зерновых продуктов могут стать причиной недостаточности цинка у человека, так как они богаты фитиновой кислотой, которая препятствует всасыванию солей цинка из кишечника в кровь. Недостаточность цинка проявляется в замедлении роста и недоразвитии половых органов в юношеском возрасте. Молоко содержит мало цинка, поэтому для грудных детей рекомендуется ранний прикорм овощными и фруктовыми соками — источниками не только витаминов и меди, но и цинка. Потребность в цинке составляет (мг в сутки): у взрослых людей — 10—15; у беременных женщин — 20; кормящих матерей 25; детей — 4—5; у детей грудного возраста — 0,3 мг на 1 кг массы тела. В продуктах питания среднее содержание цинка составляет (мкг на 100 г съедобной части продукта): в печени говяжьей — 5000, печени свиной — 4000, говядине — 3240, желтке куриного яйца — 3105, сыре голландском — 3000, в горохе лущеном — 2440, мясе кролика — 2310, хлебе пшеничном из целого зерна — 2132, курах (тушки) — 2055, крупе гречневой — 2050, окуне морском — 1534, треске — 1020.

Цинк как профессиональная вредность. В промышленности используется металлический цинк и его соединения. Оксид цинка ZnO применяют в качестве пигмента для белых красок, в производстве резины, стекла, керамики, спичек, зубного цемента, косметических средств, а также в качестве наполнителя резины и в гальванопластике. В рабочих помещениях ZnO может присутствовать также в виде высокодисперсного аэрозоля конденсации при технических процессах, связанных с нагреванием цинка выше температуры его плавления. Хлорид и сульфат цинка применяют для консервирования древесины, в целлюлозно-бумажной промышленности, в производстве вискозного волокна, цинковых минеральных красок, в качестве флюса при горячем цинковании, лужении, пайке.

Металлический цинк и его соединения в производственных условиях поступают в организм главным образом через органы дыхания и частично через пищеварительный тракт в результате заглатывания пыли. Более всего изучено токсическое действие паров цинка и мелкодисперсного аэрозоля, которые образуются в процессе плавления металла оксида цинка. При их вдыхании в значительных концентрациях может возникать профессиональное заболевание — так называемая цинковая, или литейная лихорадка (см.). Растворимые соли цинка оказывают значительное прижигающее действие на кожу и слизистые оболочки.

При хроническом отравлении оксидом цинка могут развиться атрофические и субатрофические изменения слизистой оболочки верхних дыхательных путей, гипохромная анемия, желудочно-кишечные расстройства, нарушения сна, повышенная утомляемость, шум в ушах, снижение остроты слуха. При длительном воздействии пыли оксида на организм человека возможно развитие медленно прогрессирующего пневмокониоза (см. II невмокониозы). При длительном вдыхании пыли оксида цинка в значительных концентрациях развиваются умеренные явления пневмосклероза (см.) и эмфиземы легких (см.), реже — мелкопятнистая диссеминапия в связи с отложением рентгеноконтрастной пыли оксида цинка в легких; возможна уробилинурия (см.) и порфиринурия (см. Порфирины). На тыльной стороне кистей (преимущественно) отмечают раздражение и изъязвления кожи.

Клиническая картина хронического отравления хлоридом цинка связана с его резко раздражающим действием на слизистые оболочки и на кожу, вплоть до развития дерматита (см.), а также слабо аллергизирующим действием на организм. Вдыхание дыма хлорида цинка вызывает кашель, тошноту, воспаление в верхних дыхательных путях, бронхах, легких. В тяжелых случаях возможно прободение носовой перегородки.

Раздражающим действием обладают также сульфат и стеарат цинка. Сухой сульфат цинка и его концентрированные растворы вызывают изъязвления кожи кистей рук, особенно их тыльной поверхности, по типу так называемых птичьих глазков. Получены экспериментальные данные об онкогенном действии цинка и его соединений.

Острое отравление соединениями цинка отмечали при вдыхании оксида цинка в высоких концентрациях (например, при нагревании металлического цинка выше температуры его плавления). У пострадавших появляется сладковатый привкус во рту, через 1 — 5 часов возникает сильная жажда, болезненное стеснение в груди, сухой кашель, озноб и другие признаки литейной лихорадки. При вдыхании аэрозоля хлорида цинка может развиться отек легких (см.).

При отравлении растворимыми солями цинка через рот у пострадавших также отмечают металлический вкус во рту, наблюдается тошнота, слюнотечение, развивается ожог слизистой оболочки рта, пищевода, желудка, появляются рвота с примесью крови, боль в животе, понос, резкое возбуждение, непроизвольные подергивания отдельных групп мышц, судороги икроножных мышц, возможен коллапс и шок. При более длительном течении отравления развивается острая почечная недостаточность (см.).

Первая помощь и неотложная терапия при острых отравлениях растворимыми солями цинка, особенно при их пероральном поступлении, состоит в промывании желудка через зонд 3% раствором гидрокарбоната натрия или 2% раствором танина, назначении унитиола, внутривенном введении глюкозы с аскорбиновой кислотой, хлористого кальция, питье щелочных минеральных вод, теплого молока, слизистых отваров, назначении солевых слабительных. При ингаляционных отравлениях цинком и его соединениями применяют преднизолон или другие глюкокортикоиды.

Дальнейшее лечение, так же как и лечение хронических отравлений цинком и его соединениями, симптоматическое.

Профилактика отравлений цинком и его соединениями заключается в механизации и герметизации процессов, связанных с плавлением цветных металлов и другими работами, создании рациональной местной и общей вентиляции (см.), применении индивидуальных средств защиты — респираторов (см.), промышленных противогазов (см.), защитных мазей или жирных кремов и др., мытье рук щелочными растворами.

Экспертиза трудоспособности. Вопросы экспертизы трудоспособности, медицинской и трудовой реабилитации при интоксикациях цинком и его соединениями решаются с учетом выраженности симптомов интоксикации и гигиенической характеристики условий труда. При значительных поражениях кожи возможны временная нетрудоспособность или перевод на другую работу. Временно нетрудоспособны лица с клиническими проявлениями литейной лихорадки или острой и хронической интоксикации цинком и его соединениями с серьезными поражениями органов дыхания и пищеварительного тракта. К стойким нарушениям трудоспособности острые и хронические отравления цинком и его соединениями обычно не приводят.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны для оксида цинка составляет 0,5 мг/м3.

Минимально значимая активность 65Zn, не требующая регистрации или получения разрешения органов Государственного санитарного надзора, до 10 мккюри (37 кБк).

Цинк в судебно-медицинском отношении. Отравления цинком крайне редки, в основном встречаются при вдыхании паров или дыма оксида цинка или приеме внутрь по неосторожности или с суицидальной целью так называемой паяльной жидкости, содержащей хлорид цинка, цинковый купорос (сульфат цинка) или фосфид цинка. На вскрытии у умерших от отравления хлоридом цинка обнаруживают, что слизистая оболочка полости рта и глотки, как правило, сморщена, покрыта белым налетом, отмечают ожог и глубокие некротические изменения слизистой оболочки пищевода и желудка с возможными перфорациями, очаговую пневмонию, дистрофию почек, печени и миокарда.

Судебно-химическое определение цинка в биологическом материале проводят после минерализации проб концентрированными серной и азотной кислотами дробным методом. Наличие ионов цинка устанавливают по образованию белого осадка сульфида или гексацианоферроата цинка, бесцветных клинообразных микрокристаллов тетрароданомеркуроата цинка или розового окрашивания хлороформенного слоя за счет экстрагирования хлороформом образующегося дитизоната цинка. Количественное определение цинка проводят комплексонометрическим методом (см. Номплексонометрия). При составлении заключения об отравлении цинка как причине смерти учитывают естественное содержание цинка в органах, тканях и жидких средах организма человека.

Препараты цинка. В качестве препаратов цинка, используемых в современной медицинской практике, применяют цинка сульфат и цинка окись. Цинка сульфат относится к хорошо диссоциирующим солям цинка, а цинка окись является практически нерастворимым в воде и почти нед Ассоциирующим его соединением. Цинка сульфат при местном применении проявляет антисептические свойства и в зависимости от концентрации оказывает вяжущее (0,1—0,5% растворы), раздражающее или прижигающее (более высокие концентрации) действие, что обусловлено специфическим биологическим действием ионов цинка, образующихся в процессе диссоциации цинка сульфата. Противомикробный (антисептический) эффект препаратов цинка сульфата связывают с тем, что ионы цинка подобно ионам других тяжелых металлов взаимодействуют с сульфгидрильными группами (см.) ферментов микробной клетки и вызывают их инактивацию, способствуя тем самым гибели микроорганизмов (см. Антисептические средства). Вяжущий и прижигающий эффекты цинка сульфата обусловлены способностью ионов цинка образовывать с белками тканей альбуминаты, что приводит к образованию на поврежденной поверхности кожи или слизистой оболочки защитной пленки или (в случае прижигающего эффекта) к некрозу тканей (см. Вяжущие средства, Прижигающие средства). При приеме внутрь цинка сульфат рефлекторно вызывает рвоту за счет раздражающего действия на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта; вследствие всасывания ионов цинка может развиться интоксикация этими ионами. Всосавшиеся в кровь ионы цинка депонируются в основном в эритроцитах, а также в печени, поджелудочной железе и некоторых других органах. Выделение ионов цинка из организма (до 30% принятой дозы) происходит медленно, в основном с мочой и калом. Цинка сульфат используется главным образом наружно как антисептическое и вяжущее средство. Как прижигающее и рвотное средство этот препарат в современной практике почти не применяется.

Цинка окись в отличие от цинка сульфата обладает в основном адсорбирующими свойствами и оказывает относительно слабое антисептическое и вяжущее действие. Последнее обусловлено весьма низкой степенью диссоциации цинка окиси но сравнению с цинка сульфатом. По той же причине после приема внутрь цинка окиси не наблюдается рвотного эффекта и признаков резорбтивного действия ионов цинка. Цинка окись применяют наружно как адсорбирующее, вяжущее и антисептическое средство.

Цинка сульфат (Zinci sulfas; син. Zincum sulfuricum; ГФХ); ZnS04*7H20 — бесцветные прозрачные кристаллы или мелкокристаллический порошок без запаха. На воздухе выветривается. Водные растворы имеют кислую реакцию. Очень легко растворим в воде, практически нерастворим в спирте, медленно растворим в 10 частях глицерина; молекулярный вес (масса) 287,54. Применяют как антисептическое и вяжущее средство при конъюнктивитах (0,1; 0,25 и 0,5% растворы), хроническом ларингите (0,25 и 0,5% растворы), а также для спринцеваний при уретритах и кольпитах (0,1 и 0,5% растворы). Как рвотное средство его назначают внутрь по 0,1—0,3 г на прием. Высшая разовая доза для взрослых внутрь 1 г (однократно).

Форма выпуска: порошок; глазные ка ил и (0,25% или 0,5% раствор цинка сульфата и 2% раствор борной кислоты) во флаконах по 10 мл. Глазные капли с цинка сульфатом выпускаются также в полиэтиленовых тюбиках-капельницах пo 1,5 мл. Хранение: в плотно укупоренной таре; список Б.

Цинка окись (Zinci oxydum; синоним Zincum охуdatum; ГФХ); ZnO — белый или белый с желтоватым оттенком аморфный порошок без запаха. Практически нерастворим в воде и спирте, растворим в растворах щелочей, разведенных минеральных кислотах, а также в уксусной кислоте; молекулярный вес (масса) 81,37. Применяют наружно в виде присыпок, мазей и паст в качестве подсушивающего, вяжущего и антисептического средства при различных кожных заболеваниях. Форма выпуска: порошок.

Цинка окись входит также в состав ряда готовых лекарственных форм: гальманин (Galmaninum) — присыпка содержит цинка окиси 10 частей, салициловой кислоты 2 части, талька и крахмала по 44 части; линимент окиси цинка (Linimentum Zinci oxydi) содержит цинка окиси 1 часть, масла подсолнечного 1,5 части; мазь цинковая (Unguentum Zinci) содержит цинка окиси 1 часть, вазелина 9 частей ; мазь цинко-нафталанная с анестезином (Unguentum Zinci naphthalanum cum Anaesthesino) содержит мази цинковой 79,2 г, мази нафталанной 15,8 г и анестезина 5 г; паста цинковая (Pasta Zinci) содержит цинка окиси и крахмала 1 часть, вазелина 2 части; паста салицилово-цинковая (Pasta Zinci-sali-cylata; синоним паста JIaccapa) содержит цинка окиси и крахмала пшеничного по 25 частей, салициловой кислоты 2 части, вазелина 48 частей; паста цинко-нафталанная (Pasta Zinci-naphthalani) содержит цинка окиси и крахмала по 1 части, мази нафталанной 2 части; паста цинко-ихтиоловая (Pasta Zin-ci-ichthyoli) содержит цинка окиси 24,4 г, ихтиола 2,5 г, крахмала 24,4 г, вазелина 48,7 г; присыпка детская (Aspersio puerilis) содержит цинка окиси 1 часть, крахмала 1 часть, талька 8 частей. Кроме того, цинка окись входит в состав свечей «Нео-Анузол» (Suppositoria «Neo-Anuso-lum»).

Библиогр.: Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной, т. 3, с. 370, Л., 1977; К р ы л о в а А. Н. Исследование биологического материала на «металлические» яды дробным методом, М., 1975; Левин В. И. Получение радиоактивных изотопов, М.,1972; МашковскийМ. Д. Лекарственные средства, ч. 2, М., 1984; Неотложная помощь при острых отравлениях, под ред. С. Н. Голикова, с. 128, М., 1977; Нормы радиационной безопасности НРБ-76, М., 1978; П о л и н г Л. Общая химия, пер. с англ., М., 1974; Профессиональные болезни, под ред. А. А. Летавета и др., М., 1973; Руководство по судебно-медицинской экспертизе отравлений, под ред. Р. В. Бережного и др., с. 107, М., 1980; Справочник по профессиональной патологии, под ред. Л. Н. Грацианской и В. Е. Ковшило, с. 345, Л., 1981; У а й т А. и д р. Основы биохимии, пер. с англ., т. 1—3, М., 1981; X о л ь н о в Ю. В. и д р. Характеристики излучений радиоактивных нуклидов, применяемых в народном хозяйстве, М., 1980.А. М. Шапошников; В. В. Бочкарев (рад.),В. К. Муратов (фарм.), А. Ф. Рубцов (суд.), Н. А. Сенкевич (гиг.).