Факти про мідь

Що таке мідь?

Мідь — це світло-червонувато-коричневий металевий елемент із символом «Cu» та атомним номером 29 у періодичній таблиці елементів. Назва мідь походить від слова Кіпр, острова, де римляни отримували мідь. Це був перший метал, який широко використовувався людьми.

Чисту мідь, що зустрічається в природі, називають «самородною міддю». Мідь також зустрічається в природі в суміші з іншими елементами в ряді сполук, багато з яких відрізняються синьо-зеленим кольором. Бірюза, малахіт і азурит - це три блискучі сполуки міді, які використовуються як дорогоцінні камені. Мідний купорос і оксид міді є двома важливими сполуками міді, які використовуються в промисловості та сільському господарстві. Мідь можна змішувати з іншими металами для утворення сплавів, таких як бронза (мідь і олово) і латунь (мідь і цинк).

Окислена мідь або мідь, яка була піддана впливу повітря, утворює зелений наліт або «патину», яку можна побачити на старих мідних пенні, статуї Свободи та мідних дахах.

Де знаходиться мідь?

Мідь природно присутня в гірських породах у чистому вигляді або у складі. Геологічні, метеорологічні та біологічні процеси розсіюють мідь у повітрі, ґрунті та воді, а також в організмах.

Найбільші відомі родовища мідної руди в світі знаходяться в Чукікамата в чилійських Андах, а найбільше родовище самородної міді знаходиться на Верхньому півострові Мічигану. Основними виробниками міді є Чилі, яка постачає 35 відсотків міді у світі, і Сполучені Штати, які виробляють приблизно 11 відсотків. Канада, країни колишнього Радянського Союзу, Замбія, Китай, Польща та Демократична Республіка Конго також є країнами-виробниками міді.

На діяльність людини припадає велика частина міді, яка сьогодні міститься в повітрі, ґрунті та воді. Промислові підприємства, такі як плавильні, ливарні, електростанції, сміттєспалювальні заводи та інші джерела горіння, викидають мідь в атмосферу, звідки вона може повертатися на землю у вигляді опадів. Плавильні та інші підприємства з виробництва міді викидають високі концентрації міді в навколишнє повітря та ґрунт. Мідні шахти можуть бути значним джерелом забруднення. Мідь та інші мінерали, присутні в хвостах - відходах, що залишилися після видобутку руди з каменю - потрапляють у ґрунт і водні шляхи. Вода також може бути забруднена рядом інших джерел міді, включаючи сільськогосподарські стоки з ферм, які використовують пестициди на основі міді.

Мідь є важливим елементом для всіх живих організмів, тому вона присутня в їжі, яку ми споживаємо - рослинній чи тваринній - і в тканинах людини.

Яке застосування міді?

Люди використовують мідь майже десять тисяч років. З давніх-давен мідь використовувалася сама по собі та в поєднанні з іншими металами для виготовлення зброї, інструментів, предметів побуту та творів мистецтва.

Висока провідність міді зробила її обраним металом у розвитку електротехніки в 18 і 19 століттях. Мідь є третім найбільш споживаним металом у світі - після сталі та алюмінію. Сьогодні найбільше споживання міді припадає на будівництво. Мідь використовується при будівництві будинків та інших будівель, виробництві автомобілів і літаків, а також для водопровідних труб. Електротехнічна промисловість є наступним за величиною споживачем міді. Мідь також використовується в телекомунікаціях. Значна кількість міді, що використовується в Сполучених Штатах, походить із переробленого брухту та брухту, що залишився від виробництва міді.

Пенні з мідного сплаву США 1936 року, оцинкований сталевий пенні 1943 року та сучасний цинковий пенні з мідним покриттям 2004 року. Фото: Дартмутська програма дослідження токсичних металів

Пенні США виготовляли з чистої міді з 1793 по 1837 рік. У наступні роки їх виготовляли з різних мідних сплавів, зокрема бронзи та латуні. У 1943 році, коли поставки міді були спрямовані на військові дії під час Другої світової війни, більшість пенні були викарбувані з оцинкованої сталі. З 1982 року копійки містять лише 2,5 відсотка міді - це цинк з тонким мідним покриттям.

Сульфат міді, природна та виготовлена ​​сіль міді, використовується як фунгіцид на сільськогосподарських культурах, як пестицид для знищення равликів і слимаків, а також для обробки води для знищення водної рослинності. Ця хімічна речовина має серйозну хронічну токсичність із наслідками для працівників сільського господарства та навколишнього середовища.

Сучасні браслети з міді або мідних сплавів із Зімбабве. Фото: Дартмутська програма дослідження токсичних металів

Сполуки міді також використовуються для збереження деревини та як хімічні речовини для дублення шкіри та протрави (закріплювачі) при фарбуванні текстилю. Мідь все ще використовується сьогодні для творів мистецтва та ювелірних виробів у всьому світі. У деяких частинах Африки мідні браслети та твори мистецтва виготовляють із викинутого мідного дроту та обрізків. У багатьох частинах Південної та Південно-Східної Азії мідь, латунь і бронза широко використовуються в посуді, посуді, релігійних статуях і витворах мистецтва. Навахо та інші племінні нації південного заходу США іноді використовують мідь у ювелірних виробах.

Чи потрібна нам мідь для здоров'я?

Продукти, що містять мідь. Фото: Дартмутська програма дослідження токсичних металів

Мідь є важливою поживною речовиною для всіх живих істот. Мідь є компонентом більш ніж 30 ферментів в організмі людини, в тому числі деяких, які беруть участь у синтезі колагену. Людям мідь необхідна для здорового розвитку сполучної тканини, нервових оболонок і кісток. Він також бере участь як у метаболізмі заліза, так і в енергетичному обміні. Дефіцит міді, хоча й рідко, може викликати анемію та порушення сполучної тканини, кісток і нервової системи.

Рекомендації щодо дієтичного споживання (DRI), встановлені в 2001 Комісії з харчових продуктів і харчування Інституту медицини національних академій США, встановлюють як рекомендовані дієтичні норми (RDA), так і верхню рівні споживання міді. Групова рекомендація щодо споживання становить 0,9 міліграма міді на день для дорослих, більше для жінок, які годують груддю (1,3 міліграма) і менше для дітей (0,34 міліграма для дітей до трьох і 0,44 міліграма для дітей від чотирьох до восьми років ). Верхня межа становить 10 міліграмів на день для здорових дорослих. Оскільки організм не синтезує мідь, цей необхідний рівень міді повинен надходити з харчування.

Хорошими джерелами харчової міді є печінка та інші види м’яса, устриці, горіхи, насіння, темний шоколад і цільні зерна. Деяка кількість міді також міститься в картоплі, родзинках, грибах, нуті та інших бобових. Питна вода, що подається в мідні труби, може сприяти споживанню міді.

Надлишок харчового цинку може спричинити дефіцит міді.

Чи може мідь становити ризик для здоров'я?

Подібно до того, як деяка кількість міді необхідна для міцного здоров’я, надлишок може бути шкідливим. Здорова людина може виділяти надлишок міді. Однак високі дози, довгострокове опромінення та певні шляхи опромінення можуть перевищити біологічні процеси, які виводять надлишок міді з організму.

Вдихання мідного пилу та парів (від заводів з виробництва та обробки міді) може вплинути на дихальні шляхи, викликаючи кашель, чхання та біль у грудях. Він також може негативно впливати на шлунково-кишковий тракт, викликаючи нудоту і діарею. Також можуть бути порушені функції печінки та ендокринної системи. Деякі дослідження показали зміни в крові, включаючи зниження гемоглобіну та кількості еритроцитів після впливу міді при вдиханні. Мідний пил і пари можуть викликати подразнення очей, головний і м'язовий біль.

Вживання великої кількості сполук міді (таких як мідний купорос) може спричинити смерть через нервову систему, печінкову та ниркову недостатність. Деякі дослідження показали, що вживання міді також може бути причетним до ішемічної хвороби серця та високого кров’яного тиску, хоча інші дослідження показали, що дефіцит міді може відігравати певну роль у розвитку ішемічної хвороби серця. Високий вміст міді в питній воді може спричинити блювоту, біль у животі, нудоту, діарею, про що повідомлялося у людей, які п’ють воду з мідних труб.

Для виведення надлишку міді з організму можна використовувати цинк і хелатні агенти.

Відомо, що мідь не впливає на рак або вроджені дефекти.

Кому загрожує отруєння міддю?

Великі дози мідьвмісних сполук, таких як мідний купорос, отруйні навіть для тих, у кого здорова печінка. Однак деякі люди піддаються більшому ризику отруєння міддю. Люди з певними захворюваннями печінки та люди зі спадковою нездатністю метаболізувати мідь особливо чутливі до токсичності міді, наприклад люди з хворобою Менкеса, спадковою ацерулоплазмінемією та хворобою Вільсона.

Пеніциламін, хімічна структура якого показана тут, використовується як хелатуючий агент при лікуванні хвороби Вільсона. Фото: Дартмутська програма дослідження токсичних металів

Люди з хворобою Вільсона, рецесивною спадковою нездатністю виводити мідь з організму, мають особливий ризик розвитку токсичних рівнів міді в тканинах, особливо в печінці та мозку. Без лікування цей стан може призвести до печінкової недостатності, серйозних неврологічних або психіатричних проблем і смерті.

Хворобу Вільсона можна ефективно лікувати за допомогою ацетату цинку, який блокує всмоктування міді. Хелатоутворювачі також ефективні, зв’язуючись із міддю в організмі та дозволяючи їй виводитися із сечею. Обидва види лікування повинні бути постійними протягом усього життя пацієнта. Зменшення споживання міді в раціоні також може зменшити симптоми, хоча саме по собі це не є ефективним лікуванням. Носії захворювання - люди з однією копією дефектного гена - не розвинуть хворобу, але можуть мати незначні порушення метаболізму міді. Хоча хвороба Вільсона виявляється лише в однієї з 30000 людей у ​​всьому світі, майже кожна 100 людина може бути носієм гена цієї хвороби. Існує кілька методів діагностики захворювання, таких як аналіз сечі та біопсія печінки. Ще немає доступного генетичного скринінгу для ідентифікації осіб, які перебувають у групі ризику, оскільки хвороба спричинена будь-якою з 200 мутацій.

Існують інші стани, пов’язані з отруєнням міддю, які, здається, мають генетичний зв’язок. Індійський дитячий цироз печінки, який вражає дітей у країнах Південної Азії, виявляється результатом генетичної схильності до чутливості до міді в поєднанні з високим впливом міді (часто з молока, кип’ятеного в мідних або латунних каструлях). Подібні умови у дітей виникли в інших частинах світу, де вода містила високий рівень міді. Знову ж таки, ці діти мають генетичну схильність до поганого метаболізму міді.

Люди, які живуть поблизу або працюють на підприємствах з виробництва міді, таких як шахти, металургійні заводи чи нафтопереробні підприємства, або на підприємствах з виробництва міді, мають підвищений ризик впливу надмірної кількості міді. Вплив може статися через вдихання мідного пилу та парів міді.

Чи є мідь у навколишньому середовищі ризиком для здоров’я?

Відповідь на це питання складна. Мідь є необхідною живильною речовиною, яка природним чином міститься в навколишньому середовищі в гірських породах, ґрунті, повітрі та воді. Ми щодня контактуємо з міддю з цих джерел, але зазвичай її кількість невелика. Деякі з цієї міді, особливо у воді, можуть бути поглинені та використані організмом. Але значна частина міді, з якою ми контактуємо, міцно зв’язана з іншими сполуками, що робить її ні корисною, ні токсичною. Важливо пам’ятати, що токсичність речовини залежить від того, наскільки організм піддається впливу, а також тривалості та шляху впливу.

У навколишньому середовищі є джерела міді, які становлять небезпеку для здоров’я. Відомо, що приблизно половина місць утилізації небезпечних відходів у списку національних пріоритетів EPA містить мідь. У повітрі та ґрунті поблизу мідних заводів, таких як металургійні заводи, зазвичай значно вищий рівень міді, ніж в інших районах. Сільськогосподарські стоки можуть містити пестициди на основі міді. Вони можуть становити небезпеку для здоров’я людини. Однак мідь дуже легко зв’язується з сполуками в ґрунті та воді, знижуючи її біодоступність для людини.

Потенційним джерелом надмірного впливу міді на людей є питна вода, що подається через мідні труби та латунні умивальники. Невеликі кількості міді з сантехніки потрапляють у воду, особливо в гарячу воду та воду, яка простояла в трубах кілька годин або ніч. Кисла (з низьким рН) вода вимиває більше міді, ніж більш основна (з високим рН) вода. М’яка вода, швидше за все, містить більше міді, ніж жорстка, оскільки вона не містить мінералів, які створюють захисний шар на внутрішній частині труб, запобігаючи вимиванню міді. Синьо-зелені плями від води під кранами є показником наявності міді у воді. Деякі люди, які п’ють воду з високим вмістом міді, можуть відчувати нудоту, блювоту, біль у животі та діарею. Кількість міді, яка зазвичай міститься у воді з мідної сантехніки, зазвичай не становить загрози для здоров’я.

Використання лише холодної водопровідної води для пиття та приготування їжі може зменшити кількість міді, яка вимивається з водопроводу. Пуск води до тих пір, поки вона не стане дуже холодною після того, як вона пролежала в трубах протягом ночі або більше шести годин, також зменшить рівень міді. Переконайтеся, що електроприлади не заземлені до водопроводу, щоб зменшити корозію труб. Фільтри для води також можуть видалити мідь з води. Перевірте етикетку виробника фільтра, щоб дізнатися, чи є мідь однією з відфільтрованих хімікатів.

Чи існують федеральні рекомендації чи стандарти щодо міді?

Відповідно до федерального Закону про безпечну питну воду, Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA) обмежує кількість міді в громадських джерелах питної води до 1,3 мг на літр. Відповідно до Закону про суперфонд, EPA вважає 5,000 фунтів міді або 10 фунтів сульфату міді в певній місцевості «небезпечною речовиною».

Управління з контролю за продуктами і ліками США (FDA) дозволяє використовувати не більше 1 мг міді на літр води в пляшках. Національний інститут безпеки та гігієни праці (NIOSH) та Управління з охорони праці (OSHA) мають власні стандарти щодо кількості міді та мідних парів, дозволених на робочому місці.

Де я можу дізнатися більше про мідь?

Агентство з реєстру токсичних речовин і захворювань (ATSDR) Центрів з контролю та профілактики захворювань США має чудову веб-заяву щодо охорони здоров’я щодо міді, доступну в Агентстві з реєстру токсичних речовин і захворювань.

Агентство з реєстру токсичних речовин і захворювань (ATSDR) Центрів контролю та профілактики захворювань США має докладний токсикологічний профіль щодо міді в Агентстві з реєстру токсичних речовин і захворювань.