К одним из экотоксикантов, воздействующих на человека в бытовых условиях, относятся соединения алюминия, поскольку приготовление, хранение и употребление пищевых продуктов часто сопряжено с использованием алюминиевой посуды.

Будучи наиболее распространенным в земной коре металлом, алю-миний редко встречается в живых организмах предположительно из-за того, что он трудно доступен, входя в состав сложных минеральных отложений. Катион алюминия Аl3+ в нейтральных растворах образует нерастворимый гидроксид Аl(ОН)3 и на его основе гидроксо- и оксосоединения. Образование таких частиц и нерастворимого АlРО4 лимитирует абсорбцию Аl3+ в пищеварительном тракте. После абсорбции наивысшая концентрация алюминия – в мозге [1]. Ухудшение состояния почечной деятельности значительно понижает способность организма выводить Аl3+. Высокие уровни содержания алюминия вызывают фосфатное истощение по причине образования АlРО4. Выводится алюминий из организма в основном через почки – до 10-15 мкг в сутки. Общее содержание алюминия в теле взрослого человека находится в пределах 50–140 мг, причем главная часть - в легких в результате ингаляции.

Алюминий является жизненно важным микроэлементом, суточная по-требность в алюминии взрослого человека 35-49 мг. Одним из специфи-ческих источников поступления алюминия в организм человека являет-ся все возрастающее использование его в пищевой промышленности (посуда, упаковочный материал, пищевые добавки) и фармакологии.

Общее содержание алюминия в суточном смешанном рационе человека составляет 80 мг [2]. В воде и пище возможны только низкие уровни этого металла, а при таких концентрациях Аl3+ вовсе не является особо токсичным. Содержание алюминия в пшенице составляет 42 мг/кг, го-рохе – 36, кукурузе – 16, в мясе и мясных изделиях – от 1,6 до 20 мг/кг; много алюминия в цветной капусте, моркови, помидорах; в яблоках – до 150 мг/кг; в листьях чая 850 – 1400 мг/кг.

Попадание Аl3+ (так же, как и Нg2+, и Pb2+) в сеть водоснабжения городов с кислыми дождями приводит к более высоким уровням металла, которые уже становятся проблемой. Токсическое действие алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, в особенности минеральный, на функцию нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки – их размножение и рост. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия алюминия относят нарушения двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, нервные отклонения и запоры. Увеличение концентрации алюминия в мозге ассоциируется с болезнью Альцгеймера, расстройствами типа слабоумия и даже смертью, главным образом престарелых людей. Согласно современным представлениям медиков, алюминий, скорее всего, является не главной причиной заболевания, а скапливается в уже нездоровом мозге или действует как один из многих факторов [2]. С недавних пор медики не рекомендуют пользоваться алюминиевой посудой. Еда, приготовленная в ней, может привести к старческому слабоумию – болезни Альцгеймера.

С целью исследования условий, способствующих переходу алюминия из посуды в пищевые продукты были определены значения рН среды различных пищевых продуктов (рис. 1).

Как видно из рис. 1, рН среды таких продуктов как молоко кислое, ке-фир, рассол солений и капусты квашенной, а также фруктовые соки имеют рН ниже 5, т.е. кислую среду. Продуктов же, имеющих щелочную среду, в нашем эксперименте было выявлено гораздо меньше: отвар картофельный и кипяченая вода. Остальные продукты имеют рН среды, близкий к нейтральному показателю 6 – 8.

Это свидетельствует о том, что в повседневном питании человека пре-обладают нейтрально-кислые продукты и блюда.

Для изучения процесса растворения алюминия нами были приготовле-ны водные растворы с показателем рН от 1,67 до 13,05. Для чистоты опыта растворы готовили на дистиллированной воде, подкисляли рас-твором HCl, подщелачивали – NaOH. В 100 мл приготовленного рас-твора с определенным рН помещали кусочек алюминиевой проволоки массой 1 грамм.

В течение эксперимента проводилось визуальное наблюдение за изме-нениями, происходящими с алюминиевой проволокой в растворах с различным рН. Так, уже на 3-й день эксперимента в растворе № 13 с начальным рН 13,05 алюминиевая проволока практически вся растворилась, от нее остались только тонкие темно-серые нити, также растворившиеся к 5-му дню эксперимента. Раствор стал мутным с серыми хлопьями. В растворе № 12 (рН 12,00) поверхность проволоки стала темной, что свидетельствовало о начавшемся растворении проволоки. В растворах № 1 и 2 с сильно кислой средой (рН 1,67 и 2) алюминиевая проволока покрылась пленкой матового белого цвета, причем в растворе № 1 цвет пленки был более интенсивным. Видимых изменений с алюминиевой проволокой в остальных растворах в ходе эксперимента не произошло.

Наряду с визуальным наблюдением, проводились измерения рН рас-творов (табл. 1).

Таблица 1.

Динамика изменения рН растворов

Как видно из таблицы, рН растворов № 2-10, 13 в результате экспери-мента повысился, рН растворов №11, 12 наоборот понизился, а рН рас-твора № 1 остался неизменным. Это свидетельствует об участии Аl в химических реакциях в растворах с различным рН.

По окончании этого опыта определялась концентрация алюминия в каждом растворе (рис. 2).

 Рис. 2. Содержание алюминия в растворах, мг/л

Как видно из рис. 2, содержание алюминия в сильно щелочных раство-рах гораздо выше, чем в сильно кислых. В растворах с рН 6-8 алю-миния обнаружено не было.

С целью определения возможности перехода алюминия из посуды в растворимое состояние, нами был проведен эксперимент, в ходе которо-го кипятили в течение 30 минут в алюминиевой кастрюле водные рас-творы HCl и NaOH с рН в диапазоне 9,35 – 3,20, что соответствует диа-пазону рН исследованных нами пищевых продуктов.

Содержание алюминия в водном растворе после кипячения оказалось в 1,5-2 раза выше, чем после 10-ти дневного настаивания, что свидетель-ствует о более интенсивном переходе алюминия в растворенное состоя-ние при нагревании (табл. 2).

Таблица 2.

Содержания алюминия в растворах после кипячения

Так, при варке картофеля (рН = 9,4) в алюминиевой кастрюле концентрация алюминия в растворе может достигать 9,36 мг/л, что в 18 раз больше ПДКAl для питьевой воды (ПДКAl = 0,5 мг/л (табл. 3)), а при кипячении яблочного сока (рН = 3,2) концентрация алюминия достигает 5,04 мг/л (10 ПДКAl).

Таблица 3

Предельно допустимые концентрации (ПДК) ионов Аl ³⁺ в воде

Установлено, что наиболее безопасным для здоровья человека является процесс приготовления пищи в алюминиевой посуде при рН от 6 до 8. В такой емкости можно безбоязненно кипятить молоко, готовить каши и некислый борщ, но не стоит хранить в ней пищу больше 2 дней, держать в кастрюле из алюминия квашеную капусту или соленые огурцы, а тем более варить картофель и фруктово-ягодные соки. Этот металл раз-рушается при воздействии кислот, а также щелочей – образовавшиеся токсины перейдут в еду.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Т. 3. Неорганические и элементорганические соединения. Изд. 7-е. Л.: Химия, 1977.
2. Вредные химические вещества. Неорганические соединения. I-IV группа. Справочник. / Под ред. В.А. Филова. – Л.: Химия, 1988.
3. ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая».

Гаврилова О.В., Левковская Е.А., Свергузова С.В.
(БелГТАСМ, Белгород)

www.newchemistry.ru