Диспрозий (Dy) – тяжелый редкоземельный элемент, чье имя происходит от греческого «диспрозитос», что означает «труднодоступный». Ирония судьбы заключается в том, что этот некогда экзотический элемент сегодня стал критически важным для мирового технологического уклада, а его «труднодоступность» все чаще компенсируется растущим техногенным распространением в окружающей среде. Используемый в самых передовых «зеленых» технологиях, диспрозий незаметно начал свой путь в водные ресурсы, неся с собой потенциальные риски для здоровья человека, которые лишь начинают изучаться токсикологами.

В водных растворах диспрозий существует исключительно в степени окисления +3 в виде катиона Dy³⁺. По своим химическим свойствам он типичный лантаноид: склонен к гидролизу, образованию нерастворимых гидроксидов (Dy(OH)₃) и сильному сорбционному связыванию с взвешенными частицами и донными отложениями. Его подвижность в природных водах крайне низка, однако, как и в случае с другими редкоземельными элементами, она резко возрастает в кислых условиях (низкий pH) и в присутствии сильных комплексообразователей – лигандов, таких как карбонаты, фосфаты и природные органические вещества (гуминовые и фульвокислоты). Источники поступления диспрозия в воду имеют выраженный техногенный характер:
Производство и утилизация постоянных магнитов – доминирующий источник.
o   Неодим-железо-боровые магниты (NdFeB): Диспрозий добавляется в сплав этих сверхмощных постоянных магнитов для значительного повышения их коэрцитивной силы – устойчивости к размагничиванию при высоких температурах. Без диспрозия были бы невозможны многие высокоэффективные технологии.
o   Электромобили и гибридные транспортные средства: мощные компактные двигатели и генераторы в экологичном транспорте используют диспрозийсодержащие магниты.
o   Ветряные турбины: прямоприводные генераторы современных многомегаваттных ветрогенераторов требуют больших количеств магнитов NdFeB с диспрозием.
o   Электроника: жесткие диски, акустические системы, смартфоны.
2.     Ядерная энергетика. Диспрозий имеет высокое сечение захвата тепловых нейтронов, что позволяет использовать его в составе материалов управления и защиты ядерных реакторов (поглощающие стержни). Его изотопы могут накапливаться в отработавшем топливе.
3.     Специализированные сплавы и люминофоры. Диспрозий используется в сплавах с высокой точкой Кюри и в некоторых типах люминофоров.
4.     Утилизация высокотехнологичных отходов. Ключевая проблема XXI века. Отработанные жесткие диски, электродвигатели, электроника и магниты, попадая на свалки, подвергаются коррозии и выщелачиванию, выпуская диспрозий в почву и грунтовые воды.

Прямое негативное влияние диспрозия на здоровье человека
Токсикология диспрозия при пероральном поступлении с водой практически не изучена в эпидемиологических исследованиях на людях. Все выводы базируются на экспериментах в стекле и на животных, а также на экстраполяции данных по другим, лучше изученным, лантаноидам.
1.     Конкуренция с биогенными ионами – основной механизм токсичности.
o   Блокада кальциевых каналов: ион Dy³⁺ обладает сходными с Ca²⁺ размерами, но значительно большим зарядом. Это позволяет ему прочно связываться с сайтами связывания кальция в биологических мембранах, эффективно блокируя потенциал-зависимые кальциевые каналы L-типа. Это приводит к нарушению:
- невромышечной передачи: снижению сократительной способности скелетных и гладких мышц.
- сердечной деятельности: возможным аритмиям и изменениям сократимости миокарда.
- секреции нейромедиаторов и гормонов.
o   Ингибирование Ca²⁺-АТФаз: нарушение работы этих «кальциевых насосов» приводит к дисбалансу внутриклеточного кальция, что является триггером для апоптоза (программируемой гибели клетки) и нарушения клеточных функций.
2.   Накопление в органах-мишенях и долгосрочная кумуляция. Несмотря на низкую абсорбцию в желудочно-кишечном тракте (менее 0.05%), при хроническом поступлении диспрозий способен накапливаться. Основные органы-мишени:
- печень: накопление диспрозия в гепатоцитах индуцирует окислительный стресс, повреждает митохондрии и может приводить к нарушению синтетической и детоксикационной функции печени.
- костная ткань: обладая высоким сродством к фосфатно-кальциевому матриксу, диспрозий депонируется в костях, создавая долговременный резервуар. Длительное присутствие может нарушать естественный процесс костного ремоделирования.
- селезенка и почки.
3.     Гепатотоксичность. Исследования на грызунах, получавших хлорид диспрозия с питьевой водой, показали дозозависимое увеличение уровня печеночных ферментов (АЛТ, АСТ) в сыворотке крови, а также гистологические признаки повреждения печени, включая вакуолизацию цитоплазмы и очаговый некроз.
4.     Воздействие на кроветворную и иммунную системы. Есть данные, что соли диспрозия могут оказывать угнетающее действие на костный мозг, приводя к лейкопении (снижению количества лейкоцитов) и, как следствие, к повышенной восприимчивости к инфекциям.
5.     Потенциальная нейротоксичность. Блокируя кальциевые каналы в нейронах, диспрозий может нарушать процессы синаптической передачи, что теоретически может влиять на когнитивные функции и работу периферической нервной системы.
 
Методы определения высокого содержания диспрозия в воде
Анализ диспрозия в воде требует применения высокочувствительных методов из-за его ожидаемо низких концентраций.
1.       Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS): наиболее предпочтительный метод. Обладает исключительной чувствительностью (пределы обнаружения на уровне пикограмм на литр) и позволяет одновременно определять весь спектр редкоземельных элементов, что крайне важно для идентификации источника загрязнения. Изотопный анализ помогает в трассировке.
2.       Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-AES/OES): надежный метод для рутинного анализа. Его чувствительности достаточно для контроля диспрозия в зонах влияния техногенных источников.
3.       Нейтронно-активационный анализ (НАА): очень точный и селективный метод, не требующий стадии разложения пробы. Однако его применение ограничено из-за необходимости доступа к ядерному реактору.

Предельно допустимые нормы и о чем говорит их превышение
Диспрозий, как и большинство редкоземельных элементов, не имеет установленных международных нормативов для питьевой воды, что отражает исторически сложившееся представление о его низкой биодоступности и незначительном риске.
·         Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) не устанавливала нормативов или рекомендаций по содержанию диспрозия в питьевой воде.
·         США: агентство по охране окружающей среды (EPA) не включило диспрозий в список регулируемых загрязнителей (Contaminant Candidate List).
·         Европейский Союз: в Директиве по питьевой воде диспрозий не фигурирует как параметр, подлежащий обязательному контролю.
·         Россия: вв соответствии с СанПиН 1.2.3685-21, Предельно допустимая концентрация (ПДК) диспрозия в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования установлена на уровне 0,007 мг/л (7 мкг/л). Норматив установлен по санитарно-токсикологическому признаку вредности.

Превышение установленной в России ПДК (7 мкг/л) является серьезным индикатором, который говорит о:
1.       Наличии специфического и современного техногенного источника. Превышение этой низкой нормы – прямой маркер близости предприятий или процессов, связанных с производством, использованием или, что наиболее вероятно, утилизацией высокотехнологичной продукции, содержащей постоянные магниты: электромобили, ветрогенераторы, электроника.
2.       Критической проблеме утилизации отходов «зеленых» технологий. Парадокс, при котором технологии, призванные спасти планету, создают новые экологические проблемы. Превышение ПДК по диспрозию с высокой вероятностью указывает на фильтрат со свалок, где размещены отходы электроники и компоненты энергетической инфраструктуры.
3.       Необходимости расширенного анализа на другие редкоземельные элементы. Загрязнение диспрозием почти всегда сопровождается повышенным содержанием неодима, празеодима, тербия и других РЗЭ, входящих в состав магнитов и сплавов.
4.       Неэффективности стандартных систем водоподготовки. Традиционные методы (коагуляция, отстаивание, песчаная фильтрация) неэффективны против растворенных ионов диспрозия. Для его удаления требуются продвинутые технологии: обратный осмос, ионный обмен или сорбция на модифицированных материалах.
5.       Прямом риске для здоровья при хроническом воздействии. Учитывая способность диспрозия блокировать кальциевые каналы и накапливаться в печени и костях, длительное потребление воды с концентрацией выше ПДК создает условия для потенциального нарушения нейромышечной передачи, функций печени и кальциевого обмена.
 
Диспрозий в питьевой воде – это символ новой экологической дилеммы, порожденной стремлением к устойчивому развитию. Его опасность заключается не в острой токсичности, а в способности выступать в роли «метаболического диверсанта», нарушая фундаментальные ионные процессы в организме и накапливаясь в критически важных органах на протяжении десятилетий.
Сравнительно низкий российский норматив ПДК в 7 мкг/л справедливо учитывает эти потенциальные риски. Превышение этого порога – это не просто сигнал о загрязнении, а точный индикатор наличия поблизости источников самых современных технологий, превращающихся в отходы. Мониторинг диспрозия в водных объектах становится важнейшим инструментом для оценки экологической цены «зеленого» перехода и необходимым условием для разработки превентивных мер, направленных на защиту здоровья населения от скрытых угроз технологического прогресса.

Для полного спокойствия и защиты от всех видов загрязнений, включая возможные следы тяжелых металлов, оптимальным решением является установка бытовой системы фильтрации воды, например, на основе обратного осмоса, которая задерживает до 99% всех примесей.