Mājas Zobu ārstēšana Īsumā par smago metālu vides piesārņojumu. Smago metālu piesārņojums

Zobu ārstēšana

Īsumā par smago metālu vides piesārņojumu. Smago metālu piesārņojums

6. Vides piesārņojums ar smagajiem metāliem

Smagie metāli (dzīvsudrabs, svins, kadmijs, cinks, varš, arsēns) ir izplatīti un ļoti toksiski piesārņotāji. Tos plaši izmanto dažādos rūpnieciskos procesos, tādēļ, neskatoties uz attīrīšanas pasākumiem, smago metālu savienojumu saturs rūpnieciskajos notekūdeņos ir diezgan augsts. Lielas šo savienojumu masas caur atmosfēru nonāk okeānā. Attiecībā uz jūras biocenozēm visbīstamākās ir dzīvsudrabs, svins un kadmijs. Dzīvsudrabs tiek transportēts uz okeānu ar kontinentālo noteci un caur atmosfēru. Atmosfēras putekļi satur aptuveni 12 tūkstošus tonnu dzīvsudraba, no kura ievērojama daļa ir antropogēnas izcelsmes. Apmēram puse no šī metāla rūpnieciskās ražošanas gadā (910 tūkstoši tonnu/gadā) dažādos veidos nonāk okeānā. Apgabalos, kas piesārņoti ar rūpnieciskajiem ūdeņiem, dzīvsudraba koncentrācija šķīdumā un suspendētās vielās ievērojami palielinās. Tajā pašā laikā dažas baktērijas hlorīdus pārvērš ļoti toksiskā metildzīvsudrabā. Jūras velšu piesārņojums vairākkārt ir izraisījis piekrastes iedzīvotāju saindēšanos ar dzīvsudrabu. Svins ir tipisks mikroelements, kas atrodams visos komponentos vidi: akmeņos, augsnēs, dabiskajos ūdeņos, atmosfērā, dzīvos organismos.

Metalurģijas rūpniecības uzņēmumu vides piesārņojumu ar svinu un tā savienojumiem nosaka to ražošanas darbības specifika: svina un tā savienojumu tiešā ražošana; saistīta svina ekstrakcija no cita veida izejvielām, kas satur svinu kā piemaisījumu; iegūto produktu attīrīšana no svina piemaisījumiem utt.

1995. gadā no kopējām metalurģijas nozares svina emisijām atmosfērā (671 tonna) aptuveni 98,4% veidoja krāsainās metalurģijas uzņēmumi. No 640 kg svina gadā, kas novadīti ūdenstilpēs ar notekūdeņiem, 570 kg (89%) piederēja krāsaino metālu ražošanas uzņēmumiem. Salīdzinoši nelielas svina emisijas no melnās metalurģijas uzņēmumiem Krievijas Federācija nosaka tas, ka izejvielās nav būtiska svina satura, lai gan vairākās attīstītajās pasaules valstīs svina klātbūtne rūdas izejvielās un lūžņos rada nopietnas vides problēmas domnu, martenu un elektriskās kausēšanas zonās. .

99,86% no svina emisijām atmosfērā nāk no 11 no 30 krāsainās metalurģijas uzņēmumiem, tai skaitā aptuveni 94% no šī metāla emitē 5 uzņēmumi: Sredneuralsky Copper Smelter (291 t/gadā); AS "Svjatogor" - Krasnouļskas vara kausētava (170 t/gadā); Kirovgradas vara kausēšanas rūpnīca (114 t/gadā); a/s Dalpolimetal (28 t/gadā); Elektrocinka rūpnīca (16 tonnas/gadā).

Svina izdalīšanās avotu analīze parādīja:

57% svina izdalās atmosfērā ar lieliem putekļainu gāzu apjomiem vara (svinu saturošu) izejvielu atstarojošā kausēšanas rezultātā, kas visās ražotnēs, kurās tiek izmantota šī tehnoloģija, tiek nosūtīta skursteņos bez putekļu tīrīšanas;

37% svina izdalās ar apvalka gāzēm, jo nav vai nav pietiekamas attīrīšanas pakāpes no sublimētiem putekļiem, kas bagāti ar svina saturu;

Būtisks faktors ir krāsainās metalurģijas uzņēmumos esošo putekļu savākšanas līdzekļu nepietiekamā efektivitāte.

Piesārņojot augsni, cinks un fluors izraisa ražas samazināšanos ne tikai tiešas toksiskas iedarbības dēļ, bet arī mainot barības vielu attiecību augsnē. Šķīstošie savienojumi pārvietojas pa augsnes profilu līdz ar augsnes šķīdumu lejupejošu plūsmu un var iekļūt gruntsūdeņos. Augsnes piesārņojums iznīcina augsnes struktūru, samazina augsnes caurlaidību un kavē mikroorganismu augšanu, samazina augsnes fermentatīvo aktivitāti un samazina augu ražu.

Jāņem vērā, ka smago metālu toksicitāte palielinās, kad tie kopā iedarbojas uz dzīvajiem organismiem augsnē. Cinka un kadmija apvienotajai iedarbībai ir vairākas reizes spēcīgāka mikroorganismu inhibējošā iedarbība nekā ar vienādu koncentrāciju katram elementam atsevišķi. Tā kā smagie metāli parasti ir sastopami dažādās kombinācijās gan kurināmā sadegšanas produktos, gan metalurģijas rūpniecības emisijās, to ietekme uz dabu, kas ieskauj piesārņojuma avotus, ir spēcīgāka, nekā paredzēts, pamatojoties uz atsevišķu elementu koncentrāciju.

Pie uzņēmumiem uzņēmumu dabiskās fitocenozes sugu sastāvā kļūst daudzveidīgākas, jo daudzas sugas nespēj izturēt paaugstinātu smago metālu koncentrāciju augsnē. Sugu skaitu var samazināt līdz 2-3, un dažreiz līdz monocenozes veidošanai. Meža fitocenozēs ķērpji un sūnas ir pirmie, kas reaģē uz piesārņojumu. Koka slānis ir visstabilākais. Tomēr ilgstoša vai augstas intensitātes iedarbība tajā izraisa sausumizturīgas parādības.

Augsnes piesārņojuma ar smagajiem metāliem noteikšana tiek veikta ar tiešajām augsnes paraugu ņemšanas metodēm pētāmajās teritorijās un to ķīmiskās analīzes smago metālu saturam. Šiem nolūkiem ir arī efektīvi izmantot vairākas netiešas metodes: vizuālu fitoģenēzes stāvokļa novērtēšanu, indikatorsugu izplatības un uzvedības analīzi starp augiem, bezmugurkaulniekiem un mikroorganismiem.

Augsnes piesārņojuma telpisko modeļu identificēšanai tiek izmantota salīdzinošā ģeogrāfiskā metode un biogeocenožu strukturālo komponentu, tostarp augsnes, kartēšanas metodes. Šādas kartes ne tikai fiksē augsnes piesārņojuma līmeni ar smagajiem metāliem un atbilstošas zemsedzes izmaiņas, bet arī ļauj prognozēt izmaiņas dabiskās vides stāvoklī.

Nav viegli noteikt smago metālu toksisko līmeni. Augsnēm ar dažādu mehānisko sastāvu un organisko vielu saturu šis līmenis būs atšķirīgs. Šobrīd higiēnas institūtu darbinieki ir mēģinājuši noteikt maksimāli pieļaujamās metālu koncentrācijas augsnē. Miežus, auzas un kartupeļus ieteicams izmantot kā pārbaudes augus. Toksisks līmenis tika uzskatīts, ja raža samazinājās par 5–10%. Piedāvātā dzīvsudraba maksimālā pieļaujamā koncentrācija ir 25 mg/kg, arsēna – 12–15, bet kadmija – 20 mg/kg. Ir noteiktas kaitīgas daudzu smago metālu koncentrācijas augos (g/miljonos): svins - 10, dzīvsudrabs - 0,04, hroms - 2, kadmijs - 3, cinks un mangāns - 300, varš - 150, kobalts - 5, molibdēns un niķelis – 3, vanādijs – 2.

Augsnes aizsardzība pret smago metālu piesārņojumu ir balstīta uz uzlabotu ražošanu. Piemēram, lai saražotu 1 tonnu hlora, viena tehnoloģija izmanto 45 kg dzīvsudraba, bet cita izmanto 14-18 kg. Nākotnē tiek uzskatīts par iespējamu samazināt šo vērtību līdz 0,1 kg. Jaunā stratēģija augsnes aizsardzībai pret smago metālu piesārņojumu paredz arī slēgtu tehnoloģisko sistēmu izveidi un bezatkritumu ražošanas organizēšanu.

7. Melnās metalurģijas cieto atkritumu klasifikācija, to raksturojums

Ražošanas atkritumus var klasificēt pēc dažādiem kritērijiem, no kuriem par galvenajiem var uzskatīt:

pa nozarēm - melnā un krāsainā metalurģija, rūdas un ogļu ieguve, nafta un gāze utt.;

pēc fāzes sastāva - cieta (putekļi, dūņas, izdedži), šķidra (šķīdumi, emulsijas, suspensijas), gāzveida (oglekļa oksīdi, slāpekļa oksīdi, sēra savienojumi utt.);

pa ražošanas cikliem - izejvielu ieguvē (pārsegums un ovālie ieži), bagātināšanā (sārņi, dūņas, atkritumi), pirometalurģijā (izdedži, dūņas, putekļi, gāzes), hidrometalurģijā (šķīdumi, nogulsnes, gāzes).

Metalurģijas rūpnīcā ar slēgtu ciklu (dzelzs-tērauda velmējums) cietie atkritumi var būt divu veidu - putekļi un izdedži. Diezgan bieži tiek izmantota mitrā gāzes attīrīšana, tad putekļu vietā atkritumi ir dūņas. Melnajai metalurģijai visvērtīgākie ir dzelzi saturoši atkritumi (putekļi, dūņas, katlakmens), savukārt izdedžus galvenokārt izmanto citās nozarēs.

Galveno metalurģijas bloku darbības laikā veidojas liels daudzums smalku putekļu, kas sastāv no dažādu elementu oksīdiem. Pēdējo uztver gāzes attīrīšanas iekārtas un pēc tam vai nu ievada dūņu uzglabāšanas tvertnē, vai nosūta tālākai apstrādei.

Dūņas var iedalīt:

aglomerācijas iekārtu dūņas;

domnas dūņas:

domnas gāzes tīrīšana;

b) domnu bunkuru telpas;

martena krāšņu gāzes attīrīšanas nogulsnes;

pārveidotāja gāzes tīrīšanas dūņas;

gāzes tīrīšanas dūņas no elektriskajām krāsnīm.

bagāts (55-67%) – martena krāšņu un pārveidotāju gāzes attīrīšanas putekļi un dūņas;

b) salīdzinoši bagāts (40-55%) – aglomerācijas domnas ražošanas nogulsnes un putekļi;

c) slikts (30-40%) - elektrisko krāšņu ražošanas gāzes attīrīšanas nogulsnes un putekļi.

Galvenie dūņu raksturlielumi ir ķīmiskais un granulometriskais sastāvs, tomēr, sagatavojot dūņas apglabāšanai, ir jāzina tādi parametri kā blīvums, mitrums, īpatnējā raža u.c. Jāņem vērā, ka metalurģijas uzņēmumu putekļi (dūņas) atšķiras viena no otras pēc ķīmiskā sastāva, tāpēc šie raksturlielumi ir parādīti zemāk vidējā formā.

No tās izplūstošo gāzu tīrīšanas laikā veidojas dūņas no domnas putekļu savākšanas ierīcēm. To priekšā ir uzstādīti radiālie vai tangenciālie sauso putekļu savācēji, kuros tiek uztverti lielākie putekļi, kas kā lādiņa sastāvdaļa tiek atgriezti aglomerācijas ražošanā. Ķīmiskais sastāvs dūņas pa galvenajām sastāvdaļām, %: Fetot 30-50 CaO 5,0-8,5; SiO2 6,0-12%; MgO 1,5-2,0; Commun 0,2-0,9; Comm 2,5-30; Al2O3 1,2-3,0; P 0,015-0,05; Zn 0,05-5,3. To blīvums svārstās no 2,7-3,8 g/cm, īpatnējā raža vidēji 2,75-3,84%. Šo dūņu izmantošanas līmenis atšķiras (dažādiem uzņēmumiem) diezgan būtiski - no 0,1 līdz 0,8. Tas ir diezgan smalki izkliedēts materiāls: frakcijas >0,063 mm līdz 10-13%, 0,016-0,032 mm no 16 līdz 50% un 1%), kam nepieciešama iepriekšēja dūņu atcincēšana.

8. Attīstības perspektīvas

Pārskatāmā nākotnē būtu jānotiek nozīmīgām izmaiņām metalurģijas kompleksa tehniskajā stāvoklī un vides pārvaldības procesos, kas būtiski atrisinās daudzas vides problēmas. Paredzams, ka krāsainajā metalurģijā vien kaitīgo piesārņojošo vielu emisiju apjoms samazināsies par 12–15%, un lielākā daļa uzņēmumu sasniegs maksimāli pieļaujamās emisijas normas. Krievijas metalurģijas attīstības programmā paredzētais ieguves sistēmu izmantošanas pieaugums ar izrakto vietu aizpildīšanu izejvielu ieguves apgabalos par 20%, ļaus līdztekus rūdas ieguves tehnisko rādītāju uzlabošanai nodrošināt zemes virsmas drošību ieguves piešķīrumā un būtiski samazināt stiprinājuma materiālu, tostarp ļoti dārgu metālu, patēriņu.

Milzīgas rezerves un iespējas vides problēmu risināšanai slēpjas izejvielu apstrādes sarežģītībā, pilnvērtīgā noderīgo komponentu izmantošanā tā sastāvā un atradnēs.

Izmantotās literatūras saraksts:

Valsts ziņojums “Par Krievijas Federācijas vides stāvokli un aizsardzību 2002. gadā” // Krievijas Federācijas Dabas resursu ministrija, Maskava, 2003.

Uzziņu grāmata “Atmosfēras aizsardzība pret rūpniecisko piesārņojumu” // Rediģēja S. Calvert un G.M. Englund (tulkojums no angļu valodas), Maskavas “Metalurģija”, 1988

Ģeogrāfijas uzziņu grāmata “Krievijas ekonomikas ģeogrāfija”, “Fiziskā ģeogrāfija” // Pashkang K.V.

Melnās metalurģijas uzņēmumu ražošanas un saimnieciskās darbības analīze // Juzovs O. V., Maskava “Metalurģija”, 1980.

No visiem 104 mūsdienās cilvēcei zināmajiem ķīmiskajiem elementiem 82 ir metāli. Tie ieņem ievērojamu vietu cilvēku dzīvē rūpnieciskajā, bioloģiskajā un vides jomā. Mūsdienu zinātne sadala metālus smagajos, vieglajos un cēlos. Šajā rakstā mēs apskatīsim smago metālu sarakstu un to īpašības.

Smago metālu noteikšana

Sākotnēji par smagajiem metāliem bija pieņemts saukt tos pārstāvjus, kuru atomu masa ir virs 50. Tomēr šī termina lietošana mūsdienās notiek biežāk nevis no ķīmiskā viedokļa, bet gan atkarībā no to ietekmes uz vides piesārņojumu. Tādējādi smago metālu sarakstā ir iekļauti tie metāli un metaloīdi (pusmetāli), kas piesārņo cilvēka biosfēras elementus (augsni, ūdeni). Apskatīsim tos.

Cik daudz elementu ir iekļauts smago metālu sarakstā?

Mūsdienās nav vienprātības par elementu skaitu šajā sarakstā, jo nav vispārīgu kritēriju, kas klasificētu metālus kā smagos. Tomēr smago metālu sarakstu var veidot atkarībā no dažādas īpašības metāli un to īpašības. Tie ietver:

Atomu svars. Pamatojoties uz šo kritēriju, tie ietver vairāk nekā 40 elementus, kuru atomu masa pārsniedz 50 amu (g/mol).
Blīvums. Pamatojoties uz šo kritēriju, par smagiem tiek uzskatīti metāli, kuru blīvums ir vienāds ar dzelzs blīvumu vai pārsniedz to.
Bioloģiskā toksicitāte apvieno smagos metālus, kas negatīvi ietekmē cilvēku un dzīvo organismu dzīvi. Viņu sarakstā ir aptuveni 20 elementi.

Ietekme uz cilvēka ķermeni

Lielākā daļa šo vielu negatīvi ietekmē visus dzīvos organismus. Ievērojamās atommasas dēļ tie tiek slikti transportēti un uzkrājas cilvēka audos, izraisot dažādas slimības. Tādējādi cilvēka ķermenim kadmijs, dzīvsudrabs un svins ir atzīti par visbīstamākajiem un smagākajiem metāliem.

Toksisko elementu saraksts ir sagrupēts pēc bīstamības pakāpes saskaņā ar tā sauktajiem Mertza noteikumiem, saskaņā ar kuriem toksiskākajiem metāliem ir mazākais iedarbības diapazons:

Kadmijs, dzīvsudrabs, tallijs, svins, arsēns (bīstamāko metālu indes, pārpalikums pieņemamiem standartiem kas var izraisīt nopietnus psihofizioloģiskus traucējumus un pat nāvi).
Kobalts, hroms, molibdēns, niķelis, antimons, skandijs, cinks.
Bārijs, mangāns, stroncijs, vanādijs, volframs

Tomēr tas nenozīmē, ka nevienam no iepriekš sagrupētajiem elementiem saskaņā ar Mertza noteikumiem cilvēka ķermenī nevajadzētu būt. Gluži pretēji, smago metālu sarakstā ir iekļauti šie un vairāk nekā 20 citi elementi, kuru neliela koncentrācija ne tikai nav bīstama cilvēka dzīvībai, bet ir nepieciešama arī vielmaiņas procesos, jo īpaši dzelzs, varš, kobalts, molibdēns un pat cinks.

Vides piesārņojums ar smagajiem metāliem

Biosfēras elementi, kas ir piesārņoti ar smagajiem metāliem, ir augsne un ūdens. Visbiežāk vainīgie ir metalurģijas uzņēmumi, kas pārstrādā vieglos un smagos metālus. Piesārņojošo vielu sarakstā ir arī automobiļu izplūdes uzņēmumi, katlu mājas, ķīmiskās ražošanas uzņēmumi, poligrāfijas uzņēmumi un pat elektrostacijas.

Visizplatītākie toksīni ir: svins (automobiļu ražošanā), dzīvsudrabs (izplatīšanas piemērs: sadzīvē saplīsuši termometri un dienasgaismas apgaismes ķermeņi), kadmijs (veidojas sadedzinot atkritumus). Turklāt lielākā daļa rūpnīcu ražošanā izmanto vienu vai otru elementu, ko var raksturot kā smagu. Metālu grupa, kuras saraksts tika sniegts iepriekš, visbiežāk nonāk ūdenstilpēs atkritumu veidā un pēc tam sasniedz cilvēkus.

Papildus cilvēka radītajiem dabas piesārņojuma faktoriem ar smagajiem metāliem ir arī dabiskie - tie ir vulkāna izvirdumi, kuru lavā tika konstatēts paaugstināts kadmija saturs.

Dabā toksiskāko metālu izplatības iezīmes

Dzīvsudrabs dabā visvairāk lokalizēts ūdenī un gaisā. Dzīvsudrabs pasaules okeānu ūdeņos nonāk no rūpnieciskajām notekcaurulēm, tiek konstatēti arī dzīvsudraba tvaiki, kas veidojas ogļu sadegšanas rezultātā. Toksiskie savienojumi uzkrājas dzīvos organismos, īpaši jūras veltēs.

Svinam ir plaša izplatīšanas zona. Tas uzkrājas gan kalnos, gan augsnē, gan ūdenī, gan dzīvos organismos, un pat gaisā, automašīnu izplūdes gāzu veidā. Protams, svins vidē nonāk arī antropoloģiskas darbības rezultātā rūpniecības atkritumu un nepārstrādātu atkritumu veidā (akumulatori un baterijas).

Un vides piesārņojuma avots ar kadmiju ir arī dabiskie faktori: vara rūdu laikapstākļi, augsnes izskalošanās, kā arī vulkāniskās darbības rezultāti.

Smago metālu pielietojuma joma

Neskatoties uz toksicitāti, mūsdienu rūpniecība rada milzīgu dažādību veselīgus produktus, kuru smago sakausējumu apstrāde ietver vara, cinka, svina, alvas, niķeļa, titāna, cirkonija, molibdēna u.c. sakausējumus.

Varš ir ļoti plastisks materiāls, no kura izgatavoti dažādi vadi, caurules, virtuves piederumi, rotaslietas, jumta segums un daudz vairāk. Turklāt to plaši izmanto mašīnbūvē un kuģu būvē.

Cinkam ir augstas pretkorozijas īpašības, tāpēc to plaši izmanto metāla izstrādājumu pārklāšanai (tā sauktā cinkošana). Cinka izstrādājumu pielietojuma jomas: celtniecība, mašīnbūve, poligrāfija (drukāto veidlapu ražošana), raķešu zinātne, ķīmiskā rūpniecība (laku un krāsu ražošana) un pat medicīna ( antiseptiķi un utt.).

Svins viegli kūst, tāpēc to izmanto kā izejvielu daudzās nozarēs: krāsu un laku rūpniecībā, ķīmijā, autobūvē (akumulatoru daļa), radioelektronikā, medicīnā (aizsargpriekšautu izgatavošana pacientiem rentgena izmeklējumu laikā).

SMAGIE METĀLI ŪDENS SISTĒMU EKOLOĢISKĀ MONITORINGĀ

SMAGIE METĀLI ŪDENS SISTĒMU EKOLOĢISKĀ MONITORINGĀ

H. S. BUDŅIKOVS

Daži vides piesārņojuma aspekti, jo īpaši virszemes ūdeņu piesārņojums ar smagajiem metāliem, tiek apspriesti starpdisciplinārā līmenī. Tiek atzīmēta metālu kā dzīvības sastāvdaļu un kā toksisku vielu divējāda bioloģiskā loma. Regulārai vides stāvokļa novērtēšanai nepieciešams analītiskais darbs.

G.K. Budņikovs
Kazaņas Valsts universitāte

Starp biosfēras piesārņotājiem, kas visvairāk interesē dažādus kvalitātes kontroles dienestus, metāli (galvenokārt smagie, tas ir, kuru atomsvars pārsniedz 40) ir vieni no svarīgākajiem. Tas lielā mērā ir saistīts ar daudzu no tiem bioloģisko aktivitāti. Metālu fizioloģiskā iedarbība uz cilvēka organismu un dzīvniekiem ir dažāda un atkarīga no metāla rakstura, savienojuma veida, kurā tas pastāv dabiskajā vidē, kā arī no tā koncentrācijas. Daudziem smagajiem metāliem ir izteiktas kompleksu veidošanās īpašības. Tādējādi ūdens vidē šo metālu joni ir hidratēti un spēj veidot dažādus hidrokso kompleksus, kuru sastāvs ir atkarīgs no šķīduma skābuma. Ja šķīdumā ir anjoni vai molekulas organiskie savienojumi, tad šo metālu joni veido dažādus dažādas struktūras un stabilitātes kompleksus. No smagajiem metāliem daži ir ārkārtīgi nepieciešami cilvēku un citu dzīvo organismu dzīvības uzturēšanai un pieder pie tā sauktajiem biogēnajiem elementiem. Citi izraisa pretēju efektu un, nonākot dzīvā organismā, izraisa tā saindēšanos vai nāvi. Šie metāli pieder pie ksenobiotiku klases, tas ir, svešām dzīvām būtnēm. Vides aizsardzības speciālisti noteikuši prioritāro grupu starp toksiskajiem metāliem. Tas ietver kadmiju, varu, arsēnu, niķeli, dzīvsudrabu, svinu, cinku un hromu kā visbīstamākos cilvēku un dzīvnieku veselībai. No tiem vistoksiskākie ir dzīvsudrabs, svins un kadmijs. Iespējamie biosfēras piesārņojuma avoti ar smagajiem metāliem ir melnās un krāsainās metalurģijas uzņēmumi (aerosola emisijas, kas piesārņo atmosfēru, rūpniecības notekūdeņi, kas piesārņo virszemes ūdeņus), mašīnbūves (vara pārklājuma vannas, niķelēšana, hromēšana, kadmija pārklājums), akumulatoru apstrādes rūpnīcas un automašīnu transports.

Papildus antropogēnajiem vides piesārņojuma avotiem ar smagajiem metāliem ir arī citi dabiski avoti, piemēram, vulkānu izvirdumi: kadmijs tika atklāts salīdzinoši nesen Etnas vulkāna izvirduma produktos Sicīlijas salā Vidusjūrā. Skābo lietus rezultātā dažu ezeru virszemes ūdeņos var palielināties toksisko metālu koncentrācija, kas izraisa šo ezeru izskaloto minerālu un iežu šķīšanu. Visi šie piesārņojuma avoti izraisa metālu piesārņotāju satura palielināšanos biosfērā vai tās sastāvdaļās (gaisā, ūdenī, augsnē, dzīvajos organismos), salīdzinot ar dabisko, tā saukto fona līmeni. Lai gan, kā minēts iepriekš, toksisko metālu iekļūšana var notikt arī ar aerosolu pārnesi, tie galvenokārt iekļūst dzīvā organismā caur ūdeni. Organismā nonākušie toksiskie metāli visbiežāk nenotiek nekādas būtiskas pārvērtības, kā tas notiek ar organiskajām toksiskajām vielām, un, nonākuši bioķīmiskajā ciklā, tie atstāj to ārkārtīgi lēni.

Virszemes ūdeņu kvalitātes uzraudzībai ir izveidoti dažādi hidrobioloģisko novērojumu dienesti. Viņi uzrauga ūdens ekosistēmu piesārņojuma stāvokli antropogēnas ietekmes ietekmē. Tā kā šāda ekosistēma ietver gan pašu vidi (ūdeni), gan citus komponentus (dibens nogulumus un dzīvos organismus – hidrobiontus), ļoti svarīga ir informācija par smago metālu izplatību starp atsevišķām ekosistēmas sastāvdaļām. Uzticamus datus šajā gadījumā var iegūt, izmantojot mūsdienu metodes analītiskā ķīmija, kas ļauj noteikt smago metālu saturu fona koncentrācijas līmenī.

Jāatzīmē, ka analīzes metožu attīstības attīstība ir ļāvusi to atrisināt globālās problēmas kā noteikt galvenos avotus
biosfēras piesārņojums, nosakot piesārņojuma un piesārņojošo vielu transformācijas, to pārneses un migrācijas dinamiku. Tajā pašā laikā smagie metāli tika klasificēti kā viens no svarīgākajiem analīzes objektiem. Tā kā to saturs dabīgajos materiālos var būt ļoti atšķirīgs, to noteikšanas metodēm ir jānodrošina problēmas risinājums. Daudzu valstu analītiķu pūļu rezultātā ir izstrādātas metodes, kas ļauj noteikt smagos metālus femtogrammas līmenī (10 - 15 g) vai viena (!) atoma klātbūtnē analizējamā parauga tilpumā. , piemēram, niķelis dzīvā šūnā. Ne tikai analītiskie ķīmiķi, biologi un ekologi (viņu darbība tradicionāli saistīta ar šo problēmu) izrāda profesionālu interesi par sarežģīto un daudzpusīgo problēmu, ko pārstāv vides ķīmiskais piesārņojums ar smagajiem metāliem un kas aptver dažādas disciplīnas un jau kļuvusi par neatkarīgu starpdisciplināru. zināšanu jomā, bet arī ārsti. Zinātniskās un populārzinātniskās informācijas plūsmā, kā arī medijos arvien biežāk parādās materiāli par smago metālu ietekmi uz cilvēka veselību. Tādējādi Amerikas Savienotajās Valstīs uzmanība tika pievērsta agresivitātes izpausmēm bērniem sakarā ar paaugstinātu svina saturu viņu organismā. Arī citos planētas reģionos noziegumu un pašnāvību skaita pieaugums ir saistīts ar šo toksisko vielu satura pieaugumu vidē. Ir interesanti apspriest dažus ķīmiskos un ekoloģiski ķīmiskos aspektus smago metālu izplatības problēmai vidē, jo īpaši virszemes ūdeņos.

Diezgan ilgu laiku pastāvēja stingra pārliecība, ka svarīgas bioloģiskās funkcijas veic tikai nātrijs, kālijs, magnijs, dzelzs un kalcijs, kas kopā nodrošina gandrīz 99% no visiem cilvēka organismā esošo metālu atomiem un (izņemot dzelzi) arī pieder. uz makroelementu grupu. Četru no šiem metāliem, proti, nātrija, kālija, magnija un kalcija, hidratētie atomi ir iesaistīti osmozes un nervu signālu pārraides procesos, kā arī nosaka skeleta kaulu audu izturību. Dzelzs ir daļa no hemoglobīna molekulas - vissvarīgākā olbaltumviela, kas iesaistīta atmosfēras skābekļa saistīšanā un pārnešanā uz orgānu un audu šūnām, tas ir, elpošanas procesā. Interese par pārejas elementu funkcijām, kas (ieskaitot dzelzi) tiek klasificēti kā smagie metāli un organismā atrodami nelielos daudzumos, ir parādījusies salīdzinoši nesen. Ir radusies jauna zinātnes nozare - bioneorganiskā ķīmija, kas pēta biogēno elementu savienojumu uzbūvi, īpašības un reakcijas in vivo. Sakarā ar to zemo saturu dzīvajā ķermenī tos sāka saukt par mikroelementiem.

Mikroelementu nozīme cilvēka dzīvības funkciju īstenošanā daudziem elementiem (mangānam, cinkam, molibdēnam, fluoram, jodam un selēnam) jau ir pierādīta, citiem (hroms, niķelis, vanādijs, alva, arsēns, silīcijs) iespējams. Galvenais kritērijs, pēc kura makroelementus atšķir no mikroelementiem, ir organisma nepieciešamība pēc elementa, kas noteikta mg/kg svara dienā. Visi šie mikroelementi organismā funkcionē vai nu hidratētu jonu veidā, vai, tāpat kā dzelzs, koordinācijas savienojumu veidā.

Ir arī zināms, ka cilvēka organismā ir lielākā daļa nepārejas metālu, un nelielos daudzumos, piemēram, dzīvsudrabs no zobu plombām, svins, antimons un arsēns no iespiedkrāsas laikrakstos un grāmatās, varš, alva, mangāns un alumīnijs no virtuves. trauki. Taču, pirmkārt, tiks ņemti vērā nevis šie metāli, bet gan vitālie, tas ir, biogēnie. Cilvēka organismā un dzīvniekos dzīvības procesā notiek daudzas fermentatīvas ķīmiskas reakcijas, ko pavada ļoti spēcīgu saišu pārrāvums, tas ir, tādas, kuras var veikt tikai laboratorijas apstākļos skarbos apstākļos, piemēram, augstā temperatūrā. spiedienu vai temperatūru.

Lai gan metālu saturoša enzīma molekula var izturēt daudzus tūkstošus katalītisko ciklu, vielmaiņas procesi, kas notiek dzīvā organismā, var izraisīt dažu enzīmu iznīcināšanu un atbilstoša daudzuma metālu izvadīšanu no organisma. Līdz ar to ir nepieciešams šos zaudējumus kompensēt, jo mikroelementu trūkums novedīs pie organisma dzīvības funkciju traucējumiem, kā rezultātā var rasties dažādas slimības. Ievadīto mikroelementu daudzumu var regulēt ar diētu, un nepieciešamības gadījumā, piemēram, slimību profilaksei, lietojot speciālus medikamentus, kas parasti ražoti pārtikas piedevu veidā. Kā piemēru var minēt labi zināmos vitamīnu un mikroelementu kompleksus, ko izmanto sportistu uzturā un profesionālās grupas strādājot ekstremālos vides apstākļos.

Jāņem vērā, ka olbaltumvielu un citu bioloģiski svarīgu asins komponentu ķīmisko saišu stiprums ar jebkura metāla joniem ir pietiekams ievērojamai daļai laika, lai metāls organismā paliek kompleksa veidā ar olbaltumvielām, aminoskābēm. skābes un citi bioloģiski aktīvi savienojumi. Tāpēc, ja organismā nonāk liekie metāli, pēdējie var izraisīt tā funkciju traucējumus, saindēšanos vai nāvi. Šādas iedarbības pakāpe ir atkarīga ne tikai no koncentrācijas, kas pārsniedz noteiktu līmeni, bet arī no metāla īpašībām, galvenokārt no tā kompleksa veidošanās spējas. Tādējādi, ja toksiskā metāla kompleksa veidošanas spēja ir pietiekami augsta, tad tas var izspiest biogēno metālu katalizatoru no aktīvā centra konkurences mijiedarbības rezultātā vai saistīt ar sevi lielāko daļu bioloģiski aktīvo savienojumu, ko izmanto metālu sintēzei. viens vai otrs vitāli svarīgs enzīms.

Tāpat jāņem vērā, ka bioloģiskā vērtība ir tikai pieejamiem biogēniem elementiem, kas ir pārtikas produktos organisko skābju sāļu un citu šķīstošo ķīmisko savienojumu, visbiežāk komplekso, veidā. Kvalitātes novērtēšanas literatūrā pārtikas produkti, sniedz informāciju par atsevišķu mikroelementu saturu augļos, dārzeņos, gaļā, pienā u.c.

Makro un mikroelementu jēdzieni ne vienmēr ir skaidri atšķirami, ja šo iedalījumu attiecina uz dažādām organismu grupām. Piemēram, augiem vitālo mikroelementu kopums skaidri atšķiras no augstākajiem dzīvniekiem. Taču augiem ir nepieciešams arī noteikts mikroelementu līmenis augsnē, ko parasti panāk ar tā saukto mikromēslojumu, kas pēc būtības ir biogēno mikroelementu kopums: cinks, vanādijs, molibdēns, varš, kobalts, dzelzs, mangāns.

Vissvarīgākais biotopu kvalitātes rādītājs ir virszemes ūdeņu tīrības pakāpe. Toksisks metāls, nonākot rezervuārā vai upē, tiek sadalīts starp šīs ūdens ekosistēmas sastāvdaļām. Tomēr ne katrs metāla daudzums izraisa šīs sistēmas darbības traucējumus. Novērtējot ekosistēmas spēju pretoties ārējai toksiskai iedarbībai, ierasts runāt par ekosistēmas buferspēju. Tādējādi ar saldūdens ekosistēmu buferkapacitāti attiecībā pret smagajiem metāliem saprot tādu toksiska metāla daudzumu, kura piegāde būtiski neizjauc visas pētāmās ekosistēmas dabisko funkcionēšanu. Šajā gadījumā pats toksiskais metāls tiek sadalīts šādās sastāvdaļās: 1) metāls izšķīdinātā veidā; 2) sorbēts un akumulēts ar fitoplanktonu, tas ir, augu mikroorganismiem; 3) ko aiztur grunts nogulumi suspendēto organisko un minerālo daļiņu sedimentācijas rezultātā no ūdens vides; 4) adsorbēts uz virsmas grunts nogulumi tieši no ūdens vides šķīstošā veidā; 5) atrodas adsorbētā veidā uz suspendētajām daļiņām. Attēlā 1. attēlā shematiski parādīts toksisko metālu (M) izplatība ūdens ekosistēmā.

Metālu sastopamības formas ūdeņos ietekmē hidrobionti (piemēram, mīkstmieši). Tādējādi, pētot vara uzvedību virszemes ūdeņos, tiek novērotas sezonālās tā koncentrācijas svārstības: ziemā tās ir maksimālas, bet vasarā tās samazinās, pateicoties aktīvai biomasas augšanai. Kad suspendētās organiskās daļiņas, kurām ir spēja adsorbēt vara jonus, nosēžas, pēdējie nonāk grunts nogulumos, kas rada novēroto efektu. Jāņem vērā arī tas, ka šī procesa intensitāte ir atkarīga no suspensiju sedimentācijas ātruma, tas ir, netieši no tādiem faktoriem kā vara jonus adsorbējošo daļiņu lielums un lādiņš.

Papildus metālu uzkrāšanai adsorbcijas un sekojošas sedimentācijas dēļ virszemes ūdeņos notiek arī citi procesi, kas atspoguļo ekosistēmu izturību pret šādu piesārņotāju toksisko iedarbību. Būtiskākā no tām ir metālu jonu saistīšanās ūdens vidē ar izšķīdušām organiskām vielām. Šajā gadījumā toksiskās vielas kopējā koncentrācija ūdenī nemainās. Tomēr ir vispāratzīts, ka hidratētie metālu joni ir toksiskākie, savukārt kompleksos saistītie ir mazāk bīstami vai pat gandrīz nekaitīgi. Īpaši pētījumi ir parādījuši, ka nav skaidras attiecības starp toksisko metālu kopējo koncentrāciju dabiskajos virszemes ūdeņos un to toksicitāti.

Dabiskie virszemes ūdeņi satur daudzas organiskas vielas, no kurām 80% ir ļoti oksidēti polimēri, piemēram, humusvielas, kas ūdenī iekļūst no augsnes. Pārējās ūdenī šķīstošās organiskās vielas ir organismu atkritumi (polipeptīdi, polisaharīdi, taukskābes un aminoskābes) vai pēc ķīmiskajām īpašībām līdzīgi antropogēnas izcelsmes piemaisījumi. Tās visas, protams, piedzīvo dažādas pārvērtības ūdens vidē. Bet tajā pašā laikā tie visi ir sava veida kompleksu veidojoši reaģenti, kas saista metāla jonus kompleksos un tādējādi samazina ūdens toksicitāti.

Veidi, kā toksiskie metāli M nonāk ūdens ekosistēmās, un to rašanās formas ir ne tikai izšķīdušo organisko vielu un suspendēto vielu klātbūtne, bet arī hidrobiontu akumulācijas spēja, kā arī visu komponentu metālu jonu absorbcijas kinētika. ekosistēmas, tostarp kompleksu veidošanās ar izšķīdušām organiskām vielām. Tas viss liecina par procesu sarežģītību virszemes ūdeņos, kad tajos nonāk metālu piesārņotāji. Attēlā 2. attēlā parādīta diagramma par toksisko metālu izplatību dabiskajos virszemes ūdeņos, vispārīgi atspoguļojot ķīmiskos un fizikāli ķīmiskos procesus, kas saistīti ar to saistīšanos dažādās formās. Interesanti atzīmēt, ka humīnskābes, šie specifiskie dabīgie lielmolekulārie savienojumi, kas veidojas augu atlieku transformācijas procesā augsnēs mikroorganismu ietekmē, acīmredzot vislielākajā mērā spēj saistīt smago metālu jonus stabilos kompleksos. Tādējādi atbilstošo humātu (smago metālu jonu kompleksi ar humīnskābēm) stabilitātes konstantes ir diapazonā no 10 5 līdz 10 12 atkarībā no metāla rakstura. Humātu stabilitāte ir atkarīga no ūdens vides skābuma.

Lai gan problēmas ķīmiski analītiskais aspekts par metālu eksistences formu noteikšanu dabiskajos ūdeņos tika formulēts apmēram pirms 20 gadiem, tikai līdz ar jaunāko analīzes metožu parādīšanos šī problēma kļuva pieejama risinājumam. Iepriekš tika noteikts tikai smago metālu bruto saturs ūdenī un noteikts sadalījums starp suspendētajām un izšķīdušajām formām. Ar metāliem piesārņotā ūdens kvalitāti vērtēja, salīdzinot datus par to bruto saturu ar MPC vērtībām. Tagad šāds novērtējums tiek uzskatīts par nepilnīgu un nepamatotu, jo metāla bioloģisko iedarbību nosaka tā stāvoklis ūdeņos, un tie parasti ir kompleksi ar dažādām sastāvdaļām (2. att.). Kā minēts iepriekš, dažos gadījumos, piemēram, veidojot kompleksus ar dabiskas izcelsmes organiskiem savienojumiem, šie kompleksi ir ne tikai zemi toksiski, bet bieži vien tiem ir arī stimulējoša ietekme uz ūdens organismu attīstību, jo šajā gadījumā tie kļūst bioloģiski pieejami. organismiem.

Izstrādājot esošos MPC, netika ņemti vērā kompleksu veidošanās procesi un novērtēta smago metālu neorganisko sāļu ietekme uz dzīviem organismiem tīros ūdens šķīdumos bez izšķīdušām dabiskas izcelsmes organiskām vielām. Stingri sakot, šāds novērtējums ir grūts un dažreiz neiespējams.

Tātad ūdens toksicitāti, ja tas ir piesārņots ar smagajiem metāliem, galvenokārt nosaka vai nu metāla ūdens jonu, vai vienkāršu kompleksu ar neorganiskiem joniem koncentrācija. Citu kompleksu veidojošo vielu, galvenokārt organisko, klātbūtne samazina toksicitāti. Iepriekš minētā toksisko vielu uzkrāšanās grunts nogulumos var izraisīt ūdeņu sekundāro toksicitāti. Patiešām, pat ja piesārņojuma avots tiek likvidēts un, kā saka, “ūdens ir normāls”, nākotnē būs iespējama metāla apgrieztā migrācija no grunts nogulumiem ūdenī. Tāpēc ūdens sistēmu stāvokļa prognozēšanai būtu jābalstās uz datiem, kas iegūti visu to sastāvdaļu analīzē, kas veikta noteiktos intervālos.

Interesants gadījums bija cinobra (dzīvsudraba sulfīda) atradņu atklāšana vienā no Karpatu reģioniem. Ģeologiem šis atradums bija pārsteigums. Izrādījās, ka viduslaikos ciematos, kas atradās kalnos upes augštecē, dzīvsudrabu sistemātiski izmantoja noteiktu slimību ārstēšanai. Gadiem ejot, upe šo metālu savāca, nesa lejtecē un uzkrāja vienā no dabiskajiem lamatām grunts nogulumu veidā. Tās turpmāko pārveidi galu galā panāca cinobrs. Šis piemērs parāda, ka dabā notiek nepārtraukta antropogēnas izcelsmes indīgo vielu kustība, migrācija un uzkrāšanās, vienlaikus tās pakļautas arī ķīmiskai transformācijai stabilākās formās.

No prioritāro metālu piesārņotāju saraksta mēs uzskatām, ka dzīvsudrabs, svins un kadmijs rada vislielāko apdraudējumu cilvēku un dzīvnieku veselībai.

Merkurs.

Vidē dzīvsudraba savienojumi ar dažādas pakāpes metāla oksidēšanās, tas ir, Hg(0), Hg(I), Hg(II), var reaģēt savā starpā. Vislielākās briesmas rada organiskie, galvenokārt alkil, savienojumi.

Metālu eksistences formas virszemes ūdeņos

Samazināta toksicitāte (līdz 97%) – okeānu virszemes ūdeņi. Apmēram puse no visa dzīvsudraba nonāk dabiskajā vidē cilvēka izraisītu iemeslu dēļ.

Vides skābums un tās oksidatīvais potenciāls ietekmē vienas vai otras dzīvsudraba formas klātbūtni ūdens vidē. Tādējādi labi aerētos rezervuāros dominē Hg(II) savienojumi. Dzīvsudraba joni viegli saistās stabilos kompleksos ar dažādām organiskām vielām, kas atrodamas ūdeņos un darbojas kā ligandi. Īpaši spēcīgi kompleksi veidojas ar sēru saturošiem savienojumiem. Dzīvsudrabs viegli adsorbējas uz suspendētām ūdens daļiņām. Šajā gadījumā tā sauktais koncentrācijas koeficients dažkārt sasniedz 10 5, tas ir, uz šīm daļiņām koncentrējas simts tūkstošus reižu vairāk dzīvsudraba, nekā tas ir līdzsvarā ūdens vidē. No tā izriet, ka metāla likteni noteiks suspendēto daļiņu sorbcija, kam sekos sedimentācija, tas ir, būtībā notiks dzīvsudraba izvadīšana no ūdens sistēmas, kā jau aprakstīts piemērā par cinobra nogulšņu veidošanos Karpatu reģions. Jāņem vērā, ka dzīvsudraba desorbcija no grunts nogulumiem notiek lēni, tāpēc virszemes ūdeņu atkārtota piesārņošana pēc piesārņojuma avota noteikšanas un likvidēšanas arī kavē kinētiku. Ūdens vidē dzīvsudrabs veido R–Hg–X un R–Hg–R tipa metālorganiskos savienojumus, kur R ir metil- vai etilgrupa. No antropogēniem avotiem dzīvsudrabs nonāk ūdens sistēmās galvenokārt metāliska dzīvsudraba, Hg(II) jonu un fenildzīvsudraba acetāta veidā. Dominējošā zivīs sastopamā dzīvsudraba forma ir metildzīvsudrabs, ko bioloģiski veido mikroorganismu fermenti. Nepiesārņotos virszemes ūdeņos dzīvsudraba saturs svārstās no 0,2–0,1 μg/l, jūras ūdeņos tas ir trīs reizes mazāks. Ūdens augi absorbē dzīvsudrabu. Organiskie savienojumi R–Hg–R" ir sastopami lielākā koncentrācijā saldūdens planktonā nekā jūras planktonā. Organiskie dzīvsudraba savienojumi no organisma izdalās lēnāk nekā neorganiskie. Esošais standarts šīs toksiskās vielas maksimālajam saturam (0,5 μg/kg) ) izmanto pārtikas produktu kvalitātes kontrolei.Tiek pieņemts, ka dzīvsudrabs atrodas metilētu savienojumu veidā. Ja tie nonāk cilvēka organismā, var rasties Minimata slimība.

Svins.

Puse no kopējā šīs toksiskās vielas daudzuma nonāk vidē, sadedzinot svinu saturošu benzīnu. Ūdens sistēmās svins galvenokārt ir saistīts ar adsorbciju ar suspendētām daļiņām vai ir šķīstošu kompleksu veidā ar humīnskābēm. Biometilējot, tāpat kā dzīvsudrabu, svins galu galā veido tetrametilsvinu. Nepiesārņotos virszemes ūdeņos svina saturs parasti nepārsniedz 3 µg/l. Rūpniecisko reģionu upēs svina līmenis ir augstāks. Sniegs var uzkrāt šo toksisko vielu ievērojamā mērā: tuvumā lielākās pilsētas tā saturs var sasniegt gandrīz 1 miljonu μg/L, un kādā attālumā no tiem ~ 1–100 μg/L.

Ūdensaugi svinu uzkrāj labi, bet dažādos veidos. Dažreiz fitoplanktons to saglabā ar koncentrācijas koeficientu līdz 10 5, piemēram, dzīvsudrabu. Svins zivīs nedaudz uzkrājas, tāpēc šajā trofiskās ķēdes posmā tas ir salīdzinoši mazāk bīstams cilvēkiem. Normālos ūdens apstākļos zivīs metilētie savienojumi ir sastopami salīdzinoši reti. Reģionos ar rūpnieciskām emisijām tetrametilsvina uzkrāšanās zivju audos notiek efektīvi un ātri - akūts un hroniska iedarbība svins rodas pie piesārņojuma līmeņa 0,1–0,5 μg/l. Cilvēka organismā svins var uzkrāties skeletā, aizstājot kalciju.

Kadmijs.

Šī metāla ķīmiskās īpašības ir līdzīgas cinkam. Tas var aizstāt pēdējo metālu saturošu enzīmu aktīvajos centros, izraisot asus fermentatīvo procesu darbības traucējumus. Rūdas atradnēs kadmijs parasti atrodas kopā ar cinku. Ūdens sistēmās kadmijs saistās ar izšķīdušām organiskām vielām, īpaši, ja to struktūrā ir sulfhidril-SH grupas. Kadmijs veido arī kompleksus ar aminoskābēm, polisaharīdiem un humīnskābēm. Tomēr tiek uzskatīts, ka šo ligandu, kas spēj saistīties ar kadmiju, klātbūtne vien vēl nav pietiekama, lai samazinātu brīvo kadmija ūdens jonu koncentrāciju līdz dzīvajiem organismiem drošam līmenim. Kadmija jonu adsorbcija grunts nogulumos lielā mērā ir atkarīga no vides skābuma. Neitrālā ūdens vidē brīvo kadmija jonu gandrīz pilnībā sorbē grunts nogulumu daļiņas.

Tikai pirms dažiem gadiem vidē bija diezgan daudz kadmija avotu. Pēc tam, kad tika pierādīta tā augstā toksicitāte, to skaits strauji samazinājās (vismaz rūpnieciski attīstītajās valstīs). Tagad galvenais vides piesārņojuma avots ar šo toksisko vielu ir niķeļa-kadmija bateriju apbedīšanas vietas. Kā jau minēts, kadmijs tika atrasts Etnas izvirduma produktos. Kadmija koncentrācija lietus ūdenī var pārsniegt 50 µg/l.

Saldūdens rezervuāros un upēs kadmija saturs svārstās no 20 līdz 400 ng/l. Tā zemākais saturs okeānā tika reģistrēts Klusajā okeānā, uz austrumiem no Japānas salām (∼ 0,8–9,6 ng/L 8–5500 m dziļumā). Šis metāls uzkrājas ūdens augos un zivju iekšējo orgānu audos (bet ne skeleta muskuļos).

Kadmijs parasti ir mazāk toksisks augiem nekā metildzīvsudrabs, un tā toksicitāte ir salīdzināma ar svinu. Pie kadmija satura ~0,2–1 mg/l fotosintēze un augu augšana palēninās. Interesants ir šāds fiksētais efekts: kadmija toksicitāte ir manāmi samazināta noteikta cinka daudzuma klātbūtnē, kas vēlreiz apstiprina pieņēmumu, ka šo metālu joni var konkurēt organismā par dalību fermentatīvajā procesā.

Kadmija akūtās toksicitātes slieksnis svārstās no 0,09 līdz 105 μg/l saldūdens zivīm. Palielinot ūdens cietību, palielinās ķermeņa aizsardzības pakāpe no saindēšanās ar kadmiju. Ir gadījumi, kad cilvēki ir smagi saindējušies ar kadmiju, kas iekļuvis organismā caur trofiskām ķēdēm (Itai-Itai slimība). Kadmijs tiek izvadīts no ķermeņa iekšienē ilgs periods(apmēram 30 gadus vecs).

Biosfēru var uzskatīt par vispārinātu analīzes objektu. Praksē speciālists konkrētajā zinātnes jomā nodarbojas ar kādu no tās sastāvdaļām. Taču katrs konkrētais objekts atrodas pastāvīgā dinamikā, savstarpējā saistībā ar citiem objektiem un tāpēc maina ne tikai savu sastāvu, bet arī īpašības. Dažkārt šīs izmaiņas ir nelielas, lai tās varētu pamanīt, ir vajadzīgs noteikts laika posms, kurā šīs izmaiņas notiks. Tomēr izmantotajām novērošanas metodēm, t.i., biomonitoringam, jābūt gan jutīgām, gan precīzām. Vides kā analīzes objekta sarežģītība un tās mainīgums rada nepieciešamību periodiski pārskatīt datus un pilnveidot gan noteikšanas metodes, gan atsevišķus analīzes posmus. Nesen šāds audits tika veikts saistībā ar datiem par dzīvsudraba un vara izplatību vidē. Izrādījās, ka iepriekšējie paraugu ņemšanas, atlases un paraugu sagatavošanas posmi nebija pietiekami perfekti un ietvēra sistemātisku kļūdu. Tā uzskaite galu galā noveda pie tā, ka dati par dzīvsudraba saturu atsevišķos vides objektos dažkārt tika pārvērtēti par lielumu. Lai gan prognozes par dzīvsudraba saturu atmosfēras emisijās laika posmam līdz 2025.gadam paredz šīs toksiskās vielas daudzumu dubultošanu, šobrīd ir noskaidrots, ka patiesībā tā koncentrācija ir gandrīz par lielumu mazāka. Līdzīgi kritiska analīze Paredzams, ka dati arī novērtēs vara saturu. Informāciju par metālu kā piesārņojošo vielu izplatību galvenokārt iegūst vides analītiķi, kas saņem primāro informāciju, lai gan vides aizsardzības problēmas risināšanā piedalās saistīto zinātņu nozaru speciālisti. Viens no modernās augstākās izglītības reformas virzieniem ir augsti kvalificētu zinātnes speciālistu sagatavošana
testētāji ar plašu erudīciju saistītās ķīmijas, bioloģijas, fizikas, ekoloģijas jomās, kas spēj atrisināt sarežģītas un būtiskas problēmas, no kurām dažas ir skartas šajā rakstā.

1. Mirkins B.M., Naumova L.G. Krievijas ekoloģija. M.: 1995. 232 lpp.

2. Nikanorovs A.M., Žulidovs A.V. Metālu biomonitorings saldūdens ekosistēmās. Sanktpēterburga: Gidrometeoizdat, 1991. 312 lpp.

3. Moore J., Ramamurthy S. Smagie metāli dabiskajos ūdeņos. M.: Mir, 1987. 286 lpp.

4. Viljamss D. Dzīves metāli. M.: Mir, 1975. 236 lpp.

5. Konferenču materiāli par dabas un notekūdeņu analīzi PSRS (Krievija) pēdējo 5–10 gadu laikā.

6. Šustova S.B., Šustova L.V. Ekoloģijas ķīmiskie pamati. M.: Izglītība, 1995. 240 lpp.

7. Maistrenko V.N., Hamitovs R.Z., Budņikovs G.K. Supertoksisko vielu ekoloģiskā uzraudzība. M.: Ķīmija, 1996. 320 lpp.

Germans Konstantinovičs Budņikovs, ķīmijas zinātņu doktors, Kazaņas Valsts universitātes Analītiskās ķīmijas katedras profesors, Krievijas Federācijas Dabaszinātņu akadēmijas un Krievijas Ekoloģijas akadēmijas korespondējošais loceklis, Starptautiskās Augstākās izglītības zinātņu akadēmijas akadēmiķis.

Zinātnisko interešu joma: elektroanalītiskā ķīmija, ķīmiski modificēti elektrodi, biosensori vides analītiskajai kontrolei. Vairāk nekā 550 publikāciju autors, no kurām 12 grāmatas par elektroanalīzes un analītiskās ķīmijas problēmām.

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Publicēts http://www.allbest.ru/

Baltkrievijas Republikas Izglītības ministrija

Izglītības iestāde

"Fransisa Skarynas vārdā nosauktā Gomeļas Valsts universitāte"

Bioloģiskā fakultāte

Ķīmijas katedra

Kursa projekts

par tēmu: Vides piesārņojuma problēmas ar smagajiem metāliem

BI-21 grupas audzēknis Čembergenova G.R.

Gomeļa 2015

SATURSANIE

IEVADS

Smagie metāli biosfērā

Smagie metāli kā toksiskas vielas dabiskajos ūdeņos

Smagie metāli augsnēs

Smago metālu ietekme uz augsnes mikrobu izmaksām

Smagie metāli augos

Ūdenstilpju attīrīšana no sārmiem un smagajiem metāliem, izmantojot augstākos ūdensaugus

SECINĀJUMS

IEVADS

No smagajiem metāliem daži ir ārkārtīgi nepieciešami cilvēku un citu dzīvo organismu dzīvības uzturēšanai un pieder pie tā sauktajiem biogēnajiem elementiem. Citi izraisa pretēju efektu un, nonākot dzīvā organismā, izraisa tā saindēšanos vai nāvi. Šie metāli pieder pie ksenobiotiku klases, tas ir, svešām dzīvām būtnēm. Vides aizsardzības speciālisti noteikuši prioritāro grupu starp toksiskajiem metāliem. Tas ietver kadmiju, varu, arsēnu, niķeli, dzīvsudrabu, svinu, cinku un hromu kā visbīstamākos cilvēku un dzīvnieku veselībai. No tiem vistoksiskākie ir dzīvsudrabs, svins un kadmijs.

Iespējamie biosfēras piesārņojuma avoti ar smagajiem metāliem ir melnās un krāsainās metalurģijas uzņēmumi (aerosola emisijas, kas piesārņo atmosfēru, rūpniecības notekūdeņi, kas piesārņo virszemes ūdeņus), mašīnbūves (vara pārklājuma vannas, niķelēšana, hromēšana, kadmija pārklājums), akumulatoru apstrādes rūpnīcas un automašīnu transports.

Lai gan, kā minēts iepriekš, toksisko metālu iekļūšana var notikt arī ar aerosolu pārnesi, tie galvenokārt iekļūst dzīvā organismā caur ūdeni. Organismā nonākušie toksiskie metāli visbiežāk nenotiek nekādas būtiskas pārvērtības, kā tas notiek ar organiskajām toksiskajām vielām, un, nonākuši bioķīmiskajā ciklā, tie atstāj to ārkārtīgi lēni.

Virszemes ūdeņu kvalitātes uzraudzībai ir izveidoti dažādi hidrobioloģisko novērojumu dienesti. Viņi uzrauga ūdens ekosistēmu piesārņojuma stāvokli antropogēnas ietekmes ietekmē. Tā kā šāda ekosistēma ietver gan pašu vidi (ūdeni), gan citus komponentus (dibens nogulumus un dzīvos organismus - hidrobiontus), ļoti svarīga ir informācija par smago metālu izplatību starp atsevišķām ekosistēmas sastāvdaļām. Uzticamus datus šajā gadījumā var iegūt, izmantojot mūsdienīgas analītiskās ķīmijas metodes, kas ļauj noteikt smago metālu saturu fona koncentrācijas līmenī.

Jāatzīmē, ka analīzes metožu attīstības attīstība ir ļāvusi atrisināt tādas globālas problēmas kā galveno piesārņojuma avotu noteikšana biosfērā, piesārņojuma un piesārņojošo vielu transformācijas dinamikas noteikšana, to pārnese un migrācija. Tajā pašā laikā smagie metāli tika klasificēti kā viens no svarīgākajiem analīzes objektiem. Tā kā to saturs dabīgajos materiālos var būt ļoti atšķirīgs, to noteikšanas metodēm ir jānodrošina problēmas risinājums. Daudzu valstu analītiķu pūliņu rezultātā ir izstrādātas metodes, kas ļauj noteikt smagos metālus femtogrammas līmenī (10-15 g) vai viena (!) atoma klātbūtnē analizējamā parauga tilpumā. , piemēram, niķelis dzīvā šūnā.

Ne tikai analītiskie ķīmiķi, biologi un ekologi (viņu darbība tradicionāli saistīta ar šo problēmu) izrāda profesionālu interesi par sarežģīto un daudzpusīgo problēmu, ko pārstāv vides ķīmiskais piesārņojums ar smagajiem metāliem un kas aptver dažādas disciplīnas un jau kļuvusi par neatkarīgu starpdisciplināru. zināšanu jomā, bet arī ārsti. Zinātniskās un populārzinātniskās informācijas plūsmā, kā arī medijos arvien biežāk parādās materiāli par smago metālu ietekmi uz cilvēka veselību. Tādējādi Amerikas Savienotajās Valstīs uzmanība tika pievērsta agresivitātes izpausmēm bērniem sakarā ar paaugstinātu svina saturu viņu organismā. Arī citos planētas reģionos noziegumu un pašnāvību skaita pieaugums ir saistīts ar šo toksisko vielu satura pieaugumu vidē. Interesanti ir apspriest dažus ķīmiskos un vides ķīmiskos aspektus smago metālu izplatības vidē.

Smagie metāli biosfērā

Smagie metāli ietver vairāk nekā 40 periodiskās tabulas ķīmiskos elementus ar atomu masu virs 50 a. e.m. Dažreiz smagie metāli ir elementi, kuru blīvums ir lielāks par 7-8 tūkstošiem kg/m³ (izņemot cēlos un retos). Elementu grupa, kas apzīmēta ar TM, ir aktīvi iesaistīta bioloģiskajos procesos, daudzi no tiem ir daļa no fermentiem. Smago metālu kopums lielā mērā sakrīt ar mikroelementu sarakstu. Lielākā daļa mikroelementu veic dzīvajos organismos bioķīmisko procesu ierosinātāju un aktivatoru funkcijas.

Apgabalus, kuros ķīmisko elementu koncentrācija dabisku iemeslu dēļ ir augstāka vai zemāka par fona līmeni, sauc par bioķīmiskajām provincēm. Bioķīmisko novadu veidošanās ir saistīta ar augsni veidojošo iežu īpašībām, augsnes veidošanās procesu, kā arī rūdas anomāliju klātbūtni. Piesārņojot biosfēru, veidojas tehnogēnas anomālijas, kurās elementu saturs pārsniedz fona līmeni 10 vai vairāk reizes.

Smagie metāli ir hroms, mangāns, dzelzs, kobalts, niķelis, varš, cinks, gallijs, germānija, molibdēns, kadmijs, alva, antimons, telūrs, volframs, dzīvsudrabs, tallijs, svins, bismuts. Galvenie smago metālu dabiskie avoti ir ieži (magmatiskie un nogulumieži) un iežu veidojošie minerāli. Daudzi minerāli ļoti izkliedētu daļiņu veidā ir iekļauti iežu masā kā mikropiemaisījumi. Piemēram, titāna minerāli (brokīts, ilmenīts). Iežu veidojošie minerāli satur arī mikroelementus kā izomorfus piemaisījumus metāla režģu struktūrā, aizstājot makroelementus ar līdzīgu rādiusa izmēru. Piemēram, K uz Sr, Pb, B; Na - Cd, Mn, Cr, Bi; Mg - Ni, Co, Zn, Sb, Sn, Pb, Mn; Fe — Cd, Mn, Sr, Bi.

Pēdējās desmitgadēs cilvēces antropogēnās aktivitātes ir intensīvi iesaistītas smago metālu migrācijas procesos dabiskajā vidē. Tehnoģenēzes rezultātā vidē nonākušo ķīmisko elementu daudzums atsevišķos gadījumos ievērojami pārsniedz to dabiskās uzņemšanas līmeni. Piemēram, Pb globālā izplūde no dabīgiem avotiem gadā ir 12 tūkstoši tonnu. un antropogēnās emisijas 332 tūkst.t. Pamatojoties uz zemāk norādītajiem datiem, var spriest par cilvēces antropogēnās darbības apmēru: tehnogēnā svina devums ir 94-97% (pārējais ir dabiskie avoti), kadmija - 84-89%, vara - 56-87%, niķeļa - 66-75%, dzīvsudrabs - 58% utt. Tajā pašā laikā 26–44% no šo elementu globālās antropogēnās plūsmas krīt uz Eiropu un daļu no Eiropas teritorijas. bijusī PSRS- 28-42% no visām emisijām Eiropā (Vronsky, 1996). Zemāk ir Īss apraksts metālu īpašības, kas saistītas ar to uzvedības īpašībām augsnēs.

Smago metālu eksistences formasvirszemes ūdeņi

Vissvarīgākais biotopu kvalitātes rādītājs ir virszemes ūdeņu tīrības pakāpe. Toksisks metāls, nonākot rezervuārā vai upē, tiek sadalīts starp šīs ūdens ekosistēmas sastāvdaļām. Tomēr ne katrs metāla daudzums izraisa šīs sistēmas darbības traucējumus. Novērtējot ekosistēmas spēju pretoties ārējai toksiskai iedarbībai, ierasts runāt par ekosistēmas buferspēju. Tādējādi ar saldūdens ekosistēmu buferkapacitāti attiecībā pret smagajiem metāliem saprot tādu toksiska metāla daudzumu, kura piegāde būtiski neizjauc visas pētāmās ekosistēmas dabisko funkcionēšanu. Šajā gadījumā pats toksiskais metāls tiek sadalīts šādās sastāvdaļās: 1) metāls izšķīdinātā veidā; 2) sorbēts un akumulēts ar fitoplanktonu, tas ir, augu mikroorganismiem; 3) ko aiztur grunts nogulumi suspendēto organisko un minerālo daļiņu sedimentācijas rezultātā no ūdens vides; 4) adsorbēts uz grunts nogulumu virsmas tieši no ūdens vides šķīstošā veidā; 5) atrodas adsorbētā veidā uz suspendētajām daļiņām.

Dažādi virszemes ūdeņi dažādos veidos saista toksiskos metālu jonus, uzrādot dažādas bufera jaudas. Dienvidu ezeru, upju un ūdenskrātuvju ūdeņi, kuros ir liels dabisko komponentu kopums (humusvielas, humīnskābes un fulvoskābes) un to augstās koncentrācijas, spēj efektīvāk veikt dabisko detoksikāciju, salīdzinot ar ūdenskrātuvju ūdeņiem ziemeļos. un mērenā josla. Tādējādi, ja citi apstākļi ir vienādi, piesārņojošo vielu saturošo ūdeņu toksicitāte ir atkarīga arī no dabiskās zonas klimatiskajiem apstākļiem. Jāpiebilst, ka virszemes ūdeņu buferkapacitāti attiecībā pret toksiskajiem metāliem nosaka ne tikai izšķīdušo organisko vielu un suspendēto vielu klātbūtne, bet arī hidrobiontu akumulācijas spēja, kā arī metālu jonu absorbcijas kinētika. ar visām ekosistēmas sastāvdaļām, ieskaitot kompleksu veidošanos ar izšķīdušām organiskām vielām. Tas viss liecina par procesu sarežģītību virszemes ūdeņos, kad tajos nonāk metālu piesārņotāji.

Interesanti atzīmēt, ka humīnskābes, šie specifiskie dabīgie lielmolekulārie savienojumi, kas veidojas augu atlieku transformācijas procesā augsnēs mikroorganismu ietekmē, acīmredzot vislielākajā mērā spēj saistīt smago metālu jonus stabilos kompleksos. Tādējādi atbilstošo humātu (smago metālu jonu kompleksi ar humīnskābēm) stabilitātes konstantes ir diapazonā no 105 līdz 1012 atkarībā no metāla rakstura. Humātu stabilitāte ir atkarīga no ūdens vides skābuma.

Lai gan problēmas ķīmiski analītiskais aspekts par metālu eksistences formu noteikšanu dabiskajos ūdeņos tika formulēts apmēram pirms 20 gadiem, tikai līdz ar jaunāko analīzes metožu parādīšanos šī problēma kļuva pieejama risinājumam. Iepriekš tika noteikts tikai smago metālu bruto saturs ūdenī un noteikts sadalījums starp suspendētajām un izšķīdušajām formām. Ar metāliem piesārņotā ūdens kvalitāti vērtēja, salīdzinot datus par to bruto saturu ar MPC vērtībām. Tagad šāds novērtējums tiek uzskatīts par nepilnīgu un nepamatotu, jo metāla bioloģisko efektu nosaka tā stāvoklis ūdeņos, un tie, kā likums, ir kompleksi ar dažādām sastāvdaļām. Kā minēts iepriekš, dažos gadījumos, piemēram, veidojot kompleksus ar dabiskas izcelsmes organiskiem savienojumiem, šie kompleksi ir ne tikai zemi toksiski, bet bieži vien tiem ir arī stimulējoša ietekme uz ūdens organismu attīstību, jo šajā gadījumā tie kļūst bioloģiski pieejami. organismiem.

Tātad ūdens toksicitāti, ja tas ir piesārņots ar smagajiem metāliem, galvenokārt nosaka vai nu metāla ūdens jonu, vai vienkāršu kompleksu ar neorganiskiem joniem koncentrācija. Citu kompleksu veidojošo vielu, galvenokārt organisko, klātbūtne samazina toksicitāti. Iepriekš minētā toksisko vielu uzkrāšanās grunts nogulumos var izraisīt ūdeņu sekundāro toksicitāti. Patiešām, pat ja piesārņojuma avots tiek likvidēts un, kā saka, “ūdens ir normāls”, nākotnē būs iespējama metāla apgrieztā migrācija no grunts nogulsnēm ūdenī. Tāpēc ūdens sistēmu stāvokļa prognozēšanai būtu jābalstās uz datiem, kas iegūti visu to sastāvdaļu analīzē, kas veikta noteiktos intervālos.

Smagie metāli kā toksiskas vielas dabiskajos ūdeņos

No prioritāro metālu piesārņotāju saraksta mēs uzskatām, ka dzīvsudrabs, svins un kadmijs rada vislielāko apdraudējumu cilvēku un dzīvnieku veselībai.

Merkurs. Vidē dzīvsudraba savienojumi ar dažādu metālu oksidācijas pakāpi, tas ir, Hg(0), Hg(I), Hg(II), var reaģēt viens ar otru. Vislielākās briesmas rada organiskie, galvenokārt alkil, savienojumi. Ietilpīgākais dzīvsudraba savienojumu akumulators (līdz 97%) ir okeānu virszemes ūdeņi. Apmēram puse no visa dzīvsudraba nonāk dabiskajā vidē cilvēka izraisītu iemeslu dēļ.

Ūdens vidē dzīvsudrabs veido R-Hg-X un R-Hg-R tipa metālorganiskos savienojumus, kur R ir metil- vai etilgrupa. No antropogēniem avotiem dzīvsudrabs nonāk ūdens sistēmās galvenokārt metāliska dzīvsudraba, Hg(II) jonu un fenildzīvsudraba acetāta veidā. Dominējošā zivīs sastopamā dzīvsudraba forma ir metildzīvsudrabs, ko bioloģiski veido mikroorganismu fermenti. Nepiesārņotos virszemes ūdeņos dzīvsudraba saturs svārstās no 0,2-0,1 μg/l, jūras ūdeņos tas ir trīs reizes mazāks. Ūdens augi absorbē dzīvsudrabu. Organiskie savienojumi R-Hg-R" saldūdens planktonā satur lielākā koncentrācijā nekā jūras planktonā. Organiskie dzīvsudraba savienojumi no organisma izdalās lēnāk nekā neorganiskie. Pastāvošais standarts šī toksiskā līdzekļa maksimālajam saturam (0,5 μg/kg ) izmanto pārtikas produktu kvalitātes kontrolei.Tiek pieņemts, ka dzīvsudrabs atrodas metilētu savienojumu veidā. Ja tie nonāk cilvēka organismā, var rasties Minimata slimība.

Svins. Puse no kopējā šīs toksiskās vielas daudzuma nonāk vidē, sadedzinot svinu saturošu benzīnu. Ūdens sistēmās svins galvenokārt ir saistīts ar adsorbciju ar suspendētām daļiņām vai ir šķīstošu kompleksu veidā ar humīnskābēm. Biometilējot, tāpat kā dzīvsudrabu, svins galu galā veido tetrametilsvinu. Nepiesārņotos virszemes ūdeņos svina saturs parasti nepārsniedz 3 µg/l. Rūpniecisko reģionu upēs svina līmenis ir augstāks. Sniegs var uzkrāt šo toksisko vielu ievērojamā mērā: lielo pilsētu apkārtnē tā saturs var sasniegt gandrīz 1 miljonu μg/l, un kaut kādā attālumā no tām ~1-100 μg/l.

Ūdensaugi svinu uzkrāj labi, bet dažādos veidos. Dažreiz fitoplanktons to saglabā ar koncentrācijas koeficientu līdz 105, tāpat kā dzīvsudrabu. Svins zivīs nedaudz uzkrājas, tāpēc šajā trofiskās ķēdes posmā tas ir salīdzinoši mazāk bīstams cilvēkiem. Normālos ūdens apstākļos zivīs metilētie savienojumi ir sastopami salīdzinoši reti. Reģionos ar rūpnieciskajām emisijām tetrametilsvina uzkrāšanās zivju audos notiek efektīvi un ātri - akūta un hroniska svina iedarbība notiek pie piesārņojuma līmeņa 0,1-0,5 μg/l. Cilvēka organismā svins var uzkrāties skeletā, aizstājot kalciju.

Kadmijs. Šī metāla ķīmiskās īpašības ir līdzīgas cinkam. Tas var aizstāt pēdējo metālu saturošu enzīmu aktīvajos centros, izraisot asus fermentatīvo procesu darbības traucējumus.

Rūdas atradnēs kadmijs parasti atrodas kopā ar cinku. Ūdens sistēmās kadmijs saistās ar izšķīdušām organiskām vielām, īpaši, ja to struktūrā ir sulfhidril-SH grupas. Kadmijs veido arī kompleksus ar aminoskābēm, polisaharīdiem un humīnskābēm. Tomēr tiek uzskatīts, ka šo ligandu, kas spēj saistīties ar kadmiju, klātbūtne vien vēl nav pietiekama, lai samazinātu brīvo kadmija ūdens jonu koncentrāciju līdz dzīvajiem organismiem drošam līmenim. Kadmija jonu adsorbcija grunts nogulumos lielā mērā ir atkarīga no vides skābuma. Neitrālā ūdens vidē brīvo kadmija jonu gandrīz pilnībā sorbē grunts nogulumu daļiņas.

Tagad galvenais vides piesārņojuma avots ar šo toksisko vielu ir niķeļa-kadmija bateriju apbedīšanas vietas. Kā jau minēts, kadmijs tika atrasts Etnas izvirduma produktos. Kadmija koncentrācija lietus ūdenī var pārsniegt 50 µg/l.

Saldūdens rezervuāros un upēs kadmija saturs svārstās no 20-400 ng/l.

Tā zemākais saturs okeānā reģistrēts Klusajā okeānā, uz austrumiem no Japānas salām (~ 0,8-9,6 ng/l 8-5500 m dziļumā). Šis metāls uzkrājas ūdens augos un zivju iekšējo orgānu audos (bet ne skeleta muskuļos).

Kadmijs parasti ir mazāk toksisks augiem nekā metildzīvsudrabs, un tā toksicitāte ir salīdzināma ar svinu.

Smagie metāli augsnēs

HM saturs augsnēs, kā noskaidrojuši daudzi pētnieki, ir atkarīgs no sākotnējo iežu sastāva, kuru ievērojamā daudzveidība ir saistīta ar teritoriju sarežģīto ģeoloģisko attīstības vēsturi. Augsni veidojošo iežu ķīmisko sastāvu, ko attēlo iežu laikapstākļu produkti, nosaka sākotnējo iežu ķīmiskais sastāvs un tas ir atkarīgs no supergēna transformācijas apstākļiem. smago metālu dīķa augsne

Pirmais smago metālu oksīdu transformācijas posms augsnēs ir to mijiedarbība ar augsnes šķīdumu un tā sastāvdaļām. Pat tādā vienkāršā sistēmā kā ūdens līdzsvarā ar CO2, atmosfēras gaiss, HM oksīdi mainās un būtiski atšķiras pēc stabilitātes.

Tehnoģenēzes laikā augsnē nonākušo HM transformācijas process ietver šādus posmus:

1) smago metālu oksīdu pārvēršana hidroksīdos (karbonātos, bikarbonātos);

2) smago metālu hidroksīdu šķīdināšana un atbilstošo HM katjonu adsorbcija ar augsnes cietajām fāzēm;

3) smago metālu fosfātu un to savienojumu veidošanās ar augsnes organiskajām vielām.

Smagie metāli, kas izdalās uz augsnes virsmu, uzkrājas augsnes kolonnā, īpaši augšējā horizontā, un tiek lēnām noņemti izskalošanās, augu patēriņa un erozijas rezultātā. HM pirmais pussabrukšanas periods dažādiem elementiem ievērojami atšķiras: Zn - 70 - 510 gadi, Cd - 13 - 110 gadi, Cu - 310 - 1500 gadi, Pb - 740 - 5900 gadi.

Svins (Pb). Atommasa 207,2. Prioritārais elements ir toksiska viela. Visi šķīstošie svina savienojumi ir indīgi. Dabiskos apstākļos tas galvenokārt pastāv PbS formā. Clark Pb zemes garozā 16,0 mg/kg. Salīdzinot ar citiem HM, tas ir vismazāk mobilais, un elementa mobilitātes pakāpe ir ievērojami samazināta, kad augsnes tiek kaļķotas. Mobilais Pb atrodas kompleksu veidā ar organiskām vielām. Pie augstām pH vērtībām svins tiek fiksēts augsnē ķīmiski hidroksīda, fosfāta, karbonāta un Pb-organisko kompleksu veidā.

Dabīgais svina saturs augsnēs ir mantots no pamatiežiem un ir cieši saistīts ar to mineraloģisko un ķīmisko sastāvu. Vidējā šī elementa koncentrācija pasaules augsnēs pēc dažādām aplēsēm sasniedz no 10 līdz 35 mg/kg. Maksimāli pieļaujamā svina koncentrācija augsnēm Krievijā atbilst 30 mg/kg, Vācijā - 100 mg/kg.

Augstas svina koncentrācijas augsnēs var būt saistītas gan ar dabiskām ģeoķīmiskām anomālijām, gan ar antropogēno ietekmi. Tehnogēna piesārņojuma gadījumā lielākā elementa koncentrācija parasti tiek konstatēta augsnes virskārtā. Atsevišķos industriālajos rajonos tas sasniedz 1000 mg/kg, bet augsnes virskārtā ap krāsainās metalurģijas uzņēmumiem Rietumeiropā - 545 mg/kg.

Svina saturs augsnēs Krievijā ievērojami atšķiras atkarībā no augsnes veida, rūpniecības uzņēmumu tuvuma un dabiskām ģeoķīmiskām anomālijām. Dzīvojamo rajonu augsnēs, īpaši tajās, kas saistītas ar svinu saturošu produktu izmantošanu un ražošanu, šī elementa saturs bieži vien ir desmitiem vai vairāk reižu lielāks par maksimāli pieļaujamo koncentrāciju. Pēc provizoriskiem aprēķiniem, līdz 28% valsts teritorijas Pb saturs augsnē ir vidēji zem fona līmeņa, un 11% var klasificēt kā riska zonu. Tajā pašā laikā Krievijas Federācijā augsnes piesārņojuma ar svinu problēma galvenokārt ir dzīvojamo rajonu problēma.

Kadmijs (Cd). Atommasa 112,4. Kadmijs pēc ķīmiskajām īpašībām ir tuvs cinkam, taču atšķiras no tā ar lielāku mobilitāti skābā vidē un labāku pieejamību augiem. Augsnes šķīdumā metāls atrodas Cd2+ formā un veido kompleksus jonus un organiskos helātus. Galvenais faktors, kas nosaka elementu saturu augsnēs, ja nav antropogēnas ietekmes, ir pirmieži. Kadmija Clarke litosfērā 0,13 mg/kg. Augsni veidojošajos iežos vidējais metālu saturs ir: mālos un slānekļos - 0,15 mg/kg, lesā un lesai līdzīgos smilšmālajos - 0,08, smiltīs un smilšmālajos - 0,03 mg/kg. Rietumsibīrijas kvartāra nogulumos kadmija koncentrācija svārstās robežās no 0,01 līdz 0,08 mg/kg.

Kadmija mobilitāte augsnē ir atkarīga no vides un redoksspējas.

Vidējais kadmija saturs pasaules augsnēs ir 0,5 mg/kg. Tā koncentrācija Krievijas Eiropas daļas augsnes segumā ir 0,14 mg/kg velēnu-podzoliskajā augsnē, 0,24 mg/kg melnzemē, 0,07 mg/kg galvenajos Rietumsibīrijas augšņu veidos. Aptuvenais pieļaujamais kadmija saturs (ATC) smilšmāla un smilšmāla augsnēs Krievijā ir 0,5 mg/kg, Vācijā kadmija MPC ir 3 mg/kg.

Augsnes piesārņojums ar kadmiju tiek uzskatīts par vienu no visbīstamākajām vides parādībām, jo tas uzkrājas augos virs normas pat ar vāju augsnes piesārņojumu. Augstākās kadmija koncentrācijas augsnes virskārtā ir novērojamas ieguves vietās - līdz 469 mg/kg ap cinka kausēšanas iekārtām tās sasniedz 1700 mg/kg.

Cinks (Zn). Atommasa 65.4. Tā klarka zemes garozā ir 83 mg/kg. Cinks ir koncentrēts mālainās nogulumos un slānekļos no 80 līdz 120 mg/kg, Urālu delūviālās, lesveidīgās un karbonātiskās smilšmāla atradnēs, Rietumsibīrijas smilšmāla apvidos - no 60 līdz 80 mg/kg.

Svarīgi faktori, kas ietekmē Zn mobilitāti augsnēs, ir mālu minerālvielu saturs un pH. Palielinoties pH līmenim, elements pāriet organiskos kompleksos un saistās ar augsni. Cinka joni arī zaudē mobilitāti, nonākot montmorilonīta kristāla režģa starppakešu telpās. Zn ar organiskām vielām veido stabilas formas, tāpēc vairumā gadījumu uzkrājas augsnes horizontos ar augstu trūdvielu saturu un kūdrā.

Cinka satura palielināšanās augsnēs var būt gan dabiskas ģeoķīmiskās anomālijas, gan tehnogēnais piesārņojums. Galvenie antropogēnie tā saņemšanas avoti galvenokārt ir krāsainās metalurģijas uzņēmumi. Augsnes piesārņojums ar šo metālu dažos apgabalos ir izraisījis tā ārkārtīgi augstu uzkrāšanos augsnes augšējā slānī – līdz 66 400 mg/kg. Dārza augsnēs uzkrājas līdz 250 mg/kg cinka. Cinka MPC smilšmāla augsnēs ir 55 mg/kg Vācijas zinātnieki iesaka MPC 100 mg/kg.

Varš (Cu). Atommasa 63,5. Klārks zemes garozā ir 47 mg/kg (Vinogradovs, 1962). Ķīmiski varš ir zemas aktivitātes metāls. Galvenais faktors, kas ietekmē Cu satura vērtību, ir tā koncentrācija augsni veidojošajos iežos. No magmatiskajiem iežiem lielākais elementa daudzums uzkrājas pamata iežos - bazaltos (100-140 mg/kg) un andezītos (20-30 mg/kg). Segums un lesai līdzīgi smilšmāli (20-40 mg/kg) ir mazāk bagāti ar varu. Vismazākais tā saturs ir vērojams smilšakmeņos, kaļķakmeņos un granītos (5-15 mg/kg). Metālu koncentrācija bijušās PSRS Eiropas daļas mālos sasniedz 25 mg/kg, lesai līdzīgos smilšmālajos - 18 mg/kg. Smilšmāls un smilšaini augsni veidojoši ieži Gornijs Altaja uzkrāj vidēji 31 mg/kg vara, Rietumsibīrijas dienvidos - 19 mg/kg.

Augsnēs varš ir vāji migrējošs elements, lai gan mobilās formas saturs var būt diezgan augsts. Kustīgā vara daudzums ir atkarīgs no daudziem faktoriem: pamatiežu ķīmiskā un mineraloģiskā sastāva, augsnes šķīduma pH, organisko vielu satura u.c. Lielākais vara daudzums augsnē ir saistīts ar dzelzs oksīdiem, mangāns, dzelzs un alumīnija hidroksīdi un, jo īpaši, ar montmorilonītu un vermikulītu. Humīnskābes un fulvoskābes spēj veidot stabilus kompleksus ar varu. Pie pH 7-8 vara šķīdība ir viszemākā.

Vidējais vara saturs pasaules augsnēs ir 30 mg/kg. Rūpniecisko piesārņojuma avotu tuvumā atsevišķos gadījumos var novērot augsnes piesārņojumu ar varu līdz 3500 mg/kg. Vidējais metālu saturs bijušās PSRS centrālo un dienvidu apgabalu augsnēs ir 4,5-10,0 mg/kg, Rietumsibīrijas dienvidos - 30,6 mg/kg, Sibīrijā un Tālajos Austrumos - 27,8 mg/kg. Maksimāli pieļaujamā vara koncentrācija Krievijā ir 55 mg/kg, smilšmāla un smilšmāla augsnēs maksimāli pieļaujamā koncentrācija 33 mg/kg, Vācijā 100 mg/kg.

Niķelis (Ni). Atommasa 58,7. Kontinentālajos nogulumos tas atrodas galvenokārt sulfīdu un arsenītu veidā, kā arī ir saistīts ar karbonātiem, fosfātiem un silikātiem. Elementa Klārks zemes garozā ir 58 mg/kg. Vislielāko metāla daudzumu uzkrāj ultrabāziskie (1400-2000 mg/kg) un bāziskie (200-1000 mg/kg) ieži, savukārt nogulumieži un skābie ieži to satur daudz mazākā koncentrācijā - 5-90 un 5-15 mg/kg, attiecīgi. To granulometriskajam sastāvam ir liela nozīme niķeļa uzkrāšanā augsni veidojošajos iežos. Izmantojot Rietumsibīrijas augsni veidojošo iežu piemēru, redzams, ka gaišākos iežos tā saturs ir viszemākais, smagajos iežos augstākais: smiltīs - 17, smilšmāla un vieglsmilšmāla -22, vidēji smilšmāla - 36. , smagie smilšmāli un māli -49.

Niķeļa saturs augsnēs lielā mērā ir atkarīgs no šī elementa piegādes augsni veidojošajiem iežiem. Vislielākā niķeļa koncentrācija parasti tiek novērota mālainās un smilšmāla augsnēs, augsnēs, kas veidojušās uz pamata un vulkāniskajiem iežiem un bagātas ar organiskām vielām. Ni izplatību augsnes profilā nosaka organisko vielu, amorfo oksīdu saturs un mālu frakcijas daudzums.

Niķeļa koncentrācijas līmenis augsnes virskārtā ir atkarīgs arī no tehnogēnā piesārņojuma pakāpes. Teritorijās ar attīstītu metālapstrādes rūpniecību augsnēs ir sastopama ļoti augsta niķeļa akumulācija: Kanādā tā bruto saturs sasniedz 206-26000 mg/kg, bet Lielbritānijā mobilo formu saturs sasniedz 506-600 mg/kg. Lielbritānijas, Holandes, Vācijas augsnēs, kas apstrādātas ar notekūdeņu dūņām, niķelis uzkrājas līdz 84-101 mg/kg. Krievijā (saskaņā ar 40–60% lauksaimniecības zemju augsnes apsekojumu) 2,8% augsnes seguma ir piesārņoti ar šo elementu. Ar Ni piesārņoto augšņu īpatsvars citu HM (Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As uc) vidū faktiski ir visnozīmīgākais un ir otrajā vietā aiz ar varu piesārņotajām zemēm (3,8%). Saskaņā ar zemes monitoringa datiem no Agroķīmiskā dienesta Valsts stacijas “Buryatskaya” par 1993.-1997.gadu. Burjatijas Republikas teritorijā maksimāli pieļaujamās niķeļa koncentrācijas pārsniegums reģistrēts 1,4% zemju no apsekotās lauksaimniecības zemes, tostarp Zakamensky augsnes (20% zemes - 46 tūkstoši hektāru ir piesārņoti) un Horinskas rajoni (11% zemes - 8 tūkstoši hektāru ir piesārņoti).

Hroms (Cr). Atomu masa 52. Dabiskajos savienojumos hroma valence ir +3 un +6. Lielākā daļa Cr3+ atrodas hromītā FeCr2O4 vai citos spineļa minerālos, kur tas aizstāj Fe un Al, kam tas ir ļoti tuvs pēc savām ģeoķīmiskajām īpašībām un jonu rādiusa.

Klārks no hroma zemes garozā - 83 mg/kg. Tā lielākās koncentrācijas starp magmatiskajiem iežiem ir raksturīgas ultramafiskajiem un bāziskajiem iežiem (attiecīgi 1600-3400 un 170-200 mg/kg), zemākā vidējiem iežiem (15-50 mg/kg) un zemākā skābajiem iežiem (4- 25 mg/kg). No nogulumiežiem maksimālais elementa saturs konstatēts mālainos nogulumos un slānekļos (60-120 mg/kg), minimālais smilšakmeņos un kaļķakmeņos (5-40 mg/kg). Metālu saturs dažādu reģionu augsni veidojošajos iežos ir ļoti dažāds. Bijušās PSRS Eiropas daļā tā saturs visbiežāk sastopamajos augsni veidojošajos iežos, piemēram, lesā, lesai līdzīgos karbonātos un segmālajos, vidēji ir 75-95 mg/kg. Rietumsibīrijas augsni veidojošie ieži satur vidēji 58 mg/kg Cr, un tā daudzums ir cieši saistīts ar iežu granulometrisko sastāvu: smilšmāla un smilšmāla iežos - 16 mg/kg, bet vidēji smilšmāla un mālainā iežos - apm. 60 mg/kg.

Augsnēs lielākā daļa hroma ir Cr3+ formā. Skābā vidē Cr3+ jons ir inerts pie pH 5,5, tas gandrīz pilnībā izgulsnējas. Cr6+ jons ir ārkārtīgi nestabils un viegli mobilizējams gan skābās, gan sārmainās augsnēs. Hroma adsorbcija ar māliem ir atkarīga no vides pH: palielinoties pH, Cr6+ adsorbcija samazinās, bet Cr3+ palielinās. Augsnes organiskās vielas stimulē Cr6+ samazināšanos līdz Cr3+.

Hroma dabiskais saturs augsnēs galvenokārt ir atkarīgs no tā koncentrācijas augsni veidojošajos iežos, un tā izplatība pa augsnes profilu ir atkarīga no augsnes veidošanās īpašībām, jo īpaši no ģenētisko horizontu granulometriskā sastāva. Vidējais hroma saturs augsnēs ir 70 mg/kg. Vislielākais elementa saturs ir novērojams augsnēs, kas veidojas uz pamata un vulkāniskajiem iežiem, kas bagāti ar šo metālu. Vidējais Cr saturs augsnēs ASV ir 54 mg/kg, Ķīnā - 150 mg/kg, Ukrainā - 400 mg/kg. Krievijā tā augstās koncentrācijas augsnēs dabiskos apstākļos ir saistītas ar augsni veidojošo iežu bagātināšanu. Kurskas chernozems satur 83 mg/kg hroma, Maskavas apgabala velēnu-podzoliskās augsnes - 100 mg/kg. Urālu augsnēs, kas veidojas uz serpentinītiem, metāls satur līdz 10 000 mg/kg, Rietumsibīrijā - 86 - 115 mg/kg.

Antropogēno avotu ieguldījums hroma apgādē ir ļoti nozīmīgs. Hroma metālu galvenokārt izmanto hromēšanai kā leģēto tēraudu sastāvdaļu. Augsnes piesārņojums ar Cr tiek konstatēts emisiju dēļ no cementa rūpnīcām, dzelzs-hroma izdedžu izgāztuvēm, naftas pārstrādes rūpnīcām, melnā un krāsainā metalurģijas uzņēmumiem, rūpniecisko notekūdeņu dūņu izmantošanas lauksaimniecībā, īpaši miecētavās, un minerālmēslu dēļ. Tehnogēni piesārņotās augsnēs augstākās hroma koncentrācijas sasniedz 400 mg/kg un vairāk, kas īpaši raksturīgi lielajām pilsētām. Burjatijā saskaņā ar Agroķīmiskā dienesta Valsts stacijas “Buryatskaya” veiktajiem zemes monitoringa datiem par 1993.-1997.gadu 22 tūkstoši hektāru ir piesārņoti ar hromu. MPC pārsniegumi par 1,6-1,8 reizēm tika konstatēti Džidinska (6,2 tūkstoši hektāru), Zakamenska (17,0 tūkstoši hektāru) un Tunkinska (14,0 tūkstoši hektāru) reģionos. Maksimāli pieļaujamā hroma koncentrācija augsnēs Krievijā vēl nav izstrādāta, bet Vācijā lauksaimniecības zemju augsnēm tā ir 200-500, saimniecības gabalos - 100 mg/kg.

Smago metālu ietekme uz augsnes mikrobu cenozi

Viens no efektīvākajiem augsnes piesārņojuma diagnostikas rādītājiem ir tās bioloģiskais stāvoklis, ko var novērtēt pēc tajā mītošo augsnes mikroorganismu dzīvotspējas.

Jāņem vērā arī tas, ka smago metālu migrācijā augsnē liela nozīme ir mikroorganismiem. Dzīves procesā tie darbojas kā ražotāji, patērētāji un transporta aģenti augsnes ekosistēmā. Daudzām augsnes sēnēm piemīt spēja imobilizēt smagos metālus, fiksējot tos micēlijā un uz laiku izslēdzot no cikla. Turklāt sēnes, izdalot organiskās skābes, neitralizē šo elementu iedarbību, veidojot ar tiem sastāvdaļas, kas ir mazāk toksiskas un augiem pieejamas nekā brīvie joni.

Paaugstinātas smago metālu koncentrācijas ietekmē tiek novērota strauja fermentu aktivitātes samazināšanās: amilāzes, dehidrogenāzes, ureāzes, invertāzes, katalāzes, kā arī noteiktu agronomiski vērtīgu mikroorganismu grupu skaita samazināšanās. HM kavē dažādu vielu mineralizācijas un sintēzes procesus augsnēs, nomāc augsnes mikroorganismu elpošanu, izraisa mikrobiostatisku efektu, var darboties kā mutagēns faktors. Ar pārmērīgu smago metālu saturu augsnē samazinās vielmaiņas procesu aktivitāte, notiek morfoloģiskas pārvērtības reproduktīvo orgānu struktūrā un citas izmaiņas augsnes biotā. HM var ievērojami nomākt bioķīmisko aktivitāti un izraisīt izmaiņas kopējā augsnes mikroorganismu skaitā.

Augsnes piesārņojums ar smagajiem metāliem izraisa noteiktas izmaiņas augsnes mikroorganismu kompleksa sugu sastāvā. Parasti piesārņojuma dēļ ievērojami samazinās augsnes mikromicītu kompleksa sugu bagātība un daudzveidība. Piesārņotās augsnes mikrobu sabiedrībā parādās normāliem apstākļiem neparastas un pret HM izturīgas mikromicītu sugas. Mikroorganismu tolerance pret augsnes piesārņojumu ir atkarīga no to piederības dažādām sistemātiskām grupām. Bacillus ģints sugas, nitrificējošie mikroorganismi, ir ļoti jutīgas pret lielu smago metālu koncentrāciju, streptomicīti un daudzu veidu celulozi noārdošie mikroorganismi ir nedaudz izturīgāki;

Pie zemām smago metālu koncentrācijām tiek novērota zināma mikrobu kopienas attīstības stimulēšana, tad, palielinoties koncentrācijai, notiek daļēja inhibīcija un, visbeidzot, tās pilnīga nomākšana. Būtiskas izmaiņas sugu sastāvā reģistrētas pie HM koncentrācijām, kas 50-300 reizes pārsniedz fona.

Mikrobu kopienu dzīvībai svarīgās aktivitātes inhibīcijas pakāpe ir atkarīga arī no konkrētu metālu fizioloģiskajām un bioķīmiskajām īpašībām, kas piesārņo augsni. Svins negatīvi ietekmē biotisko aktivitāti augsnē, kavējot enzīmu darbību, samazinot oglekļa dioksīda izdalīšanās intensitāti un mikroorganismu skaitu, izraisot traucējumus mikroorganismu vielmaiņas procesos, īpaši elpošanas un šūnu dalīšanās procesos. Kadmija joni koncentrācijā 12 mg/kg izjauc atmosfēras slāpekļa fiksāciju, kā arī amonifikācijas, nitrifikācijas un denitrifikācijas procesus. Sēnes ir visvairāk jutīgas pret kadmija ietekmi, un dažas sugas pilnībā izzūd pēc tam, kad metāls nonāk augsnē. Cinka pārpalikums augsnēs kavē celulozes sadalīšanās fermentāciju, mikroorganismu elpošanu, ureāzes darbību utt., kā rezultātā tiek traucēti organisko vielu transformācijas procesi augsnēs. Turklāt smago metālu toksiskā iedarbība ir atkarīga no metālu kopas un to savstarpējās ietekmes (antagonistiskas, sinerģiskas vai kumulatīvas) uz mikrobiotu. Tādējādi augsnes piesārņojuma ar smagajiem metāliem ietekmē notiek izmaiņas augsnes mikroorganismu kompleksā. Tas izpaužas kā sugu bagātības un daudzveidības samazināšanās un pret piesārņojumu izturīgo mikroorganismu īpatsvara palielināšanās. Augsnes pašattīrīšanās intensitāte ir atkarīga no augsnes procesu aktivitātes un tajā mītošo mikroorganismu aktivitātes augsnes piesārņojuma līmenis ar smagajiem metāliem ietekmē augšņu bioķīmiskās aktivitātes rādītājus, sugu struktūru un kopējo mikrobu sabiedrību skaitu. Augsnēs, kurās smago metālu saturs 2-5 un vairāk reizes pārsniedz fonu, visievērojamāk mainās individuālie fermentatīvās aktivitātes rādītāji, nedaudz palielinās amilolītisko mikrobu kopienas kopējā biomasa, mainās arī citi mikrobioloģiskie rādītāji. Turpinot palielināt HM saturu līdz vienai kārtai, tiek konstatēts dažu augsnes mikroorganismu bioķīmiskās aktivitātes rādītāju ievērojams samazinājums. Augsnē notiek amilolītisko mikrobu kopienas dominējošā pārdale. Augsnē, kas satur smagos metālus koncentrācijā, kas ir par vienu līdz divām kārtām augstāka par fona līmeni, ir būtiskas izmaiņas veselā mikrobioloģisko parametru grupā. Augsnes mikromicītu sugu skaits samazinās, un izturīgākās sugas sāk absolūti dominēt. Kad smago metālu saturs augsnē pārsniedz fonu par trim lielumiem, tiek novērotas krasas izmaiņas gandrīz visos mikrobioloģiskajos parametros. Pie norādītajām smago metālu koncentrācijām augsnēs tiek kavēta un nogalināta mikrobiota, kas ir normāla nepiesārņotai augsnei. Tajā pašā laikā aktīvi attīstās un pat absolūti dominē ļoti ierobežots skaits mikroorganismu, kas ir izturīgi pret HM, galvenokārt mikromicīti. Visbeidzot, kad HM koncentrācija augsnē pārsniedz fona līmeni par četrām vai vairākām kārtām, tiek konstatēta katastrofāla augsnes mikrobioloģiskās aktivitātes samazināšanās, kas robežojas ar mikroorganismu pilnīgu nāvi.

Smagie metāli augos

Augu pārtika ir galvenais HM avots cilvēkiem un dzīvniekiem. Saskaņā ar dažādiem avotiem, no 40 līdz 80% HM nāk ar to, un tikai 20-40% nāk ar gaisu un ūdeni. Tāpēc sabiedrības veselība lielā mērā ir atkarīga no metālu uzkrāšanās līmeņa pārtikā izmantojamajos augos.

Augu ķīmiskais sastāvs, kā zināms, atspoguļo augsnes elementāro sastāvu. Tāpēc augu pārmērīgā HM uzkrāšanās galvenokārt ir saistīta ar to augsto koncentrāciju augsnē. Savā dzīves aktivitātē augi saskaras tikai ar pieejamajām smago metālu formām, kuru daudzums savukārt ir cieši saistīts ar augsnes buferspēju. Tomēr augšņu spējai saistīt un inaktivēt HM ir savas robežas, un, kad tās vairs nespēj tikt galā ar ienākošo metālu plūsmu, svarīga kļūst fizioloģisko un bioķīmisko mehānismu klātbūtne pašos augos, kas novērš to iekļūšanu.

Augu rezistences mehānismi pret pārmērīgu HM var izpausties dažādos virzienos: dažas sugas spēj uzkrāt augstu HM koncentrāciju, bet izrāda toleranci pret tām; citi cenšas samazināt savu devu, maksimāli izmantojot to barjeras funkcijas. Lielākajai daļai augu pirmais barjeras līmenis ir saknes, kur tiek saglabāts lielākais HM daudzums, nākamais ir stublāji un lapas, un, visbeidzot, pēdējais ir orgāni un augu daļas, kas atbild par reproduktīvajām funkcijām (visbiežāk sēklas un augļi, kā arī saknes un bumbuļi utt.)

Tomēr šie modeļi ne vienmēr atkārtojas, kas, iespējams, ir saistīts ar augu augšanas apstākļiem un to ģenētisko specifiku. Ir bijuši gadījumi, kad vienas un tās pašas kultūras dažādās šķirnēs, kas aug uz vienlīdz piesārņotas augsnes, smago metālu daudzums bija atšķirīgs. Šis fakts acīmredzot ir saistīts ar visiem dzīvajiem organismiem raksturīgo intraspecifisko polimorfismu, kas var izpausties arī dabiskās vides tehnogēna piesārņojuma gadījumā. Šī īpašība augos var kļūt par pamatu ģenētiskās selekcijas pētījumiem ar mērķi izveidot šķirnes ar paaugstinātām aizsardzības spējām attiecībā pret pārmērīgu HM koncentrāciju.

Neskatoties uz dažādu augu ievērojamo mainīgumu smago metālu uzkrāšanā, elementu bioakumulācijai ir noteikta tendence, kas ļauj tos kārtot vairākās grupās: 1) Cd, Cs, Rb - intensīvas absorbcijas elementi; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, As, Co - vidēja absorbcija; 3) Mn, Ni, Cr - vāja absorbcija un 4) Se, Fe, Ba, Te - augiem grūti pieejami elementi.

Vēl viens veids, kā smagajiem metāliem iekļūt augos, ir gaisa plūsmu absorbcija lapās. Tas notiek, ja no atmosfēras uz lapu aparātu ir ievērojams metālu nokrišņu daudzums, visbiežāk lielu rūpniecības uzņēmumu tuvumā. Elementu iekļūšana augos caur lapām (vai lapotnes uzsūkšanās) notiek galvenokārt ar nemebolisma iekļūšanu caur kutikulu. Lapu absorbētie HM var tikt pārnesti uz citiem orgāniem un audiem un iekļauti vielmaiņā. Metāli, kas nogulsnējas ar putekļu emisijām uz lapām un kātiem, nerada briesmas cilvēkiem, ja augus pirms ēšanas rūpīgi nomazgā. Tomēr dzīvnieki, kas ēd šādu veģetāciju, var iegūt lielu daudzumu smago metālu.

Augiem augot, elementi tiek pārdalīti visos to orgānos. Tajā pašā laikā varam un cinkam tiek noteikts šāds to satura modelis: saknes > graudi > salmi. Svinam, kadmijam un stroncijam tam ir cita forma: saknes > salmi > graudi. Ir zināms, ka līdzās augu sugas specifikai saistībā ar smago metālu uzkrāšanos pastāv arī daži vispārīgi modeļi. Piemēram, augstākais HM saturs konstatēts lapu dārzeņos un skābbarības kultūrās, bet vismazākais pākšaugos, graudaugos un rūpnieciskajās kultūrās.

Ūdenstilpju attīrīšana no sārmiem un smagajiem metāliem, izmantojot augstākos ūdensaugus

Žutovs A.S., Lobkova G.V., Gubina T.I., Rogačova S.M. Saratovas Valsts tehniskā universitāte nosaukta Yu.A. Gagarina vārdā Svarīgs jautājums mūsdienu ekoloģija ir ūdens resursu saglabāšana un atražošana, kas cilvēka saimnieciskās darbības rezultātā piedzīvo ievērojamu antropogēno spiedienu. Pašlaik smago metālu savienojumi (HM) ir visizplatītākie piesārņotāji, kas ūdenstilpēs nonāk ar rūpnieciskajiem atkritumiem un rada būtisku biocenožu bīstamību, kad HM koncentrācija ūdenī pārsniedz sanitāri higiēniskos standartus. Cits vides problēma izveidot slēgtas ūdens izmantošanas sistēmas enerģētikas objektos. Ūdens pastāvīgi iztvaiko no mākslīgo rezervuāru virsmas, kas veicina sāls satura palielināšanos dzesēšanas dīķos (CP). Tie galvenokārt ir sārmu un sārmzemju metālu hlorīdi un sulfāti. Paaugstināta mineralizācija izraisa ūdenstilpju hidroķīmisko parametru izmaiņas un apgrūtina turpmāku ūdens izmantošanu rūpniecībā, īpaši otrreizējās ūdens apgādē, un prasa papildu attīrīšanu. Ūdenstilpju sāļumam ir liela ietekme uz barības vielu uzkrāšanos, uz augu sugu daudzveidību un to adaptācijas mehānismiem. Nesen tos izmanto ūdens sistēmu attīrīšanai. bioloģiskās metodes , jo īpaši fitoremediācija, kas izmanto augstāko ūdensaugu (HAP) spēju uzkrāt, izmantot un pārveidot dažādas ķīmiskas dabas vielas. Fitoremediācijas procesā augi uzsūc toksiskas vielas, inaktivē un pēc tam kopā ar biomasu izvada no ūdenstilpēm. Ir aprakstīts, ka VVR var izmantot ūdenstilpju attīrīšanai no smagajiem metāliem, pesticīdiem, radionuklīdiem u.c. Kas attiecas uz pētījumiem par dažādu ūdensaugu spēju samazināt ūdenstilpju sāļumu, tad šādi pētījumi līdz šim nav veikti. Taču, pamatojoties uz autoru darbiem par dažādu ar ūdeni reaģējošu aģentu reakciju uz ūdenstilpju sāļumu, varētu pieņemt, ka ūdens atliekas ir iespējams izmantot ūdenstilpju fitodemineralizācijā. Šajā darbā tiek pētīti dažāda rakstura metālu sāļu (sārmu un smago) fitoekstrakcijas procesi, izmantojot VVR. Tika pētīta VVR: sārmu metālu sāļu absorbcijas spēja ūdenī: sārmu metālu sāli (Ceratophillum demersum L.), elodejas (Elodea сanadensis Rich. et Michx.) un eihornijas (Eichornia crassipes Mart.). Izmantojot Balakovas AES dzesēšanas dīķa piemēru, tika noteikta šāda veida ūdens un ūdens attīrīšanas sistēmu spēja samazināt ūdens sāļumu. Konstatēts, ka visi makrofīti ir izturīgi pret NaCl, Na2SO4 un KCl sāļiem koncentrācijā līdz 0,5-1 g/l. Eichornia ir vislielākā ekstrakcijas spēja sāls koncentrācijā līdz 1 g/l. Taču šo sāļu saturs BalAES KP ir daudz zemāks par norādītajām vērtībām, kas liecina par iespēju šajā rezervuārā kultivēt izvēlētos augus. Attiecībā uz Elodea maksimālā sāļu uzsūkšanās tika novērota to sākotnējā koncentrācijā: 1,5 g/l Na2SO4; 1 g/l NaCl; 0,5 g/l KCl un sastādīja 6,9%; 5,7%; attiecīgi 2,4%. Ragzālei šis process ir efektīvs, ja NaCl saturs ir 1 g/l (7%); Na2SO4 - 2 g/l (14,3%); KCl - 2 g/l (10,9%). Intensīva Eichornia sāļu absorbcija tika novērota pie sākotnējās NaCl koncentrācijas 0,5 g/l (8,8%); Na2SO4 - 0,5 g/l (8,4%); KCl - 1 g/l (9,5%). Tika noteikta abiotisko faktoru ietekme uz atsāļošanas procesu intensitāti. Ir pierādīts, ka temperatūras un dienas ilguma palielināšanās palielina sāls uzsūkšanās procesu intensitāti. Tādējādi optimālās vērtības elodejas, ragu un eihornijas audzēšanai bija 24 °C temperatūra un 12 stundu dienas ilgums, kas efektīvi samazināja nātrija un kalcija katjonu koncentrāciju. Tajā pašā laikā, paaugstinoties temperatūrai, palielinājās šo jonu absorbcijas procents. Tādējādi 20°C temperatūrā nātrija jonu absorbcijas procents bija 10,0%, bet 27°C temperatūrā - 21,5%. Kalcija joniem līdzīgi rādītāji ir attiecīgi 32,1% un 36,3%. Pirmo reizi tika parādīts, ka, temperatūrai pazeminoties līdz 14°C, no elodejas un ragu sārņiem izdalījās sāļi, kas var izraisīt rezervuāra sekundāru piesārņojumu. Tabulā 1. attēlā ir parādīti eksperimentālie dati par dažādu jonu absorbciju 10 dienu augu audzēšanas rezultātā BalAES KP, kas liecina, ka Eichornia ir arī vislabākā spēja absorbēt anjonus.

...

Līdzīgi dokumenti

Smago metālu vispārīgās īpašības, to formas vidē. Smago metālu avoti, kas nonāk vidē. Bioindikācijas teorija un metodes. Bioloģiskie objekti kā vides piesārņojuma ar smagajiem metāliem indikatori.

kursa darbs, pievienots 27.09.2013

Smago metālu avoti, kas nonāk ūdens ekosistēmās. Smago metālu toksiskā ietekme uz cilvēkiem. Gomeļas pilsētas teritorijā esošo rezervuāru virszemes ūdeņu piesārņojuma pakāpes novērtējums ar svinu, varu, hromu, cinku un niķeli.

diplomdarbs, pievienots 08.06.2013

Smago metālu izplatības vidē problēmas galveno vides un ķīmisko aspektu izpēte. Smago metālu formas virszemes ūdeņos un to toksicitāte. Smagie metāli augsnēs un augos. Augsņu mikrobu cenoze.

abstrakts, pievienots 25.12.2010

Smago metālu jēdziens, to bioģeoķīmiskās īpašības un sastopamības formas vidē. Smago metālu mobilitāte augsnēs. Smago metālu regulēšanas veidi augsnēs un augos. Pilsētas augsnes piesārņojuma aerogēnās un hidrogēnās metodes.

kursa darbs, pievienots 10.07.2015

Pilsētas augšņu un augšņu avoti, raksturs un piesārņojuma pakāpe. Čeļabinskas apgabali, kas pakļauti visintensīvākajam piesārņojumam. Augsnes piesārņojuma ar smagajiem metāliem ietekme uz veģetāciju. Smago metālu sastopamības formas emisijās un augsnē.

diplomdarbs, pievienots 02.10.2015

Iepazīšanās ar metodēm smago metālu noteikšanai Gomeļas pilsētas ūdenstilpņu augstākajos ūdens augos. Mangāns kā katalizators elpošanas un nitrātu absorbcijas procesos. Augu organisma metālu absorbcijas procesa pazīmju apsvēršana.

diplomdarbs, pievienots 31.08.2013

Smago metālu raksturojums un to izplatība vidē. Smago metālu klīniskā un vides toksikoloģija. Atomu absorbcijas metode smago metālu satura noteikšanai, ūdens organismu organisko paraugu sagatavošanai un savākšanai.

zinātniskais darbs, pievienots 03.02.2016

Smago metālu fizikālās un ķīmiskās īpašības, to satura standartizācija ūdenī. Dabisko ūdeņu piesārņojums antropogēno darbību rezultātā, to attīrīšanas metodes no smago metālu klātbūtnes. Katjonu apmaiņas aparātu sorbcijas raksturlielumu noteikšana.

kursa darbs, pievienots 23.02.2014

Tehniskie priekšlikumi līmeņa samazināšanai vides drošība jūras vidi. Jūras vides attīrīšana no smago metālu savienojumiem un naftas produktiem. Gaistošo piemaisījumu desorbcija. Piesārņotā ūdens attīrīšana, izmantojot reverso osmozi un ultrafiltrāciju.

praktiskais darbs, pievienots 02.09.2015

Smagie metāli ūdens vidē. Smago metālu oksīdu ietekme uz dažu saldūdens dzīvnieku ķermeni. Smago metālu absorbcija un izplatība hidrofītos. Nanoformā esošo smago metālu oksīdu ietekme uz gupiju augšanu un mirstības rādītājiem.

Viens no spēcīgākajiem un izplatītākajiem ķīmiskajiem piesārņojumiem ir smago metālu piesārņojums.

Smagie metāli ir ķīmisko elementu periodiskās tabulas elementi, kuru molekulmasa pārsniedz 50 atomu vienības. Šī elementu grupa aktīvi piedalās bioloģiskajos procesos, būdama daļa no daudziem fermentiem. “Smago metālu” grupa lielā mērā sakrīt ar mikroelementu grupu. No otras puses, smagajiem metāliem un to savienojumiem ir kaitīga ietekme uz organismu. Tajos ietilpst: svins, cinks, kadmijs, dzīvsudrabs, molibdēns, hroms, mangāns, niķelis, alva, kobalts, titāns, varš, vanādijs.

Smagie metāli, nonākot organismā, tur paliek uz visiem laikiem, tos var izvadīt tikai ar piena proteīnu palīdzību, sasniedzot noteiktu koncentrāciju organismā, tie sāk savu postošo iedarbību – izraisa saindēšanos un mutācijas. Papildus tam, ka tie paši saindē cilvēka ķermeni, tie arī tīri mehāniski to nosprosto - smago metālu joni nosēžas uz organisma smalkāko sistēmu sieniņām un aizsprosto nieru un aknu kanālus, tādējādi samazinot šo orgānu filtrācijas spēju. Attiecīgi tas noved pie mūsu ķermeņa šūnu toksīnu un atkritumproduktu uzkrāšanās, t.i. organisma pašsaindēšanās, jo Tieši aknas ir atbildīgas par toksisko vielu, kas nonāk mūsu organismā, un ķermeņa atkritumproduktu pārstrādi, un nieres ir atbildīgas par to izvadīšanu no organisma.

Smago metālu avoti ir sadalīti dabisks(iežu un minerālu laikapstākļi, erozijas procesi, vulkāniskā darbība) un cilvēka radīts(derīgo izrakteņu ieguve un pārstrāde, kurināmā sadedzināšana, satiksme, lauksaimnieciskā darbība).

Daļa cilvēka radīto emisiju, kas smalku aerosolu veidā nonāk dabiskajā vidē, tiek transportētas ievērojamos attālumos un rada globālu piesārņojumu.

Otra daļa nonāk beznoteces rezervuāros, kur uzkrājas smagie metāli un kļūst par sekundārā piesārņojuma avotu, t.i. bīstamu piesārņotāju veidošanās fizikālo un ķīmisko procesu laikā, kas notiek tieši vidē (piemēram, veidošanās no netoksiskiem).

Smagie metāli ūdenstilpēs parasti nonāk ar kalnrūpniecības un metalurģijas uzņēmumu, kā arī ķīmiskās un vieglās rūpniecības uzņēmumu notekūdeņiem, kur to savienojumus izmanto dažādos tehnoloģiskos procesos. Piemēram, no ādas miecēšanas rūpnīcām tiek izvadīts daudz hroma sāļu, hromu un niķeli izmanto metāla izstrādājumu virsmu galvanizācijai. Kā krāsvielas tiek izmantoti vara, cinka, kobalta, titāna savienojumi utt.

Iespējamie biosfēras piesārņojuma avoti ar smagajiem metāliem ir: melnās un krāsainās metalurģijas uzņēmumi (aerosola emisijas, mašīnbūve (vara pārklājuma vannas, niķelēšana, hromēšana), akumulatoru apstrādes rūpnīcas, autotransports.

Papildus antropogēnajiem vides piesārņojuma avotiem ar smagajiem metāliem ir arī citi dabiskie, piemēram, vulkānu izvirdumi. Visi šie piesārņojuma avoti izraisa metālu piesārņotāju satura palielināšanos biosfērā vai tās sastāvdaļās (gaisā, ūdenī, augsnē, dzīvajos organismos), salīdzinot ar dabisko, tā saukto fona līmeni.

Puses izņemšanas vai sākotnējās koncentrācijas puses noņemšanas periods ir ilgs: cinkam - no 70 līdz 510 gadiem, kadmijam - no 13 līdz 110 gadiem, vara - no 310 līdz 1500 gadiem un svinam - no plkst. 740 līdz 5900 gadi.

Smagajiem metāliem ir augsta spēja veikt dažādas ķīmiskas, fizikāli ķīmiskas un bioloģiskas reakcijas. Daudziem no tiem ir mainīga valence un tie piedalās redoksprocesos.

Parasti ūdenstilpēs atrodamas šādas toksiskas vielas: dzīvsudrabs, svins, kadmijs, alva, cinks, mangāns, niķelis, lai gan ir zināma arī citu smago metālu augstā toksicitāte - kobalts, sudrabs, zelts, urāns un citi. Kopumā augsta toksicitāte dzīvām būtnēm ir smago metālu savienojumu un jonu raksturīga īpašība.

No smagajiem metāliem daži ir ārkārtīgi nepieciešami cilvēku un citu dzīvo organismu dzīvības uzturēšanai un pieder pie tā sauktajiem biogēnajiem elementiem. Citi izraisa pretēju efektu un, nonākot dzīvā organismā, izraisa tā saindēšanos vai nāvi. Šie metāli pieder pie ksenobiotiku klases, tas ir, svešām dzīvām būtnēm. Starp toksiskajiem metāliem ir noteikta prioritārā grupa: kadmijs, varš, arsēns, niķelis, dzīvsudrabs, svins, cinks un hroms kā bīstamākie cilvēku un dzīvnieku veselībai. No tiem vistoksiskākie ir dzīvsudrabs, svins un kadmijs.

Smago metālu toksisko ietekmi uz organismu pastiprina fakts, ka daudziem smagajiem metāliem piemīt izteiktas kompleksu veidojošas īpašības. Tādējādi ūdens vidē šo metālu joni ir hidratēti un spēj veidot dažādus hidrokso kompleksus, kuru sastāvs ir atkarīgs no šķīduma skābuma. Ja šķīdumā atrodas kādi anjoni vai organisko savienojumu molekulas, tad smago metālu joni veido dažādus dažādas struktūras un stabilitātes kompleksus.

Piemēram, dzīvsudrabs viegli veido savienojumus un kompleksus ar organiskām vielām šķīdumos un organismā, labi uzsūcas organismiem no ūdens un tiek pārnests pa barības ķēdi. Saskaņā ar bīstamības klasi dzīvsudrabs pieder pie pirmās klases (ārkārtīgi bīstams Ķīmiskā viela). Dzīvsudrabs reaģē ar olbaltumvielu molekulu SH grupām, starp kurām ir organismam nepieciešamie enzīmi. Dzīvsudrabs reaģē arī ar proteīnu grupām – COOH un NH 2, veidojot spēcīgus kompleksus – metaloproteīnus. Un asinīs cirkulējošie dzīvsudraba joni, kas tur nokļūst no plaušām, arī veido savienojumus ar olbaltumvielu molekulām. Fermentu proteīnu normālas darbības traucējumi noved pie dziļi pārkāpumiķermenī un galvenokārt centrā nervu sistēma, un arī nierēs.

Dzīvsudraba izdalīšanās ūdenī ir īpaši bīstama, jo dibenā mītošo mikroorganismu darbības rezultātā veidojas ūdenī šķīstoši toksiski organiskie dzīvsudraba savienojumi, kas ir daudz toksiskāki nekā neorganiskie. Tur dzīvojošie mikroorganismi tos pārvērš dimetildzīvsudrabā (CH 3) 2 Hg, kas ir viena no toksiskākajām vielām. Pēc tam dimetildzīvsudrabs viegli pārvēršas ūdenī šķīstošā katjonā HgCH 3 +. Abas vielas absorbē ūdens organismi un nonāk barības ķēdē; vispirms tie uzkrājas augos un mazos organismos, pēc tam zivīs. Metilētais dzīvsudrabs no organisma tiek izvadīts ļoti lēni — mēnešiem cilvēkiem un gadiem zivīm.

Smagie metāli dzīvos organismos iekļūst galvenokārt caur ūdeni (izņēmums ir dzīvsudrabs, kura tvaiki ir ļoti bīstami). Smagie metāli, nonākuši organismā, visbiežāk nenotiek nekādas būtiskas pārvērtības, kā tas notiek ar organiskajām toksiskajām vielām, un, iekļuvuši bioķīmiskajā ciklā, tie atstāj to ārkārtīgi lēni.

Novērtējot ekosistēmas spēju pretoties ārējai toksiskai iedarbībai, ierasts runāt par ekosistēmas buferspēju. Tādējādi ar saldūdens ekosistēmu buferkapacitāti attiecībā pret smagajiem metāliem saprot tādu toksiska metāla daudzumu, kura piegāde būtiski neizjauc visas pētāmās ekosistēmas dabisko funkcionēšanu.

Šajā gadījumā pats toksiskais metāls tiek sadalīts šādos komponentos:

Metāls izšķīdinātā veidā;

Sorbēts un akumulēts ar fitoplanktonu, tas ir, augu mikroorganismiem;

Aiztur grunts nogulumi suspendēto organisko un minerālo daļiņu sedimentācijas rezultātā no ūdens vides;

Adsorbēts uz grunts nogulumu virsmas tieši no ūdens vides šķīstošā veidā;

Atrodas adsorbētā veidā uz suspendētajām daļiņām.

Papildus metālu uzkrāšanai adsorbcijas un sekojošas sedimentācijas dēļ virszemes ūdeņos notiek arī citi procesi, kas atspoguļo ekosistēmu izturību pret šādu piesārņotāju toksisko iedarbību. Būtiskākā no tām ir metālu jonu saistīšanās ūdens vidē ar izšķīdušām organiskām vielām. Šajā gadījumā toksiskās vielas kopējā koncentrācija ūdenī nemainās. Tomēr ir vispāratzīts, ka hidratētie metālu joni ir toksiskākie, bet kompleksos saistītie joni ir mazāk bīstami vai pat gandrīz nekaitīgi. Īpaši pētījumi ir parādījuši, ka nav skaidras attiecības starp toksisko metālu kopējo koncentrāciju dabiskajos virszemes ūdeņos un to toksicitāti.

Dažādi virszemes ūdeņi dažādos veidos saista smago metālu jonus, uzrādot dažādas buferizācijas spējas. Dienvidu ezeru, upju un ūdenskrātuvju ūdeņi, kuros ir liels dabisko komponentu kopums (humusvielas, humīnskābes un fulvoskābes) un to augstās koncentrācijas, spēj efektīvāk veikt dabisko detoksikāciju, salīdzinot ar ūdenskrātuvju ūdeņiem ziemeļos. un mērenā josla. Tāpēc piesārņojošo vielu saturošo ūdeņu toksicitāte ir atkarīga arī no dabiskās zonas klimatiskajiem apstākļiem. Jāpiebilst, ka virszemes ūdeņu buferkapacitāti attiecībā pret toksiskajiem metāliem nosaka ne tikai izšķīdušo organisko vielu un suspendēto vielu klātbūtne, bet arī hidrobiontu akumulācijas spēja, kā arī metālu jonu absorbcijas kinētika. ar visām ekosistēmas sastāvdaļām, ieskaitot kompleksu veidošanos ar izšķīdušām organiskām vielām. Tas viss liecina par procesu sarežģītību virszemes ūdeņos, kad tajos nonāk metālu piesārņotāji.

Kas attiecas uz svinu, puse no šī toksiskā viela kopējā daudzuma nonāk vidē, sadedzinot svinu saturošu benzīnu. Ūdens sistēmās svins galvenokārt ir saistīts ar adsorbciju ar suspendētām daļiņām vai ir šķīstošu kompleksu veidā ar humīnskābēm. Biometilējot, tāpat kā dzīvsudrabu, svins galu galā veido tetrametilsvinu. Nepiesārņotos virszemes ūdeņos svina saturs parasti nepārsniedz 3 µg/l. Rūpniecisko reģionu upēs svina līmenis ir augstāks. Sniegs var uzkrāt šo toksisko vielu ievērojamā mērā: lielo pilsētu apkārtnē tā saturs var sasniegt gandrīz 1 miljonu μg/l, un kaut kādā attālumā no tām ~1-100 μg/l.

Vēl viens svarīgs ūdenstilpju piesārņotājs ir kadmijs. Šī metāla ķīmiskās īpašības ir līdzīgas cinkam. Tas var aizstāt pēdējo metālu saturošu enzīmu aktīvajos centros, izraisot asus fermentatīvo procesu darbības traucējumus.

Kadmijs parasti ir mazāk toksisks augiem nekā metildzīvsudrabs, un tā toksicitāte ir salīdzināma ar svinu. Kad kadmija saturam ~0,2-1 mg/l, fotosintēze un augu augšana palēninās. Interesants ir šāds fiksētais efekts: kadmija toksicitāte ir manāmi samazināta noteikta cinka daudzuma klātbūtnē, kas vēlreiz apstiprina pieņēmumu, ka šo metālu joni var konkurēt organismā par dalību fermentatīvajā procesā.

Ūdens sistēmās kadmijs saistās ar izšķīdušām organiskām vielām, īpaši, ja to struktūrā ir sulfhidril-SH grupas. Kadmijs veido arī kompleksus ar aminoskābēm, polisaharīdiem un humīnskābēm. Tāpat kā dzīvsudraba un citu smago metālu gadījumā, kadmija jonu adsorbcija grunts nogulumos ir ļoti atkarīga no vides skābuma. Neitrālā ūdens vidē brīvo kadmija jonu gandrīz pilnībā sorbē grunts nogulumu daļiņas.

Virszemes ūdeņu kvalitātes uzraudzībai ir izveidoti dažādi hidrobioloģisko novērojumu dienesti. Viņi uzrauga ūdens ekosistēmu piesārņojuma stāvokli antropogēnas ietekmes ietekmē.

3. MODUĻA TESTA JAUTĀJUMI

1. Kas nosaka Pasaules okeāna kā galvenās biosfēras saites lomu?

2. Aprakstiet hidrosfēras sastāvu.

3. Kā hidrosfēra mijiedarbojas ar citiem Zemes čaumalām?

4. Kāda ir ūdens šķīdumu nozīme dzīviem organismiem?

5. Uzskaitiet visizplatītākos ķīmiskie elementi kā daļa no hidrosfēras.

6. Kādās mērvienībās mēra jūras ūdens sāļumu?

7. Uz kādiem principiem balstās dabisko ūdeņu klasifikācija?

8. Dabīgo ūdeņu ķīmiskais sastāvs.

9. Virsmaktīvās vielas ūdenstilpēs.

10. Ūdens izotopiskais sastāvs.

11. Skābā lietus ietekme uz hidrosfēras objektiem.

12. Dabisko rezervuāru buferkapacitāte.

13. Smago metālu, pesticīdu, radionuklīdu bioakumulācija organismos, kas dzīvo ūdens vidē.

14. Ūdens masu horizontālās un vertikālās kustības.

15.Uzcelšanās.

16.Dabīgais ūdens cikls.

17. Oksidācijas un reducēšanās procesi dabas rezervuāros.

18. Dabisko ūdeņu piesārņojums ar naftu.

19. Hidrosfēras antropogēnais piesārņojums.

20. Fakti, kas raksturo ūdens baseina stāvokļa pasliktināšanos?

21. Dodiet ūdens kvalitātes rādītāju raksturojumus.

22. Gruntsūdeņu oksidējamība.

23. Ūdens fizikālās pamatīpašības.

24.Anomālijas fizikālās īpašībasūdens.

25. Izskaidrojiet globālā ūdens cikla diagrammu?

26. Uzskaitiet galvenos piesārņoto notekūdeņu veidus.

27. Ūdens kvalitātes novērtēšanas principi?

Īsumā par smago metālu vides piesārņojumu. Smago metālu piesārņojums

6. Vides piesārņojums ar smagajiem metāliem

7. Melnās metalurģijas cieto atkritumu klasifikācija, to raksturojums

8. Attīstības perspektīvas

Izmantotās literatūras saraksts:

Smago metālu noteikšana

Cik daudz elementu ir iekļauts smago metālu sarakstā?

Ietekme uz cilvēka ķermeni

Vides piesārņojums ar smagajiem metāliem

Dabā toksiskāko metālu izplatības iezīmes

Smago metālu pielietojuma joma

SMAGIE METĀLI ŪDENS SISTĒMU EKOLOĢISKĀ MONITORINGĀ

Merkurs.

Svins.

Kadmijs.

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Līdzīgi dokumenti

Jaunums vietnē

Sapņu dzīvokļa interpretācija Millera sapņu grāmatā

Slinko auzu pārslu receptes burciņā

Amerikāņu sakāmvārdi un teicieni Amerikāņu teicieni ar tulkojumu

Sapņu interpretācija. Kāpēc jūs sapņojat par koridoru?

Kartupeļu zupu gatavošana

Populārākais

Skatiet, kas ir "TYUR" citās vārdnīcās Dievs Tyur Skandināvijas mitoloģijā

Prezentācija par tēmu "dabiskais reģions - Urāli" Prezentācija par ģeogrāfiju par tēmu Urāls

Mākslīgais intelekts: kas mums tiek solīts un ar ko mēs riskējam AI mākslā

Pētnieciskais darbs astronomijā

Eseja pēc Roberta Kiyosaki grāmatas “Bagātais tētis, nabagais tētis Roberts Kiyosaki gudras domas

POPULĀRĀS SADAĻAS