Uy Tish davolash Atrof-muhitning og'ir metallarning ifloslanishi qisqacha. Og'ir metallarning ifloslanishi

Tish davolash

Atrof-muhitning og'ir metallarning ifloslanishi qisqacha. Og'ir metallarning ifloslanishi

6. Atrof muhitning og'ir metallar bilan ifloslanishi

Og'ir metallar (simob, qo'rg'oshin, kadmiy, sink, mis, mishyak) keng tarqalgan va juda zaharli ifloslantiruvchi moddalardir. Ular turli sanoat jarayonlarida keng qo'llaniladi, shuning uchun tozalash choralariga qaramay, sanoat oqava suvlarida og'ir metall birikmalarining miqdori ancha yuqori. Bu birikmalarning katta massalari atmosfera orqali okeanga kiradi. Dengiz biotsenozlari uchun simob, qo'rg'oshin va kadmiy eng xavfli hisoblanadi. Simob okeanga kontinental oqim va atmosfera orqali ko'chiriladi. Atmosfera changida 12 ming tonnaga yaqin simob mavjud bo'lib, ularning katta qismi antropogen kelib chiqadi. Ushbu metallning yillik sanoat ishlab chiqarishining qariyb yarmi (yiliga 910 ming tonna) turli yo'llar bilan okeanga to'g'ri keladi. Sanoat suvlari bilan ifloslangan hududlarda simobning eritma va muallaq moddalardagi konsentratsiyasi sezilarli darajada oshadi. Shu bilan birga, ba'zi bakteriyalar xloridlarni juda zaharli metil simobga aylantiradi. Dengiz mahsulotlarining ifloslanishi bir necha bor qirg'oq aholisining simob bilan zaharlanishiga olib keldi. Qo'rg'oshin - barcha komponentlarda mavjud bo'lgan odatiy iz element muhit: toshlarda, tuproqlarda, tabiiy suvlarda, atmosferada, tirik organizmlarda.

Metallurgiya sanoati korxonalari tomonidan atrof-muhitning qo'rg'oshin va uning birikmalari bilan ifloslanishi ularning ishlab chiqarish faoliyatining o'ziga xos xususiyatlari bilan belgilanadi: qo'rg'oshin va uning birikmalarini bevosita ishlab chiqarish; qo'rg'oshinni nopoklik sifatida o'z ichiga olgan boshqa turdagi xom ashyolardan qo'rg'oshinni bog'liq holda olish; hosil bo'lgan mahsulotlarni qo'rg'oshin aralashmalaridan tozalash va boshqalar.

1995 yilda metallurgiya sanoatidan atmosferaga chiqarilayotgan umumiy qoʻrgʻoshin chiqindilarining (671 t.) 98,4% ga yaqini rangli metallurgiya korxonalariga toʻgʻri keldi. Yiliga oqava suvlar bilan birga suv havzalariga tashilayotgan 640 kg qoʻrgʻoshinning 570 kg (89%) rangli metallar ishlab chiqaruvchi korxonalarga tegishli. Qora metallurgiya korxonalaridan nisbatan kichik qo'rg'oshin chiqindilari Rossiya Federatsiyasi dunyoning bir qator rivojlangan mamlakatlarida ruda xomashyosi va qoldiqlarida qo‘rg‘oshinning mavjudligi yuqori o‘choq, marten va elektr eritish joylarida jiddiy ekologik muammolarni keltirib chiqarsa-da, xomashyo tarkibida qo‘rg‘oshinning sezilarli darajada yo‘qligi bilan belgilanadi. .

Atmosferaga chiqariladigan qoʻrgʻoshinning 99,86% 30 ta rangli metallurgiya korxonalaridan 11 tasi hissasiga toʻgʻri keladi, shu jumladan ushbu metalning 94% ga yaqini 5 ta korxona tomonidan chiqariladi: Sredneuralskiy mis eritish zavodi (yiliga 291 t); "Svyatogor" OAJ - Krasnouralsk mis eritish zavodi (yiliga 170 tonna); Kirovgrad mis eritish zavodi (yiliga 114 t); "Dalpolimetal" OAJ (yiliga 28 t); Elektrosink zavodi (yiliga 16 tonna).

Qo'rg'oshin chiqarish manbalarining tahlili shuni ko'rsatdiki:

Qo'rg'oshinning 57% mis (qo'rg'oshinli) xom ashyoni aks ettiruvchi eritish natijasida atmosferaga katta hajmdagi chang gazlari bilan chiqariladi, bu texnologiyadan foydalanadigan barcha zavodlarda changni tozalashsiz bacalarga yuboriladi;

Qo'rg'oshinning 37% qo'rg'oshin tarkibiga boy sublimatsiyalangan changdan tozalanmaganligi yoki etarli darajada tozalanmaganligi sababli konvertli gazlar bilan chiqariladi;

Rangli metallurgiya korxonalarida mavjud bo'lgan changni yig'ish vositalarining yetarli darajada samarali emasligi muhim omil hisoblanadi.

Tuproqning ifloslanishi, rux va ftor nafaqat bevosita zaharli ta'sirlar tufayli, balki tuproqdagi ozuqa moddalarining nisbatini o'zgartirish natijasida hosilning pasayishiga olib keladi. Eriydigan birikmalar tuproq eritmalarining pastga oqimi bilan tuproq profili bo'ylab harakatlanadi va er osti suvlariga kirishi mumkin. Tuproqning ifloslanishi tuproq strukturasini buzadi, tuproq o'tkazuvchanligini pasaytiradi va mikroorganizmlarning rivojlanishiga to'sqinlik qiladi, tuproqning fermentativ faolligini pasaytiradi, o'simliklarning hosildorligini pasaytiradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, og'ir metallarning toksikligi ular tuproqdagi tirik organizmlarga birgalikda ta'sir qilganda kuchayadi. Sink va kadmiyning birgalikdagi ta'siri har bir elementning alohida kontsentratsiyasiga qaraganda mikroorganizmlarga bir necha baravar kuchli inhibitiv ta'sir ko'rsatadi. Og'ir metallar odatda yoqilg'i yonish mahsulotlarida ham, metallurgiya sanoati chiqindilarida ham turli xil birikmalarda topilganligi sababli, ularning ifloslanish manbalarini o'rab turgan tabiatga ta'siri alohida elementlarning kontsentratsiyasiga qarab kutilganidan kuchliroqdir.

Korxonalar yaqinida korxonalarning tabiiy fitotsenozlari tur tarkibi jihatidan xilma-xil bo'lib boradi, chunki ko'plab turlar tuproqdagi og'ir metallarning ortib borayotgan kontsentratsiyasiga bardosh bera olmaydi. Turlarning soni 2-3 tagacha, ba'zan esa monotsenozlarning shakllanishigacha kamayishi mumkin. O'rmon fitotsenozlarida ifloslanishga birinchi bo'lib liken va moxlar javob beradi. Daraxt qatlami eng barqaror hisoblanadi. Biroq, uzoq muddatli yoki yuqori intensiv ta'sir qilish unda quruqlikka chidamli hodisalarni keltirib chiqaradi.

Tuproqning og'ir metallar bilan ifloslanishini aniqlash o'rganilayotgan hududlarda tuproqdan namuna olish va ularning tarkibida og'ir metallar mavjudligi uchun kimyoviy tahlil qilishning bevosita usullari bilan amalga oshiriladi. Ushbu maqsadlarda bir qator bilvosita usullardan foydalanish ham samaralidir: fitogenez holatini vizual baholash, indikator turlarining o'simliklar, umurtqasizlar va mikroorganizmlar o'rtasida tarqalishi va xatti-harakatlarini tahlil qilish.

Tuproq ifloslanishining fazoviy qonuniyatlarini aniqlash uchun qiyosiy geografik usul va biogeotsenozlarning, shu jumladan tuproqlarning strukturaviy komponentlarini xaritalash usullaridan foydalaniladi. Bunday xaritalar nafaqat tuproqning og'ir metallar bilan ifloslanish darajasini va er qoplamining tegishli o'zgarishlarini qayd etadi, balki tabiiy muhit holatining o'zgarishini oldindan aytish imkonini beradi.

Og'ir metallarning zaharli darajasini aniqlash oson emas. Turli xil mexanik tarkibga va organik moddalar tarkibiga ega bo'lgan tuproqlar uchun bu daraja boshqacha bo'ladi. Hozirgi vaqtda gigiena institutlari xodimlari tuproqdagi metallarning ruxsat etilgan maksimal kontsentratsiyasini aniqlashga urinishgan. Sinov o'simliklari sifatida arpa, jo'xori va kartoshka tavsiya etiladi. Hosildorlikning 5-10% ga kamayishi bilan zaharlilik darajasi hisobga olingan. Simob uchun tavsiya etilgan maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiyalar 25 mg / kg, mishyak 12-15 va kadmiy 20 mg / kg. O'simliklardagi bir qator og'ir metallarning zararli kontsentratsiyasi (g/million) aniqlangan: qo'rg'oshin - 10, simob - 0,04, xrom - 2, kadmiy - 3, rux va marganets - 300, mis - 150, kobalt - 5, molibden va nikel – 3, vanadiy – 2.

Tuproqlarni og'ir metallarning ifloslanishidan himoya qilish ishlab chiqarishni yaxshilashga asoslangan. Masalan, 1 tonna xlor ishlab chiqarish uchun bir texnologiyaga 45 kg simob, boshqasiga 14-18 kg simob sarflanadi. Kelajakda bu qiymatni 0,1 kg gacha kamaytirish mumkin deb hisoblanadi. Tuproqlarni og'ir metallar bilan ifloslanishdan himoya qilishning yangi strategiyasi yopiq texnologik tizimlarni yaratish va chiqindisiz ishlab chiqarishni tashkil etishni ham o'z ichiga oladi.

7. Qora metallurgiyadagi qattiq chiqindilarning tasnifi, ularning xususiyatlari

Ishlab chiqarish chiqindilarini turli mezonlar bo'yicha tasniflash mumkin, ular orasida asosiylari quyidagilardan iborat:

sanoat bo'yicha - qora va rangli metallurgiya, ruda va ko'mir qazib olish, neft va gaz va boshqalar;

fazaviy tarkibi bo'yicha - qattiq (chang, loy, cüruf), suyuq (eritmalar, emulsiyalar, suspenziyalar), gazsimon (uglerod oksidi, azot oksidi, oltingugurt birikmalari va boshqalar);

ishlab chiqarish tsikllari bo'yicha - xom ashyoni (ustun va oval jinslar) qazib olishda, boyitishda (qutliqlar, loy, chiqindilar), pirometallurgiyada (shlak, loy, chang, gazlar), gidrometallurgiyada (eritmalar, cho'kindilar, gazlar).

Yopiq tsiklli metallurgiya zavodida (temir-po'lat prokat) qattiq chiqindilar ikki xil bo'lishi mumkin - chang va cüruf. Ko'pincha nam gazni tozalashdan foydalaniladi, keyin chang o'rniga chiqindilar loy bo'ladi. Qora metallurgiya uchun eng qimmatlilari temir o'z ichiga olgan chiqindilar (chang, loy, shkala), shlaklar esa, asosan, boshqa sanoat tarmoqlarida qo'llaniladi.

Asosiy metallurgiya agregatlarining ishlashi jarayonida turli elementlarning oksidlaridan tashkil topgan ko'p miqdorda mayda chang hosil bo'ladi. Ikkinchisi gaz tozalash inshootlari tomonidan ushlanib, keyin loy saqlash tankiga yuboriladi yoki keyingi qayta ishlashga yuboriladi.

Loyni quyidagilarga bo'lish mumkin:

sinter zavodlaridan olingan loy;

yuqori o'choqli loy:

yuqori o'choqli gazni tozalash;

b) domna pechlarining bunker xonalari;

marten pechlarini gaz bilan tozalashdan olingan loy;

konvertor gazni tozalash loy;

elektr pechlaridan gazni tozalash loy.

boy (55-67%) - o'choq pechlari va konvertorlarni gazdan tozalashdan chang va loy;

b) nisbatan boy (40-55%) - sinterli yuqori o'choq ishlab chiqarishdan olingan loy va chang;

v) kambag'al (30-40%) - elektr pechka ishlab chiqarishni gazdan tozalashdan olingan loy va chang.

Loyning asosiy xarakteristikalari kimyoviy va granulometrik tarkibidir, shu bilan birga, loyni utilizatsiyaga tayyorlashda zichlik, namlik, solishtirma hosildorlik va boshqalar kabi parametrlarni bilish kerak. Shuni ta'kidlash kerakki, metallurgiya korxonalarining changlari (loylari) kimyoviy tarkibida bir-biridan farq qiladi, shuning uchun bu xususiyatlar quyida o'rtacha shaklda keltirilgan.

Domna pechining chang yig'ish moslamalaridan loy uni tark etadigan gazlarni tozalash jarayonida hosil bo'ladi. Ularning oldiga radial yoki tangensial quruq chang yig'uvchilar o'rnatiladi, ularda eng katta chang ushlanib, zaryadning tarkibiy qismi sifatida sinter ishlab chiqarishga qaytariladi. Kimyoviy tarkibi asosiy komponentlar bo'yicha loy, %: Fetot 30-50 CaO 5,0-8,5; SiO2 6,0-12%; MgO 1,5-2,0; Kommunikativ 0,2-0,9; Comm 2,5-30; Al2O3 1,2-3,0; P 0,015-0,05; Zn 0,05-5,3. Ularning zichligi 2,7-3,8 g/sm gacha, solishtirma hosildorligi o'rtacha 2,75-3,84% ni tashkil qiladi. Ushbu loylardan foydalanish darajasi (turli korxonalar uchun) sezilarli darajada farq qiladi - 0,1 dan 0,8 gacha. Bu juda nozik disperslangan material: fraktsiyalar >0,063 mm dan 10-13% gacha, 0,016-0,032 mm 16 dan 50% gacha va 1% gacha, bu loyni oldindan sinksizlantirishni talab qiladi.

8. Rivojlanish istiqbollari

Yaqin kelajakda metallurgiya majmuasining texnik holatida va atrof-muhitni boshqarish jarayonlarida sezilarli o'zgarishlar yuz berishi kerak, bu ko'plab ekologik muammolarni sezilarli darajada hal qiladi. Faqatgina rangli metallurgiyada zararli ifloslantiruvchi moddalar chiqindilari miqdori 12-15% ga kamayishi kutilmoqda va korxonalarning katta qismi ruxsat etilgan maksimal emissiya standartlariga erishadi. Rossiyada metallurgiyani rivojlantirish dasturida nazarda tutilgan xomashyo qazib olish joylarida qazib olingan maydonlarni to'ldirish bilan tog'-kon tizimlaridan foydalanishni 20 foizga oshirish ruda qazib olishda texnik ko'rsatkichlarni yaxshilash bilan bir qatorda, tog'-kon uchastkasida er yuzasi xavfsizligini ta'minlash va mahkamlash uchun materiallar, shu jumladan juda qimmat metallar sarfini sezilarli darajada kamaytirish.

Ekologik muammolarni hal qilishning katta zaxiralari va imkoniyatlari xom ashyoni qayta ishlashning murakkabligi, uning tarkibi va konlaridagi foydali komponentlardan to'liq foydalanishdadir.

Foydalanilgan adabiyotlar roʻyxati:

"Rossiya Federatsiyasining 2002 yildagi atrof-muhitning holati va muhofazasi to'g'risida" davlat ma'ruzasi // Rossiya Federatsiyasi Tabiiy resurslar vazirligi, Moskva, 2003 yil.

"Atmosferani sanoat ifloslanishidan himoya qilish" ma'lumotnomasi // S. Kalvert va G.M. tomonidan tahrirlangan. Englund (ingliz tilidan tarjimasi), Moskva "Metallurgiya", 1988 yil

Geografiya bo'yicha ma'lumotnoma "Rossiya iqtisodiyoti geografiyasi", "Jismoniy geografiya" // Pashkang K.V.

Qora metallurgiya korxonalarining ishlab chiqarish va xo'jalik faoliyatini tahlil qilish // Yuzov O. V., Moskva "Metallurgiya", 1980 yil.

Bugungi kunda insoniyatga ma'lum bo'lgan 104 ta kimyoviy elementning 82 tasi metallardir. Ular sanoat, biologik va ekologik sohalarda odamlar hayotida muhim o'rin egallaydi. Zamonaviy fan metallarni ogʻir, yengil va asillarga ajratadi. Ushbu maqolada biz og'ir metallar ro'yxatini va ularning xususiyatlarini ko'rib chiqamiz.

Og'ir metallarni aniqlash

Dastlab, og'ir metallarni atom massasi 50 dan yuqori bo'lgan vakillar deb atash odatiy hol edi. Biroq, bugungi kunda ushbu atama kimyoviy nuqtai nazardan emas, balki ularning atrof-muhit ifloslanishiga ta'siriga qarab ko'proq qo'llaniladi. Shunday qilib, og'ir metallar ro'yxatiga inson biosferasi elementlarini (tuproq, suv) ifloslantiruvchi metallar va metalloidlar (yarim metallar) kiradi. Keling, ularga qaraylik.

Og'ir metallar ro'yxati nechta elementni o'z ichiga oladi?

Bugungi kunda ushbu ro'yxatdagi elementlarning soni bo'yicha konsensus yo'q, chunki metallarni og'ir deb tasniflovchi umumiy mezonlar yo'q. Biroq, og'ir metallar ro'yxati qarab tuzilishi mumkin har xil xususiyatlar metallar va ularning xususiyatlari. Bularga quyidagilar kiradi:

Atom og'irligi. Ushbu mezonga asoslanib, ular atom massasi 50 amu (g / mol) dan ortiq bo'lgan 40 dan ortiq elementlarni o'z ichiga oladi.
Zichlik. Ushbu mezondan kelib chiqqan holda, zichligi temirga teng yoki undan yuqori bo'lgan metallar og'ir hisoblanadi.
Biologik toksiklik inson va tirik organizmlar hayotiga salbiy ta'sir ko'rsatadigan og'ir metallarni birlashtiradi. Ularning ro'yxatida 20 ga yaqin element mavjud.

Inson tanasiga ta'siri

Ushbu moddalarning aksariyati barcha tirik organizmlarga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Ularning muhim atom massasi tufayli ular yomon tashiladi va inson to'qimalarida to'planib, turli kasalliklarni keltirib chiqaradi. Shunday qilib, inson tanasi uchun kadmiy, simob va qo'rg'oshin eng xavfli va eng og'ir metallar sifatida tan olingan.

Zaharli elementlarning ro'yxati Mertz qoidalari deb ataladigan xavf darajasi bo'yicha guruhlangan, unga ko'ra eng zaharli metallar eng kichik ta'sir doirasiga ega:

Kadmiy, simob, talliy, qo'rg'oshin, mishyak (eng xavfli metall zaharlari guruhi, ortiqcha qabul qilinadigan standartlar jiddiy psixo-fiziologik kasalliklar va hatto o'limga olib kelishi mumkin).
Kobalt, xrom, molibden, nikel, surma, skandiy, rux.
Bariy, marganets, stronsiy, vanadiy, volfram

Biroq, bu Mertz qoidalariga ko'ra, yuqorida guruhlangan elementlarning hech biri inson tanasida bo'lmasligi kerak degani emas. Aksincha, og'ir metallar ro'yxatiga ushbu va 20 dan ortiq boshqa elementlar kiradi, ularning kichik kontsentratsiyasi nafaqat inson hayoti uchun xavfli, balki metabolik jarayonlarda, ayniqsa temir, mis, kobalt, molibden va hatto zarurdir. sink.

Atrof-muhitning og'ir metallar bilan ifloslanishi

Og'ir metallar bilan ifloslangan biosferaning elementlari tuproq va suvdir. Ko'pincha aybdorlar engil va og'ir metallarni qayta ishlovchi metallurgiya korxonalari, shuningdek, ifloslantiruvchi moddalar ro'yxatiga avtomobil chiqarish korxonalari, qozonxonalar, kimyo ishlab chiqarishlari, poligrafiya korxonalari va hatto elektr stantsiyalari kiradi.

Eng keng tarqalgan toksinlar: qo'rg'oshin (avtomobil ishlab chiqarish), simob (tarqatish misoli: kundalik hayotda buzilgan termometrlar va lyuminestsent yoritish moslamalari), kadmiy (axlatni yoqish natijasida hosil bo'lgan). Bundan tashqari, ishlab chiqarishdagi ko'pchilik zavodlar og'ir deb tavsiflanishi mumkin bo'lgan bir yoki boshqa elementdan foydalanadilar. Ro'yxati yuqorida keltirilgan metall guruhi ko'pincha suv havzalariga chiqindilar shaklida kiradi va keyin odamlarga etib boradi.

Tabiatning og'ir metallar bilan ifloslanishining texnogen omillaridan tashqari, tabiiy omillar ham mavjud - bular vulqon otilishi bo'lib, ularning lavalarida kadmiyning ko'payishi aniqlangan.

Tabiatda eng zaharli metallarning tarqalish xususiyatlari

Tabiatdagi simob eng ko'p suvda va havoda joylashgan. Simob jahon okeani suvlariga sanoat drenajlaridan kiradi, koʻmirning yonishi natijasida hosil boʻlgan simob bugʻlari ham topiladi. Toksik birikmalar tirik organizmlarda, ayniqsa dengiz mahsulotlarida to'planadi.

Qo'rg'oshin keng tarqalish maydoniga ega. U tog'larda va tuproqda, suvda va tirik organizmlarda, hatto havoda avtomobillardan chiqindi gazlar shaklida to'planadi. Albatta, qo'rg'oshin ham antropologik ta'sir natijasida sanoat chiqindilari va qayta ishlanmaydigan chiqindilar (akkumulyatorlar va batareyalar) ko'rinishida atrof-muhitga kiradi.

Atrof-muhitning kadmiy bilan ifloslanishining manbai ham tabiiy omillardir: mis rudalarining parchalanishi, tuproqning yuvilishi, shuningdek vulqon faoliyati natijalari.

Og'ir metallarni qo'llash doirasi

Zaharliligiga qaramay, zamonaviy sanoat juda ko'p turli xil narsalarni yaratadi sog'lom mahsulotlar, mis, rux, qo'rg'oshin, qalay, nikel, titan, sirkoniy, molibden va boshqalar qotishmalarini o'z ichiga olgan og'ir qotishmalarni qayta ishlash.

Mis juda plastik material bo'lib, undan turli simlar, quvurlar, oshxona anjomlari, zargarlik buyumlari, tom yopish va boshqalar. Bundan tashqari, u mashinasozlik va kemasozlikda keng qo'llaniladi.

Sink yuqori korroziyaga qarshi xususiyatlarga ega, shuning uchun u metall buyumlarni qoplash uchun keng qo'llaniladi (galvanizatsiya deb ataladi). Rux mahsulotlarini qo'llash sohalari: qurilish, mashinasozlik, poligrafiya (bosma shakllar ishlab chiqarish), raketashunoslik, kimyo sanoati (laklar va bo'yoqlar ishlab chiqarish) va hatto tibbiyot ( antiseptiklar va boshq.).

Qo'rg'oshin oson eriydi, shuning uchun u ko'plab sanoat tarmoqlarida xom ashyo sifatida ishlatiladi: bo'yoq va lak, kimyo, avtomobil (akkumulyatorlarning bir qismi), radioelektronika, tibbiyot (rentgen tekshiruvi vaqtida bemorlar uchun himoya fartuklar ishlab chiqarish).

SUV TIZIMLARINI EKOLOGIK MONITORINGDA OG'IR METALLAR.

SUV TIZIMLARINI EKOLOGIK MONITORINGDA OG'IR METALLAR.

H. S. BUDNIKOV

Atrof-muhit ifloslanishining ba'zi jihatlari, ayniqsa og'ir metallar bilan er usti suvlari, fanlararo darajada muhokama qilinadi. Metalllarning hayot komponentlari va toksikantlar sifatida ikki tomonlama biologik roli qayd etilgan. Atrof-muhit holatini muntazam ravishda baholash uchun tahliliy ish zarur.

G.K. Budnikov
Qozon davlat universiteti

Turli xil sifat nazorati xizmatlari uchun katta qiziqish uyg'otadigan biosferani ifloslantiruvchi moddalar orasida metallar (birinchi navbatda og'ir, ya'ni atom og'irligi 40 dan ortiq) eng muhimi hisoblanadi. Bu asosan ularning ko'pchiligining biologik faolligi bilan bog'liq. Metalllarning inson va hayvonlar organizmiga fiziologik ta'siri har xil bo'lib, metallning tabiatiga, tabiiy muhitda mavjud bo'lgan birikma turiga, shuningdek, uning konsentratsiyasiga bog'liq. Ko'pgina og'ir metallar aniq kompleks hosil qiluvchi xususiyatlarga ega. Shunday qilib, suvli muhitda bu metallarning ionlari gidratlanadi va tarkibi eritmaning kislotaligiga bog'liq bo'lgan turli xil gidrokso komplekslarni hosil qilish qobiliyatiga ega. Agar eritmada anionlar yoki molekulalar mavjud bo'lsa organik birikmalar, keyin bu metallarning ionlari turli tuzilish va barqarorlikdagi turli komplekslarni hosil qiladi. Og'ir metallar orasida ba'zilari odamlar va boshqa tirik organizmlarning hayotini ta'minlash uchun juda zarur bo'lib, biogen elementlarga kiradi. Boshqalar esa teskari ta'sirga olib keladi va ular tirik organizmga kirganda, uning zaharlanishi yoki o'limiga olib keladi. Bu metallar ksenobiotiklar sinfiga kiradi, ya'ni tirik mavjudotlarga begona. Atrof-muhitni muhofaza qilish bo'yicha mutaxassislar zaharli metallar orasida ustuvor guruhni aniqladilar. U inson va hayvonlar salomatligi uchun eng xavfli kadmiy, mis, mishyak, nikel, simob, qo'rg'oshin, rux va xromni o'z ichiga oladi. Ulardan simob, qo'rg'oshin va kadmiy eng zaharli hisoblanadi. Biosferani og'ir metallar bilan ifloslantirishning mumkin bo'lgan manbalariga qora va rangli metallurgiya korxonalari (atmosferani ifloslantiruvchi aerozol chiqindilari, er usti suvlarini ifloslantiruvchi sanoat oqava suvlari), mashinasozlik (mis qoplamali vannalar, nikel qoplamalari, xrom qoplamalari, kadmiy qoplamasi), akkumulyatorlarni qayta ishlash zavodlari va avtomobil transporti.

Atrof-muhitni og'ir metallar bilan ifloslanishining antropogen manbalaridan tashqari, vulqon otilishi kabi boshqa tabiiy manbalar ham mavjud: kadmiy O'rta er dengizidagi Sitsiliya orolida Etna tog'ining otilishi mahsulotlarida nisbatan yaqinda topilgan. Ba'zi ko'llarning er usti suvlarida zaharli metallar kontsentratsiyasining oshishi kislotali yomg'irlar natijasida yuzaga kelishi mumkin, bu esa ushbu ko'llar tomonidan yuvilgan minerallar va jinslarning erishiga olib keladi. Bu ifloslanish manbalarining barchasi biosferada yoki uning tarkibiy qismlarida (havo, suv, tuproq, tirik organizmlar) tabiiy, fon deb ataladigan darajaga nisbatan metall ifloslantiruvchi moddalar miqdorining oshishiga olib keladi. Yuqorida aytib o'tilganidek, zaharli metallarning kirib kelishi aerozol o'tkazish yo'li bilan ham sodir bo'lishi mumkin bo'lsa-da, ular asosan suv orqali tirik organizmga kiradi. Organik toksikantlarda bo'lgani kabi, organizmga kirganda, zaharli metallar ko'pincha sezilarli o'zgarishlarga uchramaydi va biokimyoviy tsiklga kirib, uni juda sekin tark etadilar.

Er usti suvlarining sifatini kuzatish uchun turli gidrobiologik kuzatuv xizmatlari tashkil etilgan. Ular antropogen ta'sir ta'sirida suv ekotizimlarining ifloslanish holatini kuzatib boradilar. Bunday ekotizim muhitning o'zini (suv) va boshqa komponentlarni (pastki cho'kindi va tirik organizmlar - gidrobiontlar) o'z ichiga olganligi sababli, og'ir metallarning ekotizimning alohida komponentlari o'rtasida taqsimlanishi haqidagi ma'lumotlar juda muhimdir. Bu holda ishonchli ma'lumotlarni zamonaviy usullar yordamida olish mumkin analitik kimyo, fon kontsentratsiyasi darajasida og'ir metallarning tarkibini aniqlash imkonini beradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, tahlil usullarini ishlab chiqishdagi yutuqlar buni hal qilish imkonini berdi global muammolar asosiy manbalarni qanday aniqlash mumkin
biosferaning ifloslanishi, ifloslantiruvchi moddalarning ifloslanishi va o'zgarishi dinamikasini aniqlash, ularning ko'chishi va ko'chishi. Shu bilan birga, og'ir metallar eng muhim tahlil ob'ektlaridan biri sifatida tasniflangan. Tabiiy materiallarda ularning tarkibi juda xilma-xil bo'lishi mumkinligi sababli, ularni aniqlash usullari muammoni hal qilishni ta'minlashi kerak. Ko'pgina mamlakatlarda tahlilchi olimlarning sa'y-harakatlari natijasida og'ir metallarni femtogramma darajasida (10 - 15 g) yoki tahlil qilinadigan namuna hajmida bitta (!) atom mavjudligida aniqlash imkonini beradigan usullar ishlab chiqilgan. , masalan, tirik hujayradagi nikel. Nafaqat analitik kimyogarlar, biologlar va ekologlar (ularning faoliyati an'anaviy ravishda ushbu muammo bilan bog'liq) atrof-muhitning og'ir metallar bilan kimyoviy ifloslanishi bilan ifodalanadigan murakkab va ko'p qirrali muammoga professional qiziqish bildirmoqda, bu turli fanlarni qamrab oladi va allaqachon mustaqil fanlararo tashkilotga aylangan. bilim sohasi , balki shifokorlar ham. Ilmiy va ilmiy-ommabop ma'lumotlar oqimida, shuningdek, ommaviy axborot vositalarida og'ir metallarning inson salomatligiga ta'siri haqidagi materiallar tobora ko'proq paydo bo'lmoqda. Shunday qilib, Qo'shma Shtatlarda bolalarning tanasida qo'rg'oshin miqdori ko'payganligi sababli tajovuzkorlikning namoyon bo'lishiga e'tibor qaratildi. Sayyoramizning boshqa mintaqalarida jinoyatlar va o'z joniga qasd qilishlar sonining ko'payishi ham atrof-muhitdagi ushbu toksik moddalarning ko'payishi bilan bog'liq. Atrof-muhitda, xususan, er usti suvlarida og'ir metallarning tarqalishi muammosining ba'zi kimyoviy va ekologik-kimyoviy jihatlarini muhokama qilish qiziq.

Uzoq vaqt davomida muhim biologik funktsiyalarni faqat natriy, kaliy, magniy, temir va kaltsiy bajaradi, degan qat'iy ishonch bor edi, ular birgalikda inson tanasidagi barcha metall atomlarining deyarli 99 foizini ta'minlaydi va (temirdan tashqari) ham tegishli. makroelementlar guruhiga kiradi. Ushbu metallarning to'rttasi, ya'ni natriy, kaliy, magniy va kaltsiyning gidratlangan atomlari osmos va nerv signallarini uzatish jarayonlarida ishtirok etadilar, shuningdek, skelet suyak to'qimalarining mustahkamligini aniqlaydilar. Temir gemoglobin molekulasining bir qismidir - atmosfera kislorodini bog'lashda va uni organlar va to'qimalarning hujayralariga o'tkazishda, ya'ni nafas olish jarayonida ishtirok etadigan eng muhim oqsil. Og'ir metallar (shu jumladan temir) sifatida tasniflangan va tanadagi iz miqdorida bo'lgan o'tish elementlarining funktsiyalariga qiziqish nisbatan yaqinda paydo bo'ldi. Fanning yangi tarmogʻi – bioanorganik kimyo vujudga keldi, u biogen elementlar birikmalarining tuzilishi, xossalari va in vivo reaksiyalarini oʻrganadi. Tirik organizmda kam miqdorda bo'lganligi sababli ular mikroelementlar deb atala boshlandi.

Mikroelementlarning inson hayotiy funktsiyalarini amalga oshirishdagi ahamiyati ko'plab elementlar uchun (marganets, rux, molibden, ftor, yod va selen) va boshqalar uchun (xrom, nikel, vanadiy, qalay, mishyak, kremniy) uchun allaqachon tasdiqlangan. ehtimol. Makroelementlarni mikroelementlardan ajratishning asosiy mezoni - bu elementga bo'lgan ehtiyoj, kuniga mg / kg vaznda aniqlanadi. Ushbu mikroelementlarning barchasi organizmda gidratlangan ionlar shaklida yoki temir kabi koordinatsion birikmalar shaklida ishlaydi.

Ma'lumki, inson tanasida eng ko'p o'tmaydigan metallar va iz miqdorida, masalan: tish plombalaridan simob, gazeta va kitoblardagi bosma siyohdan qo'rg'oshin, surma va mishyak, oshxonadan mis, qalay, marganets va alyuminiy idishlar. Biroq, birinchi navbatda, bu metallar emas, balki hayotiy, ya'ni biogen metallar ko'rib chiqiladi. Inson va hayvonlarda hayot jarayonida ko'plab fermentativ kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi, ular juda kuchli bog'lanishlarning yorilishi bilan birga keladi, ya'ni faqat og'ir sharoitlarda, masalan, yuqori haroratlarda laboratoriya sharoitida amalga oshirilishi mumkin. bosim yoki harorat.

Metall o'z ichiga olgan ferment molekulasi ko'p minglab katalitik sikllarga bardosh bera olsa ham, tirik organizmda sodir bo'ladigan metabolik jarayonlar ba'zi fermentlarning nobud bo'lishiga va tanadan mos keladigan miqdordagi metallarning olib tashlanishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun bu yo'qotishlarni qoplash zarurati tug'iladi, chunki mikroelementlarning etishmasligi tananing hayotiy funktsiyalarining buzilishiga olib keladi, bu esa turli kasalliklarga olib kelishi mumkin. Kiritilgan mikroelementlar miqdori diet bilan tartibga solinishi mumkin va agar kerak bo'lsa, masalan, kasallikning oldini olish uchun, odatda oziq-ovqat qo'shimchalari shaklida ishlab chiqariladigan maxsus dori-darmonlarni qabul qilish orqali. Misol tariqasida, sportchilarning ovqatlanishida ishlatiladigan vitamin va mikroelementlarning taniqli komplekslarini keltirishimiz mumkin. professional guruhlar ekstremal ekologik sharoitlarda ishlash.

Shuni ta'kidlash kerakki, oqsillar va boshqa biologik muhim qon tarkibiy qismlarining har qanday metall ionlari bilan kimyoviy bog'lanish kuchi metallning tanada oqsillar, aminokislotalar bilan kompleks shaklida qolishi uchun etarli bo'ladi. kislotalar va boshqa biologik faol birikmalar. Shuning uchun, agar ortiqcha metallar tanaga kirsa, ikkinchisi uning funktsiyalarini buzish, zaharlanish yoki o'limga olib kelishi mumkin. Bunday ta'sir darajasi nafaqat konsentratsiyaning ma'lum darajadan oshib ketishiga, balki metallning tabiatiga, birinchi navbatda, uning murakkablik qobiliyatiga bog'liq. Shunday qilib, agar zaharli metalning kompleks hosil qilish qobiliyati etarlicha yuqori bo'lsa, u raqobatdosh o'zaro ta'sir natijasida biogen metal katalizatorini faol markazdan siqib chiqarishi yoki sintez uchun ishlatiladigan biologik faol birikmalarning katta qismini o'zi bilan bog'lashi mumkin. u yoki bu hayotiy ferment.

Shuni ham ta'kidlash kerakki, faqat organik kislotalar va boshqa eruvchan kimyoviy birikmalar tuzlari ko'rinishidagi oziq-ovqat mahsulotlari tarkibidagi mavjud biogen elementlar, ko'pincha murakkab bo'lganlar biologik ahamiyatga ega. Sifatni baholash bo'yicha adabiyotlarda oziq-ovqat mahsulotlari, meva, sabzavot, go'sht, sut va boshqalar tarkibidagi ayrim mikroelementlar haqida ma'lumot beradi.

Makro va mikroelementlar tushunchalarini har doim ham aniq ajratib bo'lmaydi, agar bu bo'linish organizmlarning turli guruhlariga nisbatan qo'llanilsa. Masalan, o'simliklar uchun muhim mikroelementlar to'plami yuqoriroq hayvonlarnikidan aniq farq qiladi. Shu bilan birga, o'simliklar tuproqda mikroelementlarning ma'lum darajasini talab qiladi, bu odatda mikroo'g'itlar deb ataladigan moddalarni qo'llash orqali erishiladi, ular asosan biogen mikroelementlar to'plami: rux, vanadiy, molibden, mis, kobalt, temir, marganets.

Yashash joyi sifatining eng muhim ko'rsatkichi er usti suvlarining tozalik darajasidir. Zaharli metall, bir marta suv omborida yoki daryoda, bu suv ekotizimining tarkibiy qismlari orasida taqsimlanadi. Biroq, har bir metall miqdori bu tizimning buzilishiga olib kelmaydi. Ekotizimning tashqi toksik ta'sirlarga qarshilik ko'rsatish qobiliyatini baholashda ekotizimning bufer sig'imi haqida gapirish odatiy holdir. Shunday qilib, chuchuk suv ekotizimlarining og'ir metallarga nisbatan bufer sig'imi deganda zaharli metalning shunday miqdori tushuniladi, uning ta'minoti butun o'rganilayotgan ekotizimning tabiiy faoliyatini sezilarli darajada buzmaydi. Bunday holda, zaharli metallning o'zi quyidagi tarkibiy qismlarga taqsimlanadi: 1) erigan shakldagi metall; 2) fitoplankton, ya'ni o'simlik mikroorganizmlari tomonidan sorblanadi va to'planadi; 3) suv muhitidan to'xtatilgan organik va mineral zarrachalarning cho'kishi natijasida pastki cho'kindilar tomonidan ushlab turilgan; 4) sirtda adsorbsiyalangan pastki cho'kindi to'g'ridan-to'g'ri suv muhitidan eruvchan shaklda; 5) muallaq zarrachalarda adsorbsiyalangan holda joylashgan. Shaklda. 1-rasmda suv ekotizimida zaharli metallarning (M) taqsimlanishi sxematik ko'rsatilgan.

Metalllarning suvlarda paydo bo'lish shakllariga gidrobiontlar (masalan, mollyuskalar) ta'sir qiladi. Shunday qilib, er usti suvlarida misning xulq-atvorini o'rganishda uning kontsentratsiyasining mavsumiy tebranishlari kuzatiladi: qishda ular maksimal, yozda esa biomassaning faol o'sishi tufayli kamayadi. Mis ionlarini adsorbsiyalash qobiliyatiga ega bo'lgan to'xtatilgan organik zarralar cho'kganda, ikkinchisi pastki cho'kindilarga o'tadi, bu esa kuzatilgan ta'sirga olib keladi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, bu jarayonning intensivligi suspenziyalarning cho'kish tezligiga, ya'ni bilvosita mis ionlarini adsorbsiya qiluvchi zarrachalarning hajmi va zaryadi kabi omillarga bog'liq.

Er usti suvlarida adsorbsiya va undan keyingi cho‘kish natijasida metallarning to‘planishidan tashqari, ekotizimlarning bunday ifloslantiruvchi moddalarning toksik ta’siriga chidamliligini aks ettiruvchi boshqa jarayonlar ham sodir bo‘ladi. Ulardan eng muhimi metall ionlarining suvli muhitda erigan organik moddalar bilan bog'lanishidir. Bunday holda, suvdagi zaharli moddalarning umumiy konsentratsiyasi o'zgarmaydi. Shunga qaramay, gidratlangan metall ionlari eng zaharli ekanligi, komplekslarga bog'langanlar esa kamroq xavfli yoki hatto deyarli zararsiz ekanligi odatda qabul qilinadi. Maxsus tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, tabiiy er usti suvlaridagi zaharli metalning umumiy kontsentratsiyasi va ularning toksikligi o'rtasida aniq bog'liqlik yo'q.

Tabiiy er usti suvlari ko'plab organik moddalarni o'z ichiga oladi, ularning 80% ni yuqori oksidlangan polimerlar, masalan, tuproqdan suvga kiradigan gumus moddalari. Suvda eriydigan organik moddalarning qolgan qismi organizmlarning chiqindilari (polipeptidlar, polisaxaridlar, yog 'kislotalari va aminokislotalar) yoki kimyoviy xossalari bo'yicha o'xshash antropogen kelib chiqadigan aralashmalardir. Ularning barchasi, albatta, suv muhitida turli xil o'zgarishlarga uchraydi. Ammo shu bilan birga, ularning barchasi metall ionlarini komplekslarga bog'laydigan va shu bilan suvning toksikligini kamaytiradigan o'ziga xos kompleks hosil qiluvchi reagentlardir.

M zaharli metallarning suv ekotizimlariga kirish usullari va ularning paydo bo'lish shakllari nafaqat erigan organik moddalar va to'xtatilgan moddalarning mavjudligi, balki gidrobiontlarning to'planish qobiliyati, shuningdek, barcha komponentlar tomonidan metall ionlarini singdirish kinetikasidir. ekotizimning, shu jumladan erigan organik moddalar bilan kompleks hosil bo'lishi. Bularning barchasi er usti suvlariga metall ifloslantiruvchi moddalar kirganda sodir bo'ladigan jarayonlarning murakkabligini ko'rsatadi. Shaklda. 2-rasmda zaharli metallarning tabiiy er usti suvlarida tarqalish diagrammasi ko'rsatilgan bo'lib, ularning turli shakllarda bog'lanishining kimyoviy va fizik-kimyoviy jarayonlarini umumiy ma'noda aks ettiradi. Shunisi qiziqki, gumin kislotalar, mikroorganizmlar ta'sirida tuproqdagi o'simlik qoldiqlarining o'zgarishi jarayonida hosil bo'lgan ushbu o'ziga xos tabiiy yuqori molekulyar birikmalar og'ir metal ionlarini barqaror komplekslarga eng yuqori darajada bog'lash qobiliyatiga ega. Shunday qilib, tegishli gumatlarning barqarorlik konstantalari (og'ir metallar ionlarining gumin kislotalari bilan komplekslari) metallning tabiatiga qarab 10 5 -10 12 oralig'ida qiymatlarga ega. Gumatlarning barqarorligi suv muhitining kislotaligiga bog'liq.

Tabiiy suvlarda metallarning mavjud bo'lish shakllarini aniqlash muammosining kimyoviy-analitik jihati taxminan 20 yil oldin tuzilgan bo'lsa-da, faqat so'nggi tahlil usullari paydo bo'lishi bilan bu muammoni hal qilish mumkin bo'ldi. Ilgari faqat og'ir metalning suvdagi yalpi miqdori aniqlangan va to'xtatilgan va erigan shakllar o'rtasidagi taqsimot o'rnatilgan. Metall bilan ifloslangan suvning sifati ularning yalpi tarkibi haqidagi ma'lumotlarni MPC qiymatlari bilan taqqoslash asosida baholandi. Endi bunday baholash to'liq va asossiz deb hisoblanadi, chunki metallning biologik ta'siri uning suvdagi holati bilan belgilanadi va bular, qoida tariqasida, turli xil tarkibiy qismlarga ega komplekslardir (2-rasm). Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, ba'zi hollarda, masalan, tabiiy kelib chiqadigan organik birikmalar bilan murakkablashganda, bu komplekslar nafaqat past toksik, balki ko'pincha suvda yashovchi organizmlarning rivojlanishiga ogohlantiruvchi ta'sir ko'rsatadi, chunki bu holda ular biologik mavjud bo'ladi. organizmlarga.

Mavjud MPC larni ishlab chiqishda kompleks hosil qilish jarayonlari hisobga olinmadi va og'ir metallarning noorganik tuzlarining tirik organizmlarga ta'siri tabiiy kelib chiqqan erigan organik moddalar bo'lmagan holda toza suvli eritmalarda baholandi. To'g'ri aytganda, bunday baholash qiyin va ba'zan imkonsizdir.

Shunday qilib, og'ir metallar bilan ifloslangan suvning toksikligi asosan metall akva ionlari yoki noorganik ionlar bilan oddiy komplekslarning kontsentratsiyasi bilan belgilanadi. Boshqa murakkablashtiruvchi moddalar va birinchi navbatda organik moddalar mavjudligi toksiklikni kamaytiradi. Yuqorida aytib o'tilgan toksik moddalarning pastki cho'kindilarda to'planishi hodisasi suvlarning ikkilamchi toksikligini keltirib chiqarishi mumkin. Haqiqatan ham, agar ifloslanish manbai yo'q qilinsa va ular aytganidek, "suv normal" bo'lsa ham, kelajakda metallning pastki cho'kindilardan suvga teskari ko'chishi mumkin bo'ladi. Shuning uchun suv tizimlarining holatini prognoz qilish ularning barcha tarkibiy qismlarini ma'lum vaqt oralig'ida o'tkazilgan tahlil ma'lumotlariga asoslanishi kerak.

Qiziqarli voqea Karpat mintaqalaridan birida kinobar (simob sulfid) konlarining topilishi edi. Geologlar uchun bu topilma kutilmagan bo'ldi. Ma'lum bo'lishicha, o'rta asrlarda daryoning yuqori oqimidagi tog'larda joylashgan qishloqlarda ma'lum kasalliklarni davolash uchun simob muntazam ravishda ishlatilgan. Yillar o'tishi bilan daryo bu metallni yig'ib, uni quyi oqimga olib bordi va pastki cho'kindi shaklida tabiiy tuzoqlardan birida to'pladi. Uning keyingi o'zgarishi oxir-oqibat kinobar tomonidan amalga oshirildi. Bu misol tabiatda antropogen kelib chiqadigan toksik moddalarning uzluksiz harakati, migratsiyasi va to'planishi sodir bo'lishini ko'rsatadi, shu bilan birga ular kimyoviy jihatdan barqarorroq shakllarga o'tadi.

Ustivor metallarni ifloslantiruvchi moddalar ro'yxatidan biz simob, qo'rg'oshin va kadmiyni inson va hayvonlar salomatligi uchun eng katta xavf deb hisoblaymiz.

Merkuriy.

Atrof muhitda simob bilan birikmalar turli darajalarda metalning oksidlanishi, ya'ni Hg(0), Hg(I), Hg(II) bir-biri bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Eng katta xavf organik, birinchi navbatda, alkil, birikmalardir.

Er usti suvlarida metallarning mavjudligi shakllari

Zaharlanishning kamayishi (97% gacha) - okeanlarning er usti suvlari. Simobning taxminan yarmi texnogen sabablarga ko'ra tabiiy muhitga kiradi.

Atrof muhitning kislotaliligi va uning oksidlanish potentsiali suv muhitida simobning u yoki bu shakli mavjudligiga ta'sir qiladi. Shunday qilib, yaxshi gazlangan suv omborlarida Hg (II) birikmalari ustunlik qiladi. Simob ionlari suvlarda topilgan va ligand vazifasini bajaradigan turli xil organik moddalar bilan barqaror komplekslarga osongina bog'lanadi. Ayniqsa, kuchli komplekslar oltingugurt o'z ichiga olgan birikmalar bilan hosil bo'ladi. Simob suvning to'xtatilgan zarralarida osongina so'riladi. Bunday holda, kontsentratsiya omili deb ataladigan koeffitsient ba'zan 10 5 ga etadi, ya'ni bu zarrachalarda suv muhitida muvozanat holatiga qaraganda yuz ming marta ko'proq simob to'planadi. Bundan kelib chiqadiki, metallning taqdiri to'xtatilgan zarrachalar tomonidan sorbsiyadan so'ng cho'kma bilan belgilanadi, ya'ni simobning suv tizimidan olib tashlanishi sodir bo'ladi, bu allaqachon kinobar konlarining shakllanishi misolida tasvirlangan. Karpat mintaqasi. Shuni ta'kidlash kerakki, simobning pastki cho'kindilardan desorbsiyasi asta-sekin sodir bo'ladi, shuning uchun ifloslanish manbai aniqlangandan va yo'q qilingandan keyin er usti suvlarining qayta ifloslanishi ham kinetikani inhibe qilgan. Suvli muhitda simob R-Hg-X va R-Hg-R tipidagi organometalik birikmalarni hosil qiladi, bu erda R metil yoki etil radikalidir. Antropogen manbalardan simob suv tizimlariga asosan metall simob, Hg(II) ionlari va fenil simob atsetat shaklida kiradi. Baliqlarda uchraydigan simobning asosiy shakli metil simob bo'lib, u mikroorganizmlardan fermentlar ta'sirida biologik hosil bo'ladi. Ifloslanmagan er usti suvlarida simob miqdori 0,2-0,1 mkg/l ni tashkil qiladi, dengiz suvlarida u uch baravar kam. Suv o'simliklari simobni o'zlashtiradi. Organik birikmalar R–Hg–R" chuchuk suv planktonida dengiz planktoniga qaraganda yuqori konsentratsiyalarda uchraydi. Organik simob birikmalari noorganiklarga qaraganda tanadan sekinroq chiqariladi. Ushbu toksikantning maksimal miqdori (0,5 mkg/kg) uchun mavjud standart. ) oziq-ovqat mahsulotlari sifatini nazorat qilish uchun ishlatiladi. Simob metillangan birikmalar shaklida mavjud bo'lsa, ular inson tanasiga kirsa, Minimata kasalligi paydo bo'lishi mumkin.

Qo'rg'oshin.

Ushbu zaharli moddaning umumiy miqdorining yarmi qo'rg'oshinli benzinni yoqish natijasida atrof-muhitga kiradi. Suv tizimlarida qo'rg'oshin asosan to'xtatilgan zarralar bilan adsorbsiya bilan bog'liq yoki gumin kislotalari bilan eruvchan komplekslar shaklida bo'ladi. Biometillanganda, simobda bo'lgani kabi, qo'rg'oshin oxir-oqibat tetrametil qo'rg'oshin hosil qiladi. Quruqlikning ifloslanmagan er usti suvlarida qo'rg'oshin miqdori odatda 3 mkg/l dan oshmaydi. Sanoat mintaqalaridagi daryolarda qo'rg'oshin darajasi yuqori. Qor bu zaharli moddalarni sezilarli darajada to'plashi mumkin: yaqin atrofda yirik shaharlar uning tarkibi deyarli 1 million mkg / L ga etishi mumkin va ulardan bir oz masofada ~ 1-100 mkg / L ga etadi.

Suv o'simliklari qo'rg'oshinni yaxshi to'playdi, lekin turli yo'llar bilan. Ba'zan fitoplankton uni simob kabi 10 5 gacha konsentratsiyali koeffitsient bilan saqlaydi. Qo'rg'oshin baliqlarda ozgina to'planadi, shuning uchun u trofik zanjirning bu bo'g'inida odamlar uchun nisbatan kamroq xavflidir. Metillangan birikmalar oddiy suv sharoitida baliqlarda nisbatan kam uchraydi. Sanoat chiqindilari bo'lgan hududlarda baliq to'qimalarida tetrametil qo'rg'oshinning to'planishi samarali va tez sodir bo'ladi - o'tkir va surunkali ta'sir qilish qo'rg'oshin 0,1-0,5 mkg / l ifloslanish darajasida sodir bo'ladi. Inson tanasida qo'rg'oshin skeletda to'planib, kaltsiy o'rnini bosishi mumkin.

kadmiy.

Ushbu metallning kimyoviy xossalari sinkga o'xshaydi. U metall o'z ichiga olgan fermentlarning faol markazlarida ikkinchisini almashtirishi mumkin, bu fermentativ jarayonlarning ishlashida keskin buzilishlarga olib keladi. Ruda konlarida kadmiy odatda rux bilan birga bo'ladi. Suvli tizimlarda kadmiy erigan organik moddalar bilan bog'lanadi, ayniqsa ularning tarkibida sulfhidril SH guruhlari mavjud bo'lsa. Kadmiy, shuningdek, aminokislotalar, polisaxaridlar va hümik kislotalar bilan komplekslar hosil qiladi. Biroq, kadmiyni bog'lashga qodir bo'lgan ushbu ligandlarning yuqori konsentratsiyasining mavjudligi erkin kadmiy akva ionlarining kontsentratsiyasini tirik organizmlar uchun xavfsiz darajaga tushirish uchun hali etarli emas, deb ishoniladi. Kadmiy ionlarining pastki cho'kindilarning adsorbsiyasi muhitning kislotaligiga kuchli bog'liq. Neytral suvli muhitda erkin kadmiy ioni pastki cho'kindilarning zarralari tomonidan deyarli butunlay so'riladi.

Bir necha yil oldin atrof-muhitga kadmiyning juda ko'p manbalari kirgan. Uning yuqori toksikligi isbotlanganidan so'ng, ularning soni keskin kamaydi (hech bo'lmaganda sanoati rivojlangan mamlakatlarda). Endi bu zaharli moddalar bilan atrof-muhit ifloslanishining asosiy manbai nikel-kadmiy batareyalari ko'milgan joylardir. Yuqorida aytib o'tilganidek, kadmiy Etna tog'ining otilishi mahsulotlarida topilgan. Yomg'ir suvidagi kadmiy konsentratsiyasi 50 mkg/l dan oshishi mumkin.

Chuchuk suv havzalari va daryolarda kadmiy miqdori 20-400 ng/l ni tashkil qiladi. Uning okeandagi eng past miqdori Tinch okeanida, Yaponiya orollaridan sharqda (8–5500 m chuqurlikda ~ 0,8–9,6 ng/l) qayd etilgan. Bu metall suv o'simliklarida va baliqning ichki organlari to'qimalarida to'planadi (lekin skelet mushaklarida emas).

Kadmiy odatda o'simliklar uchun metil simobga qaraganda kamroq zaharli va toksikligi bo'yicha qo'rg'oshin bilan solishtirish mumkin. Kadmiy miqdori ~ 0,2-1 mg / l bo'lsa, fotosintez va o'simliklarning o'sishi sekinlashadi. Quyidagi qayd etilgan ta'sir qiziq: ma'lum miqdordagi rux mavjud bo'lganda kadmiyning toksikligi sezilarli darajada kamayadi, bu ushbu metallarning ionlari organizmda fermentativ jarayonda ishtirok etish uchun raqobatlasha oladi degan taxminni yana bir bor tasdiqlaydi.

Kadmiy uchun o'tkir toksiklik chegarasi chuchuk suv baliqlari uchun 0,09 dan 105 mkg / L gacha o'zgarib turadi. Suvning qattiqligini oshirish organizmni kadmiy zaharlanishidan himoya qilish darajasini oshiradi. Organizmga trofik zanjirlar (Itai-Itai kasalligi) orqali kirgan kadmiy bilan odamlarning og'ir zaharlanishi holatlari ma'lum. Kadmiy tanadan chiqariladi uzoq muddat(taxminan 30 yoshda).

Biosferani umumlashtirilgan tahlil ob'ekti sifatida ko'rish mumkin. Amalda ma'lum bir fan sohasidagi mutaxassis uning tarkibiy qismlaridan biri bilan shug'ullanadi. Biroq, har bir aniq ob'ekt doimiy dinamikada, boshqa ob'ektlar bilan o'zaro bog'liqlikda va shuning uchun nafaqat tarkibini, balki xususiyatlarini ham o'zgartiradi. Ba'zida bu o'zgarishlar kichik bo'ladi, shuning uchun ularni sezish mumkin, bu o'zgarishlar sodir bo'ladigan vaqtni oladi. Biroq, qo'llaniladigan kuzatish usullari, ya'ni biomonitoring ham sezgir, ham aniq bo'lishi kerak. Atrof-muhitning tahlil ob'ekti sifatida murakkabligi va uning o'zgaruvchanligi ma'lumotlarni vaqti-vaqti bilan ko'rib chiqish va aniqlash usullarini ham, tahlilning alohida bosqichlarini ham takomillashtirish zaruratini keltirib chiqaradi. Yaqinda bunday qayta ko'rib chiqish atrof-muhitda simob va misning tarqalishi to'g'risidagi ma'lumotlarga nisbatan amalga oshirildi. Ma’lum bo‘lishicha, namuna olish, tanlash va namuna tayyorlashning oldingi bosqichlari yetarli darajada mukammal bo‘lmagan va tizimli xatolikka yo‘l qo‘ygan. Uning buxgalteriya hisobi, oxir-oqibat, ayrim atrof-muhit ob'ektlarida simob tarkibi to'g'risidagi ma'lumotlar ba'zan kattalik tartibida ortiqcha baholanishiga olib keldi. 2025 yilgacha bo'lgan davrda atmosfera chiqindilaridagi simob miqdori bo'yicha prognoz ushbu zaharli moddalar miqdorini ikki baravar oshirishni nazarda tutsa-da, aslida uning kontsentratsiyasi deyarli bir daraja pastroq ekanligi allaqachon aniqlangan. O'xshash tanqidiy tahlil Ma'lumotlar, shuningdek, mis tarkibini taxmin qilish uchun kutilmoqda. Metalllarning ifloslantiruvchi moddalar sifatida tarqalishi to'g'risidagi ma'lumotlar, birinchi navbatda, atrof-muhitni muhofaza qilish muammosini hal qilishda fanning tegishli sohalari mutaxassislari ishtirok etsa ham, birlamchi ma'lumotlarni oladigan ekologik tahlilchilar tomonidan olinadi. Oliy taʼlimni zamonaviy isloh qilish yoʻnalishlaridan biri fan boʻyicha yuqori malakali mutaxassislar tayyorlashdir
Kimyo, biologiya, fizika, ekologiyaning tegishli sohalarida keng bilimga ega, murakkab va hayotiy muammolarni hal qilishga qodir testerlar, ularning ba'zilari ushbu maqolada muhokama qilinadi.

1. Mirkin B.M., Naumova L.G. Rossiya ekologiyasi. M.: 1995. 232 b.

2. Nikanorov A.M., Julidov A.V. Chuchuk suv ekotizimlarida metallarning biomonitoringi. Sankt-Peterburg: Gidrometeoizdat, 1991. 312 b.

3. Mur J., Ramamurti S. Tabiiy suvlardagi og'ir metallar. M.: Mir, 1987. 286 b.

4. Uilyams D. Hayot metallari. M.: Mir, 1975. 236 b.

5. So'nggi 5-10 yil ichida SSSRda (Rossiya) tabiiy va chiqindi suvlarni tahlil qilish bo'yicha konferentsiya materiallari.

6. Shustov S.B., Shustova L.V. Ekologiyaning kimyoviy asoslari. M.: Ta'lim, 1995. 240 b.

7. Maistrenko V.N., Xamitov R.Z., Budnikov G.K. Supertoksikantlarning ekologik monitoringi. M.: Kimyo, 1996. 320 b.

German Konstantinovich Budnikov, kimyo fanlari doktori, Qozon davlat universitetining analitik kimyo kafedrasi professori, Rossiya Federatsiyasi Tabiiy fanlar akademiyasi va Rossiya Ekologiya akademiyasining muxbir aʼzosi, Xalqaro oliy taʼlim fanlari akademiyasining akademigi.

Ilmiy qiziqishlar sohasi: elektroanalitik kimyo, kimyoviy modifikatsiyalangan elektrodlar, atrof-muhit-analitik monitoring uchun biosensorlar. 550 dan ortiq nashrlar, shulardan 12 tasi elektroanalitik va analitik kimyo muammolariga bag'ishlangan kitoblar muallifi.

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.

E'lon qilingan http://www.allbest.ru/

Belarus Respublikasi Ta'lim vazirligi

Ta'lim muassasasi

"Frensis Skarina nomidagi Gomel davlat universiteti"

Biologiya fakulteti

Kimyo kafedrasi

Kurs loyihasi

mavzu bo'yicha: Atrof-muhitning og'ir metallar bilan ifloslanishi muammolari

BI-21 guruh talabasi Chembergenova G.R.

Gomel 2015 yil

MAZMUNIANIE

KIRISH

Biosferadagi og'ir metallar

Tabiiy suvlarda toksik moddalar sifatida og'ir metallar

Tuproqdagi og'ir metallar

Og'ir metallarning tuproqlarning mikrobial qiymatiga ta'siri

O'simliklardagi og'ir metallar

Yuqori suv o'simliklari yordamida suv havzalarini gidroksidi va og'ir metallardan tozalash

XULOSA

KIRISH

Og'ir metallar orasida ba'zilari odamlar va boshqa tirik organizmlarning hayotini ta'minlash uchun juda zarur bo'lib, biogen elementlar deb ataladi. Boshqalar esa teskari ta'sirga olib keladi va ular tirik organizmga kirganda, uning zaharlanishi yoki o'limiga olib keladi. Bu metallar ksenobiotiklar sinfiga kiradi, ya'ni tirik mavjudotlarga begona. Atrof-muhitni muhofaza qilish bo'yicha mutaxassislar zaharli metallar orasida ustuvor guruhni aniqladilar. U inson va hayvonlar salomatligi uchun eng xavfli kadmiy, mis, mishyak, nikel, simob, qo'rg'oshin, rux va xromni o'z ichiga oladi. Ulardan simob, qo'rg'oshin va kadmiy eng zaharli hisoblanadi.

Biosferani og'ir metallar bilan ifloslanishining mumkin bo'lgan manbalariga qora va rangli metallurgiya korxonalari (atmosferani ifloslantiruvchi aerozol chiqindilari, er usti suvlarini ifloslantiruvchi sanoat oqava suvlari), mashinasozlik (mis qoplamali vannalar, nikel qoplamalari, xrom qoplamalari, kadmiy qoplamasi), akkumulyatorlarni qayta ishlash zavodlari va avtomobil transporti.

Yuqorida aytib o'tilganidek, zaharli metallarning kirib kelishi aerozol o'tkazish yo'li bilan ham sodir bo'lishi mumkin bo'lsa-da, ular asosan suv orqali tirik organizmga kiradi. Organik toksikantlarda bo'lgani kabi, organizmga kirganda, zaharli metallar ko'pincha sezilarli o'zgarishlarga uchramaydi va biokimyoviy tsiklga kirib, uni juda sekin tark etadilar.

Er usti suvlarining sifatini kuzatish uchun turli gidrobiologik kuzatuv xizmatlari tashkil etilgan. Ular antropogen ta'sir ta'sirida suv ekotizimlarining ifloslanish holatini kuzatib boradilar. Bunday ekotizim atrof-muhitning o'zi (suv) va boshqa komponentlarni (pastki cho'kindi va tirik organizmlar - gidrobiontlar) o'z ichiga olganligi sababli, og'ir metallarning ekotizimning alohida komponentlari o'rtasida taqsimlanishi haqidagi ma'lumotlar juda muhimdir. Bu holda ishonchli ma'lumotlarni analitik kimyoning zamonaviy usullari yordamida olish mumkin, bu esa fon kontsentratsiyasi darajasida og'ir metallarning tarkibini aniqlash imkonini beradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, tahlil usullarini rivojlantirishdagi yutuqlar biosferaning asosiy ifloslanish manbalarini aniqlash, ifloslantiruvchi moddalarning ifloslanishi va transformatsiyasi dinamikasini aniqlash, ularning ko'chishi va migratsiyasini aniqlash kabi global muammolarni hal qilish imkonini berdi. Shu bilan birga, og'ir metallar eng muhim tahlil ob'ektlaridan biri sifatida tasniflangan. Tabiiy materiallarda ularning tarkibi juda xilma-xil bo'lishi mumkinligi sababli, ularni aniqlash usullari muammoni hal qilishni ta'minlashi kerak. Ko'pgina mamlakatlarda tahlilchi olimlarning sa'y-harakatlari natijasida og'ir metallarni femtogramma darajasida (10-15 g) yoki tahlil qilinadigan namuna hajmida bitta (!) atom mavjudligida aniqlash imkonini beruvchi usullar ishlab chiqilgan. , masalan, tirik hujayradagi nikel.

Nafaqat analitik kimyogarlar, biologlar va ekologlar (ularning faoliyati an'anaviy ravishda ushbu muammo bilan bog'liq) atrof-muhitning og'ir metallar bilan kimyoviy ifloslanishi bilan ifodalanadigan murakkab va ko'p qirrali muammoga professional qiziqish bildirmoqda, bu turli fanlarni qamrab oladi va allaqachon mustaqil fanlararo tashkilotga aylangan. bilim sohasi , balki shifokorlar ham. Ilmiy va ilmiy-ommabop ma'lumotlar oqimida, shuningdek, ommaviy axborot vositalarida og'ir metallarning inson salomatligiga ta'siri haqidagi materiallar tobora ko'proq paydo bo'lmoqda. Shunday qilib, Qo'shma Shtatlarda bolalarning tanasida qo'rg'oshin miqdori ko'payganligi sababli tajovuzkorlikning namoyon bo'lishiga e'tibor qaratildi. Sayyoramizning boshqa mintaqalarida jinoyatlar va o'z joniga qasd qilishlar sonining ko'payishi ham atrof-muhitdagi ushbu toksik moddalarning ko'payishi bilan bog'liq. Atrof-muhitda og'ir metallarning tarqalishi muammosining ba'zi kimyoviy va ekologik-kimyoviy jihatlarini muhokama qilish qiziq.

Biosferadagi og'ir metallar

Og'ir metallar davriy sistemaning atom massasi 50 a dan ortiq bo'lgan 40 dan ortiq kimyoviy elementlarini o'z ichiga oladi. e.m. Ba'zan og'ir metallar zichligi 7 - 8 ming kg / m³ dan ortiq bo'lgan elementlardir (asl va noyoblardan tashqari). TM deb nomlangan elementlar guruhi biologik jarayonlarda faol ishtirok etadi, ularning ko'pchiligi fermentlarning bir qismidir. Og'ir metallar to'plami asosan mikroelementlar ro'yxatiga to'g'ri keladi. Aksariyat mikroelementlar tirik organizmlardagi biokimyoviy jarayonlarning tashabbuskori va faollashtiruvchisi vazifasini bajaradi.

Tabiiy sabablarga ko'ra kimyoviy elementlarning konsentratsiyasi fon darajasidan yuqori yoki past bo'lgan hududlar biokimyoviy viloyatlar deb ataladi. Biokimyoviy provinsiyalarning paydo bo'lishi tuproq hosil qiluvchi jinslarning xususiyatlari, tuproq hosil bo'lish jarayoni, shuningdek, ruda anomaliyalarining mavjudligi bilan bog'liq. Biosfera ifloslanganda texnogen anomaliyalar hosil bo'ladi, bunda elementlarning tarkibi fon darajasidan 10 baravar va undan ko'p oshadi.

Ogʻir metallarga xrom, marganets, temir, kobalt, nikel, mis, rux, galiy, germaniy, molibden, kadmiy, qalay, surma, tellur, volfram, simob, talliy, qoʻrgʻoshin, vismut kiradi. Og'ir metallarning asosiy tabiiy manbalari tog' jinslari (magmatik va cho'kindi) va tosh hosil qiluvchi minerallardir. Tog' jinslarining massasi tarkibiga mikro aralashmalar sifatida yuqori dispers zarrachalar shaklidagi ko'plab minerallar kiradi. Masalan, titan minerallari (brukit, ilmenit). Tog' jinslarini hosil qiluvchi minerallar, shuningdek, izomorf aralashmalar sifatida metall panjaralar tarkibida mikroelementlarni o'z ichiga oladi, makroelementlarni o'xshash radius o'lchamiga almashtiradi. Masalan, K on Sr, Pb, B; Na - Cd, Mn, Cr, Bi; Mg - Ni, Co, Zn, Sb, Sn, Pb, Mn; Fe - Cd, Mn, Sr, Bi.

So'nggi o'n yilliklarda insoniyatning antropogen faoliyati og'ir metallarning tabiiy muhitga migratsiyasi jarayonlarida faol ishtirok etdi. Texnogenez natijasida atrof-muhitga kiradigan kimyoviy elementlarning miqdori, ayrim hollarda, ularning tabiiy qabul qilish darajasidan sezilarli darajada oshadi. Masalan, yiliga tabiiy manbalardan Pb ning dunyo bo'ylab chiqishi 12 ming tonnani tashkil qiladi. va antropogen chiqindilar 332 ming t. Quyidagi ma'lumotlarga asoslanib, insoniyatning antropogen faolligi hajmini aniqlash mumkin: texnogen qo'rg'oshinning hissasi 94-97% (qolganlari tabiiy manbalar), kadmiy - 84-89%, mis - 56-87%, nikel - 66-75%, simob - 58% va boshqalar. Shu bilan birga, ushbu elementlarning global antropogen oqimining 26-44% Evropaga, ulushi esa Evropa hududiga to'g'ri keladi. sobiq SSSR- Yevropadagi barcha chiqindilarning 28-42% (Vronskiy, 1996). Quyida qisqa Tasvir metallarning tuproqdagi xatti-harakatlarining xususiyatlari bilan bog'liq.

Og'ir metallarning mavjud bo'lish shakllariyer usti suvlari

Yashash joyi sifatining eng muhim ko'rsatkichi er usti suvlarining tozalik darajasidir. Zaharli metall, bir marta suv omborida yoki daryoda, bu suv ekotizimining tarkibiy qismlari orasida taqsimlanadi. Biroq, har bir metall miqdori bu tizimning buzilishiga olib kelmaydi. Ekotizimning tashqi toksik ta'sirlarga qarshilik ko'rsatish qobiliyatini baholashda ekotizimning bufer sig'imi haqida gapirish odatiy holdir. Shunday qilib, chuchuk suv ekotizimlarining og'ir metallarga nisbatan bufer sig'imi deganda zaharli metalning shunday miqdori tushuniladi, uning ta'minoti butun o'rganilayotgan ekotizimning tabiiy faoliyatini sezilarli darajada buzmaydi. Bunday holda, zaharli metallning o'zi quyidagi tarkibiy qismlarga taqsimlanadi: 1) erigan shakldagi metall; 2) fitoplankton, ya'ni o'simlik mikroorganizmlari tomonidan sorblanadi va to'planadi; 3) suv muhitidan to'xtatilgan organik va mineral zarrachalarning cho'kishi natijasida pastki cho'kindilar tomonidan ushlab turilgan; 4) eruvchan shaklda suv muhitidan to'g'ridan-to'g'ri tub cho'kindilar yuzasida adsorbsiyalangan; 5) muallaq zarrachalarda adsorbsiyalangan holda joylashgan.

Har xil er usti suvlari zaharli metall ionlarini turli yo'llar bilan bog'lab, turli xil bufer sig'imlarini namoyon qiladi. Janubiy ko'llar, daryolar va suv havzalarining suvlari, ularda tabiiy komponentlarning katta to'plami (gumik moddalar, gumin kislotalari va fulvo kislotalar) va ularning yuqori konsentratsiyasi shimoldagi suv omborlari suvlariga qaraganda samaraliroq tabiiy detoksifikatsiyaga qodir. va mo''tadil zona. Shunday qilib, boshqa narsalar teng bo'lsa, ifloslantiruvchi moddalarni o'z ichiga olgan suvlarning toksikligi ham tabiiy zonaning iqlim sharoitiga bog'liq. Shuni ta'kidlash kerakki, er usti suvlarining zaharli metallarga nisbatan bufer sig'imi nafaqat erigan organik moddalar va muallaq moddalar mavjudligi, balki gidrobiontlarning to'planish qobiliyati, shuningdek, metall ionlarining yutilish kinetikasi bilan ham belgilanadi. ekotizimning barcha komponentlari tomonidan, shu jumladan erigan organik moddalar bilan kompleks hosil bo'lishi. Bularning barchasi er usti suvlariga metall ifloslantiruvchi moddalar kirganda sodir bo'ladigan jarayonlarning murakkabligini ko'rsatadi.

Shunisi qiziqki, gumin kislotalar, mikroorganizmlar ta'sirida tuproqdagi o'simlik qoldiqlarining o'zgarishi jarayonida hosil bo'lgan ushbu o'ziga xos tabiiy yuqori molekulyar birikmalar og'ir metal ionlarini barqaror komplekslarga eng yuqori darajada bog'lash qobiliyatiga ega. Shunday qilib, mos keladigan humatlarning barqarorlik konstantalari (og'ir metall ionlarining hümik kislotalar bilan komplekslari) metallning tabiatiga qarab 105-1012 oralig'ida qiymatlarga ega. Gumatlarning barqarorligi suv muhitining kislotaligiga bog'liq.

Tabiiy suvlarda metallarning mavjud bo'lish shakllarini aniqlash muammosining kimyoviy-analitik jihati taxminan 20 yil oldin tuzilgan bo'lsa-da, faqat so'nggi tahlil usullari paydo bo'lishi bilan bu muammoni hal qilish mumkin bo'ldi. Ilgari faqat og'ir metalning suvdagi yalpi miqdori aniqlangan va to'xtatilgan va erigan shakllar o'rtasidagi taqsimot o'rnatilgan. Metall bilan ifloslangan suvning sifati ularning yalpi tarkibi haqidagi ma'lumotlarni MPC qiymatlari bilan taqqoslash asosida baholandi. Endi bunday baholash to'liq va asossiz deb hisoblanadi, chunki metallning biologik ta'siri uning suvdagi holati bilan belgilanadi va bular, qoida tariqasida, turli tarkibiy qismlarga ega komplekslardir. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, ba'zi hollarda, masalan, tabiiy kelib chiqadigan organik birikmalar bilan murakkablashganda, bu komplekslar nafaqat past toksik, balki ko'pincha suvda yashovchi organizmlarning rivojlanishiga ogohlantiruvchi ta'sir ko'rsatadi, chunki bu holda ular biologik mavjud bo'ladi. organizmlarga.

Tabiiy suvlarda toksik moddalar sifatida og'ir metallar

Ustivor metallarni ifloslantiruvchi moddalar ro'yxatidan biz simob, qo'rg'oshin va kadmiyni inson va hayvonlar salomatligi uchun eng katta xavf deb hisoblaymiz.

Merkuriy. Muhitda metall oksidlanish darajasi har xil bo'lgan simob birikmalari, ya'ni Hg(0), Hg(I), Hg(II) bir-biri bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Eng katta xavf organik, birinchi navbatda, alkil, birikmalardir. Simob birikmalarining eng sig'imli akkumulyatori (97% gacha) okeanlarning er usti suvlari hisoblanadi. Simobning taxminan yarmi texnogen sabablarga ko'ra tabiiy muhitga kiradi.

Suvli muhitda simob R-Hg-X va R-Hg-R tipidagi organometalik birikmalarni hosil qiladi, bu erda R metil yoki etil radikalidir. Antropogen manbalardan simob suv tizimlariga asosan metall simob, Hg(II) ionlari va fenil simob atsetat shaklida kiradi. Baliqlarda uchraydigan simobning asosiy shakli metil simob bo'lib, u mikroorganizmlardan fermentlar ta'sirida biologik hosil bo'ladi. Ifloslanmagan er usti suvlarida simob miqdori 0,2-0,1 mkg/l gacha, dengiz suvlarida esa uch baravar kam. Suv o'simliklari simobni o'zlashtiradi. Chuchuk suv planktonida R-Hg-R" organik birikmalari dengiz planktoniga qaraganda yuqori konsentratsiyalarda bo'ladi. Organik simob birikmalari noorganiklarga qaraganda sekinroq tanadan chiqariladi. Ushbu toksikantning maksimal miqdori (0,5 mkg/kg) uchun mavjud standart. ) oziq-ovqat mahsulotlari sifatini nazorat qilish uchun ishlatiladi. Simob metillangan birikmalar shaklida mavjud bo'lsa, ular inson tanasiga kirsa, Minimata kasalligi paydo bo'lishi mumkin.

Qo'rg'oshin. Ushbu zaharli moddaning umumiy miqdorining yarmi qo'rg'oshinli benzinni yoqish natijasida atrof-muhitga kiradi. Suv tizimlarida qo'rg'oshin asosan to'xtatilgan zarralar bilan adsorbsiya bilan bog'liq yoki gumin kislotalari bilan eruvchan komplekslar shaklida bo'ladi. Biometillanganda, simobda bo'lgani kabi, qo'rg'oshin oxir-oqibat tetrametil qo'rg'oshin hosil qiladi. Quruqlikning ifloslanmagan er usti suvlarida qo'rg'oshin miqdori odatda 3 mkg/l dan oshmaydi. Sanoat mintaqalaridagi daryolarda qo'rg'oshin darajasi yuqori. Qor bu zaharli moddalarni sezilarli darajada to'plashi mumkin: yirik shaharlar yaqinida uning miqdori deyarli 1 million mkg / l ga, ulardan ba'zi masofalarda esa ~ 1-100 mkg / l ga yetishi mumkin.

Suv o'simliklari qo'rg'oshinni yaxshi to'playdi, lekin turli yo'llar bilan. Ba'zan fitoplankton uni simob kabi 105 gacha konsentratsiyali koeffitsient bilan saqlaydi. Qo'rg'oshin baliqlarda ozgina to'planadi, shuning uchun u trofik zanjirning bu bo'g'inida odamlar uchun nisbatan kamroq xavflidir. Metillangan birikmalar oddiy suv sharoitida baliqlarda nisbatan kam uchraydi. Sanoat chiqindilari bo'lgan hududlarda baliq to'qimalarida tetrametil qo'rg'oshinning to'planishi samarali va tez sodir bo'ladi - qo'rg'oshinning o'tkir va surunkali ta'siri 0,1-0,5 mkg / l ifloslanish darajasida sodir bo'ladi. Inson tanasida qo'rg'oshin skeletda to'planib, kaltsiy o'rnini bosishi mumkin.

kadmiy. Ushbu metallning kimyoviy xossalari sinkga o'xshaydi. U metall o'z ichiga olgan fermentlarning faol markazlarida ikkinchisini almashtirishi mumkin, bu fermentativ jarayonlarning ishlashida keskin buzilishlarga olib keladi.

Ruda konlarida kadmiy odatda rux bilan birga bo'ladi. Suvli tizimlarda kadmiy erigan organik moddalar bilan bog'lanadi, ayniqsa ularning tarkibida sulfhidril SH guruhlari mavjud bo'lsa. Kadmiy, shuningdek, aminokislotalar, polisaxaridlar va hümik kislotalar bilan komplekslar hosil qiladi. Biroq, kadmiyni bog'lashga qodir bo'lgan ushbu ligandlarning yuqori konsentratsiyasining mavjudligi erkin kadmiy akva ionlarining kontsentratsiyasini tirik organizmlar uchun xavfsiz darajaga tushirish uchun hali etarli emas, deb ishoniladi. Kadmiy ionlarining pastki cho'kindilarning adsorbsiyasi muhitning kislotaligiga kuchli bog'liq. Neytral suvli muhitda erkin kadmiy ioni pastki cho'kindilarning zarralari tomonidan deyarli butunlay so'riladi.

Endi bu zaharli moddalar bilan atrof-muhit ifloslanishining asosiy manbai nikel-kadmiy batareyalari ko'milgan joylardir. Yuqorida aytib o'tilganidek, kadmiy Etna tog'ining otilishi mahsulotlarida topilgan. Yomg'ir suvidagi kadmiy konsentratsiyasi 50 mkg/l dan oshishi mumkin.

Chuchuk suv havzalari va daryolarda kadmiy miqdori 20-400 ng/l ni tashkil qiladi.

Uning okeandagi eng past miqdori Tinch okeanida, Yaponiya orollaridan sharqda (8-5500 m chuqurlikda ~ 0,8-9,6 ng/l) qayd etilgan. Bu metall suv o'simliklarida va baliqning ichki organlari to'qimalarida to'planadi (lekin skelet mushaklarida emas).

Kadmiy odatda o'simliklar uchun metil simobga qaraganda kamroq zaharli va toksikligi bo'yicha qo'rg'oshin bilan solishtirish mumkin.

Kadmiy uchun o'tkir toksiklik chegarasi chuchuk suv baliqlari uchun 0,09 dan 105 mkg / L gacha o'zgarib turadi. Suvning qattiqligini oshirish organizmni kadmiy zaharlanishidan himoya qilish darajasini oshiradi. Organizmga trofik zanjirlar (Itai-Itai kasalligi) orqali kirgan kadmiy bilan odamlarning og'ir zaharlanishi holatlari ma'lum. Kadmiy uzoq vaqt davomida (taxminan 30 yil) tanadan chiqariladi.

Tuproqdagi og'ir metallar

Tuproqdagi HMlarning tarkibi, ko'plab tadqiqotchilar tomonidan aniqlanganidek, sezilarli xilma-xilligi hududlar rivojlanishining murakkab geologik tarixi bilan bog'liq bo'lgan asl jinslarning tarkibiga bog'liq. Tog' jinslarining parchalanish mahsulotlari bilan ifodalangan tuproq hosil qiluvchi jinslarning kimyoviy tarkibi dastlabki jinslarning kimyoviy tarkibi bilan oldindan belgilanadi va supergenning o'zgarishi shartlariga bog'liq. og'ir metall hovuz tuprog'i

Tuproqdagi og'ir metallar oksidlarini o'zgartirishning birinchi bosqichi ularning tuproq eritmasi va uning tarkibiy qismlari bilan o'zaro ta'siridir. CO2, atmosfera havosi bilan muvozanatdagi suv kabi oddiy tizimda ham HM oksidlari o'zgarishlarga uchraydi va barqarorlikda sezilarli darajada farqlanadi.

Texnogenez jarayonida tuproqqa kiradigan HMlarning transformatsiya jarayoni quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

1) og'ir metallar oksidlarini gidroksidlarga aylantirish (karbonatlar, bikarbonatlar);

2) og'ir metallar gidroksidlarining erishi va tuproqlarning qattiq fazalari tomonidan tegishli HM kationlarining adsorbsiyasi;

3) og'ir metal fosfatlari va ularning birikmalarining tuproq organik moddalari bilan hosil bo'lishi.

Tuproq yuzasiga chiqarilgan og'ir metallar tuproq ustunida, ayniqsa, yuqori gorizontda to'planadi va ularni yuvish, o'simliklarni iste'mol qilish va eroziya bilan asta-sekin olib tashlaydi. HM larning birinchi yarim yemirilish davri turli elementlar uchun sezilarli darajada farq qiladi: Zn - 70 - 510 yil, Cd - 13 - 110 yil, Cu - 310 - 1500 yil, Pb - 740 - 5900 yil.

Qo'rg'oshin (Pb). Atom massasi 207.2. Ustuvor element zaharli moddalardir. Barcha eriydigan qo'rg'oshin birikmalari zaharli hisoblanadi. Tabiiy sharoitda u asosan PbS shaklida mavjud. Klark Pb er qobig'ida 16,0 mg/kg. Boshqa HMlar bilan taqqoslaganda, u eng kam harakatchan bo'lib, tuproqlarni ohaklashda elementning harakatchanlik darajasi juda kamayadi. Mobil Pb organik moddalar bilan komplekslar shaklida mavjud. Yuqori pH qiymatlarida qo'rg'oshin tuproqda gidroksid, fosfat, karbonat va Pb-organik komplekslar shaklida kimyoviy jihatdan mustahkamlanadi.

Qo'rg'oshinning tuproqdagi tabiiy tarkibi ona jinslardan meros bo'lib, ularning mineralogik va kimyoviy tarkibi bilan chambarchas bog'liq. Dunyo tuproqlarida bu elementning o'rtacha kontsentratsiyasi, turli hisob-kitoblarga ko'ra, 10 dan 35 mg / kg gacha. Rossiyada tuproq uchun qo'rg'oshinning ruxsat etilgan maksimal konsentratsiyasi 30 mg / kg ga, Germaniyada - 100 mg / kg ga to'g'ri keladi.

Tuproqlarda qoʻrgʻoshinning yuqori konsentratsiyasi ham tabiiy geokimyoviy anomaliyalar, ham antropogen taʼsirlar bilan bogʻliq boʻlishi mumkin. Texnogen ifloslanishda elementning eng yuqori kontsentratsiyasi odatda tuproqning yuqori qatlamida topiladi. Ayrim sanoat rayonlarida 1000 mg/kg ga, Gʻarbiy Yevropadagi rangli metallurgiya korxonalari atrofidagi tuproqlarning sirt qatlamida esa 545 mg/kg ga etadi.

Rossiyadagi tuproqdagi qo'rg'oshin miqdori tuproq turiga, sanoat korxonalarining yaqinligiga va tabiiy geokimyoviy anomaliyalarga qarab sezilarli darajada farq qiladi. Aholi punktlarining tuproqlarida, ayniqsa qo'rg'oshin o'z ichiga olgan mahsulotlardan foydalanish va ishlab chiqarish bilan bog'liq bo'lgan tuproqlarda ushbu elementning tarkibi ko'pincha ruxsat etilgan maksimal konsentratsiyadan o'nlab yoki undan ko'p marta yuqori bo'ladi. Dastlabki hisob-kitoblarga ko'ra, mamlakat hududining 28% gacha Pb tuproqda, o'rtacha, fon darajasidan past bo'lib, 11% xavf zonasi sifatida tasniflanishi mumkin. Shu bilan birga, Rossiya Federatsiyasida tuproqning qo'rg'oshin bilan ifloslanishi muammosi birinchi navbatda turar-joylarda muammo hisoblanadi.

Kadmiy (Cd). Atom massasi 112,4. Kadmiy kimyoviy xossalari bo'yicha ruxga yaqin, ammo undan kislotali muhitda ko'proq harakatchanligi va o'simliklarga yaxshi kirishi bilan farqlanadi. Tuproq eritmasida metall Cd2+ shaklida bo'lib, murakkab ionlar va organik xelatlar hosil qiladi. Antropogen ta'sir bo'lmaganda tuproqdagi element miqdorini belgilovchi asosiy omil - bu ona jinslar. Litosferada kadmiy Klark 0,13 mg/kg. Tuproq hosil qiluvchi jinslarda metallning oʻrtacha miqdori: gil va slanetslarda – 0,15 mg/kg, lyoss va lyosssimon tuproqlarda – 0,08, qum va qumloqlarda – 0,03 mg/kg. G'arbiy Sibirning to'rtlamchi cho'kindilarida kadmiy konsentratsiyasi 0,01-0,08 mg / kg oralig'ida o'zgarib turadi.

Tuproqdagi kadmiyning harakatchanligi atrof-muhitga va oksidlanish-qaytarilish potentsialiga bog'liq.

Dunyo tuproqlarida kadmiyning oʻrtacha miqdori 0,5 mg/kg ni tashkil qiladi. Rossiyaning Yevropa qismidagi tuproq qoplamida uning kontsentratsiyasi sho'r-podzolik tuproqda 0,14 mg/kg, chernozemda 0,24 mg/kg, G'arbiy Sibirdagi asosiy turdagi tuproqlarda 0,07 mg/kg. Rossiyada qumli va qumloq tuproqlar uchun kadmiyning taxminiy ruxsat etilgan miqdori (ATC) 0,5 mg / kg, Germaniyada kadmiyning MPC 3 mg / kg ni tashkil qiladi.

Tuproqning kadmiy bilan ifloslanishi eng xavfli ekologik hodisalardan biri hisoblanadi, chunki u tuproqning zaif ifloslanishi bilan ham normadan yuqori o'simliklarda to'planadi. Tuproqning ustki qatlamida kadmiyning eng yuqori kontsentratsiyasi konchilikda kuzatiladi - rux eritish zavodlari atrofida 469 mg/kg gacha ular 1700 mg/kg ga etadi;

Sink (Zn). Atom massasi 65,4. Uning yer qobig'idagi klarki 83 mg/kg ni tashkil qiladi. Rux 80 dan 120 mg/kg gacha boʻlgan gilli choʻkindi va slanetslarda, Uralning delyuvial, lyossimon va karbonatli tuproqli yotqiziqlarida, Gʻarbiy Sibirning qumloqlarida 60 dan 80 mg/kg gacha miqdorda toʻplangan.

Tuproqlarda Zn ning harakatchanligiga ta'sir qiluvchi muhim omillar gil minerallarning tarkibi va pH hisoblanadi. PH ko'tarilganda, element organik komplekslarga o'tadi va tuproq bilan bog'lanadi. Sink ionlari ham harakatchanlikni yo'qotib, montmorillonit kristall panjarasining paketlararo bo'shliqlariga kiradi. Zn organik moddalar bilan barqaror shakllar hosil qiladi, shuning uchun ko'p hollarda u gumus miqdori yuqori bo'lgan tuproq gorizontlarida va torfda to'planadi.

Tuproqdagi rux miqdorining oshishi sabablari ham tabiiy geokimyoviy anomaliyalar, ham texnogen ifloslanish bo'lishi mumkin. Uni olishning asosiy antropogen manbalari birinchi navbatda rangli metallurgiya korxonalari hisoblanadi. Tuproqning bu metall bilan ifloslanishi ayrim hududlarda uning tuproqning yuqori qatlamida nihoyatda yuqori — 66400 mg/kg gacha toʻplanishiga olib keldi. Bog 'tuproqlarida 250 mg / kg gacha sink to'planadi. Qumli va qumloq tuproqlar uchun sinkning MPC 55 mg / kg ni tashkil qiladi, nemis olimlari 100 mg / kg MPC ni tavsiya qiladilar.

Mis (Cu). Atom massasi 63,5. Klark er qobig'ida 47 mg/kg (Vinogradov, 1962). Kimyoviy jihatdan mis past faol metaldir. Cu tarkibining qiymatiga ta'sir qiluvchi asosiy omil uning tuproq hosil qiluvchi jinslardagi kontsentratsiyasidir. Magmatik jinslardan elementning eng katta miqdori asosli jinslar - bazaltlarda (100-140 mg/kg) va andezitlarda (20-30 mg/kg) to'planadi. Qopqoq va lyosssimon tuproqlar (20-40 mg/kg) misga kamroq boy. Uning eng kam miqdori qumtosh, ohaktosh va granitlarda (5-15 mg/kg) kuzatiladi. Sobiq SSSRning Yevropa qismidagi gillarda metall konsentratsiyasi 25 mg/kg ga, losssimon tuproqlarda 18 mg/kg ga etadi. Qumloq va qumli tuproq hosil qiluvchi jinslar Tog'li Oltoy oʻrtacha 31 mg/kg, Gʻarbiy Sibir janubida 19 mg/kg mis toʻplanadi.

Tuproqlarda mis kuchsiz migratsiya elementi hisoblanadi, garchi mobil shaklning tarkibi ancha yuqori bo'lishi mumkin. Ko'chma misning miqdori ko'plab omillarga bog'liq: ona jinsning kimyoviy va mineralogik tarkibi, tuproq eritmasining pH darajasi, organik moddalarning tarkibi va boshqalar Tuproqdagi misning eng katta miqdori temir oksidi bilan bog'liq. marganets, temir va alyuminiy gidroksidlari, ayniqsa, montmorillonit va vermikulit bilan. Humik va fulvik kislotalar mis bilan barqaror komplekslar hosil qilishga qodir. PH 7-8 da misning eruvchanligi eng past bo'ladi.

Dunyo tuproqlarida misning o'rtacha miqdori 30 mg/kg ni tashkil qiladi. Sanoat ifloslantiruvchi manbalar yaqinida ayrim hollarda tuproqning 3500 mg/kg gacha mis bilan ifloslanishi kuzatilishi mumkin. Sobiq SSSRning markaziy va janubiy rayonlari tuproqlarida metallning oʻrtacha miqdori 4,5-10,0 mg/kg, Gʻarbiy Sibir janubida 30,6 mg/kg, Sibir va Uzoq Sharqda 27,8 mg/kg ni tashkil qiladi. Rossiyada misning maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiyasi 55 mg / kg, qumli va qumli tuproqlar uchun maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiya 33 mg / kg, Germaniyada 100 mg / kg.

Nikel (Ni). Atom massasi 58,7. Materik cho'kindilarida u asosan sulfidlar va arsenitlar shaklida bo'lib, karbonatlar, fosfatlar va silikatlar bilan ham bog'langan. Yer qobig'idagi elementning Klarki 58 mg/kg ni tashkil qiladi. Ultra asosli (1400-2000 mg/kg) va asosli (200-1000 mg/kg) jinslarda eng koʻp metall toʻplanadi, choʻkindi va kislotali jinslarda esa ancha past konsentratsiyalarda - 5-90 va 5-15 mg/kg, mos ravishda. Ularning granulometrik tarkibi nikelning tuproq hosil qiluvchi jinslarda to'planishida katta rol o'ynaydi. G'arbiy Sibirning tuproq hosil qiluvchi jinslari misolida shuni ko'rish mumkinki, engilroq jinslarda uning miqdori eng past, og'ir jinslarda eng yuqori: qumlarda - 17, qumloq va engil qumloqlarda -22, o'rtacha qumloqlarda - 36. , og'ir tuproq va gillar -49.

Tuproqdagi nikel miqdori ko'p jihatdan bu elementning tuproq hosil qiluvchi jinslarga etkazib berilishiga bog'liq. Nikelning eng yuqori kontsentratsiyasi odatda gilli va qumloq tuproqlarda, asosiy va vulqon jinslarida hosil bo'lgan va organik moddalarga boy tuproqlarda kuzatiladi. Ni ning tuproq profilida taqsimlanishi organik moddalar, amorf oksidlar va gil fraktsiyasi miqdori bilan belgilanadi.

Tuproqning yuqori qatlamidagi nikel kontsentratsiyasi darajasi texnogen ifloslanish darajasiga ham bog'liq. Metallga ishlov berish sanoati rivojlangan hududlarda tuproqlarda nikelning juda ko'p to'planishi kuzatiladi: Kanadada uning yalpi miqdori 206-26000 mg/kg ga, Buyuk Britaniyada esa mobil shakllar miqdori 506-600 mg/kg ga etadi. Buyuk Britaniya, Gollandiya, Germaniya tuproqlarida kanalizatsiya loylari bilan ishlov berilganda nikel 84-101 mg/kg gacha to'planadi. Rossiyada (qishloq xo'jaligi erlarida 40-60% tuproqni o'rganishga ko'ra) tuproq qoplamining 2,8% bu element bilan ifloslangan. Boshqa HMlar (Pb, Cd, Zn, Cr, Co, As va boshqalar) orasida Ni bilan ifloslangan tuproqlarning ulushi aslida eng muhim va mis bilan ifloslangan erlardan (3,8%) keyin ikkinchi o'rinda turadi. 1993-1997 yillardagi "Buryatskaya" davlat agrokimyoviy xizmati stantsiyasining er monitoringi ma'lumotlariga ko'ra. Buryatiya Respublikasi hududida nikelning ruxsat etilgan maksimal kontsentratsiyasidan oshib ketishi o'rganilayotgan qishloq xo'jaligi maydonlarining 1,4% erlarida qayd etilgan, shu jumladan Zakamenskiy tuproqlari (erning 20% - 46 ming gektar). ifloslangan) va Xorin tumanlari (11% er - 8 ming gektar ifloslangan).

Xrom (Cr). Atom massasi 52. Tabiiy birikmalarda xrom +3 va +6 valentlikka ega. Cr3+ ning katta qismi xromit FeCr2O4 yoki boshqa shpinel minerallarida mavjud bo'lib, u o'zining geokimyoviy xususiyatlari va ion radiusi bo'yicha juda yaqin bo'lgan Fe va Al o'rnini bosadi.

Yer qobig'idagi xrom klarki - 83 mg/kg. Uning magmatik jinslar orasidagi eng yuqori konsentratsiyasi ultramafik va asosli jinslar uchun (mos ravishda 1600-3400 va 170-200 mg/kg), eng pasti oʻrta jinslar uchun (15-50 mg/kg) va eng pasti kislotali jinslar uchun (4-) xosdir. 25 mg/kg). Choʻkindi jinslar ichida elementning maksimal miqdori gilli choʻkindi va slanetslarda (60-120 mg/kg), eng kami qumtosh va ohaktoshlarda (5-40 mg/kg) topilgan. Turli mintaqalarning tuproq hosil qiluvchi jinslarida metall tarkibi juda xilma-xildir. Sobiq SSSRning Yevropa qismida uning eng koʻp tarqalgan tuproq hosil qiluvchi jinslar, masalan, lyoss, lyosssimon karbonat va qopqogʻi tuproqlarda oʻrtacha 75-95 mg/kg ni tashkil qiladi. Gʻarbiy Sibirning tuproq hosil qiluvchi jinslarida oʻrtacha 58 mg/kg Cr boʻlib, uning miqdori togʻ jinslarining granulometrik tarkibi bilan chambarchas bogʻliq: qumli va qumloq togʻ jinslari – 16 mg/kg, oʻrtacha tuproqli va gilli jinslar esa taxminan. 60 mg/kg.

Tuproqlarda xromning katta qismi Cr3+ shaklida mavjud. Kislotali muhitda Cr3+ ioni pH 5,5 da inert bo'ladi, u deyarli to'liq cho'kadi. Cr6+ ioni nihoyatda beqaror va kislotali va ishqorli tuproqlarda oson mobilizatsiya qilinadi. Xromning gillar tomonidan adsorbsiyasi muhitning pH darajasiga bog'liq: pH ortishi bilan Cr6+ ning adsorbsiyasi kamayadi va Cr3+ ortadi. Tuproqning organik moddalari Cr6+ ning Cr3+ ga kamayishini rag'batlantiradi.

Tuproqdagi xromning tabiiy tarkibi asosan uning tuproq hosil qiluvchi jinslardagi konsentratsiyasiga, tuproq profili boʻylab tarqalishi esa tuproq hosil boʻlish xususiyatlariga, xususan, genetik gorizontlarning granulometrik tarkibiga bogʻliq. Tuproqdagi xromning o'rtacha miqdori 70 mg/kg ni tashkil qiladi. Elementning eng yuqori miqdori ushbu metallga boy asosiy va vulqon jinslarida hosil bo'lgan tuproqlarda kuzatiladi. AQSHda tuproqlarda Cr ning oʻrtacha miqdori 54 mg/kg, Xitoyda 150 mg/kg, Ukrainada 400 mg/kg. Rossiyada tabiiy sharoitda tuproqlarda uning yuqori konsentratsiyasi tuproq hosil qiluvchi jinslarning boyitishi bilan bog'liq. Kursk chernozemlari 83 mg / kg xrom, Moskva viloyatining sod-podzolik tuproqlari - 100 mg / kg. Serpantinitlarda hosil bo'lgan Ural tuproqlarida metall 10000 mg / kg gacha, G'arbiy Sibirda - 86 - 115 mg / kg.

Xrom yetkazib berishda antropogen manbalarning hissasi juda katta. Xrom metall asosan qotishma po'latlarning tarkibiy qismi sifatida xrom qoplamasi uchun ishlatiladi. Tuproqning Cr bilan ifloslanishi tsement zavodlari, temir-xromli shlak chiqindixonalari, neftni qayta ishlash zavodlari, qora va rangli metallurgiya korxonalari chiqindilari, qishloq xo'jaligida sanoat oqava suvlari, ayniqsa ko'nchilik, mineral o'g'itlardan foydalanish natijasida qayd etilgan. Texnogen ifloslangan tuproqlarda xromning eng yuqori kontsentratsiyasi 400 mg/kg yoki undan ko'pga etadi, bu ayniqsa yirik shaharlar uchun xosdir. Buryatiyada, 1993-1997 yillarda "Buryatskaya" davlat agrokimyoviy xizmati stansiyasi tomonidan o'tkazilgan er monitoringi ma'lumotlariga ko'ra, 22 ming gektar xrom bilan ifloslangan. Jidin (6,2 ming ga), Zakamen (17,0 ming ga) va Tunkin (14,0 ming ga) viloyatlarida MPC ning 1,6-1,8 baravar ortishi qayd etildi. Rossiyada tuproqlarda xromning ruxsat etilgan maksimal kontsentratsiyasi hali ishlab chiqilmagan, ammo Germaniyada qishloq xo'jaligi erlari tuproqlari uchun 200-500, uy erlari uchun - 100 mg / kg.

Og'ir metallarning tuproq mikrobial senoziga ta'siri

Tuproqning ifloslanishining eng samarali diagnostik ko'rsatkichlaridan biri uning biologik holati bo'lib, unda yashovchi tuproq mikroorganizmlarining hayotiyligi bilan baholanishi mumkin.

Tuproqdagi og'ir metallarning migratsiyasida mikroorganizmlar muhim rol o'ynashini ham hisobga olish kerak. Hayot jarayonida ular tuproq ekotizimida ishlab chiqaruvchi, iste'molchi va transport agenti vazifasini bajaradi. Ko'pgina tuproq zamburug'lari og'ir metallarni immobilizatsiya qilish, ularni miselyumda mahkamlash va ularni tsikldan vaqtincha chiqarib tashlash qobiliyatini namoyish etadi. Bundan tashqari, qo'ziqorinlar, sekretsiya organik kislotalar, bu elementlarning ta'sirini neytrallash, ular bilan erkin ionlarga qaraganda kamroq zaharli va o'simliklar uchun qulay bo'lgan komponentlarni hosil qilish.

Og'ir metallar kontsentratsiyasining oshishi ta'sirida fermentlar faolligining keskin pasayishi kuzatiladi: amilaza, dehidrogenaza, ureaza, invertaz, katalaza, shuningdek, mikroorganizmlarning ma'lum agronomik jihatdan qimmatli guruhlari soni. HMlar tuproqdagi turli moddalarning minerallashuvi va sintezi jarayonlarini inhibe qiladi, tuproq mikroorganizmlarining nafas olishini bostiradi, mikrobiostatik ta'sir ko'rsatadi va mutagen omil sifatida harakat qilishi mumkin. Tuproqda og'ir metallarning ortiqcha miqdori bilan metabolik jarayonlarning faolligi pasayadi, reproduktiv organlarning tuzilishida morfologik o'zgarishlar va tuproq biotasining boshqa o'zgarishlari sodir bo'ladi. HMlar biokimyoviy faollikni sezilarli darajada bostirishi va tuproq mikroorganizmlarining umumiy sonining o'zgarishiga olib kelishi mumkin.

Tuproqning og'ir metallar bilan ifloslanishi tuproq mikroorganizmlari majmuasining tur tarkibida ma'lum o'zgarishlarga olib keladi. Umumiy qonuniyat sifatida, ifloslanish tufayli tuproq mikromitsetalari kompleksining tur boyligi va xilma-xilligi sezilarli darajada qisqaradi. Kontaminatsiyalangan tuproqning mikroblar jamoasida normal sharoit uchun odatiy bo'lmagan va HM ga chidamli mikromitsetalar turlari paydo bo'ladi. Mikroorganizmlarning tuproq ifloslanishiga chidamliligi ularning turli sistematik guruhlarga mansubligiga bog'liq. Bacillus jinsining turlari, nitrifikator mikroorganizmlar, psevdomonadalar, streptomitsetlar va ko'plab turdagi tsellyulozani buzadigan mikroorganizmlar biroz chidamliroqdir;

Og'ir metallarning past konsentratsiyasida mikroblar jamoasining rivojlanishini biroz rag'batlantirish kuzatiladi, so'ngra kontsentratsiyaning oshishi bilan qisman inhibisyon sodir bo'ladi va nihoyat, uning to'liq bostiriladi. Tur tarkibidagi sezilarli o'zgarishlar HM kontsentratsiyasi fonga qaraganda 50-300 baravar yuqori bo'lganida qayd etiladi.

Mikrob jamoalarining hayotiy faolligini inhibe qilish darajasi tuproqni ifloslantiruvchi o'ziga xos metallarning fiziologik va biokimyoviy xususiyatlariga ham bog'liq. Qo'rg'oshin tuproqdagi biotik faollikka salbiy ta'sir qiladi, fermentlar faolligini inhibe qiladi, karbonat angidridni chiqarish intensivligini va mikroorganizmlar sonini kamaytiradi, mikroorganizmlarning metabolizmini, ayniqsa nafas olish va hujayra bo'linish jarayonlarini buzadi. Kadmiy ionlari 12 mg/kg konsentratsiyada atmosfera azotining fiksatsiyasini, shuningdek ammonifikatsiya, nitrifikatsiya va denitrifikatsiya jarayonlarini buzadi. Qo'ziqorinlar kadmiy ta'siriga ko'proq moyil bo'lib, ba'zi turlari metall tuproqqa kirgandan keyin butunlay yo'qoladi. Tuproqlarda ruxning ko'p bo'lishi tsellyuloza parchalanishining fermentatsiyasiga, mikroorganizmlarning nafas olishiga, ureaza ta'siriga va boshqalarga to'sqinlik qiladi, buning natijasida tuproqdagi organik moddalarning o'zgarishi jarayonlari buziladi. Bundan tashqari, og'ir metallarning toksik ta'siri metallar to'plamiga va ularning mikrobiotaga o'zaro ta'siriga (antagonistik, sinergik yoki kümülatif) bog'liq. Shunday qilib, tuproqning og'ir metallar bilan ifloslanishi ta'sirida tuproq mikroorganizmlari majmuasida o'zgarishlar sodir bo'ladi. Bu turlarning boyligi va xilma-xilligining kamayishi va ifloslanishga chidamli mikroorganizmlar ulushining ortishi bilan ifodalanadi, tuproqni ifloslantiruvchi moddalardan tozalash intensivligi tuproq jarayonlarining faolligiga va unda yashovchi mikroorganizmlarning hayotiy faoliyatiga bog'liq tuproqning og'ir metallar bilan ifloslanish darajasi tuproqlarning biokimyoviy faolligi ko'rsatkichlariga, tur tuzilishiga va mikrobial jamoalarning umumiy soniga ta'sir qiladi. Og'ir metallar miqdori fondan 2-5 yoki undan ko'p marta oshadigan tuproqlarda fermentativ faollikning individual ko'rsatkichlari sezilarli darajada o'zgaradi, amilolitik mikroblar jamoasining umumiy biomassasi biroz oshadi va boshqa mikrobiologik ko'rsatkichlar ham o'zgaradi. HM tarkibining bir darajaga ko'tarilishi bilan tuproq mikroorganizmlarining biokimyoviy faolligining ma'lum ko'rsatkichlarining sezilarli darajada pasayishi aniqlanadi. Tuproqda amilolitik mikroblar jamoasining hukmronligini qayta taqsimlash mavjud. Og'ir metallar kontsentratsiyasi fon darajasidan bir yoki ikki baravar yuqori bo'lgan tuproqda mikrobiologik ko'rsatkichlarning butun guruhidagi o'zgarishlar sezilarli bo'ladi. Tuproq mikromitsetlari turlarining soni kamayadi va eng chidamli turlar mutlaqo hukmronlik qila boshlaydi. Tuproqdagi og'ir metallar miqdori fondan uch darajaga oshib ketganda, deyarli barcha mikrobiologik ko'rsatkichlarda keskin o'zgarishlar kuzatiladi. Tuproqdagi og'ir metallarning ko'rsatilgan konsentratsiyasida ifloslanmagan tuproq uchun normal bo'lgan mikrobiota inhibe qilinadi va nobud bo'ladi. Shu bilan birga, HMlarga chidamli mikroorganizmlarning juda cheklangan soni, asosan, mikromitsetlar faol rivojlanmoqda va hatto mutlaqo dominantdir. Nihoyat, tuproqdagi HM kontsentratsiyasi fon darajasidan to'rt yoki undan ortiq darajaga oshib ketganda, mikroorganizmlarning to'liq nobud bo'lishi bilan chegaralangan tuproqning mikrobiologik faolligining halokatli pasayishi aniqlanadi.

O'simliklardagi og'ir metallar

O'simlik ovqatlari odamlar va hayvonlarda HMning asosiy manbai hisoblanadi. Turli manbalarga ko'ra, 40 dan 80% gacha HM u bilan birga keladi va faqat 20-40% havo va suv bilan birga keladi. Shu sababli, aholi salomatligi ko'p jihatdan oziq-ovqat uchun ishlatiladigan o'simliklardagi metallarning to'planish darajasiga bog'liq.

O'simliklarning kimyoviy tarkibi, ma'lumki, tuproqning elementar tarkibini aks ettiradi. Shuning uchun o'simliklarda HM ning ortiqcha to'planishi, birinchi navbatda, ularning tuproqdagi yuqori konsentratsiyasi bilan bog'liq. Hayotiy faoliyatida o'simliklar faqat og'ir metallarning mavjud shakllari bilan aloqa qiladilar, ularning miqdori, o'z navbatida, tuproqning bufer qobiliyati bilan chambarchas bog'liq. Biroq, tuproqlarning HMlarni bog'lash va faolsizlantirish qobiliyati o'z chegaralariga ega va ular kiruvchi metallar oqimiga dosh bera olmaganda, o'simliklarning o'zida ularning kirib kelishiga to'sqinlik qiluvchi fiziologik va biokimyoviy mexanizmlarning mavjudligi muhim ahamiyatga ega.

O'simliklarning ortiqcha HMlarga qarshilik ko'rsatish mexanizmlari turli yo'nalishlarda o'zini namoyon qilishi mumkin: ba'zi turlar HM ning yuqori konsentratsiyasini to'plashga qodir, lekin ularga nisbatan bag'rikenglik ko'rsatadi; boshqalari ulardan maksimal darajada foydalanish orqali ularning iste'molini kamaytirishga intiladi to'siq funktsiyalari. Aksariyat o'simliklar uchun birinchi to'siq darajasi ildizlar bo'lib, u erda HM ning eng ko'p miqdori saqlanadi, keyingisi poya va barglar, va nihoyat, oxirgisi o'simliklarning reproduktiv funktsiyalari uchun javob beradigan organlari va qismlari (ko'pincha urug'lar) va mevalar, shuningdek, ildizlar va ildiz mevalari va boshqalar)

Biroq, bu naqshlar har doim ham takrorlanmaydi, bu, ehtimol, o'simliklarning o'sish sharoitlari va ularning genetik o'ziga xosligi bilan bog'liq. Bir xil ifloslangan tuproqda o'sadigan bir xil ekinning turli navlari turli miqdorda og'ir metallarni o'z ichiga olgan holatlar mavjud. Bu haqiqat barcha tirik organizmlarga xos bo'lgan intraspesifik polimorfizm bilan bog'liq bo'lib, u tabiiy muhitning texnogen ifloslanishida ham o'zini namoyon qilishi mumkin. O'simliklardagi bu xususiyat HM ning ortiqcha konsentratsiyasiga nisbatan yuqori himoya qobiliyatiga ega navlarni yaratish maqsadida genetik seleksiya tadqiqotlari uchun asos bo'lishi mumkin.

Og'ir metallarning to'planishida turli o'simliklarning sezilarli o'zgaruvchanligiga qaramasdan, elementlarning bioakkumulyatsiyasi ma'lum bir tendentsiyaga ega bo'lib, ularni bir necha guruhlarga tartiblash imkonini beradi: 1) Cd, Cs, Rb - intensiv so'rilish elementlari; 2) Zn, Mo, Cu, Pb, As, Co - o'rtacha yutilish darajasi; 3) Mn, Ni, Cr - zaif yutilish va 4) Se, Fe, Ba, Te - o'simliklar kirishi qiyin bo'lgan elementlar.

Og'ir metallarning o'simliklarga kirishining yana bir usuli havo oqimlaridan barglarning so'rilishidir. Bu atmosferadan barg apparatlariga, ko'pincha yirik sanoat korxonalari yaqinida metallarning sezilarli darajada tushishi bilan sodir bo'ladi. Elementlarning o'simliklarga barglar orqali kirishi (yoki barglarning so'rilishi) birinchi navbatda kesikula orqali metabolik bo'lmagan penetratsiya orqali sodir bo'ladi. Barglar tomonidan so'rilgan HMlar boshqa organlar va to'qimalarga o'tishi va metabolizmga kirishi mumkin. Barglar va poyalarda chang bilan to'plangan metallar, agar o'simliklar ovqatdan oldin yaxshilab yuvilsa, odamlar uchun xavf tug'dirmaydi. Biroq, bunday o'simliklarni iste'mol qiladigan hayvonlar ko'p miqdorda og'ir metallarni olishlari mumkin.

O'simliklar o'sishi bilan elementlar ularning organlari bo'ylab qayta taqsimlanadi. Shu bilan birga, ularning tarkibida mis va rux uchun quyidagi naqsh o'rnatiladi: ildiz> don> somon. Qo'rg'oshin, kadmiy va stronsiy uchun u boshqa shaklga ega: ildiz > somon > don. Ma'lumki, o'simliklarning og'ir metallarning to'planishi bilan bog'liq turdagi o'ziga xosligi bilan bir qatorda ma'lum moddalar ham mavjud. umumiy naqshlar. Masalan, HM ning eng yuqori miqdori bargli sabzavot va silos ekinlarida, eng pasti esa dukkakli, boshoqli va texnik ekinlarda aniqlangan.

Yuqori suv o'simliklari yordamida suv havzalarini gidroksidi va og'ir metallardan tozalash

Jutov A.S., Lobkova G.V., Gubina T.I., Rogacheva S.M. Gagarin nomidagi Saratov davlat texnika universiteti Yu.A. Muhim masala zamonaviy ekologiya inson xo‘jalik faoliyati natijasida sezilarli antropogen tazyiqni boshdan kechirayotgan suv resurslarini saqlash va takror ishlab chiqarishdir. Hozirgi vaqtda og'ir metallarning birikmalari (HM) sanoat chiqindilari bilan suv havzalariga tushadigan va suvdagi HM kontsentratsiyasi sanitariya-gigiyena me'yorlaridan oshib ketganda biotsenozlar uchun jiddiy xavf tug'diradigan eng keng tarqalgan ifloslantiruvchi moddalardir. Boshqa ekologik muammo energiya obyektlarida suvdan foydalanishning yopiq tizimlarini yaratish. Sun'iy suv havzalari yuzasidan suv doimo bug'lanadi, bu esa sovutish suv havzalarida (CP) tuz miqdorining oshishiga yordam beradi. Bular asosan gidroksidi va ishqoriy tuproq metallarining xloridlari va sulfatlaridir. Minerallashuvning kuchayishi suv havzalarining gidrokimyoviy ko'rsatkichlarining o'zgarishiga olib keladi va sanoatda, ayniqsa suvni qayta ishlashda suvdan keyingi foydalanishni murakkablashtiradi va qo'shimcha tozalashni talab qiladi. Suv ob'ektlarining sho'rlanishi ozuqa moddalarining to'planishiga, o'simliklarning tur xilma-xilligiga va ikkinchisining moslashish mexanizmlariga katta ta'sir ko'rsatadi. So'nggi paytlarda ular suv tizimlarini tozalash uchun ishlatilgan. biologik usullar , xususan, yuqori darajadagi suv o'simliklarining (HAP) turli xil kimyoviy tabiatdagi moddalarni to'plash, ishlatish va aylantirish qobiliyatidan foydalanadigan fitoremediatsiya. Fitoremediatsiya jarayonida zaharli moddalar o'simliklar tomonidan so'riladi, faolsizlanadi va keyin biomassa bilan birga suv havzalaridan chiqariladi. VVR suv havzalarini og'ir metallar, pestitsidlar, radionuklidlar va boshqalardan tozalash uchun ishlatilishi mumkinligi tasvirlangan. Turli suv o'simliklarining suv havzalarining sho'rlanishini kamaytirish qobiliyatiga oid tadqiqotlarga kelsak, bunday tadqiqotlar hozirgi kunga qadar amalga oshirilmagan. Biroq, mualliflarning suv ob'ektlarining sho'rlanishiga turli xil suv bilan reaksiyaga kirishuvchi moddalarning reaktsiyasi bo'yicha ishlariga asoslanib, suv havzalarini fitodemineralizatsiya qilishda suv qoldiqlaridan foydalanish mumkin deb taxmin qilish mumkin. Bu ishda turli tabiatdagi (ishqoriy va og'ir) metall tuzlarini VVR yordamida fitokstraktsiyalash jarayonlari o'rganilgan. VVR: shoxli o‘t (Ceratophillum demersum L.), elodea (Elodea sanadensis Rich. et Michx.) va eichornia (Eichornia crassipes Mart.) ning suvdagi gidroksidi metall tuzlarini singdirish qobiliyati o‘rganildi. Balakovo AESning sovutish hovuzi misolidan foydalanib, ushbu turdagi suv va suv tozalash tizimlarining suv sho'rlanishini kamaytirish qobiliyati aniqlandi. Barcha makrofitlar 0,5-1 g/l gacha konsentratsiyada NaCl, Na2SO4 va KCl tuzlariga chidamliligi aniqlangan. Eichornia 1 g / l gacha bo'lgan tuz konsentratsiyasida eng katta ekstraksiya qobiliyatiga ega. Biroq, BalNPP CP dagi ushbu tuzlarning tarkibi ko'rsatilgan qiymatlardan ancha past bo'lib, bu suv omborida tanlangan o'simliklarni etishtirish imkoniyatidan dalolat beradi. Elodea uchun tuzlarning maksimal singishi ularning dastlabki konsentratsiyasida kuzatildi: 1,5 g/l Na2SO4; 1 g/l NaCl; 0,5 g/l KCl va 6,9% ni tashkil etdi; 5,7%; mos ravishda 2,4%. Hornwort uchun bu jarayon 1 g / l (7%) NaCl tarkibida samarali bo'ladi; Na2SO4 - 2 g/l (14,3%); KCl - 2 g/l (10,9%). Eichornia tomonidan tuzlarning intensiv so'rilishi 0,5 g / l (8,8%) boshlang'ich NaCl konsentratsiyasida qayd etilgan; Na2SO4 - 0,5 g/l (8,4%); KCl - 1 g/l (9,5%). Tuzsizlantirish jarayonlarining intensivligiga abiotik omillarning ta'siri aniqlandi. Harorat va kun uzunligining oshishi tuzni singdirish jarayonlarining intensivligini oshirishi ko'rsatilgan. Shunday qilib, elodea, shoxli va eichorniyani etishtirish uchun optimal qiymatlar 24 ° C harorat va 12 soatlik kunlik Eichornia natriy va kaltsiy kationlarining kontsentratsiyasini samarali ravishda kamaytiradi. Shu bilan birga, harorat oshishi bilan bu ionlarning yutilish foizi ortdi. Shunday qilib, 20 ° S haroratda natriy ionlarining yutilish foizi 10,0% ni, 27 ° S haroratda esa 21,5% ni tashkil etdi. Kaltsiy ionlari uchun shunga o'xshash ko'rsatkichlar mos ravishda 32,1% va 36,3% ni tashkil qiladi. Birinchi marta harorat 14 ° S ga tushganda, suv omborining ikkilamchi ifloslanishiga olib kelishi mumkin bo'lgan elodea va shoxli o'simliklardan tuzlar ajralib chiqishi ko'rsatildi. Jadvalda 1-rasmda BalNPP CP da o'simliklarni 10 kunlik o'stirish natijasida turli ionlarning yutilishi bo'yicha eksperimental ma'lumotlar keltirilgan, bu Eichorniyaning ham anionlarni eng yaxshi singdirish qobiliyatiga ega ekanligini ko'rsatadi.

...

Shunga o'xshash hujjatlar

Og'ir metallarning umumiy xarakteristikasi, ularning muhitdagi shakllari. Atrof muhitga kiradigan og'ir metallarning manbalari. Bioindikatsiya nazariyasi va usullari. Biologik ob'ektlar atrof-muhitning og'ir metallar bilan ifloslanishining ko'rsatkichlari sifatida.

kurs ishi, 2013-09-27 qo'shilgan

Suv ekotizimlariga kiradigan og'ir metallarning manbalari. Og'ir metallarning odamlarga toksik ta'siri. Gomel shahri hududida joylashgan suv omborlari er usti suvlarining qo'rg'oshin, mis, xrom, rux va nikel bilan ifloslanish darajasini baholash.

dissertatsiya, 06/08/2013 qo'shilgan

Atrof-muhitda og'ir metallarning tarqalishi muammosining asosiy ekologik va kimyoviy jihatlarini o'rganish. Er usti suvlaridagi og'ir metallarning shakllari va ularning zaharliligi. Tuproq va o'simliklardagi og'ir metallar. Tuproqlarning mikrobial tsenozi.

referat, 25.12.2010 qo'shilgan

Og'ir metallar haqida tushuncha, ularning biogeokimyoviy xossalari va muhitda paydo bo'lish shakllari. Tuproqdagi og'ir metallarning harakatchanligi. Tuproq va o'simliklardagi og'ir metallarning regulyatsiya turlari. Shahar tuprog'ini ifloslanishining aerogen va gidrogen usullari.

kurs ishi, 07/10/2015 qo'shilgan

Shahar tuproqlari va tuproqlarining ifloslanish manbalari, tabiati va darajasi. Chelyabinskning eng kuchli ifloslangan hududlari. Tuproqning og'ir metallar bilan ifloslanishining o'simliklarga ta'siri. Emissiya va tuproqda og'ir metallarning paydo bo'lish shakllari.

dissertatsiya, 10/02/2015 qo'shilgan

Gomel shahri suv havzalarining yuqori suv o'simliklarida og'ir metallarni aniqlash usullari bilan tanishish. Marganets nafas olish va nitratni singdirish jarayonlarida katalizator sifatida. O'simlik organizmi tomonidan metallarni singdirish jarayonining xususiyatlarini ko'rib chiqish.

dissertatsiya, 31/08/2013 qo'shilgan

Og'ir metallarning xususiyatlari va ularning atrof-muhitda tarqalishi. Og'ir metallarning klinik va ekologik toksikologiyasi. Og'ir metallar tarkibini aniqlash, suv organizmlarining organik namunalarini tayyorlash va yig'ish uchun atom yutilish usuli.

ilmiy ish, qo'shilgan 02/03/2016

Og'ir metallarning fizik-kimyoviy xossalari, ularning suvdagi tarkibini standartlashtirish. Antropogen faoliyat natijasida tabiiy suvlarning ifloslanishi, ularni og'ir metallar mavjudligidan tozalash usullari. Kation almashinuvchilarning sorbsion xususiyatlarini aniqlash.

kurs ishi, 23.02.2014 qo'shilgan

Darajani pasaytirish bo'yicha texnik takliflar ekologik xavfsizlik dengiz muhiti. Dengiz muhitini og'ir metallar birikmalaridan va neft mahsulotlaridan tozalash. Uchuvchi aralashmalarning desorbsiyasi. Teskari osmos va ultrafiltratsiya yordamida ifloslangan suvni tozalash.

amaliy ish, qo'shilgan 02/09/2015

Suv muhitida og'ir metallar. Og'ir metallar oksidlarining ayrim chuchuk suv hayvonlari organizmiga ta'siri. Gidrofitlarda og'ir metallarning so'rilishi va tarqalishi. Nanoformdagi og'ir metal oksidlarining guppilarning o'sishi va o'lim darajasiga ta'siri.

Eng kuchli va eng keng tarqalgan kimyoviy ifloslanishlardan biri og'ir metallarning ifloslanishidir.

Og'ir metallar kimyoviy elementlarning davriy jadvalining elementlari bo'lib, molekulyar og'irligi 50 atom birligidan ortiq. Ushbu elementlar guruhi ko'plab fermentlarning bir qismi bo'lib, biologik jarayonlarda faol ishtirok etadi. "Og'ir metallar" guruhi asosan mikroelementlar guruhiga to'g'ri keladi. Boshqa tomondan, og'ir metallar va ularning birikmalari tanaga zararli ta'sir ko'rsatadi. Bularga: qoʻrgʻoshin, rux, kadmiy, simob, molibden, xrom, marganets, nikel, qalay, kobalt, titan, mis, vanadiy kiradi.

Vujudga kiradigan og'ir metallar u erda abadiy qoladilar, ular faqat sut oqsillari yordamida olib tashlanishi mumkin, ular tanadagi ma'lum bir kontsentratsiyaga erishib, ularning halokatli ta'sirini boshlaydilar - ular zaharlanish va mutatsiyalarni keltirib chiqaradi. Ularning o'zlari inson tanasini zaharlashiga qo'shimcha ravishda, ular uni mexanik ravishda to'sib qo'yishadi - og'ir metall ionlari tananing eng yaxshi tizimlarining devorlariga joylashadi va buyrak va jigar kanallarini yopib qo'yadi va shu bilan bu organlarning filtrlash qobiliyatini pasaytiradi. Shunga ko'ra, bu bizning tanamiz hujayralarining toksinlari va chiqindilarining to'planishiga olib keladi, ya'ni. tananing o'zini zaharlashi, chunki Bu bizning tanamizga kiradigan zaharli moddalarni va organizmning chiqindilarini qayta ishlash uchun javobgar bo'lgan jigar, va buyraklar ularni tanadan olib tashlash uchun javobgardir.

Og'ir metallarning manbalari quyidagilarga bo'linadi tabiiy(tog' jinslari va minerallarning ob-havosi, eroziya jarayonlari, vulqon faolligi) va inson tomonidan yaratilgan(foydali qazilmalarni qazib olish va qayta ishlash, yoqilg'i yoqish, transport, qishloq xo'jaligi faoliyati).

Tabiiy muhitga nozik aerozollar shaklida kiradigan texnogen chiqindilarning bir qismi sezilarli masofalarga tashiladi va global ifloslanishni keltirib chiqaradi.

Boshqa qismi drenajsiz suv omborlariga kiradi, bu erda og'ir metallar to'planib, ikkilamchi ifloslanish manbai bo'ladi, ya'ni. to'g'ridan-to'g'ri atrof-muhitda sodir bo'ladigan fizik-kimyoviy jarayonlarda xavfli ifloslantiruvchi moddalarning shakllanishi (masalan, toksik bo'lmaganlardan hosil bo'lishi).

Og'ir metallar, odatda, suv havzalariga kon-metallurgiya korxonalari, shuningdek, kimyo va engil sanoat korxonalarining oqava suvlari bilan kiradi, bu erda ularning birikmalari turli texnologik jarayonlarda qo'llaniladi. Masalan, terini ko'nchilik zavodlaridan ko'p miqdorda xrom tuzlari ajraladi, xrom va nikel metall buyumlar sirtini elektrokaplash uchun ishlatiladi; Bo'yoq sifatida mis, sink, kobalt, titan birikmalari ishlatiladi.

Biosferaning og'ir metallar bilan ifloslanishining mumkin bo'lgan manbalariga quyidagilar kiradi: qora va rangli metallurgiya korxonalari (aerozol chiqindilari, mashinasozlik (mis qoplamali vannalar, nikel qoplamalari, xrom qoplamalar), akkumulyatorlarni qayta ishlash zavodlari, avtomobil transporti.

Atrof-muhitni og'ir metallar bilan ifloslantiruvchi antropogen manbalardan tashqari, vulqon otilishi kabi boshqa tabiiy manbalar ham mavjud. Bu ifloslanish manbalarining barchasi biosferada yoki uning tarkibiy qismlarida (havo, suv, tuproq, tirik organizmlar) tabiiy, fon deb ataladigan darajaga nisbatan metall ifloslantiruvchi moddalar miqdorining oshishiga olib keladi.

Dastlabki kontsentratsiyaning yarmini yarmini olish yoki yarmini olib tashlash muddati uzoq vaqt: rux uchun - 70 yildan 510 yilgacha, kadmiy uchun - 13 yildan 110 yilgacha, mis uchun - 310 yildan 1500 yilgacha va qo'rg'oshin uchun - dan 740 dan 5900 yilgacha.

Og'ir metallar turli xil kimyoviy, fizik-kimyoviy va biologik reaktsiyalar uchun yuqori qobiliyatga ega. Ularning ko'pchiligi o'zgaruvchan valentlikka ega va oksidlanish-qaytarilish jarayonlarida ishtirok etadi.

Odatda suv havzalarida quyidagi toksik moddalar topiladi: simob, qo'rg'oshin, kadmiy, qalay, rux, marganets, nikel, ammo boshqa og'ir metallarning yuqori zaharliligi ma'lum - kobalt, kumush, oltin, uran va boshqalar. Umuman olganda, tirik mavjudotlar uchun yuqori toksiklik og'ir metallar birikmalari va ionlarining xarakterli xususiyatidir.

Og'ir metallar orasida ba'zilari odamlar va boshqa tirik organizmlarning hayotini ta'minlash uchun juda zarur bo'lib, biogen elementlar deb ataladi. Boshqalar esa teskari ta'sirga olib keladi va ular tirik organizmga kirganda, uning zaharlanishi yoki o'limiga olib keladi. Bu metallar ksenobiotiklar sinfiga kiradi, ya'ni tirik mavjudotlarga begona. Zaharli metallar orasida ustuvor guruh aniqlangan: kadmiy, mis, mishyak, nikel, simob, qo'rg'oshin, rux va xrom inson va hayvonlar salomatligi uchun eng xavfli hisoblanadi. Ulardan simob, qo'rg'oshin va kadmiy eng zaharli hisoblanadi.

Og'ir metallarning organizmga toksik ta'siri ko'plab og'ir metallarning aniq kompleks hosil qiluvchi xususiyatlarini namoyon etishi bilan kuchayadi. Shunday qilib, suvli muhitda bu metallarning ionlari gidratlanadi va tarkibi eritmaning kislotaligiga bog'liq bo'lgan turli xil gidrokso komplekslarni hosil qilish qobiliyatiga ega. Agar eritmada organik birikmalarning har qanday anionlari yoki molekulalari mavjud bo'lsa, u holda og'ir metall ionlari turli xil tuzilish va barqarorlikdagi turli komplekslarni hosil qiladi.

Masalan, simob eritmalarda va organizmda organik moddalar bilan oson birikmalar va komplekslar hosil qiladi, organizmlar tomonidan suvdan yaxshi so'riladi va oziq-ovqat zanjiri orqali uzatiladi. Xavf sinfiga ko'ra, simob birinchi sinfga tegishli (o'ta xavfli Kimyoviy modda). Simob oqsil molekulalarining SH guruhlari bilan reaksiyaga kirishadi, ular orasida organizm uchun zarur bo'lgan fermentlar mavjud. Simob oqsil guruhlari - COOH va NH 2 bilan ham reaksiyaga kirishib, kuchli komplekslar - metalloproteinlarni hosil qiladi. Qonda aylanib yuradigan, o'pkadan u erga tushadigan simob ionlari ham oqsil molekulalari bilan birikmalar hosil qiladi. Ferment oqsillarining normal faoliyatining buzilishiga olib keladi chuqur buzilishlar tanada va birinchi navbatda markazda asab tizimi, shuningdek, buyraklarda ham.

Simobning suvga chiqishi ayniqsa xavflidir, chunki tubida yashovchi mikroorganizmlar faoliyati natijasida suvda eriydigan toksik organik simob birikmalari hosil bo'ladi, ular noorganiklarga qaraganda ancha zaharliroqdir. U erda yashaydigan mikroorganizmlar ularni eng zaharli moddalardan biri bo'lgan dimetil simob (CH 3) 2 Hg ga aylantiradi. Keyin dimetil simob osongina suvda eriydigan HgCH 3 + kationiga aylanadi. Ikkala modda ham suv organizmlari tomonidan so'riladi va oziq-ovqat zanjiriga kiradi; avval ular o'simliklar va mayda organizmlarda, keyin baliqlarda to'planadi. Metillangan simob tanadan juda sekin chiqariladi - odamlarda oylar va baliqlarda yillar.

Og'ir metallar tirik organizmlarga asosan suv orqali kiradi (bug'lari juda xavfli bo'lgan simob bundan mustasno). Organik toksikantlarda bo'lgani kabi, tanaga kirganda, og'ir metallar ko'pincha sezilarli o'zgarishlarga duch kelmaydi va biokimyoviy tsiklga kirgandan so'ng, uni juda sekin tark etadi.

Ekotizimning tashqi toksik ta'sirlarga qarshilik ko'rsatish qobiliyatini baholashda ekotizimning bufer sig'imi haqida gapirish odatiy holdir. Shunday qilib, chuchuk suv ekotizimlarining og'ir metallarga nisbatan bufer sig'imi deganda zaharli metalning shunday miqdori tushuniladi, uning ta'minoti butun o'rganilayotgan ekotizimning tabiiy faoliyatini sezilarli darajada buzmaydi.

Bunday holda, zaharli metallning o'zi quyidagi tarkibiy qismlarga taqsimlanadi:

Metall eritilgan shaklda;

Fitoplankton, ya'ni o'simlik mikroorganizmlari tomonidan so'riladi va to'planadi;

Suv muhitidan to'xtatilgan organik va mineral zarralarni cho'ktirish natijasida pastki cho'kindilar tomonidan saqlanadi;

Eriydigan shaklda to'g'ridan-to'g'ri suv muhitidan pastki cho'kindilarning yuzasida adsorbsiyalangan;

To'xtatilgan zarrachalarda adsorbsiyalangan holda topiladi.

Er usti suvlarida adsorbsiya va undan keyingi cho‘kish natijasida metallarning to‘planishidan tashqari, ekotizimlarning bunday ifloslantiruvchi moddalarning toksik ta’siriga chidamliligini aks ettiruvchi boshqa jarayonlar ham sodir bo‘ladi. Ulardan eng muhimi metall ionlarining suvli muhitda erigan organik moddalar bilan bog'lanishidir. Bunday holda, suvdagi zaharli moddalarning umumiy konsentratsiyasi o'zgarmaydi. Biroq, odatda, gidratlangan metall ionlari eng zaharli, komplekslarda bog'langanlar esa kamroq xavfli yoki hatto deyarli zararsizdir. Maxsus tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, tabiiy er usti suvlaridagi zaharli metalning umumiy kontsentratsiyasi va ularning toksikligi o'rtasida aniq bog'liqlik yo'q.

Har xil er usti suvlari og'ir metal ionlarini turli yo'llar bilan bog'laydi va turli xil buferlik qobiliyatini namoyon qiladi. Janubiy ko'llar, daryolar va suv havzalarining suvlari, ularda tabiiy komponentlarning katta to'plami (gumik moddalar, gumin kislotalari va fulvo kislotalar) va ularning yuqori konsentratsiyasi shimoldagi suv omborlari suvlariga qaraganda samaraliroq tabiiy detoksifikatsiyaga qodir. va mo''tadil zona. Shuning uchun tarkibida ifloslantiruvchi moddalar bo'lgan suvlarning zaharliligi tabiiy zonaning iqlim sharoitiga ham bog'liq. Shuni ta'kidlash kerakki, er usti suvlarining zaharli metallarga nisbatan bufer sig'imi nafaqat erigan organik moddalar va muallaq moddalar mavjudligi, balki gidrobiontlarning to'planish qobiliyati, shuningdek, metall ionlarining yutilish kinetikasi bilan ham belgilanadi. ekotizimning barcha komponentlari tomonidan, shu jumladan erigan organik moddalar bilan kompleks hosil bo'lishi. Bularning barchasi er usti suvlariga metall ifloslantiruvchi moddalar kirganda sodir bo'ladigan jarayonlarning murakkabligini ko'rsatadi.

Qo'rg'oshinga kelsak, bu zaharli moddalarning umumiy miqdorining yarmi qo'rg'oshinli benzinni yoqish natijasida atrof-muhitga kiradi. Suv tizimlarida qo'rg'oshin asosan to'xtatilgan zarralar bilan adsorbsiya bilan bog'liq yoki gumin kislotalari bilan eruvchan komplekslar shaklida bo'ladi. Biometillanganda, simobda bo'lgani kabi, qo'rg'oshin oxir-oqibat tetrametil qo'rg'oshin hosil qiladi. Quruqlikning ifloslanmagan er usti suvlarida qo'rg'oshin miqdori odatda 3 mkg/l dan oshmaydi. Sanoat mintaqalaridagi daryolarda qo'rg'oshin darajasi yuqori. Qor bu zaharli moddalarni sezilarli darajada to'plashi mumkin: yirik shaharlar yaqinida uning miqdori deyarli 1 million mkg / l ga, ulardan ba'zi masofalarda esa ~ 1-100 mkg / l ga yetishi mumkin.

Suv o'simliklari qo'rg'oshinni yaxshi to'playdi, lekin turli yo'llar bilan. Ba'zan fitoplankton uni simob kabi 105 gacha konsentratsiyali koeffitsient bilan saqlaydi. Qo'rg'oshin baliqlarda ozgina to'planadi, shuning uchun u trofik zanjirning bu bo'g'inida odamlar uchun nisbatan kamroq xavflidir. Metillangan birikmalar oddiy suv sharoitida baliqlarda nisbatan kam uchraydi. Sanoat chiqindilari bo'lgan hududlarda baliq to'qimalarida tetrametil qo'rg'oshinning to'planishi samarali va tez sodir bo'ladi - qo'rg'oshinning o'tkir va surunkali ta'siri 0,1-0,5 mkg / l ifloslanish darajasida sodir bo'ladi. Inson tanasida qo'rg'oshin skeletda to'planib, kaltsiy o'rnini bosishi mumkin.

Suv havzalarining yana bir muhim ifloslantiruvchisi kadmiydir. Ushbu metallning kimyoviy xossalari sinkga o'xshaydi. U metall o'z ichiga olgan fermentlarning faol markazlarida ikkinchisini almashtirishi mumkin, bu fermentativ jarayonlarning ishlashida keskin buzilishlarga olib keladi.

Kadmiy odatda o'simliklar uchun metil simobga qaraganda kamroq zaharli va toksikligi bo'yicha qo'rg'oshin bilan solishtirish mumkin. Kadmiy miqdori ~0,2-1 mg/l bo'lsa, fotosintez va o'simliklarning o'sishi sekinlashadi. Quyidagi qayd etilgan ta'sir qiziq: ma'lum miqdordagi rux mavjud bo'lganda kadmiyning toksikligi sezilarli darajada kamayadi, bu ushbu metallarning ionlari organizmda fermentativ jarayonda ishtirok etish uchun raqobatlasha oladi degan taxminni yana bir bor tasdiqlaydi.

Kadmiy uchun o'tkir toksiklik chegarasi chuchuk suv baliqlari uchun 0,09 dan 105 mkg / L gacha o'zgarib turadi. Suvning qattiqligini oshirish organizmni kadmiy zaharlanishidan himoya qilish darajasini oshiradi. Organizmga trofik zanjirlar (Itai-Itai kasalligi) orqali kirgan kadmiy bilan odamlarning og'ir zaharlanishi holatlari ma'lum. Kadmiy uzoq vaqt davomida (taxminan 30 yil) tanadan chiqariladi.

Suvli tizimlarda kadmiy erigan organik moddalar bilan bog'lanadi, ayniqsa ularning tarkibida sulfhidril SH guruhlari mavjud bo'lsa. Kadmiy, shuningdek, aminokislotalar, polisaxaridlar va hümik kislotalar bilan komplekslar hosil qiladi. Simob va boshqa og'ir metallarda bo'lgani kabi, kadmiy ionlarining pastki cho'kindilar tomonidan adsorbsiyasi kuchli muhitning kislotaligiga bog'liq. Neytral suvli muhitda erkin kadmiy ioni pastki cho'kindilarning zarralari tomonidan deyarli butunlay so'riladi.

Er usti suvlarining sifatini kuzatish uchun turli gidrobiologik kuzatuv xizmatlari tashkil etilgan. Ular antropogen ta'sir ta'sirida suv ekotizimlarining ifloslanish holatini kuzatib boradilar.

3-MODUL UCHUN TEST SAVOLLARI

1. Jahon okeanining biosferaning asosiy bo'g'ini sifatidagi rolini nima belgilaydi?

2. Gidrosferaning tarkibini aytib bering.

3. Gidrosfera Yerning boshqa qobiqlari bilan qanday ta'sir qiladi?

4. Suvli eritmalarning tirik organizmlar uchun ahamiyati nimada?

5. Eng keng tarqalganlarini sanab o'ting kimyoviy elementlar gidrosferaning bir qismi sifatida.

6. Dengiz suvining sho‘rligi qanday birliklarda o‘lchanadi?

7. Tabiiy suvlarni tasniflash qanday tamoyillarga asoslanadi?

8. Tabiiy suvlarning kimyoviy tarkibi.

9. Suv havzalaridagi sirt faol moddalar.

10. Suvning izotopik tarkibi.

11. Kislota yomg'irining gidrosfera ob'ektlariga ta'siri.

12. Tabiiy suv omborlarining bufer sig'imi.

13. Suv muhitida yashovchi organizmlarda og'ir metallar, pestitsidlar, radionuklidlarning bioakkumulyatsiyasi.

14. Suv massalarining gorizontal va vertikal harakatlari.

15. Ko'tarilish.

16. Tabiiy suv aylanishi.

17. Tabiiy suv havzalarida oksidlanish va qaytarilish jarayonlari.

18. Tabiiy suvlarning neft bilan ifloslanishi.

19. Gidrosferaning antropogen ifloslanishi.

20. Suv havzasining yomonlashuvini tavsiflovchi faktlar?

21. Suv sifati ko'rsatkichlarining xarakteristikalarini keltiring.

22. Er osti suvlarining oksidlanish qobiliyati.

23. Suvning asosiy fizik xossalari.

24. Anomaliyalar jismoniy xususiyatlar suv.

25. Suvning global aylanishi sxemasini tushuntiring?

26. Ifloslangan oqava suvlarning asosiy turlarini sanab bering.

27. Suv sifatini baholash tamoyillari?

Atrof-muhitning og'ir metallarning ifloslanishi qisqacha. Og'ir metallarning ifloslanishi

6. Atrof muhitning og'ir metallar bilan ifloslanishi

7. Qora metallurgiyadagi qattiq chiqindilarning tasnifi, ularning xususiyatlari

8. Rivojlanish istiqbollari

Foydalanilgan adabiyotlar roʻyxati:

Og'ir metallarni aniqlash

Og'ir metallar ro'yxati nechta elementni o'z ichiga oladi?

Inson tanasiga ta'siri

Atrof-muhitning og'ir metallar bilan ifloslanishi

Tabiatda eng zaharli metallarning tarqalish xususiyatlari

Og'ir metallarni qo'llash doirasi

SUV TIZIMLARINI EKOLOGIK MONITORINGDA OG'IR METALLAR.

Merkuriy.

Qo'rg'oshin.

kadmiy.

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Shunga o'xshash hujjatlar

Saytda yangi

Millerning orzu kitobida orzu qilingan kvartiraning talqini

Bir kavanozda dangasa jo'xori uni retseptlari

Amerika maqollari va maqollari tarjimasi bilan Amerika maqollari

Tush talqini. Nega koridor haqida orzu qilasiz?

Kartoshka sho'rvalarini tayyorlash

Eng mashhur

Skandinaviya mifologiyasidagi Tyur xudosi boshqa lug'atlarda "TYUR" nima ekanligini ko'ring

"Tabiiy mintaqa - Ural" mavzusidagi taqdimot Ural mavzusida geografiya bo'yicha taqdimot

Sun'iy intellekt: bizga nima va'da qilingan va biz san'atda AIni xavf ostiga qo'yamiz

Astronomiya bo'yicha tadqiqot ishlari

Robert Kiyosakining "Boy ota kambag'al dada Robert Kiyosaki aqlli fikrlari" kitobiga asoslangan insho

MASHHUR BO'LIMLAR