Н.Н. Роева
Экология
Учебно-практическое пособие. – М.: МГУТУ, 2005
Глава 7. Токсиканты и их специфические биогеохимические свойства
7.1. Специфические биогеохимические свойства токсикантов
Определенная
аналогия биогеохимических свойств некоторых тяжелых металлов позволила
сгруппировать эти элементы и выявить общие закономерности их токсикологического
воздействия на окружающую среду (таблица 5).
Так,
например, медь и цинк характеризуются как наибольшей химической активностью,
позволяющей считать их хорошими индикаторами терригенного стока, седиментации,
так и высокой эффективностью накопления в водорослях и планктоне, что
определяет их особую значимость для биоты. Они являются главными составляющими
многих металлоферментов, участвующих в природной селекции аэробных клеток, в
окислительно-восстановительных процессах тканей, иммунной реакции, стабилизации
рибосом и мембран клеток .
Никель и
кобальт – биологически активные и канцерогенные. Сравнительно малая подвижность
этих элементов обусловливает их достаточно равномерное распределение в
природных средах.
Таблица
5
Основные биогеохимические
свойства тяжелых металлов
Свойства
|
Co
|
Ni
|
Cu
|
Zn
|
Cd
|
Hg
|
Pb
|
Биохимическая
активность
|
—
|
В
|
В
|
В
|
В
|
В
|
В
|
Токсичность
|
У
|
У
|
У
|
У
|
В
|
В
|
В
|
Канцерогенность
|
В
|
В
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
Обогащение
глобальных аэрозолей
|
Н
|
Н
|
В
|
В
|
В
|
В
|
В
|
Минеральная
форма распространения
|
В
|
Н
|
Н
|
Н
|
В
|
В
|
В
|
Органическая
форма распространения
|
Н
|
Н
|
У
|
У
|
В
|
В
|
В
|
Подвижность
|
Н
|
Н
|
У
|
У
|
В
|
В
|
В
|
Тенденция
к биоконцентрированию
|
В
|
В
|
У
|
У
|
В
|
В
|
В
|
Эффективность
накопления
|
У
|
У
|
В
|
В
|
В
|
В
|
В
|
Комплексообразующая
способность
|
Н
|
Н
|
В
|
В
|
У
|
У
|
Н
|
Склонность
к гидролизу
|
Н
|
У
|
В
|
В
|
У
|
У
|
У
|
Растворимость
|
Н
|
Н
|
В
|
В
|
В
|
В
|
В
|
Время
жизни
|
В
|
В
|
В
|
В
|
Н
|
Н
|
Н
|
Примечание: В – высокая,
У – умеренная, Н – низкая.
Геохимические
особенности свинца – малая подвижность и непродолжительное время жизни в
атмосфере и фазе раствора природных вод. В поверхностных водах оно составляет
несколько лет, а в глубинных – до 100 лет.
По
химическим свойствам и специфике поведения в различных природных средах кадмий
имеет определенную аналогию с цинком. Высокая токсичность и растворимость этого
элемента обусловлены большим сродством к SН-группам. В
отличие от ртути сродство кадмия к кислороду выражено менее ярко, что объясняет
образование его достаточно неустойчивых металлоорганических соединений и
определенную инертность в окислительно-восстановительных реакциях. Кадмий
склонен к активному биоконцентрированию, что приводит в довольно короткое время
к его накоплению в избыточных биодоступных концентрациях. Поэтому кадмий по
сравнению с другими тяжелыми металлами является наиболее сильным токсикантом
почв (Cd > Ni > Cu > Zn) .
Ртуть –
самый токсичный элемент в природных экосистемах. По токсикологическим свойствам
соединения ртути классифицируются на следующие группы: элементарная ртуть,
неорганические соединения, алкилртутные (метил- и этил-) соединения с короткой
цепью и другие ртутьорганические соединения, а также комплексные соединения
ртути с гумусовыми кислотами. Из этих соединений ртути наиболее токсичны для человека
и биоты ртутьорганические соединения. Их доля в речных водах составляет 46% от
общего содержания, в донных отложениях – до 6%, в рыбах – до 80-95%. Как
неорганические, так и органические соединения ртути высокорастворимы.
Степень
загрязнения окружающей среды токсикантами во многом определяется их химически
активными миграционными формами и механизмом миграции.
Миграция
элементов – это перенос и перераспределение химических элементов в земной
коре и на поверхности Земли.
Сложность
биогеохимических процессов, происходящих в атмосферном воздухе, атмосферных
осадках, природных водах, донных отложениях, почвах, не позволяет высказать
достаточно однозначной точки зрения на соединения тяжелых металлов,
определяющих их подвижные формы, и преобладание одной из них в естественных и
техногенных процессах. Тем не менее, анализ фундаментальных работ позволил
сделать следующее заключение: в атмосферном воздухе и атмосферных осадках
тяжелые металлы находятся и мигрируют в газообразной и аэрозольной формах, а
также в форме органических и неорганических комплексных соединениях; в
природных водах – в форме свободных ионов, моноядерных гидроксокомплексов,
неорганических (сульфатные, хлоридные, карбонатные) и органических (фульфатные,
гуматные) соединений, взвешенных и коллоидных формах; в донных отложениях –
преимущественно во взвешенных формах органического происхождения; в почвах – в
водорастворимых ионообменных и непрочно адсорбированных формах.
|