Тяжелые металлы в водной среде

Тяжелые металлы - это группа наиболее распространенных и опасных для биоты минеральных загрязняющих веществ. Строение электронных оболочек атомов тяжелых металлов обуславливает их высокую реакционную способность, склонность к комплексообразованию и, как следствие, высокую биохимическую и физиологическую активность [Светашева, 2008].

Тяжелые металлы и их соли - широко распространенные промышленные загрязнители. В водоемы они поступают из естественных источников (горных пород, поверхностных слоев почвы и подземных вод), со сточными водами многих промышленных предприятий и атмосферными осадками, которые загрязняются дымовыми выбросами. Тяжелые металлы как микроэлементы постоянно встречаются в естественных водоемах и органах гидробионтов. В экспериментальной токсикологии рыб главным критерием токсичности веществ является выживаемость, количественным и качественным выражением которой является физиолого-биохимические показатели, отражающие степень повреждающего действия токсиканта на функции и структуру различных систем организма. Стойкие токсиканты, по мере накопления их в водоемах, оказывают все более глубокое влияние на биологические процессы в водной среде, это влияние носит в основном скрытый характер и проявляется в виде внезапных заморов и «беспричинной» гибели водных животных [Сергеева, Лукьяненко, 2008].

Большинство из них являются жизненно необходимыми для организмов в качестве регуляторов метаболизма. Однако, накопленные высокие концентрации тяжелых металлов оказывают токсическое воздействие в результате замещения других элементов в разнообразных биоструктурах, нарушение обменных процессов и полное подавление многих важнейших функций животных [Немова, 2005].

Тяжелые металлы по-прежнему остаются одной из приоритетных групп загрязняющих веществ, имеющих как локальное и региональное, так и глобальное распространение. Их поступление в водную среду связано с природными и антропогенными источниками [Адамова, Босин, 1949].

В организм водных животных металлы попадают в основном с пищей. Для водных растений через поверхность, путем непосредственного проникновения в ткани. Токсичность металлов зависит от концентрации, продолжительности действия, температуры, насыщенности воды кислородом и других факторов. Особенности токсического действия металлов заключаются в их универсальном влиянии на живые организмы как общеплазматических ядов и способности к образованию комплексов с компонентами клеток, белков, аминокислот и других радикалов [Флеров, 1989].

В настоящее время общеизвестно, что токсичность металлов в природной водной среде зависит не от их общей концентрации, а от форм нахождения [Моисеенко, 2006]. Наибольшую токсичность для водных организмов проявляют свободные (гидратированные) ионы металлов и их гидрокомплексы, составляющие так называемую лабильную фракцию. К ней часто относят еще и слабоустойчивые комплексы металлов с природными органическими лигандами, способные к диссоциации в приэлектродном пространстве при определении металлов полярографическими методами [Rozan, 1999].

Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. В зависимости от условий среды (pH, окислительно-восстановительный потенциал, наличие лигандов) они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей. Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации (образованием полиядерных гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в водной экосистеме. Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органикой; эти комплексы являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах. Большинство органических комплексов образуются по хелатному циклу и являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной средах. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых образование других комплексов невозможно [Мур, Рамамурти, 1987].

Перейти на страницу: 1 2

Еще статьи

Использование сеансно-временного метода при обращении к спутнику в задаче мониторинга животных в заповедниках
В настоящее время действующий способ сбора информации об отдельных особях для составления общей картины состояния вида в целом осуществляется путём имплантации датчиков слежения и дальнейшего отлова помеченных особей для пополнения информационных архивов. Процесс поис ...