Основные токсиканты литосферы и их влияние на окружающую среду

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные токсиканты литосферы и их влияние на окружающую среду

тяжелый металл литосфера загрязнение

Подлинные токсиканты - это те ядовитые вещества, которые сам человек неосмотрительно включает в круговорот природы. Основное ядро токсикантов окружающей среды составляют пестициды: это собирательное название охватывает все средства борьбы с вредными организмами.

Особую биологическую опасность среди загрязняющих веществ представляют тяжелые металлы (ТМ), к ним относится более 40 химических элементов таблицы Д.И. Менделеева с атомными массами более 50 а.е.м. Здесь следует особо выделить хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, кадмий, олово, сурьму, теллур, ртуть, галлий, свинец, висмут.

Поступление тяжелых металлов в литосферу вследствие техногенного рассеяния осуществляется разнообразными путями. Важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах (черная и цветная металлургия, обжиг цементного сырья, сжигание минерального топлива). Кроме того, источником загрязнения биоценозов могут служить орошение водами с повышенным содержанием ТМ, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения, вторичное загрязнение вследствие выноса ТМ из отвалов рудников или металлургических пред приятии водными или воздушными потоками.

Несмотря на значительное разнообразие соединений ТМ, поступающих в почву из окружающей среды, фазовый состав элементов в составе газопылевых выбросов предприятий цветной металлургии довольно однотипен; они представлены преимущественно оксидами.

Целый ряд металлов включен в различные процессы метаболизма. Эти металлы являются жизненно важными для живых организмов. Так, например, железо и медь - переносчики кислорода в организме, натрий и калий регулируют клеточное осмотическое давление, магний и кальций (и некоторые другие металлы) активизируют энзимы - биологические катализаторы.

Многие металлы в виде конкретных соединений нашли применение в медицине в качестве лекарственных и диагностических средств. Другие же оказались крайне нежелательными для живых организмов и небольшие избыточные дозы их оказывают фатальное воздействие.

Активность металлов как ядов в значительной мере зависит от формы, в которой они попадают в организм. Так, известный всем мышьяк ядовит в трехвалентном состоянии и практически неядовит в пятивалентном состоянии.

На усвоение и поглощение химических элементов растениями влияют природные и антропогенные факторы. К природным факторам относятся: уровень инсоляции, колебания температуры, количество выпадающих осадков. Например, в засушливые годы некоторые растения аккумулируют железо, во влажные марганец. Медь, цинк, молибден накапливаются в растениях во влажные годы. На поступление тяжелых металлов в растения оказывают влияние химический состав почв, кислотноосновные и окислительновосстановительные условия, физические свойства, уровень микробиологической активности. Степень влияния общего Химического состава почвы обусловливается совместным влиянием элементов. Так, под влиянием алюминия понижается поступление в растения хлора, кальция, железа, азот тормозит усвоение Растениями марганца, калийные удобрения снижают поступление в растения железа и кобальта.

В результате воздействия антропогенных факторов происходят существенные изменения в растениях. При химическом загрязнении биосферы нарушаются естественно сложившиеся фитоценозы, нормальные процессы органогенеза, появляются специфические изменения у растений различных систематических групп, улучшается качество сельскохозяйственной продукции. В золе растений возрастает содержание тяжелых металлов: свинца, ртути. Существенную опасность представляет отсутствие какихлибо визуальных признаков поражения растений при ных для человека и животных содержаниях токсинов.

Тяжелые металлы являются протоплазматическими токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной ма сы. Токсичность тяжелых металлов проявляется поразному Многие металлы при токсичных уровнях концентраций ингиби руют деятельность ферментов (медь, ртуть). Некоторые тяжелые металлы образуют комплексы с обычными метаболитами, нару. шая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо (II), взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость и другие свойства (например, раз. рыв клеточных мембран). Некоторые тяжелые металлы конкурируют с необходимыми растениям элементами, нарушая их функциональные роли. Например, кадмий замещает цинк, что приводит к цинковой недостаточности, вызывает угнетение и гибель растений. По чувствительности к кадмию растения располагаются в следующий восходящий ряд: томаты < овес < салат < луговые травы < морковь < редька < фасоль < горох < шпинат. Токсичность ртути зависит от вида ее химических соединений. Наиболее токсичны органические соединения метил, диметил и этилртуть. Высокие содержания свинца могут подавлять рост растений, вызывать хлороз, обусловленный нарушением поступления железа.

Анализ золы различных частей растений показывает, что наибольшее количество тяжелых металлов содержится в корнях, затем в стеблях и листьях, наконец, в семенах, клубнях, корнеплодах, то есть растение обладает определенной защитной системой по отношению к токсикантам.

Тяжелые металлы подавляют биохимическую активность почвенных микроорганизмов, вызывают изменения их общей численности. Загрязнение тяжелыми металлами проявляется в изменении видового состава комплекса почвенных микроорганизмов.

Около 2/3 всего поглощенного свинца человек получает, потребляя растительные продукты: листовые и стеблевые продукты. Свинец, поглощаемый листовыми овощами, на 95% аккумулирует его из воздуха, и лишь на 5% - из почвы. Поэтому с точки зрения безопасности уборка опавших листьев полезна, хотя и выводит азот из круговорота веществ.

Свинец может попадать в организм человека и при употреблении в пищу мяса промысловых беспозвоночных, рыбы и млекопитающих животных. Например, устрицы осуществляют более чем 500-кратное концентрирование свинца. Мясо свиней, откармливаемых мукой из китового мяса (например, в Австралии), содержит свинца во много раз больше, чем в рыбе, признанной негодной к употреблению.

По различным оценкам, в результате отравления свинцом в Англии ежегодно гибнет от 2700 до 3500 лебедей. Водоплавающие птицы заглатывают свинец вместе с пищей, добываемой ими на дне рек и озер, а попадает он туда в виде свинцовых грузил, используемых рыболовами, и свинцовой дроби. В 1982 году английский совет по охране природы рекомендовал рыболовам добровольно отказаться от использования свинцовых грузил. Но замену свинцовым грузилам пока не нашли. В США разрешено при охоте использовать только стальную дробь.

Кадмий как токсикант окружающей среды. Тяжелый металл кадмий вообще представляет собой один из самых опасных токсикантов (токсичнее свинца). В природной среде кадмий встречается лишь в очень малых количествах, поэтому его отравляющее действие выявлено лишь недавно. Он содержится в мазуте и дизельном топливе, в сплавах (в качестве присадки), в гальванических покрытиях, в кадмиевых пигментах (используемых в производстве лаков, эмалей, керамики), в пластмассах (как стабилизатор), электрических батарейках и т.д. В результате сжигания отходов пластмасс и промышленных производств кадмий попадает в воздух. В Балтийское море (по данным Хаянена, 1993) ежегодно поступает около 200 тонн кадмия. А во всем мире в окружающую среду ежегодно выбрасывается около 5000 тонн этого металла.

Кадмий опасен в любой форме. Доза в 30 - 40 мг смертельна. Даже питье лимонада из сосудов, содержащих кадмий в эмали, чревато опасностью. Выводится из организма очень плохо, лишь 0,1% в сутки. Ранними симптомами отравления кадмием являются поражение почек и нервной системы, белок в моче, нарушение функции половых органов (воздействие на семенники), острые костные боли в спине и ногах. Кроме того, кадмий вызывает нарушение функции легких и обладает канцерогенным действием, накапливается в почках (содержание 0,2 мг Cd на 1 г массы почек вызывает тяжелое отравление).

Причиной попадания кадмия в пищевые цепи являются промышленные газообразные выбросы. Человек получает кадмий в основном с растительной пищей, так как он легко усваивается растениями из почвы (до 70%). Очень большую опасность в этом отношении представляют грибы. Луговые шампиньоны могут накапливать до 170 миллиграмм на килограмм грибов. Федеральные власти Германии рекомендуют меньше употреблять в пищу дикорастущие грибы, а также свиные и говяжьи почки.

Недостаток железа в организме усиливает аккумуляцию кадмия. Поэтому женщины больше подвержены отравлению кадмием, так как во время менструальных циклов теряют вместе с кровью много железа, Особенно опасно это беременным женщинам, потому что много железа забирает печень ребенка. В этих случаях необходима профилактика восстановления содержания железа и защита от аккумуляции кадмия.

Недопустимо использовать ил донных отложений при очистке русла рек в качестве удобрений, так как сахарная свекла, картофель, сельдерей концентрируют кадмий.

Источники загрязнения кадмием:

- сжигание каменного угля (1 тонна угля содержит 2 г кадмия);

- фосфатные удобрения;

- отходы производства пластмасс;

- почки животных. Содержание кадмия в почках животных накапливается с возрастом. С повышением дозы удобрений повышается содержание кадмия в почве, а затем и в растениях, которыми питаются животные.

В настоящее время для ряда тяжелых металлов установлены ориентировочнодопустимые количества (ОДК) их содержания в почвах, утвержденные приказами органов здравоохранения, которые используются вместо ПДК (предельно допустимой концентрации)

Размещено на Allbest.ru