Тяжелые металлы

К тяжелым относятся металлы, плотность которых выше 5 г/см3. По содержанию в животных и растениях они входят преимуще­ственно в группу микроэлементов (10^~3 — 10^~5 %).

Тяжелые металлы попадают в окружающую среду двумя основ­ными путями: 1) вместе со сбросами промышленных предприятий;

2) в результате работы автотранспорта, а также с орошаемыми сточными водами, удобрениями, пестицидами. Орошение сточ­ными водами приводит к загрязнению почв такими микроэлемен­тами, как В, Ва, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sn, Sr, Zn и др. С фос­форными удобрениями на поля вносят As, В, Ва, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Pb, V, Zn; при известковании — Ва, Cd, Cu, F, Hg, Mn, Pb, Sr, Zn; с азотными удобрениями — As, Br, Cd, Cr, Co, Hg, Ni, Pb, Sn, Zn; с органическими — As, Ва, Br, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr, Zn; с пестицидами — As, Br, Cr, Cu, Hg, Pb, V, Zn.

За счет антропогенных загрязнений концентрация кадмия в ок­ружающей среде почти в 9 раз, меди — в 3, никеля — в 2, свинца — более чем в 18, цинка — в 7 раз превышает их содержание в есте­ственных условиях. В настоящее время более чем в 100 городах России, где проживает свыше 70 млн человек, наблюдается пяти­кратное превышение ПДК. токсических тяжелых металлов.

Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накап­ливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых гори­зонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Первый период полуудаления тяжелых металлов (двукратное снижение начальной концентра­ции) значительно варьирует для различных элементов и составля­ет для Zn-70-310, Cu-310-1500, Cd-13-110, Pb-740-5900 лет.

Тяжелые металлы поступают в растения из почвы. Животные и человек получают их с пищей. В связи с этим концентрация тяже­лых металлов в растениях в значительной мере зависит от их со­держания в почве, а в теле животных — от их количества в пище. Животные поглощают только подвижные формы элементов, по­этому концентрация загрязнителя в животных будет отражать фактическую загрязненность экосистемы, а не потенциальную, которую получают при определении концентрации загрязнителя в почве или растениях. Отношение содержания микроэлементов в золе или сухом веществе растений к их содержанию в почвах и породах называется коэффициентом биологического поглощения. В наибольшей степени растения поглощают йод, далее следуют стронций, бор, цинк. Коэффициент их биологического поглоще­ния составляет от единиц (л) до сотен (100л). Аналогичным обра­зом рассчитывают коэффициенты биологического накопления мик­роэлементов животными-фитофагами, хищниками первого по­рядка и т. д., сравнивая их содержание в сухом веществе или в золе объекта питания и его потребителя.

По воздействию на живые организмы металлы делят на физио­логически необходимые и имеющие преимущественно токсикологи­ческое значение. Биологически необходимые металлы выполняют свою физиологическую функцию при оптимальных концентраци­ях в организме. Их недостаток или отсутствие и избыток вызыва­ют заболевания и гибель живых организмов от болезней, связанных с резким нарушением обмена веществ. В избыточном количе­стве тяжелые металлы вызывают нарушения биохимических про­цессов обмена веществ, подавляя или активируя деятельность многих ферментов. Особенности влияния тяжелых металлов на окружающую среду в значительной мере обусловлены их биогео­химическими свойствами (табл. 6.4).