Диссертация (1154494), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Классификация по биологическим свойствам. Принадлежностьхимического элемента к тяжёлым металлам определяется не плотностью, аатомной массой. Тяжёлые металлы – это металлы, атомная масса которыхсоставляет более 40 а. е. м. (атомных единиц массы) (Лозановская и др.,1998) или более 50 а. е. м. (Садовникова, 2006; Панин, 2008 и др.) С этойточки зрения в настоящее время к тяжёлым металлам относят более 40элементов периодической системы Д. И. Менделеева с атомной массойсвыше 40, а иногда 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd,Sn, Hg, Pb, Bi, и др.3.
Классификация по биогеохимическим свойствам. РассматриваласьФ. Кларком, В. И. Вернадским, В. М. Гольдшмидтом и А. Е. Ферсманом.Наиболее распространена классификация В. М. Гольдшмидта, по которой всеэлементы делятся на 5 групп: литофильные, халькофильные, сидерофильные,атмофильные и биофильные (Птицын, 2006).Ю. Н. Водяницким была предложена почвенно-агрохимическаяклассификация ТМ и полуметаллов, в рамках которой были выделены новыегруппы:органофильные,манганофильные,силикатофильные,сидерофильные и галофильные элементы. Эта классификация появилась всвязи с тем, что прогноз поведения химических элементов в загрязнённыхпочвах с помощью геохимических классификаций оказался практическиневозможным (Водяницкий, 2008).Количество элементов в группе ТМ с учётом положенных в основуклассификации критериев постоянно менялось.
В ХХ в. биологи, экологи ибиогеохимики занимались, как правило, изучением Pb, Cu, Zn, Cd, Sb, Sn, Bi,Hg, Cr, а такие элементы, как V, Ti, Mn, Sr, As и некоторые другие,становились объектами исследования значительно реже (Алексеев, 1987).Джон Вуд, например, к токсичным ТМ относил Be, Co, Ni, Cu, Zn, Rb, Cd,Ag, Au, Hg, Sb, Bi, Pt, Pb (Wood, 1974). Многие исследователи, ведущиенаблюдения за состоянием окружающей среды, отмечали неравнозначностьэтих элементов как загрязняющих веществ, учитывая их роль в окружающей12среде. Так, Ю.
А. Израэль (1989) в перечень химических веществ,определение которых необходимо в природных средах на фоновых станцияхв биосферных заповедниках, включил в раздел «Тяжёлые металлы» свинец,ртуть и кадмий.Следует особо подчеркнуть тот факт, что практически во всехклассификациях речь идёт о токсичности ТМ. Использование термина«тяжёлые металлы» подразумевает токсичность элемента, его способностьнанести значительный вред любому живому организму (Шкуратова, 1998;Ермохин и др., 2002).В зависимости от концентрации некоторые ТМ иногда называютмикроэлементамииультрамикроэлементами(Алексеев,1987).Есликонцентрация металла в окружающей среде избыточна и токсична для живыхорганизмов, то его включают в группу ТМ, при нормальном содержании илиего дефиците – в группу микроэлементов.
Термины «микроэлементы» и«тяжёлые металлы», по мнению В. А. Убугунова и В. А. Кашина (2004),подчёркиваютнеколичественные,акачественныехарактеристикиэлементов. Так, цинк, медь, железо, никель и некоторые другие металлыотносят к микроэлементам (это так называемые эссенциальные элементы),так как доказаны их жизненная необходимость и широкий спектрбиологического действия (Зеленин, 2000; Черненькова, 2002).В настоящее время в живых организмах встречаются около 80элементов, из них эссенциальными признаны только 15: Fe, J, Cu, Zn, Cr, Co,Mo, Ni, Se, V, Mn, As, F, Si, Li. Однако в случае высокой концентрации ихвлияние на живые организмы является негативным.
При относительнонизких концентрациях ряд неэссенциальных элементов не оказывает влиянияна растительные и животные организмы (Панин, 2000; Калетина, 2008).Установлено,чтопрактическивсетяжёлыеметаллыактивноучаствуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов.Исключение составляют свинец, ртуть, кадмий и висмут, поскольку ихбиологическая роль остаётся достаточно неясной.13Тяжёлые металлы с учётом их роли в функционировании живыхсистем по степени опасности для живой природы были разделены на классы(табл.
1).В настоящее время вРоссии действует ГОСТ 17.4.1.02-83, всоответствии с которым химические вещества, в том числе и металлы, постепени токсического действия на окружающую среду подразделены на трикласса:1. Высоко опасные вещества - As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn, F;2. Умеренно опасные вещества - В, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr;3. Мало опасные вещества - Bа, V, W, Mn, Sr.Таблица 1Классы элементов по степени опасности(Протасов, 2005; Птицын, 2006)I классII классIII класс(особо токсичные)(токсичные)(слаботоксичные)Кадмий (Cd)Бор (B)Барий (Ba)Мышьяк (As)Кобальт (Co)Ванадий (V)Ртуть (Hg)Медь (Cu)Вольфрам (W)Свинец (Pb)Молибден (Mo)Марганец (Mn)Селен (Se)Никель (Ni)Стронций (Sr)Цинк (Zn)Сурьма (Sb)Хром (Cr)В.
Б. Ильин отмечает, что наиболее опасными загрязнителями следуетсчитать ртуть, свинец, кадмий и мышьяк, поскольку темпы их накопления вокружающей среде, обусловленные техногенными факторами, очень высоки(Ильин, 1991).1.3. Уровни содержания тяжёлых металлов и мышьяка в водныхобъектахПриведём результаты современных исследований по содержанию ТМв водных объектах мира.14Flora Ferati et al. (2015) приводят следующие результаты содержанияТМ и мышьяка в отложениях рек Трепка и Ситница: As - 53,78–1 699,42мг/кг, Cd - 2,91–1 691,93 мг/кг, Co - 10,67–22,85 мг/кг, Cr - 43,61–178,20мг/кг, Cu - 26,18–367,21 мг/кг, Ni - 35,19–180,13 мг/кг, Pb - 219,30–5 834,7мг/кг и Zn - 451,91–5 954,75 мг/кг.
Наибольшие значения концентрациимногих элементов наблюдались на участке в местах горной флотации.Удивительно, но отмечены высокие концентрации Cd, Cu, Pb, и Zn научастках, где отсутствует промышленный сток. Содержание Zn и Pb вдонных отложениях отражает комбинацию природного геохимическогофона, антропогенного влияния и смешанного влияния внутри лимана (Li etal., 2000). На распределение As, Cd, Cu, Pb и Zn в отложениях могут влиятьприродные факторы (горные породы, почвы, процессы выветривания), атакже антропогенные источники. С другой стороны, уровни As, Cd, Cu, Pb,Ni и Zn превышают пороговые фоновые мировые средние значения.Результаты показывают, что реки Трепка и Ситница сильно загрязнены.Основныезагрязненияантропогенногохарактерапоступаютизгорнодобывающей и металлургической отраслей региона.Значения PLI (Pollution Load Index - индекс нагрузки загрязнения)колебались от 1,89 до 14,1.
Это говорит о том, что уровни концентрациитяжёлых металлов на всех исследуемых участках превышают фоновыезначения. Средние значения индекса геоаккумуляции в речных осадкахпоказывают на высокую интенсивность загрязнения тяжёлыми металлами имышьяком рек Трепка и Ситница: Cd > As > Pb > Zn > Cu > Co > Cr > Ni.Кластерный анализ показывает, что As, Cd, Cr, Co, Cu, Ni, Pb и Zn поступаютиз антропогенных источников, в основном это выбросы от горной флотациии эрозия горных пород, отходы с завода по переработке цинковых руд. Дляпредотвращениядальнейшегозагрязнениянеобходимпостоянныймониторинг за антропогенными выбросами (Flora Ferati et al., 2015).По данным S. Rajeshkumar et al. (2017), концентрации тяжёлыхметаллов в донных отложениях из залива Meiliang в Тайху (озеро в Китае)15выше зимой и летом, чем весной и осенью. При этом элементы по среднемусодержанию в донных отложениях располагались в следующем порядке: Pb >Cr > Cu > Cd.В работах Md.
Simul Bhuyan et al. (2017) указано, что концентрация Feв донных отложениях варьировала от 737 до 2 385 мг/кг. Максимальноезначение (2 385 мг/кг) было зарегистрировано на загрязненном участке вовремязимнегосезона.НаибольшаяконцентрацияPb(6,98мг/кг)регистрирована в промышленной зоне также в зимний период. Однако поданным Ahmad et al. (2010), что максимальное значение Pb (77,13 мг/кг) вдонных отложениях обнаружено на реке Буриганга (Бангладеш) во времясезонов дождей.В работах у Xiaoling Ma et al.
(2016) приведен следующий ряд ТМ поубыванию их содержания в осадках Желтой реки: Cr > Zn > Ni > Cu > Pb >Co > Cd. Концентрации Cr варьировали от 61,29 до 139,52 мг/кг смаксимальнымизначениямиповсеместнопосравнениюсдругимитяжёлыми металлами. Далее следовал Zn с самым высоким значением 74,64мг/кг и самым низким 39,87 мг/кг. Для Cd наибольшее значение составило6,57 мг/кг наименьшее – 0,12 мг/кг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
