Форми міграції важких металів у природних водах, їх доступність та токсичність для гідробіонтів

На відміну від багатьох забруднюючих речовин, особливо органічних, важкі метали в залежності від багатьох факторів можуть знаходитися у природних водах у вигляді частинок різного ступеню дисперсності (зависів, колоїдів, гідроксокомплексів, низько - та високомолекулярних сполук з органічними та неорганічними лігандами) [18].

Форми міграції важких металів у природних водах значною мірою визначають біологічну активність та, відповідно, ступень токсичності цих хімічних елементів, яка залежить не лише від їх концентрації у воді, а й від форми їх находження. Співвідношення цих форм визначається фізико-хімічними та біологічними параметрами водного середовища: температурою, жорсткістю, лужністю, наявністю біогенних та органічних речовин тощо. Важко виокремити визначальні фактори, оскільки у певних водних об’єктах та за відповідних умов кожний з них може бути домінуючим.

Можна виділити дві основні форми існування важких металів - завішена та розчинна. Серед процесів, які контролюють співвідношення цих форм, найбільше значення мають гідроліз та комплексоутворення. Природні води містять набір різноманітних неорганічних та органічних речовин, які утворюють з іонами металів різноманітні комплекси. Серед потенційних комплексоутворювачів. Виділяють гумусові кислоти, пептиди, амінокислоти, поліфеноли та деякі неорганічні речовини [38].

На даний час встановлено, що незакомплексовані іони металів ("вільні іони") характеризуються найбільш враженим ступенем токсичності для водних організмів. Зв’язування та абсорбційні процеси грають суттєву роль у детоксикації важких металів [32].

Одним з факторів, що впливають на токсичність хімічних елементів модна назвати рН середовища, бо лужність визначає стан важких металів у гідросфері, що впливає на їх біологічну активність. Так, наприклад, при рН6,5 свинець повністю осаджується при рН 5,5 - утворює розчинені комплекси з гуміновими кислотами. Нікель утворює стабільні комплекси з органічними лігандами при рН 7,0-7,5. При рН 8 цинк гідролізується, утворюючи стабільні сполуки Zn (OH) 2, а при рН 6,7 - сорбується завішеними частинками. З підвищенням рН збільшується сорбція кадмію донними відкладами, при зниженні рН значна частка кадмію переходить до розчину [18].

Таким чином, можна вважати, що при підвищенні рівня рН утворюються різноманітні комплекси, що призводить до детоксикації хімічних елементів. Це пов’язано з недоступністю їх для гідро біонтів, бо вони не здатні проникати всередину організму через покриви та залозистий епітелій зябер. До організму гідробіонтів може проникати лише певна частина металів, що знаходяться у воді. Найбільш доступними для тварин є незв’язані у комплекси іони важких металів, а також комплексні сполуки з молекулярною масою порядка кількох тисяч а. е. м., у той час як їх високомолекулярні сполуки є біологічно неактивними. Відповідно, в окремих випадках навіть за високих концентрації важких металів у воді, але наявних у закомплексованому стані, їх токсична дія на організм риб може не проявляться. У той же час, незв’язані у комплекси акваіони, які знаходяться у воді у невисоких концентраціях, можуть безперешкодно проникати до організму, викликаючи токсичний ефект [9].

Таким чином, ефективність біологічної дії важких металів значною мірою залежить від активної реакції середовища, температури та інших факторів, які визначають та змінюють фізико-хімічні та біологічні властивості елементів. Визначальним фактором токсичності та біодоступності важких металів є не їх абсолютна концентрація у воді, а їх форма міграції, від якої залежить доступність хімічних елементів для гідро біонтів [18].

Цікаві статті з розділу

Проблеми утилізації відходів
Зростаюча кількість відходів і недостача засобів їхні переробки характерні для багатьох міст. Муніципальні влади повсюдно намагаються знайти кращий спосіб для утилізації відходів своїх ...

Екологічний моніторинг
Існування людського суспільства незмінно пов’язане з використанням довкілля як середовища проживання та створення засобів життєзабезпечення - продуктів харчування, сировини й матеріалів для побу ...

Наукові нормативи гранично допустимих викидів (ГДВ)
В умовах науково-технічного прогресу значно ускладнились взаємовідносини суспільства з природою. Людина отримала можливість впливати на хід природних процесів, підкорила сили природи, почал ...