Тяжелые металлы

К числу важнейших факторов, обуславливающих загрязнение воды, относятся тяжелые металлы. Попадание в воду тяжелых металлов связано с деятельностью целого ряда отраслей промышленности (табл. 1).

Поскольку тяжелые металлы содержатся также и в бытовых отходах, существует опасность, что они могут попадать из свалок в грунтовые воды и водоемы. Должно быть категорически запрещено использование соединений, содержащих тяжелые металлы, еще в 1970-е годы применявшихся для защиты растений от вредителей.

Попавшие в воду соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по большому объему. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов или сульфидов, частично адсорбируются на минеральных или органических осадках. Поэтому содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно растет.

Таблица 1

Отрасли промышленности, загрязняющие природную среду тяжелыми металлами.

Название отрасли	Cd	Cr	Cu	Hg	Pb	Ni	Sn	Zn
Целлюлозно-бумажная промышленность		+	+	+	+	+		+
Производство хлора и щелочей	+	+		+	+		+	+
Производство удобрений	+	+	+	+	+	+		+
Очистка нефти	+	+	+		+	+		+
Производство стали	+	+	+	+	+	+	+	+
Цветная металлургия		+	+	+	+			+
Авто- и авиастроение	+	+	+	+	+		+	+
Стекло, цемент, керамика		+

При достижении насыщения адсорбционной способности осадков, тяжелые металлы могут переходить в воду. Но еще задолго до наступления насыщения тяжелые металлы могут поступать в воду, оказывая вредное воздействие на природную среду. Частично этот процесс наблюдается в половодье, когда бурные потоки уносят донные отложения. В эти периоды концентрация тяжелых металлов в воде может повышаться в 10 раз [Error: Reference source not found].

Если рН воды значительно меньше 7, то осажденные тяжелые металлы также могут перейти в воду. Значение рН уменьшается при попадании кислот в водоемы, как в результате кислотных осадков, так и в результате промышленных сбросов.

В эвтрофированных водоемах кислотность воды также повышается за счет активного выделения микроорганизмами СО₂. В таких водоемах преобладают анаэробные условия, которые способствуют образованию летучих соединений тяжелых металлов. Поэтому, эвтрофизация, кроме всего прочего, еще и способствует загрязнению воды тяжелыми металлами.

Для некоторых тяжелых металлов установлена возможность усвоения их организмами. Связываясь с белками, тяжелые металлы крайне медленно выводятся из организма, что приводит к накоплению этих веществ в течение жизни – биоаккумулированию.

Экологическое значение тяжелых металлов в цепи питания можно продемонстрировать на примере ртути – первого металла, для которого было обнаружено биоконцентрирование.

В 1953 г в Японии у 121 жителя побережья в бухте Минамата было обнаружено заболевание, сопровождавшееся ломотой в суставах, нарушением слуха и зрения. Это заболевание, вошедшее в литературу по названием «болезнь Минамата», закончилось смертью для почти трети больных. Расследование позволило установить, что на ацетиленовом производстве ртутные отходы сбрасывались в реку, впадающую в бухту Минамата. Ртуть, о чем первоначально и не подозревали, микробиологическим путем превращалась в метилртуть, которая через планктон, моллюсков и рыб, в конце концов, попадала на стол и в пищу. В этом цикле ртуть постепенно концентрировалась и в конце цепи, дойдя до человека, достигала токсичной концентрации.

Вообще подобные вещества представляют особую опасность для организма вследствие их устойчивости и липофильности (взаимодействию с жирами). Биологический период полувыведения^ ртути составляет для человека 70 – 80 дней. Для кадмия период полувыведения составляет более 10 лет, поэтому даже следам кадмия, если они систематически попадают в организм, надо уделять самое серьезное внимание.

Токсичность тяжелых металлов связана с образованием биологически активных соединений с ферментами. Действие на организм при этом может быть разнообразно: кадмий, например, откладывается в костях, ртуть – в клетках центральной нервной системы, хром блокирует многие ферменты печени, свинец вызывает умственную отсталость детей.

У растений устойчивость к действию тяжелых металлов выше, чем у людей и животных. В растениях тяжелые металлы могут отлагаться в клеточных стенках (целлюлоза), становясь физиологически неактивными. Поэтому необходимо обращать особое внимание на содержание тяжелых металлов в растениях, употребляемых в пищу. Растения могут нормально развиваться даже при таких концентрациях тяжелых металлов, которые для человека являются токсичными.