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

Проектування безвідходного виробництва з використанням біоконверсійних технологій утилізації відходів тваринництва
Біотехнологія – напрямок сучасної науки і техніки, головним завданням якого є використання біологічних процесів, систем і організмів в різних галузях людської діяльності (сільське господарс ...

Роль ферментативних антиоксидантів при окисному стресі
Стан оточуючого середовища міст України на даний час потребує переходу до інтенсивних методів запобігання його забруднення, зокрема до розробки біологічних методів очистки. Одним з них є зе ...

Оцінка стану заповідної справи в Рівненській області
Вагоме місце у відновленні природи в нашій країні відведене розвитку природно-заповідного фонду як складової частини реалізації стратегії гармонійного розвитку суспільства. Після введення в дію у 1992 ...