Тяжелые металлы в почве
ествах находиться в растворенном состоянии.
Железо обнаруживается в основном в водах с низкими значениями Eh.
В результате химического и биохимического (при участии железобактерий)
окисления Fe(II) переходит в Fe(III), который, гидролизуясь, выпадает в
осадок в виде Fe(OH)3. Как для Fе(II), так и для Fe(III) характерна
склонность к образованию гидроксокомплексов типа [Fe(OH)2]+, [Fe2(OH)2]4+,
[Fe(OH)3]+, [Fe2(OH)3]3+, [Fe(OH)3]- и других, сосуществующих в растворе в
разных концентрациях в зависимости от рН и в целом определяющих состояние
системы железо-гидроксил. Основной формой нахождения Fe(III) в
поверхностных водах являются комплексные соединения его с растворенными
неорганическими и органическими соединениями, главным образом гумусовыми
веществами. При рН = 8.0 основной формой является Fe(OH)3 .Коллоидная форма
железа наименее изучена, она представляет собой гидрат оксида железа
Fe(OH)3 и комплексы с органическими веществами.
Содержание железа в поверхностных водах суши составляет десятые доли
миллиграмма, вблизи болот - единицы миллиграммов. Повышенное содержание
железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде
комплексов с солями гуминовых кислот - гуматами. Наибольшие концентрации
железа (до нескольких десятков и сотен миллиграммов в 1 дм3) наблюдаются в
подземных водах с низкими значениями рН.
Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени
влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав
микрофлоры в водоеме.
Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Обычно в
водоемах с высокой биологической продуктивностью в период летней и зимней
стагнации заметно увеличение концентрации железа в придонных слоях воды.
Осенне-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается
окислением Fe(II) в Fе(III) и выпадением последнего в виде Fe(OH)3.
Содержание железа в воде выше 1-2 мг Fe/л значительно ухудшает
органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает
воду малопригодной для использования в технических целях. ПДКв железа
составляет 0.3 мг Fe/дм3 (лимитирующий показатель вредности —
органолептический), ПДКвр для железа - 0.1 мг/дм3
Кадмий
В природные воды поступает при выщелачивании почв, полиметаллических и
медных руд, в результате разложения водных организмов, способных его
накапливать. Соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными
водами свинцово-цинковых заводов, рудообогатительных фабрик, ряда
химических предприятий (производство серной кислоты), гальванического
производства, а также с шахтными водами. Понижение концентрации
растворенных соединений кадмия происходит за счет процессов сорбции,
выпадения в осадок гидроксида и карбоната кадмия и потребления их водными
организмами.
Растворенные формы кадмия в природных водах представляют собой главным
образом минеральные и органо-минеральные комплексы. Основной взвешенной
формой кадмия являются его сорбированные соединения. Значительная часть
кадмия может мигрировать в составе клеток гидробионтов.
В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах кадмий содержится в
субмикрограммовых концентрациях, в загрязненных и сточных водах
концентрация кадмия может достигать десятков микрограммов в 1 дм3.
Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизнедеятельности
животных и человека. В повышенных концентрациях токсичен, особенно в
сочетании с другими токсичными веществами.
ПДКв составляет 0.001 мг/дм3, ПДКвр — 0.0005 мг/дм3 (лимитирующий
признак вредности — токсикологический).
Кобальт
В природные воды соединения кобальта попадают в результате процессов
выщелачивания их из медноколчедановых и других руд, из почв при разложении
организмов и растений, а также со сточными водами металлургических,
металлообрабатывающих и химических заводов. Некоторые количества кобальта
поступают из почв в результате разложения растительных и животных
организмов.
Соединения кобальта в природных водах находятся в растворенном и
взвешенном состоянии, количественное соотношение между которыми
определяется химическим составом воды, температурой и значениями рН.
Растворенные формы представлены в основном комплексными соединениями, в
т.ч. с органическими веществами природных вод. Соединения двухвалентного
кобальта наиболее характерны для поверхностных вод. В присутствии
окислителей возможно существование в заметных концентрациях трехвалентного
кобальта.
Кобальт относится к числу биологически активных элементов и всегда
содержится в организме животных и в растениях. С недостаточным содержанием
его в почвах связано недостаточное содержание кобальта в растениях, что
способствует развитию малокровия у животных (таежно-лесная нечерноземная
зона). Входя в состав витамина В12, кобальт весьма активно влияет на
поступление азотистых веществ, увеличение содержания хлорофилла и
аскорбиновой кислоты, активизирует биосинтез и повышает содержание
белкового азота в растениях. Вместе с тем повышенные концентрации
соединений кобальта являются токсичными.
В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах его содержание
колеблется от десятых до тысячных долей миллиграмма в 1 дм3, среднее
содержание в морской воде 0.5 мкг/дм3. ПДКв составляет 0.1 мг/дм3, ПДКвр
0.01 мг/дм3.
Марганец
В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания
железомарганцевых руд и других минералов, содержащих марганец (пиролюзит,
псиломелан, браунит, манганит, черная охра). Значительные количества
марганца поступают в процессе разложения водных животных и растительных
организмов, особенно сине-зеленых, диатомовых водорослей и высших водных
растений. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами
марганцевых обогатительных фабрик, металлургических заводов, предприятий
химической промышленности и с шахтными водами.
Понижение концентрации ионов марганца в природных водах происходит в
результате окисления Mn(II) до MnO2 и других высоковалентных оксидов,
выпадающих в осадок. Основные параметры, определяющие реакцию окисления, -
концентрация растворенного кислорода, величина рН и температура.
Концентрация растворенных соединений марганца понижается вследствие
утилизации их водорослями.
Главная форма миграции соединений марганца в поверхностных водах -
взвеси, состав которых определяется в свою очередь составом пород,
дренируемых водами, а также коллоидные гидроксиды тяжелых металлов и
сорбированные соединения марганца. Существенное значение в миграции
марганца в растворенной и коллоидной формах имеют органические вещества и
процессы комплексообразования марганца с неорганическими и органическими
лигандами. Mn(II) образует растворимые комплексы с бикарбонатами и
сульфатами. Комплексы марганца с ионом хлора встречаются редко. Комплексные
соединения Mn(II) с органическими веществами обычно менее прочны, чем с
другими переходными металлами. К ним относятся соединения с аминами,
органическими кислотами, аминокислотами и гумусовыми веществами. Mn(III) в
повышенных концентрациях может находиться в растворенном состоянии только в
присутствии сильных комплексообразователей, Mn(YII) в природных водах не
встречается.
В речных водах содержание марганца колеблется обычно от 1 до 160
мкг/дм3, среднее содержание в морских водах составляет 2 мкг/дм3, в
подземных - n.102 - n.103 мкг/дм3.
Концентрация марганца в поверхностных водах подвержена сезонным
колебаниям.
Факторами, определяющими изменения концентраций марганца, являются
соотношение между поверхностным и подземным стоком, интенсивность
потребления его при фотосинтезе, разложение фитопланктона, микроорганизмов
и высшей водной растительности, а также процессы осаждения его на дно
водных объектов.
Роль марганца в жизни высших растений и водорослей водоемов весьма
велика. Марганец способствует утилизации CO2 растениями, чем повышает
интенсивность фотосинтеза, участвует в процессах восстановления нитратов и
ассимиляции азота растениями. Марганец способствует переходу активного
Fe(II) в Fe(III), что предохраняет клетку от отравления, ускоряет рост
организмов и т.д. Важная экологическая и физиологическая роль марганца
вызывает необходимость изучения и распределения марганца в природных водах.
Для водоемов санитарно-бытового использования установлена ПДКв (по иону
марганца), равная 0.1 мг/дм3.
Ниже представлены карты распределения средних концентраций металлов:
марганца, меди, никеля и свинца, построенные по данным наблюдений за 1989 -
1993 гг. в 123 городах. Использование более поздних данных предполагается
нецелесообразным, поскольку в связи с сокращением производства значительно
снизились концентрации взвешенных веществ и соответственно, металлов.
Влияние на здоровье. Многие металлы являются составляющей пыли и оказывают
существенное влияние на здоровье.
Марганец поступает в атмосферу от выбросов предприятий черной металлургии
(60% всех выбросов марганца), машиностроения и металлообработки (23%),
цветной металлургии (9%), многочисленных мелких источников, например, от
сварочных работ.
Высокие концентрации марганца приводят к появлению нейротоксических
эффектов, п
| |  скачать работу |
Тяжелые металлы в почве |
