Соединения тяжелых металлов.

Решением Европейской эко­логической комиссии ООН в группу наиболее опасных тяжелых металлов выделены ртуть, свинец, кад­мий, хром, марганец, никель, кобальт, ванадий, медь, железо, цинк, сурьма, а также типичные металлоиды мышьяк и селен.

В природных водах атомы тяжелых металлов присутствуют в различных ионных и молекулярных формах. Железо, хром и мар­ганец могут быть представлены также разными валентными со­стояниями. Выделяют три формы, в которых атомы тяжелых ме­таллов мигрируют в водных средах: истинно растворенная, взвешенная и коллоидная. Валентное состояние атомов этих элементов и формы их соединений в природных водах определяются сово­купностью различных факторов и процессов (химических и био­тических, гидрологических и гидродинамических).

Наиболее важными химическими процессами являются окис­ление, восстановление, гидролиз и комплексообразование. В окисле­нии и восстановлении лидирующую роль в водных экосистемах обычно играют энзиматические реакции в клетках микроорганиз­мов различных таксономических групп.

Гидролитические процессы приводят к образованию моно- и полиядерных гидроксокомплексов. Интенсивность гидролиза за­висит от общей концентрации атомов металлов в воде, рН среды и конкурирующих процессов. Многие двухвалентные металлы об­разуют устойчивые при рН 5—11 гидроксокомплексы типа [Ме(ОН)]^-, [Ме(ОН)₂], [Ме₂(ОН)]⁺³ [Ме₂(ОН)₆]². Лигандами в ком­плексах могут быть не только анионы гидроксила, но и молекулы воды [Ме(Н₂О)₆]²⁺ или другие доступные в данной среде анионы: [Ме(НСО₃)] [Ме(СОз)], [Ме(Н₂О)₅С1]⁺.

Важную роль в миграции атомов тяжелых металлов играют ра­створенные в воде органические соединения — гуминовые и фульвокислоты, аминокислоты и белковоподобные вещества и (отчасти) углеводы. В природных поверхностных водах высокой цвет­ности в качестве основных миграционных форм выступают комп­лексы с гумусовыми компонентами. В составе этих нерегулярных полимеров выявлены многочисленные группировки, которые уча­ствуют в связывании ионов металлов

Поведение тяжелых металлов в водной среде.

В водные экоси­стемы атомы тяжелых металлов поступают из почв и горных по­род в результате химического и микробиологического выщелачи­вания минералов, с паводковыми и дождевыми водами, а также при осаждении из атмосферы пылевых частиц и аэрозолей, вов­леченных в воздушный перенос. Значительный вклад в загрязне­ние вод вносит деятельность человека. Антропогенными источни­ками соединений тяжелых металлов для водных объектов, как и для атмосферы, служат предприятия энергетики, горнодобыва­ющего и перерабатывающего комплекса, химические комбинаты, а также сельскохозяйственные предприятия. При интенсивном зем­леделии, особенно в условиях монокультуры, приходится исполь­зовать большие количества химических средств защиты растений, в число которых входят и соединения тяжелых металлов. Напри­мер, протравливание зерна перед посевом производится ртутьсодержащими фунгицидами; в состав фунгицидов входит также медь в форме хорошо растворимого сульфата (купросил, купроксат, бордосская жидкость и др.) и применяется как альгицид.

Выводы:

• Химическое загрязнение Мирового океана представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно активные вещества, пестициды).

• Наличие органических веществ часто приводит к расходованию кислорода в воде и к его полному исчезновению.

•В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и ПАВ, нарушается газообмен на границе воздух вода.

• Стойкие органические загрязнители — группа специфических химических веществ, которым присущи четыре общих, характерных для них свойства: 1) высокая токсичность; 2) длительная устойчивость в окружающей среде; 3) способность накапливаться в живых организмах; 4) способность к трансграничному переносу на большие расстояния.

• Диоксины — полихлорированные полициклические соединения. Являются кумулятивными ядами и относятся к группе опасных ксенобиотиков. Диоксины — это глобальные экотоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, тератогенным и эмбриотоксическим действием.

• ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) — инсектицид, накапливаясь в живых организмах, оказывает на них чрезвычайно токсическое действие.

Контрольные вопросы

1. Какие химические вещества относятся к классу СОЗ?

2. Почему диоксины относятся к чрезвычайно опасным соединениям?

3. С чем связан запрет на изготовление и применение ДДТ?

4. Какую опасность представляют пестициды?

5. Какие вещества можно отнести к кумулятивным ядам?

6. Назвать пути попадания тяжелых металлов в организм человека.

7. Какие металлы представляют наибольшую опасность для морских биоценозов?