Изучение влияния тяжелых металлов на рост и развитие пшеницы

В речных не загрязненных 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 мкг/дм³, ПДКвр 0,01 мкг/дм³. [11]

Марганец

В поверхностные  воды  марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых  руд и других минералов, содержащих марганец (пиролюзит, псиломелан, браунит, манганит, черная охра).  Значительное количества марганца поступают в процессе разложения водных и растительных организмов, особенно сине-зеленых, диатомовых водорослей и высших водных растений. [4] Соединение марганца выносятся в водоемы со сточными водами марганцевых обогатительных фабрик, металлургических заводов, предприятий химической промышленности и с шахтными водами. Факторами, определяющими изменения концентраций марганца, являются соотношение между поверхностным и подземным стоком, интенсивность его при фотосинтезе, разложение фитопланктона, микроорганизмов и высшей водной растительности, а также процессы осаждения его на дно водных объектов.

Высокие концентрации марганца приводят к появлению нейротоксических эффектов, прогрессирующего поражения  нервной центральной системы, пневмонии. [4,11]

Медь

Медь - один из важнейших микроэлементов. Физиологическая  активность меди связана главным  образом с включением ее в состав активных центров окислительно-восстановительных  ферментов. Недостаточное содержание меди в почве отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и способствует бесплодию растительных организмов, развивается анемия у человека. Медь участвует в процессе фотосинтеза  и влияет на усвоение азота растениями, повышает устойчивость к холоду. В месте с тем, избыточные концентрации меди оказывает неблагоприятные воздействия на растительные и животные организмы. Медь в токсичных конце6нтрациях вызывает замедление роста. [21]

Содержание  меди в природных водах колеблется от 2 до 30 мкг/дм³, в морских водах – от 0,5 до 3,5 мкг/дм³. [11] повышенные концентрации меди (до нескольких граммов в литре) характерны для кислых рудничных вод.

Основными источниками  поступления меди в природные  воды являются сточные воды предприятий  химической, металлургической промышленности, шахтные воды, альдегидные реагенты, используемые для уничтожения водорослей. Медь может проявляться в виде коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения. [11] в подземных водах содержание меди обусловлено взаимодействием воды с горными породами, содержащими ее (халькопирит – медный колчедан, халькозин – медный блеск, борнит, малахит, аурит, хризаколла, бротантин).

Предельно допустимая концентрация меди в воде водоемов санитарно- бытового водопользования  составляет 0,1 мкг/дм³ (лимитирующий признак вредности - общесанитарный), в воде рыбохозяйственных водоемов- 0,001  мкг/дм³. [11]

Высокие концентрации меди приводят к интоксикации, анемии и заболеванию гепатитом.

Молибден

Соединения  молибдена попадают в поверхностные  воды в результате выщелачивания их из экзогенных минералов, содержащих молибден. Молибден попадает в водоемы также со сточными  водами обогатительных фабрик, предприятий цветной металлургии. Понижение концентраций соединение молибдена происходит в результате выпадение осадок труднорастворимых соединений, процессов адсорбции минеральными взвесями и потребления растительными водными организмами. [18]

В речных водах  находится в основном в форме  МоО₄^2-. В речных водах молибден обнаружен в концентрациях от 2,1 до 10,6 мкг/дм³. В морской воде содержится в среднем 10 мкг/дм³ молибдена.

В малых количествах  молибдена необходим для нормального  развития растительных и животных организмов. Молибден входит в состав фермента ксантиноксидазы. При дефиците молибдена  фермент образуется в недостаточном количестве, что вызывает отрицательные реакции организма, дефицит молибдена в почве приводит к снижению плодородия. [12]  В повышенных концентрациях молибден вреден. При избытке нарушается обмен веществ.

Предельно допустимая концентрация молибдена в водоемах санитарно- бытового использования составляет 0,25 мкг/дм³. [12]

Мышьяк

В природные  воды мышьяк поступает из минеральных  источников, районов мышьяковистого оруднения (мышьяковой колчедан, реальгар, аурипигмент), а также из зон окисления  пород полиметаллического, меднокобальтого и вольфрамового типа. Некоторое количество мышьяка поступает из почв, а также в результате разложения растительных и животных организмов. [29]  Потребление мышьяка водными организмами является одной из причин понижения концентрации его в воде наиболее отчетливо проявляющегося в период интенсивного развития планктона.

   Значительное количество мышьяка поступает в водные объекты со сточными водами обогатительных фабрик, отходами производства красителей, кожевенных заводов и предприятий, производящих пестициды, а также с сельскохозяйственных угодий, на которых применяются пестициды и инсектициды. [15]

         Соединения мышьяка в повышенных концентрациях является токсичными для организма животных и человека: они тормозят окислительные процессы, угнетают снабжение кислородом органов и тканей. Повышенное содержание в почве приводят к сбрасыванию игл и гибели тонких корней некоторых хвойных, замедление роста растения и не способствует развитию микоризы.

         ПДКв мышьяка составляет 0,05  мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности – санитарно - токсилогический) и ПДКвр – 0,05 мг/дм³ . [11]

Никель

       Присутствие никеля в природных водах обусловлено составом пород, через которые проходит вода: он обнаруживается в местах месторождения сульфидных медно- никелевых руд. Повышенное по сравнению с другими типами водорослей содержание никеля обнаружено в сине- зеленых водорослях. Соединение никеля в водных объектах поступают также со сточными водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик. Огромные выбросы сопровождают сжигание ископаемого топлива. [19]

        Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являясь катализатором. Повышенное его содержание оказывает специфическое действие на сердечно- сосудистую систему.  Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызвать респираторные заболевания. [18]

        Считается, что свободные ионы никеля  (Ni²⁺) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения.

         Содержание никеля в водных объектах лимитируется: ПДКв составляет 0,1 мг/дм³ (лимитирующий признак вредности- общесанитарный), ПДКвр- 0,01 мг/дм³ (лимитирующий признак вредности- токсилогический). [11]

Олово

В природные  воды поступает в результате процессов выщелачивания оловосодержащих минералов (касситерит, станнин), а также со сточными водами различных производств (крашение тканей, синтез органических красок, производство сплавов с добавкой олова и др.).

Токсического  действия олово не велико.

        В незагрязненных поверхностных водах олово содержится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах олово концентрация его достигает единиц микрограммов в 1 дм³. ПДКв составляет 2 мг/дм³. [11,24]

Ртуть

     В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате выщелачивания пород в районе ртутных месторождений (киноварь- ртутный минерал, метациннабарит, ливингстонин), в процессе разложения водных организмов, накапливающих ртуть. Значительные количества поступают  в водные объекты со сточными водами предприятий, производящих красители, пестициды, фармацевтические препараты, некоторые взрывчатые вещества. [34]  Тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути, которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные объекты.

          Пониженные концентрации растворенных  соединений ртути происходит  в результате извлечения их  многими морскими и пресноводными  организмами, обладающими способностью накапливать ее в концентрациях, во много раз превышающих содержание ее в воде, а также процессов абсорбции взвешенными веществами и донными отложениями. [32]

         Соединения ртути высоко токсичны, они поражают центральную нервную  систему человека, вызывают изменения со стороны слизистой оболочки, нарушение двигательной функции и секреции желудочно- кишечного тракта, изменения в крови и др. бактериальные процессы метилртутных соединений, которые во много раз токсичнее минеральных солей ртути. Метил ртутные соединения накапливаются в рыбе и могут попадать в организм человека.

       ПДКв ртути составляет 0,0005 мг/дм³.   [11]

Свинец

      Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды является процессы растворения эндогенных (галенит) и экзогенных (англезит, церуссит и др.) минералов. Значительное повышение содержание свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связанно со сжиганием углей, применение тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д. [21,27] Существенными факторами понижения концентрации свинца в воде является адсорбция его взвешенными веществами и осаждение с ними в донные отложения. В том числе других металлов свинец извлекается и накапливается гидробиотами.

          Лимитирующий показатель вредности  свинца- санитарно- токсилогический  ПДКв свинца составляет 0,03 мг/дм³,ПДКвр- 0,1 мг/дм³. Свинец содержится в выбросами предприятиями металлургии, металлообработки, электротехники, нефтехимии и автотранспорта. Неорганические соединения свинца нарушают обмен веществ в организме, и является ингибитором ферментов. Влияние свинца ан здоровье происходит при вдыхании воздуха, содержащего свинец, и поступление свинца с пищей, водой, на пылевых частицах. Свинец накапливается в теле, в костях и поверхностных тканях. Свинец влияет на почки, печень, на нервную систему и органы кровообразования. Пожилые и дети особенно чувствительны  даже к низким дозам свинца.  [8,25]

Сурьма    

       Сурьма поступает в поверхностные воды за счет выщелачивания минералов сурьмы (стибнит, валентинит, сервантинит, стабиоканит) и со сточными водами резиновых, стекольных, красильных, спичечных предприятий.  [10]

         В незагрязненных поверхностных водах сурьма находится в субмикрограммовых концентрациях, в морской воде ее концентрация достигает 0,5 мкг/дм³, в подземных водах- 10 мкгЯдм³ (лимитирующий показатель вредности – санитарно- токсилогический), ПДквр- 0,01 мг/дм³.

       Хром

           В поверхностных воды соединения трех- и шестивалентного хрома попадают в результате выщелачивания пород ( хромит, крокоит, уваровит и др.). некоторые процессы поступают в процессе разложения организмов и растений, из почв. Значительные количества могут поступать в водоемами со сточными водами гальванических цехов, красильных цехов текстильных предприятий, кожевенных заводов и предприятий химической промышленности. [14] Понижение концентрации ионов хрома может наблюдаться в результате потребления их водными организмами и процессов адсорбции.

           Соединения хрома в повышенных количествах обладают канцерогенными свойствами. Содержание их в водоемах санитарно-бытового использования не должны превышать ПДКв 0,05 мкг/дм³. [11]

        Цинк

        Попадает в природные воды  в результате протекающих а  прероде процессов разрушения и растворения горных пород и минералов (сфаленит- цинковая обманка, цинкит, госларит, смитсонит, каламит), а также со сточными водами рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и др. [16]

           Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост, и нормальное развитие организма. Он необходим для выработки фермента ингидраза, который играет важную роль в процессе дыхания. Цинк необходим для Т- лимфоцитов, без которого иммунная система человеческого организма не может бороться с инфекциями. В тоже время многие соединения цинка токсичны, прежде всего, его сульфат и хлорид.

        ПДКв цинк составляет 1 мгЯдм³, ПДКвр цинка- 0,01 мг/дм³. [11]

        Тяжелые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись водорода и серы, в прогнозе же они должны стать самыми опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы. Загрязнение тяжелыми металлами связано с их широким использованием промышленном производстве вкупе со слабыми системами отчистки, в результате чего тяжелые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и почву, загрязняя и отравляя ее. [16]

         Почва является основной средой, в которую попадают тяжелые металлы. В том числе из атмосферы и водной среды. Она также служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из нее в Мировой океан. Из почвы тяжелые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу более высокоорганизованным животным.  [18]

 

1.2. Загрязнение  растений металлами и его экологические  последствия.

        Главным источником загрязнения воздуха и почв металлами служат продукты сжигания топлива и выбросы промышленных предприятий, особенно горнодобывающих и металлургических. Соединения металлов, выбрасываемых в воздух различными производствами в составе пыли, дыма и летучей золы, оседают на почву и растения на расстоянии от нескольких до десятков и даже сотен километров от источника эмиссий.   [23]

       В городах увеличивается содержание Pb, Zn, Cd, Fe, Ni и других металлов как в почвах [33], так и в растениях. [26,27]