Предмет и задачи экологической химии

S. На их долю приходится 97-98% массы  тела.Усредненный состав белков животных:

C – 51-55%; H – 6,5-7,0%;

O – 22-24%; S – 0,3-2,5%;

N – 15-18%; P – 0,5%.

Классификация по функциональной роли: Элементы электролитного фона: Na+

, K+,Mg+2,Ca+2, Cl-

. Ионы Na+, K+,Mg+2 и Ca+2 составляют 99% общего содержания металлов в организме.

– Микроэлементы – это химические элементы, атомы или ионы которых входят в состав

ферментов, гормонов и других биологически  активных веществ: Zn2+ - карбоангидраза,

карбоксипептидаза; Fe3+ - каталаза, пероксидаза;

Mo6+ - альдегидоксидаза; Co2+ -рибонуклеотидредуктаза. Классификация биогенных

элементов

• Классификация по содержанию элементов в

организме: Макроэлементы – это биогенные элементы, содержание которых превышает 0,01% массы тела: к ним отнесены  шесть органогенов (C, H, O, N, P, S), ионы электролитного  фона (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-

) и железо. На долю  макроэлементов приходится 99,99% массы тела.

– Микроэлементы – это  биогенные элементы, содержание  которых в организме находится в пределах от 10-3 до 10-5 %.

К ним относятся: Zn, Mn, Mo, Cu, I, F, Br и др.

– Ультрамикроэлементы – это биогенные элементы,  содержание которых в организме меньше, чем 10-5 %. К ним относятся: Al, Cr, Se и др Микроэлементы, когда их концентрация в организме превышает биотическую концентрацию, проявляют токсическое действие на организм.

• Наоборот, токсичный элемент As в микродозах оказывает

биостимулирующее действие.

• Нет токсичных элементов  – есть

токсичные дозы. Биогеохимические провинции – территории различных размеров с избытком или

недостатком определенных элементов, что  приводит к характерным реакциям

организмов (например, к эндемическим  заболеваниям).

• Эндемические заболевания  – это  заболевания, в этиологии которых главную  роль играет недостаток или избыток как  биогенных, так и токсических микроэлементов (микроэлементозы).• Дефицит микроэлементов:

– Fe - железодефицитная анемия

– Co - злокачественная анемия

– F - кариес

– I - гипотиреоз

– Se - синдром внезапной  смерти

– Cr - симптомы диабета

• Избыток микроэлементов:

– Fe - сидероз

– Mo - подагра

– Cu - заболевание ЦНС

 

Второстепенные  элементы – это элементы, которые не представляют особой ценности для организма. Они нередко мигрируют между средой и организмами. Большинство из них принимает участие в общем осадочном механизме, некоторые могут поступать в атмосферу. Есть элементы, которые, не будучи биогенными, могут поступать в атмосферу. Есть элементы, которые, не будучи биогенными, могут концентрироваться в определенных тканях живых организмов, причем при достижении определенных концентраций становятся опасными для жизнедеятельности.

В окружающую среду поступает  значительное количество элементов, которые  связаны с деятельностью человека и представляют опасность для  его здоровья. Поэтому при проведении экологических исследований необходимо учитывать круговороты практически  всех элементов и соединений.

Многие второстепенные элементы в обычных для экосистемы концентрациях  почти не оказывают влияния на состояние организмов, поэтому их круговорот до недавнего времени  мало интересовал экологов. В качестве примера можно привести стронций. Раньше этому элементу не придавали  особого значения, однако в связи  с тем, что стронций появился в  биосфере в больших количествах  и представляет опасность для  здоровья, интерес к нему резко  возрос.

Опасность стронция состоит  в том, что по химическим свойствам  он похож на кальций, поэтому, попав  в организм, накапливается в костях и находится в непосредственной близости к кроветворным тканям. При  изучении осадочного цикла установлено, что около 7 % всего осадочного материала, стекающего вниз по рекам, составляет кальций, а на каждую тысячу атомов кальция приходится два-четыре атома  стронция. Одним из продуктов расщепления  ядер урана является радиоактивный Sr-90, который характеризуется относительно длительным периодом полураспада и, попав в биосферу, может длительное время участвовать в круговороте. Это изотоп, которого не существовало в природе до расщепления атома  человеком. Небольшие количества Sr-90, содержащегося в осадках, выпавших после испытаний ядерного оружия и аварий на предприятиях ядерно-топливного цикла, мигрируют вместе с кальцием по пищевым цепям и накапливаются  в костных тканях. По мнению некоторых  медиков, уже в 1970 году Sr-90 содержался в костях людей в количестве, достаточном  для канцерогенного действия. Когда  была достигнута договоренность о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, опасность загрязнения Sr-90еншилась, но после аварии на Чернобыльской  АЭС она многократно возросла.

Опасным продуктом деления  ядра является Cs-137, который по своим  свойствам близок к калию. Обладая  большой подвижностью, он с достаточно высокой скоростью циркулирует  по пищевым цепям.

В качестве примера химического  элемента, который и ранее существовал  в природе, но не представлял такой  опасности для здоровья человека, как сегодня, можно привести ртуть. Разработка месторождений и промышленное использование ртути привели  к значительному рассеиванию  ее в биосфере, что повысило вероятность  контактирования ядовитого металла  с организмами. В круговороте  ртути важную роль играют микроорганизмы, которые превращают нерастворимые  ее формы в растворимую, часто очень подвижную ядовитую метилртуть.

Аналогично положение  и с другими тяжелыми металлами, такими как кадмий, медь, цинк, свинец и др.

 

 

42.

 

 

 

 

1. 38. Опишите химическое загрязнение биосферы оксидами углерода и углеводородов.

 

 

 
Диоксид углерода. Органическое вещество в почвах мира (включая 
гумус и живое вещество) содержат в 3 раза больше углерода, чем вся 
наземная растительность. Почвы пустынь и полупустынь районов 
накапливают углерод в неорганических соединениях, в первую очередь 
в виде карбонатов кальция. Эти формы углерода образуют существен- 
ную часть его глобального цикла, поскольку они находятся почти на 
поверхности и подвержены эрозии и переотложению. Ежегодно поч- 
венный покров Земли отдает в атмосферу около 5 % почвенных запасов 
углерода за счет образования углекислого газа из органического веще- 
ства. Такое поступление почвенного углерода в атмосферу более чем в 
10 раз превышает его поступление в результате сжигания углерода 
горючих ископаемых, однако почвенный резерв углерода восполняется 
продукцией биомассы. 
Почвенное органическое вещество существует в разных формах, в 
том числе в виде свежих и не полностью разложившихся растительных 
остатков на земной поверхности (подстилки или другие виды детрита), в виде гумуса, распределенного в почвенном профиле. Значительная 
часть почвенного запаса углерода трансформируется в результате дея- 
тельности человека. Например, ведение сельского хозяйства в странах 
умеренного климата в течение полувека привело к потерям органиче- 
ского вещества, составляющим 20—40 % от исходного содержания. 
Часть потерь связана с эрозией почв, однако, еще больше углерода 
теряется в виде эмиссии СО2 в атмосферу, все более усиливающейся 
со временем. Осушение торфяников для земледелия также весьма 
неблагоприятно сказывается на запасах углерода. Другими словами, 
сельское хозяйство оказывается нарушителем природного баланса, 
сложившегося между поступлением фитомассы и микробных остатков 
и освобождением углерода при их разложении. По имеющимся оцен- 
кам, поступление СО2 в атмосферу с сельскохозяйственных земель 
планеты составляет около 20 % от поступления СО2 при сжигании 
ископаемого топлива. 
Растущие концентрации СО2 в атмосфере могут привести к гло- 
бальному потеплению, которое, по-видимому, в свою очередь, способ- 
ствует более активной минерализации органического вещества в 
тундровых и торфяных почвах, что усиливает потери СО2 и ускоряет 
темпы глобальных климатических изменений. До недавнего времени 
тундровые и различные заболоченные почвы, а также торфяники 
выступали в качестве мировых хранилищ почвенного углерода; осо- 
бенно после отступления последних материковых ледников. Ожидае- 
мые потери углерода тундровыми и болотными экосистемами во время 
глобального потепления при разных вариантах климатических сцена- 
риев изучались в лабораториях на монолитах, взятых из соответству- 
ющих почв, а также путей компьютерного моделирования. Мы знаем 
теперь, что в результате таяния арктических льдов вследствие глобаль- 
ного потепления климата будут иметь место абсолютные потери угле- 
рода из тундровых почв, оказавшихся в более теплых и влажных 
условиях, чем те, в которых почвы сформировались. 
Современные исследования глобального цикла углерода включают 
по возможности более точные оценки запасов почвенного углерода и 
в частности, углерода антропогенных источников. Наиболее активное 
сведение лесов под сельскохозяйственные угодья в настоящее время 
происходит в тропиках, так что тропические почвы, по-видимому, 
оказываются основным источником ежегодных поступлений углерода 
в атмосферу (до 60 % от поступлений углерода за счет сжигания 
ископаемого топлива). Динамика и балансы почвенного органического 
вещества специально исследуются на ключевых участках с известными 
недавними изменениями видов использования территории прямыми 
и косвенными методами, в том числе путем изучения изменений 
изотопного состава углерода в почвенном органическом веществе, 
например, при смене естественной растительности сельскохозяйствен- 
ными культурами Оксиды углерода и газообразные углеводороды поступают в атмос- 
феру как за счет промышленных предприятий и коммунального хозяй- 
ства, так и за счет эмиссии этих соединений целинными и пахотными 
почвами. 
Эмиссия СО2 из почвы в атмосферу колеблется очень сильно в 
зависимости от особенностей почв и климатических условий, в том 
числе от содержания органического вещества в почве, влажности, 
температуры. Скорость выделения СО2 растет с температурой и, со- 
гласно ряду исследований, по экспоненциальной зависимости. Пока- 
зано, что из некоторых японских почв скорость выделения СО2 
достигала 3 г (в пересчете на углерод в сутки с площади 1 м2. Для 
некоторых почв тропических лесов Южной Америки найдены уровни 
порядка 1,5 • 10м молекул/(см2 • с). 
Наибольшая эмиссия СО2 при прочих равных условиях характерна 
для тропических почв. Балансовые расчеты показали, что в тропиче- 
ских почвах значительная (если не преобладающая) часть выделяюще- 
гося СО2 обусловлена корневыми выделениями, а меньшая часть — 
разложением органического вещества. 
Известно, что уровень содержания СО2, обычный для атмосферы, т. е. около 0,03 % (по объему), не обеспечивает максимальную продук- 
тивность зеленых растений. Положительное влияние на развитие кор- 
ней и на прирост наземной биомассы оказывает, по данным К. Ку- 
биены, увеличение концентрации СО2 до 2 %, однако при содержании 
СО2 около 8 % уже наблюдается ингибирующий эффект. Таким обра- 
зом, некоторое дополнительное поступление СО2 в атмосферу может 
играть положительную роль, но все же большую экологическую опас- 
ность при этом представляет «парниковый» эффект. 
«Парниковый» эффект. Эмиссия в атмосферу многих газов: СО2, 
СО, СН4, С2Н6) С2Н4, оксидов азота, фреонов — приводит к появлению 
«парникового» эффекта. 
Механизм возникновения «парникового» эффекта чрезвычайно 
прост. Обычное солнечное излучение при безоблачной погоде и чистой 
атмосфере сравнительно легко достигает поверхности Земли, погло- 
щается поверхностью почвы, растительностью, постройками и т. д. 
Нагретые поверхности отдают тепловую энергию снова в атмосферу, 
но уже в виде длинноволнового излучения в соответствии с законом 
Вина, согласно которому частота излучения с максимальной интен- 
сивностью Утт прямо пропорциональна абсолютной температуре Т: 
Кпах= ЬТ, где b — константа. 
Максимум излучения в солнечном спектре лежит в желто-зеленой 
области видимого интервала длин волн. Эта область практически не 
поглощается атмосферными газами N2, O2, С02, Н2О и др., но темпе- 
ратура нагретых поверхностей на Земле много ниже температуры 
поверхности Солнца. Поэтому максимум излучения с поверхности 
Земли в соответствии с законом Вина приходится уже на инфракрасную 
часть спектра. 
В ближнем инфракрасном диапазоне это излучение интенсивно 
поглощается молекулами СО2, СО, СП.,, С2Н6, N2O, имеющими интен- 
сивные полосы поглощения в интервалах длин волн 2—5 нм. В 
результате инфракрасное излучение Земли не рассеивается в космиче- 
ском пространстве, а расходуется на повышение интенсивности теп- 
лового движения молекул в атмосфере, что и вызывает общее 
повышение температуры. Для предупреждения или полного исключе- 
ния поступления в атмосферу оксидов углерода и серы, снижения 
«парникового» эффекта и кислотных выпадений предлагались в разные 
времена своеобразные проекты, часть из которых пока имеют оттенок 
научной фантастики. Так, предложен способ складирования СО2 в 
твердом или жидком состоянии в глубоких отработанных шахтах. Там 
же складируются и твердые оксиды серы. Принципиально такая схема, 
видимо, осуществима, но условия ее реализации и стоимость пока не 
позволяют надеяться на осуществление в ближайшее время. Склади- 
рованные жидкие или твердые оксиды можно при этом утилизировать, 
используя, в частности, для перевода СО2 в биомассу. 
Оксид углерода (II). Одним из наиболее токсичных веществ, за грязняющих атмосферу, является оксид углерода СО, который активно 
взаимодействует с гемоглобином крови и уже при очень низкой 
концентрации снижает ее способность переносить кислород. Содер- 
жание СО в воздухе около 0,01 % (по объему) вызывает головную боль, 
снижение умственной деятельности и расстройство ряда физиологи- 
чесЧсих функций организма. 
Основную массу глобальных выбросов СО дают двигатели внутрен- 
него сгорания, а следовательно, промышленно развитые регионы: 
94,5 % техногенного СО выбрасывается в атмосферу в северном полу- 
шарии, причем 81 % Этого количества приходится на страны Северной 
Америки и Западной Европы, в том числе около 50 % мирового выброса 
СО приходится на США. 
Оксид углерода (II) — химически довольно инертный газ: в тропо- 
сфере он очень медленно окисляется кислородом и озоном воздуха. 
Оценки продолжительности пребывания СО в атмосфере весьма раз- 
норечивы — от одного месяца до пяти лет, и поэтому трудно составить 
четкие представления о круговороте СО в природе. 
Оксид углерода СО может продуцироваться в почвах, причем и 
небиологическим путем. Экспериментально установлено выделение 
СО за счет обычных в почвах фенольных соединений, содержащих 
группы ОСН3 или ОН в орто- или /ш/ю-положении по отношению к 
первой гидроксильной группе. Общий баланс продуцирования небио- 
логического СО и его окисления микроорганизмами зависит от конк- 
ретных экологических условий и в первую очередь от влажности и 
значения рН. Так, из аридных почв небиологический СО выделяется 
непосредственно в атмосферу, вызывая локальное увеличение концен- 
трации СО. Но в глобальном масштабе преобладают, видимо, процессы 
окисления СО; по ряду данных, окисление СО микроорганизмами 
'достигает величин порядка 190—580 Тг/год, тогда как эмиссия небио- 
логического СО не превышает, видимо, 30 Тг/год (Тг — террограмм, 
или 1012 г). 
Следует подчеркнуть, что конечным продуктом сгорания всех видов 
топлива, разложения всех видов органического вещества, доокисления 
СО и ряда других процессов, протекающих при участии углерода и его 
соединений, является диоксид углерода СО2. От других газообразных 
техногенных выбросов СО2 отличается тем, что в естественных усло- 
виях он продуцируется в огромных количествах и его круговорот в 
биосфере является одним из основополагающих процессов массо- и 
энергообмена в природе и поддержания жизни на Земле. Сам по 
себе диоксид углерода не является токсикантом, однако в XX в. его 
среднепланетная концентрация в воздухе стала ежегодно повышать- 
ся на 0,8—1,5 мг/кг. Это вызвано сжиганием горючих ископаемых 
(~5 • 109 т/год в пересчете на углерод), использованием сельскохозяй- 
ственного сырья и древесины (~5 • 109 т/год), что эквивалентно 
ежегодному поступлению в атмосферу (30—42) • 109 т СО2.- Почти не представляя опасности как самостоятельные загрязняю- 
щие вещества воздушной среды (за исключением высоких концентра- 
ций — до 10 частей на миллион и более), углеводороды обусловливают 
мощность и плотность фотохимического смога. При этом в результате 
фотохимических реакций углеводороды образуют весьма токсичные 
продукты: альдегиды, кетоны. 
Метан и другие низшие алканы, такие, как этан, пропан, накапли- 
ваясь в атмосфере, влекут за собой постепенное повышение среднего- 
довой температуры, что является следствием «парникового» эффекта. 
Все участвующие в формировании «парникового» эффекта газы 
могут быть как природного (естественного), так и антропогенного 
происхождения. Углеводороды до сих пор поступают в атмосферу 
преимущественно как продукт биологических процессов; считается, 
например, что до 80 % поступающего в атмосферу метана СН4 обра- 
зуется биологическим путем. Однако надо иметь в виду, что человече- 
ская деятельность, направленная на увеличение площадей орошаемых 
и затапливаемых почв и развитие животноводства, может расширять 
масштабы и интенсифицировать эти процессы. 
Метан СН4 образуется преимущественно в болотных и затапли- 
ваемых почвах рисовых полей (рисовые почвы), частично в любых 
почвах после орошения и даже в автоморфных почвах нормального 
Увлажнения. По расчетам ряда авторов, эмиссия метана из затаплива- 
емых рисовых почв достигает от 80—90 до 180—200 Тг/год. Конечно, 
такие расчеты могут быть только ориентировочными, поскольку эмис- 
сия любых газов, в том числе метана, зависит от температуры, времени 
года и времени суток, уровня содержания в почвах органического вещества, внесения органических удобрений, окислительно-восстано- 
вительного потенциала почв. Метанобактерии образуют метан только 
в восстановительной среде, причем в качестве субстратов они исполь- 
зуют сравнительно небольшое число простых соединений: метанол, 
формальдегид, ацетат и некоторые другие. 
Метан устойчив в восстановительной среде, но при доступе кисло- 
рода и повышении окислительных потенциалов он уже в почве может 
окисляться метанотрофами с образованием СО2 и Н2О. 
Из рисовых почв до 90 % всего метана выделяется в атмосферу 
путем транспорта его растениями; около 10 % СН4 преодолевает слой 
воды на рисовых чеках в форме газовых микропузырьков и менее 1 % — 
диффузией через слой воды, так как растворимость метана в воде 
невелика и составляет при обычных условиях — 2—5 мг в 100 мл. Из 
почв, занятых под рисом, в атмосферу выделяется лишь небольшая 
часть всего метана — порядка 4—10 %, остальная часть вторично ис- 
пользуется микробным населением почвы. Эмиссия СН4 из почв 
тропических лесов считается сравнительно небольшой, не более 4—5 % 
от общего объема круговорота метана в атмосфере. 
Другим источником метана могут быть животноводческие фермы, 
так как СН4 самопроизвольно выделяется в навозохранилищах. По 
некоторым данным, жвачные животные выделяют в атмосферу до 15 % 
всего метана. 
Сельское хозяйство и климат всегда были неразрывно связаны. 
Возможное глобальное повышение температуры в новом столетии и 
последующие изменения в распределении осадков неизбежно скажутся 
на сельскохозяйственном производстве и демографической ситуации. 
Грядущие климатические изменения могут быть вызваны ростом кон- 
центрации некоторых газов в атмосфере, таких, как диоксид углерода 
СО2, метан СН4 и закись азота N2O. На основании ряда компьютерных 
моделей разработаны прогнозы увеличения роли эмиссии N2O и СН4 
в будущих глобальных изменениях. Около 70 % СН4 и 90 % N2O 
поступают в атмосферу из почв. Почвы, вместе с тем, могут быть и 
хранилищем этих газов, поэтому соотношение между обеими функци- 
ями почвы (эмиссия и связывание газов) имеет существенное значение 
для определения стратегии улучшения использования земель, когда 
одновременно стимулируется как продукция газов, так и их поглоще- 
ние почвой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39. Опишите химическое загрязнение биосферы селеном и тяжелыми металлами.

СЕЛЕН  Селен относится к числу микроэлементов, его содержание в земной  коре составляет около 6 • 10"5 %. В обедненных селеном почвах оно  понижается до (1...2) -10"6, а в обогащенных повышается до (1...2) • 10"4 %.  В малых количествах селен необходим живым организмам, но на

 

почвах, обогащенных Se, растительность нередко оказывается  токсич- 
ной для животных. В природе встречаются как области пониженного 
содержания селена, так и области его повышенной концентрации. 
В химическом отношении селен является аналогом серы, находясь 
с ней в главной подгруппе VI группы элементов. Для селена характерны 
степени окисления — 2, + 4, + 6; он образует диоксид SeO2 и триоксид 
SeO3, соответственно селенистую H2SeO3 и селеновую кислоты H2SeO4 
(соли — селениты и селенаты). Селенистая кислота слабая, ее констан- 
ты диссоциации:^ = 2 • 10"3и К2 = 5 • 10"9. Селеновая кислота сильная, 
степень ее диссоциации близка к степени диссоциации серной кисло- 
ты. Селениты щелочных металлов хорошо растворимы, другие селени- 
ты имеют низкую растворимость. Селенаты, как правило, хорошо 
растворимы в воде. Для содержания селенатов в воде установлен ПДК 
0,2 мг/м3 в расчете на селен. Соли слабой селеноводородной кислоты 
H2Se — селениды — сходны по свойствам с сульфидами. 
Для селена характерно также образование селеноорганических 
соединений, содержащих связь Se — С; в их числе различают следую- 
щие основные классы: 
1) селенолы; 
2) селениды; 
3) селенониевые соединения; 
4) селеноальдегиды и селенокетоны; 
5) моно- и диселенокарбоновые кислоты; 
6) селеносодержащие аминокислоты; 
7) гетероциклические соединения селена. 
В биосфере встречаются немногие из них. Допускается вероятным 
и присутствие в почве элементарного селена. 
В природе соединения селена могут поступать в атмосферу вслед- 
ствие вулканической деятельности; летучие соединения продуцируют- 
ся также почвенными микроорганизмами, особенно грибами в 
кислородной среде, а также люцерной и селено-аккумулирующими 
растениями, такими как астрагалы. В числе летучих соединений селена 
известны диметилселенид и диметилдиселенид. Значительные количе- 
ства селена поступают в атмосферу техногенным путем — при сжига- 
нии различных видов топлива, особенно угля. 
Из атмосферы селен вновь возвращается на земную поверхность с 
'осадками, а также в виде твердых пылевых выпадений. О роли атмос- 
ферных выпадений свидетельствуют исследования шведских ученых. 
Было установлено, что гумусовые слои типа «мор» (или грубый гумус) 
в лесах Швеции содержат селена от 150 до 2000 мг/кг при среднем 
содержании порядка 600 мг/кг. При этом с севера на юг концентрация 
нарастает в 2,4 раза, а с востока на запад — в 2 раза. Корреляция 
содержания селена и выпадения серы с осадками указывает, что 
большая часть селена в слоях «мор» обусловлена атмосферными выпа- 
^Чениями. Главные факторы, влияющие на концентрацию селена в этих случаях: количество осадков, близость к индустриальным источникам 
селена, расстояние от моря. 
Диапазон концентраций селена в почвах велик. Например, содер- 
жание селена в пахотном слое почв Финляндии в среднем равно 0,290 мг/кг 
при колебаниях от 0,050 до 0,633 мг/кг, причем наивысшее содержание 
(1,28 мг/кг) найдено в органогенной почве. В то же время в некоторых 
сланцах штата Вайоминг (США) содержание селена достигает 277 мг/кг. 
Почвы, развитые на таких сланцах, содержат большие количества 
селена; в таких районах обогащены селеном и природные воды. Так, 
в фунтовых водах сланцевых отложений в Калифорнии были найдены 
концентрации селена от 58 до 3700 мкг/л. 
Содержание селена в почвах обусловлено главным образом мате- 
ринской породой и климатическими особенностями региона. В гумид- 
ных и семигумидных регионах соединения селена, как и серы, обычно 
выщелачиваются из почвы и поэтому токсичные уровни накопления 
селена обнаруживаются преимущественно в аридных и семиаридных 
условиях. Национальный подкомитет США по селену разделил все 
почвы по содержанию селена на три класса: 
1) почвы с токсичными уровнями содержания селена (карбонатные, 
щелочные почвы, в которых селен находится в форме селенатов); 
2) почвы не токсичные по селену (кислые почвы, обогащенные 
железом и содержащие селен в количествах 1—15 мг/кг); 
3) почвы с низким содержанием селена (почвы на изверженных 
породах и молодых вулканических отложениях). 
Растения очень сильно различаются по способности накапливать 
селен. Большая группа растений одинаково хорошо растет как на 
обычных почвах, так и на богатых селеном, и они накапливают селен 
в количествах порядка п • 103 мг/кг (например, некоторые виды астра- 
гала). Вторая группа растений накапливает селен до л • 102 мг/кг. Третья 
группа — это растения, обычно не накапливающие более 50 мг/кг 
селена (злаки, травы, некоторые древесные породы). 
Содержание соединений селена в биосфере и его миграция обус- 
ловлены рядом факторов: 
1) окислительно-восстановительные условия и рН, от которых 
зависят формы минеральных и частично органических соединений 
селена; 
2) деятельность микроорганизмов и высших растений, накаплива- 
ющих селен или трансформирующих его соединения в летучие орга- 
нические формы; 
3) адсорбция, влияющая на закрепление соединений селена в 
почвах и породах; 
4) миграция с водными потоками, включающая выщелачивание в 
90

пектин, листья кукурузы, крахмал. Целлюлоза почти не влияет на этот 
процесс, а осадки сточных вод даже оказывают некоторое ингибиру- 
ющее влияние. Неодинаково влияют и микроэлементы: Mo, Hg, Pb, 
Си ингибировали выделение селена, Со, Ni, Zn увеличивали выделение 
его в 2,5 раза. Это показывает возможность управления процессом 
образования летучих алкилселенидов, в том числе для снижения уровня 
концентрации селена в тех почвах, где этот уровень превышает ПДК. 
2.7. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ 
Особое значение приобрело загрязнение биосферы группой пол- 
лютантов, получивших общее название «тяжелые металлы» (ТМ). К 
ним относят более 40 химических элементов периодической системы 
Д.И. Менделеева с атомными массами свыше 50 а. е. м. Иногда 
тяжелыми металлами называют элементы, которые имеют плотность 
более 7—8 тыс.кг/м3 (кроме благородных и редких). Оба определения 
условны и перечни тяжелых металлов по этим формальным признакам 
не совпадают. И хотя термин «тяжелые металлы» неудачен, им прихо- 
дится пользоваться, так как он прочно вошел в экологическую лите- 
ратуру. Группа элементов, обозначаемых ТМ, активно участвует в 
биологических процессах, многие из них входят в состав ферментов. 
Набор тяжелых металлов во многом совпадает с перечнем «микро- 
элементов». К микроэлементам относят химические элементы, об- 
лигатные (обязательные) для растительных и живых организмов (по 
А.П. Виноградову), содержание которых измеряется величинами 
порядка п • 10"2 — п • 10"5 %. Также их называют «следовые», «малые», 
«редкие», «рассеянные» (В.И. Вернадский, Ф. Кларк, В. Гольдшмидт, 
А.Е. Ферсман). Большинство микроэлементов выполняет в живых 
организмах функции инициаторов и активаторов биохимических про- 
цессов. В число микроэлементов входят и многие неметаллы. 
Районы, в которых концентрация химических элементов (соедине- 
ний) в силу природных причин оказывается выше или ниже оптималь- 
ного уровня, называют, по Виноградову, биогеохимическими про- 
винциями. Формирование биогеохимических провинций обусловлено 
особенностями почвообразующих пород, почвообразовательного про- 
цесса, а также присутствием рудных аномалий. При загрязнении 
биосферы происходит образование техногенных аномалий, в которых 
содержание элементов превышает в 10 раз и более так называемое 
фоновое (или среднестатистическое содержание в незагрязненных 
ландшафтах). Техногенные геохимические аномалии подразделяют, по 
А.И. Перельману, на три типа: 
1) глобальные, охватывающие весь земной шар; 
2) региональные, охватывающие части материка, страны, области;