Биогеохимический цикл - Миграция токсических веществ в природе
Непрерывный биогенный круговорот химических элементов в биосфере включает три экологические категории живых организмов:
- 1) продуценты - синтезируют органические вещества из неорганических соединений с использованием внешнего источника энергии - Солнца; 2) консументы - потребляют органические вещества растительного происхождения; 3) редуценты - разлагают мертвые органические остатки до неорганических составляющих.
В начале цикла продуценты (зеленые растения) усваивают из почвенного раствора и атмосферного воздуха необходимые для их развития биогенные химические элементы. Под воздействием солнечного излучения при участии хлорофилла они осуществляют первичную биологическую продукцию растительных белков, углеводов, жиров и выделяют кислород.
В последующем химические соединения растительного происхождения в виде зеленой растительной массы потребляются консументами 1-го порядка (травоядными животными), которые в процессе обмена веществ, происходящем в их организмах с участием атмосферного кислорода, трансформируют органические вещества растительного происхождения во вторичную биологическую продукцию в виде животных белков, углеводов, жиров и других биогенных соединений. Травоядные животные служат пищей для консументов 2-го порядка - хищников. В конце цикла круговорота веществ редуценты (микроорганизмы-деструкторы), используя в качестве пищи погибшие растения, экскременты животных и их трупы, осуществляют минерализацию органических соединений, возвращая в среду обитания (в почву) жизненно необходимые химические элементы.
Минерализуются и поступают в почву и токсичные химические элементы, которые накапливались в живых организмах в процессе их жизнедеятельности в загрязненной среде обитания. Одновременно консументы и редуценты в процессе своего развития потребляют кислород и выделяют в атмосферу диоксид углерода.
Экологическая опасность химического элемента и его соединений определяется, с одной стороны, токсическим действием на живые организмы, а с другой - физико-химическими свойствами, от которых зависит способность элемента к миграции в природных средах и живом организме. Из соединений с одинаковым уровнем токсического воздействия наибольшую экологическую опасность представляют вещества, отличающиеся наибольшей миграционной способностью в природных средах и живых организмах, в том числе в организме человека.
В атмосфере загрязняющие вещества находятся в газообразном, парообразном состоянии и в виде аэрозолей переносятся воздушными потоками. В атмосфере же происходит их окисление кислородом воздуха (например: 2SO2 + О2 = 2SO3) с последующим образованием кислот путем растворения оксидов в атмосферной влаге (например: SO3 + Н2О = H2SO4). Эти процессы, как отмечалось в предыдущем разделе, являются причиной выпадения "кислотных дождей".
Миграция аэрозолей зависит от степени дисперсности твердых частиц загрязняющего вещества: чем выше степень дисперсности, тем на большие расстояния от источника поступления переносятся загрязнения. Перенос загрязнений в виде аэрозолей сопровождается их седиментацией (осаждением) под действием гравитационных сил.
Загрязняющие вещества при попадании в водные природные среды подвергаются реакциям окисления - восстановления, гидролиза, гидратации и комплексообразования, что отражается на их способности к миграции и последующему проникновению во внутреннюю среду живого организма. Загрязнения после их попадания в водоемы и почву переносятся реками, грунтовыми водами и почвенными растворами. Атмосферный воздух и природная вода - основные среды миграции антропогенных загрязнений.
Кислотность природных вод. Основное влияние на состояние и перенос загрязнений в природных водах оказывает кислотность водной среды рН. Большинство ионов металлов (Сu2+, Cr3+, Pb2+, Cd2+, Hg2+ и др.) при рН > 6 осаждаются в виде плохо растворимых гидроксидов, карбонатов, сульфидов и концентрируются в донных отложениях. При подкислении природных вод за счет выпадения "кислотных дождей", сброса сточных вод, содержащих кислоты, происходит обратный процесс - металлы в виде катионов переходят в растворимое состояние. Поэтому кислотные дожди оказывают негативное влияние не только на почвенно-растительный покров, но и на состояние гидробионтов и миграцию элементов в водных экосистемах.
Температура природных вод. Состояние и перенос загрязнений в природных водах зависит от температуры. Поэтому сезонные изменения температуры и глобальное изменение климата будут влиять на динамику миграции токсичных веществ. В настоящее время интенсивно растет не только количество, но и число разновидностей загрязняющих веществ, попадающих в водоемы и реки. Температура Мирового океана повышается из-за неконтролируемого техногенного поступления СО2, что приводит к так называемому "парниковому эффекту". Растворимость углекислого газа может уменьшаться при повышении температуры, что будет обусловливать увеличение рН водной среды и протекание реакций с образованием карбоната кальция СаСО3.
Повышение температуры интенсифицирует процессы жизнедеятельности водных организмов, что нарушает равновесие экосистем.
В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться сапрофитные и болезнетворные микроорганизмы. При интенсивном загрязнении органическими веществами и биогенными элементами, в результате нарушения внутриводоемных процессов происходит вторичное загрязнение водных объектов и гидросферы в целом. Попадая в питьевую воду некоторые токсичные вещества и патогенные формы микроорганизмов, могут вызывать вспышки различных заболеваний.
Существует в экологии такое правило, как правило биологического усиления - накопление живыми организмами ряда химических неразрушающихся веществ (пестициды, радионуклиды и др.), ведущее к биологическому усилению их действия по мере прохождения в биологических циклах и по пищевым цепям. В наземных экосистемах с переходом на каждый трофический уровень происходит, по крайней мере, 10-кратное увеличение концентрации токсических веществ. В водных экосистемах накопление многих токсических веществ (например, хлорсодержащих пестицидов) коррелирует с массой жиров (липидов). Могут вызвать мутагенный, канцерогенный, летальный и другие эффекты. Кроме того, такие загрязнители могут образовывать другие ядовитые вещества в окружающей среде. Единственный пока возможный способ предотвратить их -- правильное их применение в народном хозяйстве с последующим изъятием из системы жизнеобеспечения окружающей среды.
Похожие статьи
-
Введение - Миграция токсических веществ в природе
Под термином "миграция" понимают движение химических элементов в компонентах окружающей среды. Дело в том, что в природе все элементы, особенно если это...
-
Кругооборот веществ в биосфере - Биохимические кругообороты в природе
Процессы фотосинтеза органического вещества из неорганических компонентов длятся миллионы лет и за такое время химические элементы должны были перейти из...
-
Миграция химических загрязняющих веществ (ХЗВ) в биогеоценозе как наиболее геохимически активном блоке геосистемы тесно связана с их поведением в...
-
КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ ПО ТИПУ ПИТАНИЯ. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В ЭКОСИСТЕМЕ - Основы экологии
По способу питания все организмы подразделяются на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы ( От греч. autos - сам) - осуществляют превращение неорганических...
-
Биогеохимический цикл серы - Круговорот серы
Основным резервуаром, из которого сера черпается живыми организмами, является литосфера. Это обусловлено тем, что устойчивое существование сернистых...
-
В. И.Вернадский считал, что термин биосфера в биологии был впервые применен Ж. Б.Ламарком. В 1875 г в геологии его обосновал Э. Зюсс. Основоположником...
-
Под биотическим (биологическим) круговоротом понимается циркуляция веществ между почвой, растениями, животными и микроорганизмами (рис. 12.10). По...
-
Понятие о круговороте веществ Деятельность живых существ в биосфере сопровождается потреблением из среды их обитания больших количеств разнообразных...
-
Круговорот веществ на Земле - повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее выраженный циклический...
-
Роль микробов в круговороте веществ в природе - Экология микроорганизмов
Химическое состояние элементов на поверхности Земли в значительной степени является следствием ферментативной активности микроорганизмов. В превращение...
-
Тип экосистемы Индекс скорости круговорота Заболоченные леса Кустарничковые тундры Темнохвойные леса Широколиственные леса Саванны Влажные тропические...
-
Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на...
-
Круговорот серы - Биохимические кругообороты в природе
Сера является важным составным элементом живого вещества. Большая часть ее в живых организмах находится в виде органических соединений. Кроме того, сера...
-
В этой главе рассмотрим последствия негативного влияния человека на окружающую среду: на атмосферу, гидросферу, почвы, растительный и животный мир....
-
Техногенные потоки веществ в биогеоценозе - Влияние химических загрязнителей на биосферу
Характер распределения химических элементов в биосфере -- один из чувствительных параметров изменения геохимической среды при выветривании и загрязнении....
-
Атмосфера обладает мощной способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Движение воздуха приводит к рассеиванию примесей. Пылевые частицы выпадают...
-
Характер и степень влияния химических загрязняющих веществ на общую экологическую обстановку, отдельные биогеоценозы и компоненты биосферы неодинаковы в...
-
Атмосферный воздух и действие загрязняющих веществ на растения Воздушная оболочка Земли выполняет многочисленные функции. Она служит средой обитания и...
-
Как же оценивается мутагенность различных факторов окружающей среды? Что можно сказать о вкладе мутагенов различной природы (физической, химической и...
-
Характеристика основных загрязняющих веществ - Загрязнения почвы химическими веществами
Ванадий. Ванадий находится преимущественно в рассеянном состоянии и обнаруживается в железных рудах, нефти, асфальтах, битумах, горючих сланцах, углях и...
-
Действие токсинов и отравляющих веществ - Токсины животных и их практическое применение
Является ли соединение зоотоксином, токсином или отравляющим веществом -- зависит главным образом от источника, а не от действия. Таким образом: -...
-
Загрязняющие вещества: определение и анализ В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными...
-
Ранее нами было рассмотрено (глава 4.1), что каждую минуту на 1 см2 верхнего слоя земной атмосферы поступает 2 калории солнечной энергии -- так...
-
Масштабы влияния хозяйственной деятельности человека на природу
Масштабы влияния хозяйственной деятельности человека на природу. С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних...
-
Пестициды - Деструкция органического вещества в водных экосистемах
Особо следует отметить группу чужеродных, синтезированных человеком соединений, - ксенобиотиков. Это ароматические соединения, имеющие в кольце...
-
Геохимические циклы (geochemical cycles; н. geochemische Kreisprozesse, geochemischer Kreislauf; ф. cycles gйochimiques; и. ciclos geoquнmiсоs) -...
-
Функции биосферы в развитии Земли - Основы экологии
В развитии природы Земли одной из важнейших функций биосферы является превращение космических излучений в электрическую, химическую, механическую,...
-
Применение, Биологическая роль, Биогеохимические круговороты - Круговорот серы
Серу применяют для вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная -- лекарственный препарат. Также сера в составе...
-
Экологические факторы _ это такие свойства компонентов экосистемы и ее внешней среды, которые оказывают влияние на особи данной популяции, а также на...
-
Биосфера вернадский экологический среда Среди организаций, работающих на правительственном уровне, главной является Программа ООН по окружающей среде...
-
Токсические свойства - Диоксины и диоксиноподобные вещества
Диоксин - тотальный яд, поскольку даже в относительно малых дозах (концентрациях) он поражает практически все формы живой материи - от бактерий до...
-
Основные загрязняющие вещества Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот...
-
Поведение в окружающей среде - Диоксины и диоксиноподобные вещества
Загрязнение диоксиноподобный токсический гормональный В биосфере диоксин быстро поглощается растениями, сорбируется почвой и различными материалами, где...
-
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой) как и любая экосистема состоит из абиотической и биотической части. Абиотическая часть представлена:...
-
Масштабы антропогенного воздействия на биосферу. Ответные реакции природы - Общая экология
Новое время человечества, с точки зрения отношений с природной средой, начало практически под тем же знаком, что и всю свою историю - существование...
-
Основные загрязняющие вещества - Защита воздушной среды от загрязнений
Загрязнение воздуха - результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников. Причинно-следственные связи этого явления нужно искать в природе...
-
1. Загрязнение природной среды в процессе хозяйственной деятельности. Глобальные и локальные изменения качества атмосферного воздуха, вод, почв, биоты в...
-
В Омской области выведаны и частично разведаны месторождения следующих полезных ископаемых: - нефть и газ в северных районах области - россыпи циркона и...
-
Современное состояние биосферы. Взаимодействие человека и природы - Проблемы экологии биосферы
Биосфера - это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном...
-
Принципы и правила охраны природы - Современные проблемы охраны природы
Первый принцип сводится к тому, что все явления природы имеют для человека множественное значение и должны оцениваться с разных точек зрения. К каждому...
Биогеохимический цикл - Миграция токсических веществ в природе