Вопрос по экологии. 10 класс. (на олимпиаду)

Выделяют естественные (природные) и техногенные источники тяжёлых металлов. Естественным источником тяжёлых металлов для почв являются горные породы (осадочные, магматические, метаморфические) , на продуктах выветривания, которых сформировался почвенный покров .
Техногенное поступление тяжёлых металлов в биосферу связано с разнообразными источниками:
•карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд
•предприятия цветной и чёрной металлургии
•электростанции, сжигающие уголь
•сжигание различных отходов
•автотранспорт
•минеральные и органические удобрения, сточные воды и отходы животноводческих комплексов
Они отличаются высокой химической и биохимической активностью. Различные тяжелые металлы обладают избирательной способностью накапливаться в тех или иных организмах и отдельных органах или системах, что является причиной возникновения патогенных состояний.
Способность металла проникать в клетку и реагировать с молекулой ДНК, вызывая хромосомные изменения, называется канцерогенезом. Канцерогенными веществами являются никель, кобальт, хром, кадмий, мышьяк, бериллий. При этом один и тот же металл, находясь в различных химических соединениях, обладает разными свойствами в отношении биодоступности. Например, соли шестивалентного хрома гораздо легче проникают в клетки, чем соли трехвалентного хрома, поэтому отличаются гораздо более выраженным канцерогенным эффектом.
Вовлечение загрязнителей — тяжелых металлов — в клеточный метаболизм приводит к биохимической трансформации белков и нуклеиновых кислот, результатом чего являются аллергические реакции. Физическое нарушение упорядоченности ферментных систем препятствует образованию АТФ.
Но роль тяжелых металлов неоднозначна: с одной стороны, многие из них принимают активное участие в биохимических и метаболитических процессах, с другой стороны, при повышенных концентрациях являются токсичными для живых организмов. Так, например, пониженное содержание селена приводит к мышечной дистрофии у животных и человека; в то же время при повышенных его концентрациях у крупного рогатого скота возникает хромота, выпадение шерсти, болезни дыхательных путей, истощение.
Свинцовое отравление характеризуется ярко выраженным нарушением деятельности почек и нервной системы, задержкой синтеза протеина. Для понимания миграционных процессов и оценки токсичности тяжелых металлов необходимо не просто определить их содержание в исследуемой среде, но и дифференцировать формы металлов в зависимости от химического состава и физической структуры: окисленные, восстановленные, метилированные, хелатированные и т. п. Особую опасность представляют лабильные, подвижные формы, для которых характерна высокая биохимическая активность и способность накапливаться в биоте.
Тяжёлые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения относительной атомной массы. Очень фототоксичными элементами считаются те, которые оказывают вредное дейст-вие на организмы при концентрациях в растворе до 1мг/л. К таким элементам относятся: Ag+, Be2+, Hg2+, Sn2+ , Co2+, Ni2+, Pb2+ и CrO2-4. Умеренно токсичными принято считать те элементы, которые оказывают ингибирующее действие при концентрациях от 1 до 100мг/л. Эта группа включает арсенаты, бораты, брома-ты, хлораты, перманганаты, молибдаты, антимонаты, селенаты, а также ионы As, Se, Al, Ba, Cd, Cr, Fe, Mn, Zn и др. Слаботоксичные – те, которые редко показы-вают отрицательный эффект при уровнях более 1800мг/л. : Cl-, Br-, I-, Са2+, Mg2+, К+, Na+, Rb+, Sr2+, Li+, NO-3, SO2-4 и др.
На фитотоксичность металлов влияют почвенные факторы, такие как рН, катионная обменная способность почвы, содержание органического вещества. Сохранение рН в пределах 7,0 в почвах с существенным содержанием тяжёлых металлов предотвращает фитотоксичность многих из них, но те же концентрации металлов при рН 5,5 и ниже могут стать летальными для растений. Кислотность почвы влияет на подвижность металлов и усвоение их корневыми систе-мами растений.