Предельно допустимые концентрации химических элементов с точки зрения экологической геохимии
Статья - Экология
Другие статьи по предмету Экология
сть все возможные комбинации совместного воздействия этих поллютантов, к тому же находящихся в разных концентрациях, практически невозможно. К настоящему времени нет даже работ, рассматривающих суммарное влияние на организмы группы химических элементов с различными аномальными (повышенными и пониженными) концентрациями.
Ряд химических элементов, при недостатке последних в среде (или продуктах питания), замещается их геохимическим аналогам. При этом возникают многие довольно тяжёлые болезни у растительных и животных (включая человека) организмов. К настоящему времени наиболее известными с этих позиций являются пары элементов Ca-Sr, Ba, S-Se. Так, уровская болезнь (поражение скелета человека и животных искривление позвоночника, поражение суставов, ломкость костей, выпадение зубов и т. д.) характерна лишь для районов с пониженным содержанием Ca при избытке Ba и особенно Sr.
В районах с повышенным содержанием в почвах Se, переходящего в в растения, наблюдается специфическое отравление этим элементом, получившее название алкалоз. Однако внесение кристаллической серы (и даже гипса) в почвы с тем же содержанием селена уменьшило содержание этого элемента в выращенном на этих почвах зерне с 12 до 4 мг/кг. При концентрации в зерне селена около 12 мг/кг поедающие его крысы, кролики, крупный рогатый скот, лошади через несколько месяцев умирали. Вскрытие показало поражение печени, а в некоторых случаях почек, сердца и селезёнки.
Таким образом, для геохимически подобных друг другу элементов чрезвычайно важным становиться относительное (по сравнению со средним) содержание каждого из них, так как одна и та же концентрация одного из этих элементов в одном случае является токсичной, а в других совершенно безвредной. И это тоже было бы необходимо учесть в ПДК, иначе возможны большие ошибки, приводящие к ненужным затрат и заболеваниям людей.
Поступление в организм в существенно повышенных (или пониженных) содержаниях одних элементов, определяемое изменением концентрации в окружающей среде других элементов, как бы наследуется при перемещении по трофической цепи и часто сопровождается болезнями организмов. Это широко развитое для отдельных элементов явление также совершенно не отражено в ПДК, хотя оказывает чрезвычайно большое воздействие на организмы.
Всё рассмотренное, с позиции совместного токсичного воздействия нескольких химических элементов, делает практически невозможной разработку ПДК для больших территорий, включающих отдельные районы (и даже целые геохимические провинции) с повышенными или пониженными местными фоновыми содержаниями.
Токсичность химических элементов (их соединений) зависит не только от концентрации, но и от формы, а часто и от вида их нахождения в биосфере. Так, в почвах большинство химических элементов находится в минеральной форме. При этом чем труднее минерал растворим, тем менее доступны для организмов составляющие его химические элементы, а следовательно, меньше их токсичное воздействие даже при высоких концентрациях.
Рассмотрим в качестве примера поведение натрия. Более доступным и токсичным он будет при высоких концентрациях в почвенных растворах, а не в минералах. Однако и в разных минералах степень его доступности будет различной: в галите (NaCl) доступен, а в жадеите (NaAlSi2O6) практически недоступен. Подобных примеров можно привести очень много.
Учесть в ПДК все формы, а тем более конкретные виды, в которых находятся элементы, практически невозможно. Кроме того, растворимость многих соединений определяется щелочностью среды, температурой и ещё целым рядом изменяющихся в биосфере ландшафтно-химических факторов.
Природное распределение химических элементов в различных типах горных пород отличается крайней неравномерностью (а как уже указывалось, любой химический элемент, попадающий в организм, при определённой концентрации и форме нахождения может стать токсичным).
Горными породами во многом определяется состав формирующихся на них (и за счёт них) почв, вод, растительных и животных организмов. К неравномерности распределения элементов в породах, а точнее, к вполне определённым концентрациям химических элементов в конкретных породах отдельных регионов живые организмы (от простейших до высших) привыкли, по крайней мере, за миллион лет (четвертичный период). В некоторых регионах такое привыкание и эволюция происходили не один, а многие миллионы лет.
Особо следует учесть, что для всех живых организмов, включая человека, нет химических элементов полезных и вредных. Для нормального развития организма необходимы все элементы, но только при их определённых концентрациях и формах нахождения в различных частях биосферы. При этом одни элементы нужны в больших концентрациях, а другие в меньших.
Как известно, элементы, находящиеся ниже линии питательных веществ, даже при незначительном повышении концентрации очень быстро становятся токсичными.
Резко пониженные содержания элементов также вызывают различные болезни живых организмов, включая человека. Вспомним йод, фтор и ряд других элементов, недостаток которых уже учитывается в обыденной жизни (фторирование воды и зубной пасты, йодирование соли и т. д.).
Оценивая как токсичность химических элементов при определённых высоких концентрациях, так и последствия их недостаточно высокой концентрации, следует помнить о влиянии на организмы величин абсолютного разброса химических элементов, установившегося на