24. Биогеохимическая роль микроэлементов. Микроэлементы как загрязнители природной среды. Тяжелые металлы, миграция элементов на земной поверхности

Наибольший интерес представляют циклы биологически значимых элементов. В биомассе господствуют лишь четыре элемента – углерод, кислород, водород и азот. Причем наибольшая доля (около 80%) в составе живого вещества приходится на кислород и водород. Эти же элементы, как это видно из табл. 2.1, являются основными составляющими океанических вод и почвы. Заметная доля принадлежит фосфору и сере, являющимися важнейшими компонентами белка, хотя присутствуют в биомассе в меньших количествах (0,1 – 1,0%). Следующую группу элементов, содержание которых в организме колеблется в пределах 0,01 – 0,1%, составляют калий, натрий, магний и кальций. В микроконцентрациях всем организмам необходимы так называемые микроэлементы (медь, железо, алюминий, цинк, кремний, кобальт и др.). На сегодня установлена биологическая роль примерно двадцати двух элементов. Одним из важных показателей биологической значимости является время круговорота химического элемента, которое определяется как отношение биомассы (живого и мертвого вещества) к годичной продукции

Важная роль в изучении процессов, связанных с загрязнением окружающей среды, принадлежит микроэлементам, главным образом, металлам, которые являются продуктами техногенного происхождения. Перечень приоритетных загрязнителей при изучении мониторинга природных сред включает постоянно расширяющийся список элементов, среди которых наиболее важными считаются As, Hg, Cd, Pb, Cu и другие. Но не только значениями концентрации различных загрязнителей

определяется качество воды. Одним из важнейших параметров является количество растворенного в ней кислорода, концентрация которого обычно составляет СК=8-15 мг/л, значение СК=3 мг/л является минимально необходимым для существования популяции рыб. Этот показатель уменьшается с ростом температуры воды, а также с повышением концентрации загрязнителей.

В настоящее время природные и техногенные потоки вещества практически слились, образовывая объединенные техногенные геохимические аномалии. В результате производственной деятельности на различных участках суши создаются повышенные концентрации тяжелых металлов. В процессе техногенной деятельности металлы не только интенсивно перекачиваются из недр на земную поверхность, но и рассеиваются, переходя в высокоактивное мелкодисперсное и растворимое состояние.

За всю историю человечество выплавило примерно 20 млрд т железа, из них почти половина рассеяна в окружающей среде. На протяжении года рассеивается более 25% произведенного железа. Другие металлы рассеиваются еще интенсивнее, например для свинца и ртути это 80 – 90% годового производства. Промышленное производство некоторых металлов уже сейчас превышает потоки их техногенной миграции. Примером могут служить железо и медь, а добыча свинца в 25 раз превышает его потоки в природной миграции. Мощная воздушная миграция металлов возникает при сжигании органического топлива, сотни тысяч тонн тяжелых металлов в виде мелких аэрозольных частиц поступают в атмосферу и на поверхность водной среды, загрязняя их.