7. Кадмій, хром, алюміній

Серед мікроелементів, які при певних концентраціях у воді виявляють високу токсичність, є особливо небезпечні забруд­нюючі речовини водного середовища. Вони в мікродозах нега­тивно впливають на функціональний стан водних екосистем. До таких, зокрема, належать кадмій і хром.

Кадмій займає 67-ме місце за поширенням на земній поверх­ні. Цим пояснюється, що тривалий час на нього мало звертали увагу як на можливий екологічний фактор гідросфери.

У водне середовище він переходить з такими мінеральними сполуками, як CdO, CdS, CdCl₂*H₂O, 3CdSO₄*8H₂O та деякі інші. Важливим джерелом забруднення водних об’єктів є сульфідні руди та стічні води підприємств кольорової металур­гії та хімічних заводів. Вже в мікродозах кадмій виявляє високу токсичність.

Середня концентрація кадмію у морській воді становить 0,11 мкг/дм³. У прісних водоймах України його вміст колива­ється в досить значному діапазоні. Так, в Запорізькому водосховищі концентрація кадмію становить 0,30-10,40, а в Каховському – 0,30-4,80 мкг/дм³. У донних ґрунтах вміст кадмію значно вищий. Так, у верхньому 5-сантиметровому шарі донних ґрунтів дніпровських водосховищ він коливається в межах від 0,6 до 3,9 мг/кг сухої маси.

Кадмій виявляє високу токсичну дію на гідробіонтів різних трофічних рівнів. Уже в дозі 0,02-1,00 мкг/дм³ спостері­гається пригнічення реакції фотосинтезу у вищих водяних рослин, а починаючи з 1 мкг/дм³ його токсична дія проявляється чітко. При концентрації кадмію у воді 0,003-0,5 мг/дм³ гине протягом 72 год до 50 % прісноводних безхребетних, а у риб (річкова форель) при концентрації 4 мкг/дм³ значно пригні­чується ферментативна активність тканин печінки та деяких інших органів. Токсичність кадмію у воді залежить від наяв­ності інших речовин, з якими він може утворювати комплексні сполуки. Так, при утворенні комплексів з органічними речови­нами, зокрема з гуміновими та фульвокислотами, його токсичність різко знижується.

До числа небезпечних речовин, забруднювачів водного середовища, належить хром. У природі він зустрічається пере­важно у вигляді мінералів хроміту, уваровіту. У сполуках ступінь його окиснення +2, +3, +6. У водному середовищі найбільшу небезпеку становлять сполуки хрому з ступенем окиснення +6, які прояв­ляють високу токсичну та канцерогенну дію. Для водойм рибогосподарського призначення гранично допустима концен­трація (ГДК) хрому шестивалентного становить 1 мкг/дм³.

Вміст хрому у водоймах України залежить не стільки від природних факторів, скільки від його антропогенного надхо­дження. Так, у воді дніпровських водосховищ концентрація хрому коливається у досить широких межах. Особливо вона зростає у водосховищах Півдня України, по берегах яких розта­шовані великі металургійні і хімічні комбінати.

Токсичність хрому виявляється в залежності від його загальної концентрації та наявності у воді органічних речовин, зокрема гумусових речовин, білковоподібних та вуглеводних сполук, з якими він утворює комплекси. Так, частина хрому, зв’язаного з гумусовими речовинами у дніпровських водо­сховищах у літньо-осінній період досягає 45-58 % від сумар­ного вмісту його в комплексних сполуках.

Серед елементів, які постійно надходять у водні екосистеми з водами з водозбірної площі, є алюміній. У глинистих ґрунтах його вміст досягає 10-18 %, піщаних – 2-5, а торф’янистих – 0,1-0,5 %. Гумінові і фульвокислоти водного середовища прискорюють вимивання алюмінію з ґрунтових частинок, які надходять у водне середовище.

У сполуках алюміній проявляє ступінь окиснення +3, легко окиснюється до Аl₂О₃. Такі сполуки розчиняються у водних розчи­нах, що мають лужну реакцію. Для водних екосистем найбільше значення мають сполуки алюмінію з кремнієвою кислотою, з яких утворюється ціла група силікатних мінералів, зокрема коаліт, галузит, цео­літ та ін. Алюмосилікати – найпоширеніші сполуки земної поверхні, які поступово вивітрюються і руйнуються, внаслідок чого утворюються звичайні глини, основою яких є продукти розпаду сполук алюмінію – кварц і каолін. Надходячи у воду і осідаючи на дно водойм, вони впливають на формування донних ґрунтів.

Алюміній виявляє токсичний вплив на водяні організми. Так, гостра токсичність Al(NO₃)₃ для дафній спостерігається при концентрації 5 мг/дм³. Нітрат алюмінію у такій же концентрації викликає у форелі різні порушення координації рухів, перекидання набік. Токсичний і сульфат алюмінію. При концентрації 10 мг/дм³ у м’якій воді під його впливом уже через 5 год гине триголкова колюшка, а при концентрації 0,1 мг/дм³ смерть наступає через б діб. Токсичність хлориду алюмінію виявляється по відношенню до безхребетних і риб при концентрації 5 мг/дм³.

У донних ґрунтах гідроксиди алюмінію зв’язують фосфати, переводячи їх у менш розчинну і менш доступну для рослин сполуку. У невеликих концентраціях алюміній може стимулю­вати ріст і розвиток рослин. Але вже в концентраціях від 10 до 60 мг/кг ґрунту він пригнічує їх розвиток, порушуючи фосфорне живлення.

18