19. Трансформація хімічних речовин у водному середовищі.

У водному середовищі хімічні речовини під впливом різних фізико-хімічних і біологічних впливів можуть змінюватися і перетворенням, тобто трансформації. До факторів, які можуть викликати трансформацію хімічних речовин, відносяться: температура води, концентрація водневих іонів, водна мікрофлора, розчинений кисень, УФ-промені і ін.

Складні і різноманітні за своєю природою, проміжними стадіями і кінцевим результатом процеси трансформації хімічних речовин у воді не тільки виступають як причина зниження їх вихідної концентрації, що має позитивне значення, а й призводить до корінних змін структури речовин.

В результаті трансформації утворюються нові речовини, що відрізняються від вихідних за хімічним складом і фізико-хімічними властивостями, а також за характером і мірою впливу на органолептичні властивості води, процеси природного самоочищення водойм і біологічної активності: здатності до кумуляції, прояву віддалених і специфічних ефектів дії.

Як правило, трансформація хімічних речовин у водному середовищі призводить до утворення менш токсичних і небезпечних продуктів, а також до зниження їх концентрації. Однак в процесі трансформації в ряді випадків можуть утворюватися більш небезпечні в порівнянні з вихідними речовинами продукти.

У хімічних реакціях, пов'язаних з перетворенням металів за участю гідробіонтів, особливе місце займає їх метилювання, тобто освіту метілсодержащіх з'єднань металів. Метилирование є неферментативне процес, що проходить за участю метилкобаламина (вітаміну В12, який несе метильную групу). Метилирование ртуті з утворенням метил і діметілртуті проходить активніше за участю мікрофлори, особливо ефективно - в анаеробних умовах. ГДК для ртутєорганічних з'єднань в 5 разів нижче, ніж для металевої ртуті.

В даний час в Світовому океані накопичилось майже 121 тис т ртуті, в тому числі 16,2 тис т - в донних відкладеннях. Загальна швидкість освіти метилірованої ртуті в океані становить близько 492 т / рік.

Вважають, що, крім ртуті, можливо метилювання олова, кобальту, селену, талію, хрому, міді, кадмію.

Широке коло перетворень у водному середовищі проходить миш'як. У морському середовищі відбувається його відновлення і метилування з утворенням монометіларсоніевой і діметіларсіновой кислот. Причому швидкість перетворення корелює з первинною продукцією екосистеми. У високопродуктивних екосистемах до 80% загального миш'яку знаходиться в перетворених формах. В процесі метилування миш'яку можуть утворюватися надзвичайно токсичні ді-і тріметіларсіни.

Значною мірою на якість питної води надає процес хлорування, призначений, як відомо, для підвищення гігієнічного та бактеріологічного якості води. В результаті хлорування змінюється хімічний склад і реактивність присутніх у вихідній воді речовин. Утворені при цьому хлорорганічні сполуки мають підвищену токсичністю, канцерогенність і алергенність.

Одним з найбільш типових представників летючих хлорорганічних речовин є хлороформ. Хлороформ - це речовина з виразним солодкуватим запахом, має нефротоксичну і кардіотоксичної дії; потенційний канцероген для людини. При хлоруванні води хлороформ утворюється за рахунок взаємодії вільного хлору з органічними сполуками природного (продукти розпаду гумусу) і антропогенного походження. На частку хлороформу доводиться до 80% утворюються у воді хлорвмісних вуглеводнів. Зміст хлорованих вуглеводнів у воді коливається в межах 1 ... 100 мкг / л. Хлороформ може надходити в організм людини не тільки з питною водою, але і під час купання в басейні або ванні. Надмірне хлорування води в закритих басейнах призводить до вступу хлороформу в повітря, разом з яким він буде потрапляти в організм при диханні. Практично експозиції хлорорганическими сполуками піддаються всі, хто користується послугами нинішньої системи питного водопостачання, проте існують значні відмінності в ступені експонування в залежності від таких факторів, як місцева очищення води, особливості споживання води і різноманітність систем очищення і розподілу.

При окисленні гумінових речовин утворюються канцерогенні сполуки, хімічну будову більшості з яких не встановлено досі. Деякі органічні речовини можуть перетворюватися в хлорорганічні сполуки, що нагадують по біологічній дії пестициди. Феноли погіршують органолептичні властивості води, причому запах утворюється Хлорфеноли відчувається навіть тоді, коли вихідна концентрація фенолу нижче порогового рівня (визначається за запахом). В ході окислення 3,4-бензпірен утворюються такі токсичні продукти, як 5-монохлор-3,4-бензпірен і 3,4-бензпірен-хинон; при цьому хлор окисляє лише 13 ... 20% присутнього в воді 3,4-бензпірен.

Стійкість хлорвмісних органічних сполук до процесів розпаду підвищується зі збільшенням вмісту хлору. Стійкість негалогеновані з'єднань підвищується зі збільшенням розгалуженості вуглецевих ланцюгів.

При хлоруванні води, що містить домішки розчинених метаболітів синьо-зелених водоростей, ці домішки в перші години їх анаеробного руйнування можуть трансформуватися в токсичні сполуки. Зокрема, присутня в хлорованій воді амінокислота триптофан перетворюється в ганебні індол (до 3 мг / л) і скатол (близько 2 мг / л).

Подібним чином відбувається трансформація що містяться у воді ліпідів і їх похідних. У хлорованій воді виявлено до 10-ти жирних кислот, з яких утворюються сполуки, які мають як ароматичностью, так і високою токсичністю.

Гідроліз у водному середовищі малотоксичного уротропіну призводить до утворення формальдегіду, який володіє високою токсичністю (канцероген) і цитогенетичної активністю. ГДК по формальдегіду становить 0,05 мг / л, а для уротропіну - 0,5 мг / л.

В мулистих відкладеннях водойм реакції проходять в інших умовах. Незалежно від того, протікають реакції за участю біологічних процесів чи ні, вони носять відновний характер. При цьому містять хлор з'єднання частково або повністю втрачають хлор, а нітрогрупи можуть відновлюватися до аминогрупп.

При хлоруванні гарячої води в системі може йти реакція:

Якщо токсичність роданида калію порівняно невелика, (ГДК = 1 мг / л, в крові людини міститься близько 1,3 мг KCNS в 100 мл), то хлорциан - це ОВ, його дратує концентрація дорівнює 0,002 мг / л, нестерпна - 0,06 мг / л, а концентрація 0,4 мг / л протягом 10 хв викликає смертельний результат.