Адамның қоршаған ортаға биогеохимиялық адаптациясы. Биосфераның биогеохимиялық ұйымдастырылуы және популяцияның физиологиялық гетерогендігі

Кіріспе

Қазіргі кезде биосфераның антропогендік трансформациясына байланысты қоршаған ортаның биогеохимиялық факторлары мен халық денсаулығының байланысын зерттеу маңызды болып отыр. Адамның экологиялық оптималды өмір сүру зонасы шектелген, және экологиялық тепе-теңдікке үнемі араласу адамзаттың денсаулығын сауқтау үшін қажетті табиғи қалыптың өзгеруіне алып келеді. Организмнің компенсаторлық-адаптациялық мүмкіндіктері тіршілік ортасының биогеохимиялық жағдайларының жоғары жылдамдықпен өзгеруі аурушаңдықтың өсуі, өлімнің көбеюі, өмір сурудің қысқаруы және басқа да депопуляцияның көріністеріне қарсы тұруы арқылы анықталады. Негізінен биосфераның антропогендік өзгеруі түрлі техногендік ластағыштардың көбеюі, тіршілік ортаның биогеохимиялық ұйымдастыруының өзгеруі себебінен болады. Соңғысы антропогендік ластаушылар саны түрлі элементтердің биогеохимиялық айналымының белгілі бір гомеостатикалық табиғи өзгерістер шегіне кіреді деп болжайды. Бұл жағдайларда трофикалық тізбек арқылы адам организміне түскен ластаушылар саны табиғи биогеохимиялық циклдардың тұрақтылығымен анықталады.

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 19 бет
Таңдаулыға:

Адамның қоршаған ортаға биогеохимиялық адаптациясы.
Қазіргі кезде биосфераның антропогендік трансформациясына байланысты қоршаған ортаның биогеохимиялық факторлары мен халық денсаулығының байланысын зерттеу маңызды болып отыр. Адамның экологиялық оптималды өмір сүру зонасы шектелген, және экологиялық тепе-теңдікке үнемі араласу адамзаттың денсаулығын сауқтау үшін қажетті табиғи қалыптың өзгеруіне алып келеді. Организмнің компенсаторлық-адаптациялық мүмкіндіктері тіршілік ортасының биогеохимиялық жағдайларының жоғары жылдамдықпен өзгеруі аурушаңдықтың өсуі, өлімнің көбеюі, өмір сурудің қысқаруы және басқа да депопуляцияның көріністеріне қарсы тұруы арқылы анықталады. Негізінен биосфераның антропогендік өзгеруі түрлі техногендік ластағыштардың көбеюі, тіршілік ортаның биогеохимиялық ұйымдастыруының өзгеруі себебінен болады. Соңғысы антропогендік ластаушылар саны түрлі элементтердің биогеохимиялық айналымының белгілі бір гомеостатикалық табиғи өзгерістер шегіне кіреді деп болжайды. Бұл жағдайларда трофикалық тізбек арқылы адам организміне түскен ластаушылар саны табиғи биогеохимиялық циклдардың тұрақтылығымен анықталады.

БИОСФЕРАНЫҢ БИОГЕОХИМИЯЛЫҚ ҰЙЫМДАСТЫРЫЛУЫ ЖӘНЕ ПОПУЛЯЦИЯНЫҢ ФИЗИОЛОГИЯЛЫҚ ГЕТЕРОГЕНДІГІ
Биосфераның биогеохимиялық ұйымдастырылуы Жердің геологиялық және биологиялық параметрлерінің коэволюциясына және биогеохимиялық қоректік тізбекке сәйкес биота мен қоршаған орта арасындағы қарым-қатынастың болуына негізделеді. Биосферның биогеохимиялық құрылымын зерттеу ХХ ғ. екінші жартысында Ресей және басқа да елдерде интенсивті түрде жүргізілді. Биосфераның биогеохимиялық ұйымдастырылуының структуралық бірлігі топырақ зоналары мен провинциялар, геохимиялық провинциялар, биохимиялық провинциялар, климаттық зоналар, геохимиялық ландшафттар, биогеоценоздар мен экожүйелер принциптеріне негізделеді.
Миграциялық параметрлерге негізделген биохимиялық принциптер, ландшафттардың классификациясын А.И. Перельман жасаған. В.В. Ковальскийдің (1974, 1981) теориясы бойынша биосфераның кеңістіктік ұйымдастыруын сипаттау кезінде келесі структуралық бірліктер қолданылады: регион, субрегион және биогеохимиялық провинция.
Биосфераның региондары - глобалді биосфераның құрылымдық бірлігінің бірінші деңгейі - топырақтық-климаттық зоналар мен олардың комбинациясының географиялық белгілері бар. Алайда, олардың негізгі параметрлері биогеохимиялық қоректік тізбек белгілерінің сапалық және сандық белгілерімен (биогеохимиялық циклдер) және негізгі қоршаған ортаның табиғи химиялық құрамына әсер ететін биологиялық реакциялармен байланысты. Бұл реакцияларға организмдердің химиялық құрамының өзгеруі, зат және энергия айналымы, құрамында түрлі химиялық заттардың мөлшерден тыс көп немесе дефицит жағдайында физиологиялық сезімталдығы және эндемикалық аурулар кіреді. Биофераның әрбір регионын субрегиондарға бөледі.
Биосфераның субрегиондары - биосфераның биогеохимиялық структурасының структуралық бірлігінің екінші деңгейі. Субрегиондарды екі топқа бөледі:
Биосфераның субрегиондары биогеохимиялық қоректік тізбек тіршілік үшін маңызды шектік концентрациясы, олардың биохимиялық және физиологиялық өзара қарым-қатынасын және биологиялық реакциялардың органимзерге мүмкін болатын әсері сияқты региондардың арнайы белгілерінің комбинациялары;
Региондардың негізгі сипаттамасына сәйкес келмейтін субрегиондардың биосферасы, металдардың жинақталған геологиялық территорияларды, активті вулкандық зоналарды алып жатыр; қазіргі кезде антропогендік ластанған жерлерде қалыптасуда.
Биогеохимиялық провинциялар - биосфераның структуралық бірлігінің үшінші деңгейі - биогеохимиялық қоректік тізбектегі қоректік элементтер құрамы шамадан тыс аз немесе көп болуымен байланысты қоршаған ортаның химиялық құрамына сипатты белгілері бар түрлі территориялардағы организмдерді бөліп көрсетеді. Бұл реакциялардың әдеттегі формалары болып өсімдіктердің, жануарлардың және адамдардың эндемикалық аурулары табылады. Биогеохимиялық провинцияларды екі типке бөледі:
Субрегионды қоршаған биосфераны сипаттайтын қоректік тізбектегі түрлі химиялық заттардың деңгейі басқа болатын территорияларда қалыптасатын табиғи биогеохимиялық дамуы провинциялар; олардың дамуы биосфера мен геосфераның коэволюциясы уақында ұзақ дамыды.
Антропогенді іс-әрекетпен байланысты бір немесе бірнеше химиялық қосылыстар құрамы мөлшерден тыс көп болатын антропогендік биогеохимиялық провинциялар; пайдалы қазбаларды өңдеу, ластаушыларды интенсивті түрде эмиссиялау, тыңайтқыштар мен пестициттерди пайдалану, рационалды емес ирригация, ормандарды жою және басқа да антропогенездің бағыттары арқылы қалыптасады.
В.В. Ковальскийдің (1981) көзқарасы бойынша, биогеохимиялық провинцияларды бөлу кезіндегі бірінші қадам биохимиялық қоректік тізбектегі эндемикалық аурулардың таралуы мен химиялық элементтер және басқа да химиялық қосылыстардың шамадан тыс көп немесе аз коррелиятивті тәуелділікті іздеумен байланысты болуы керек. Осы байланыстарды басқаратын биохимиялық және физиологиялық механизмдарді түсіну үшін қосымша төрт анықтама енгізу қажет:
* Адаптацияның физиологиялық қисығы;
* Төменгі шектік конценрация;
* Оптималды концентрация;
* Жоғарғы шектік концентрация;
Адаптацияның физиологиялық қисығы - организмнің фихзиологиялық және биохимиялық функциялврының активтілігі мен биогеохимиялық қоректік тізбектердегі тіршілік үшін қажетті элементтер құрамы арасындағы қарым-қатынас. Төменгі және жоғарғы шектік концентрациялар дегеніміз құрамындағы элементтердің шамадан тыс көп немесе аз болуы себебінен организмнің қалыпсыз дамитын қоректік тізбектегі элементтер концентрациясы. Осылайша, концентрация шектері геохимиялық жағдайларға тәуелді организмнің физиологиялық және биохимиялық дамуының оптималды интервалын көрсетеді (18.1 сурет).
Физиологиялық және биохимиялық зерттеулер биосфераның биогеохимиялық құрылымын түсіну үшін қажетті сатылар болып табылады. Геохимиялық мониторингпен қоса қоршаған ортаның түрлі компоненттеріндегі тіршілік үшін қажетті элементтер құрамын зерттеу түрлі биогеохимиялық провинциялардағы биогеохимиялық айналымдардың сандық аспектілерін анықтауға көмектеседі. Ол үшін топырақтағы, беткейлік және грунттық сулрадағы, өзен және көл тоғандарындағы, қалыпты өсімдіктердегі, қоректік дақылдардағы, жануарлардағы, тағамдардағы, ауыз судағы, жануарлар мен адамдардың қалдықтарындағы тіршілік үшін маңызды макро- және микроэлементтердің құрамын анализдеу қажет. ГИС-технологиясын пайдаланумен провинциялардың қоректік тізбектердегі химиялық қосылыстардың жетіспеуі немесе шамадан тыс көп болуы энедемикалық аурулармен корреляцияланатын биохимиялық провинциялардың түбегейлі картасын жасаудың көмегімен бұл берілгендер информациялардың жабындық қабаты ретінде ұсынылуы қажет. Биосфераның биогеохимиялық құрылымын моделдеу.
Тіршілік үшін маңызды элементтердің биогеохимиялық циклдарын моделдеу Жер биосферасының биогеохимиялық құрылымын және оны биогеохимиялық карталауды түcінудің негізі қызметін атқара алады. 18.2 суретте түрлі элементтердің биогеохимиялық циклдерін моделдеу үшін алгоритмнің жалпыланған схемасы келтірілген.
Сол бөлігі - жербетілік экожүйелердегі биогеохимиялық циклдар, оң бөлігі - сулық және орталық бөлігі - атмосфералық. Жіңішке бірыңғай сызықтар - биогеохимиялық қоректік тізбектер (I - XXI) және осы тізбектер арасындағы тікелей және керісінше байланыстар; жуан бірыңғай сызықтар - биогенді циклдарды ұйымдастырудың біріншілік жүйесі, әдетте мысалы 7, 11, 18 және т.б сияқты биогеохимиялық қоректік тізбектердің екі тобын біріктіреді, және екіншілік, мысалы 12, 13, 19, 17, 20 және т.б. контурлар сияқты біріншілік жүйелердің күрделі кешені; жіңішке пунктирлі сызықтар - қоршаған ортаның антропогендік ластанудың себебінен бастапқы ластану кезеңі, мысалы топырақ (40), су (44), ауа (43); жуан пунктирлі сызықтар - техногендік және агрогендік биогеохимиялық провинциялардың қалыптасуына алып келетін топырақ (41), ауа (42), сулар (45) сияқты биосфераның құрылымдарындағы техногендік және ауылшаруашылық шикізаттар, материалдар, азық-түліктер мен қалдықтардың үлестірілуі; түрлі бағдаршалар - антропогендік активтіліктің қоғамдық сатылары, индивидуумнан ноосфераға дейін [Ковальский, 1981; Ермаков, 1993].
Сызбанұсқада көрсетілгендей әрбір жүйе биогеохимиялық қоректік тізбек комбинациясы және олардың арасындағы байланыс түрінде суреттеле алады.
Мысалы, 1 жүйе: топырақ қалыптастырушы жыныстар (I); сулар (II); атмосфера (III); топырақтар (IV). Тірі материясыз бұл жүйе активті бола алмас еді.
Келесі жүйе 5: топырақ қалыптастырушы жыныстар (I); топырақтар, топырақтық сулар және ауа (IV); топырақтық микробтар (бактериялар, саңырауқұлақтар, актиномицеттер, балдырлар) (V); атмосфералық ауа (III, 25). Бұл жүйенің активтілігі топырақтың тірі биотасының активтілігіне байланысты (V). В.И. Вернадскийдің (1932) сөздері бойынша: "Біздің планетамыздың тірі денелеріндегі атомдардың биогенді миграциясынан басқа қоршаған ортада тірі денелер арасында ешқандай қарым-қатынас түрі жоқ".
Химиялық қосылыстардың биогендік циклдарының жүйелік ұйымдастырылуын қарастыру кезінде түрлі топтардың (I, II, V) себептік қарым-қатынастары және олардың сәйкес механизмдері бағалануы қажет. Құрамына микроэлементтерді қосатын күрделі топырақ кешендерінің биогеохимиясына көп назар аудару керек. Тірі организмдердің қоршаған ортаға бөлетін органикалық заттардың да маңызы зор. Өлі органикалық заттардың жинақталуы барысында қалыптасатын химиялық қосылыстардың химиялық элементтер миграциясындағы ролі аса үлкен емес. Тіршілік барысындағы синтез және метаболиттер мен биолигандтарды бөліп шығару химиялық қосылыстардың геологиялық жыныстардан биогеохимиялық циклдарға айналуының негізгі процесі болып табылады. Ферменттер мен олардың металды кешендері, витаминдер мен гормондар биохимиялық процестерге ықпал етеді. Топыраққа метаболиттер түскеннен соң кейінірек биогеохимиялық миграцияға қосылатынметаллорганикалық кешеннің қалыптасуы жүреді.
Жүйе 7: топырақ - топырақтық сулар, ауа (IV); атмосфералық ауа (III, 26); тамырлар - ризосфералық микробтар (VII); микробиологиялық реакциялар - метаболизм (VII). Тамырлық бөліністер мен ризосфералық микробтар металлорганикалық қосылыстардың жасушаішілік емес синтезін органикалық заттармен қамтамасыз етеді. Өсімдіктер осы қосылыстарды таңдап сіңіру арқылы биогенді миграцияның спецификалылығын анықтайды. Мұндай специфика белгілі бір топырақтық-биогеохимиялық жағдайларда өсімдіктер эволюциясы барысында қалыптасқан.
7, 9, 10 жүйелер: тамырлар-ризосфера (VII); өсімдіктер (VIII); олардың биологиялық реакциялары - метаболизм (VIII); топырақ - топырақтық сұйықтық, ауа (IV); аэрозольдар - атмосфералық ауа (26,28). Берілген жүйелерде металлорганикалық кешендердің өсімдіктер дамуы мен олардың метаболизмінің дамуына әсері қарастырылған. Кейбір элементтердің концентрациясы шамадан тыс көп немесе аз болса метаболизм бұзылуы мүмкін (18.1 сурет.).
18.2 суретте көрсетілген жүйелер де осылайша суреттеле алады.
Биосферадағы биогеохимиялық айналымдарды суреттеу қалдықтарды тастайтын қазіргі индустриалды қоғамды: өндірістік және ауылшаруашылық өндіруді интенсивті түрде дамыту, демографиялық жарылыс - ластаушылардың топырақтарда (41), атмосферада (42) және табиғи суларда (45) шектік рауалық концентрациядан көп болуы, адамдардың энедемикалық ауруларының дамуы XX жүйемен аяқталады. Ормандарды жою, шөлге айналу, озон қабатының жойылуы, биоалуантүрліліктің өзгеруі, су ресурстарының сарқылуы, ауаның ластануы биосферадағы биогеохимиялық айналымдардың бұзылуының тек бірнеше мысалы ғана болып табылады. 40 жылдардың басында бұл зардаптарды В.И. Вернадский болжаған болатын. Биогеохимиялық айналымның осындай бүлінулерінің алдын алу үшін ол биосфера мен техносфераның біріккен жаңақұрылымы - ноосфераны ұсынды.
XXI жүйе: ноосфера - биогеохимиялық айналымдарды айқын түсіну мен экологиялық тату менеджмент негізінде биосфераның тиімді пайдалану. "Парасаттың патшалығы": биогеохимиялық айналымының табиғи құрылымын пайдалану арқылы барлық жерүстілік және тұщы су экосистемаларын қайта қалпына келтіру, саұтау және оңтайландыру. Мысалы, технологиялық процесстер мен биогеохимиялық циклдардағы қалдықтарды қайта өңдеу (46, 48, 49, 50, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62), өндірістік, ауылшаруашылық және транспорттық ластану (47) топырақты, атмосфералық ауаны (42) және табиғи суларды (45) антропогендік эмиссиялардан (41) сақтауды заңды түрде реттеу бойынша озон қабатын сақтау бойынша Монреаль протоколы және ұзақ қашықтықтағы ауаның трансшекаралық ластануы бойынша Женева Конвенциясы сияқты халқаралық аудандық немесе глобалдық конвенцияларды дамыту.
Дала барлауы мен эксперименталды моделдеу зерттеушіге биогеохимиялық қоректік тізбектердің түрлі топтарының алуантүрлілігі мен жоғарыда көрсетілген классификациялар: биосфераның аудандары, биосфераның субаудандары және биогеохимиялық провинцияларға сәйкес биосфераны биогеохимиялық қалыптастыруды жүргізуді зерттеуге мүмкіндік береді.

АДАМ ДЕНСАУЛЫҒЫНЫҢ БИОСФЕРАНЫҢ БИОГЕОХИМИЯЛЫҚ ГЕТЕРОГЕНДІЛІГІНЕ АДАПТАЦИЯСЫ
Адам қоғамының эволюциялық дамуы биосфераның дамуы мен геохимиялық және геофизикалық жағдайларымен ажыратылатын құрам бірліктерінің қалыптасуымен тығыз байланысты. Морфофункционалдық және өзін-өзі ұстау қабілетін біртіндеп қалыптастыру нәтижесінде тіршілік ортасының барлық факторларына деген реакцияның биологиялық нормасы - адаптивті тип немесе адамның экопортреттері қалыптасты. Алайда, лимиттеуші фактолар болып көбінесе тіршілік үшін жағымсыз болып табылатын ландшафттарда температура мен ылғалдылық есептелген. Климаттық қатынаста нейтралды болып саналатын орташа белдеуде химиялық және биогеохимиялық факторлардың ролі ұлғаяды (18.4 сурет).
Сонымен бірге, химиялық элементтердің табиғи дисбалансы ортаның берілген жағдайларында тепе-теңдікті (гомеостаз) ұстап тұратын басқару жүйесінің қажуына алып келуі мүмкін. Бұл жағдайлар көп субъектілер үшін компенсацияланған сипатта болады, бірақ популяцияның физиологиялық гетерогенділігіне белгілі бір жағдай жасайды. Ортаның микроэлементтік құрамы мен адам ағзасы арасындағы байланыс орнатылған және биогеохимиялық жағдайлардың физиологиялық аспектілерінің ағзаның жұмысына әсері көрсетілген. Территориялардың физиологиялық ұйымдастырылуының орташа климаттық зоналар шегінің орталық жүйке жүйесінің функционалды қалпына, зат алмасуды сипаттайтын қан параметрлеріне (нәруызды және липидті спектр), арнайы емес қорғаныс факторлардың жасушалық және гуморальдық жағдайларына (лейкоциттық спектр, лизоцизм), ұлпалардың оттегімен ұамтамасыз етілуіне (эритроциттер, гемоглобин) сезімталдығы анықталған.
Ағзаның биогеохимиялық жағдайларға тәуелділігі қоректік тізбектің түрлі топтарында микроэлементтердің жетіспеуі, шамадан тыс көп болуы немесе үйлесімсіз болуынан пайда болған эндемикалық аурулардың пайда болуы айқын көрінісі болып табылады. Бұл элементтер гормондардың, витаминдердің, ферменттердің және функцияның регуляциясына жауап беретін басқа да акцессорлық заттардың қажетті құрам бөлігіне кіреді.
Нәруыздық және липидтік алмасудың көрсеткіштерінің айырмашылықтары туралы мәліметтер солтүстіктен оңтүстікке қарай холестериннің төмендеуі мен глобулиндердің жоғарылауы туралы тенденцияларды көрсетеді. Осы өзгерістердің табиғаты көпфакторлы болса керек. Липидтік фракцияларға қатысты басты ролдердің бірін температура атқарады. Алайда, географиялық аудандардың бөлшектенген сипаты болып биогеохимиялық қоректік тізбек арқылы химиялық элементердің миграциясымен байланысты оның биогеохимиялық ұйымдастырылуы табылады. Соңғысының анықтамасының мәнін бақыланып отырған физиологиялық өзгерістерінің көрсеткіші мен қара топырақты тайгалы орман және таулы биогеохимиялық аудандарда жетіспейтін немесе баланссыз болып кездесетін макроэлементтердің физиологиялық ролінің теоретикалық және эксперименталдық мәліметтері дәлел болады. Балалар мен ересектерде қызыл қанның корсеткіштерінің түрлі бағытта өзгеруі проблеманың онтогенетикалық аспектілерінің бар екендігін көрсетеді.
Мысалы, ағзаға мыстың бірқалыпты түсуі кезінде жаңа туылған жануарлардың ұлпаларында оның концентрациясы жоғары екендігі анықталады, ал мыстың сіңірілуіне балалардың тамақтану рационында коптеп кездесетін кальций көмектеседі. Организмнің физиологиялық функцияларының гетерогенділігі белгілі бір жағдайда ортаның биогеохимиялық біркелкі еместігімен сипатталады. Популяцияның физиологиялық гетерогенділігінің детерминациясындағы биогеохимиялық жағдайлардың мәні соңғы кезде теоретикалық емес, практикалық қызығушылық болып табылады. Ол ағзаның үйрену мүмкіндігінің жылдамдығымен салыстыруға келмейтін биосфераның химиялық құрамының антропогендік өзгерісінің интенсивтілігімен тығыз байланысты. Экологиялық факторлардың үлес салмағын басқа да денсаулықтың экологиялық детерминанттарының ішіндегі басты ролдерде болатын биогеохимиялық жағдайлар жағына қарай қайта үйлестіру жүргізіледі.

ҚОРШАҒАН ОРТАЛАРДЫҢ БИОГЕОХИМИЯСЫ
ЖӘНЕ АДАМ ДЕНСАУЛЫҒЫ
Жер асты сулардың антропогенді ластаушы көздерімен қоса табиғи суларда түрлі элементтер құрамының көп немесе аз болуын анықтайтын геохимиялық және биогеохимиялық факторлар да бар. Жерасты және жерүсті суларының химиялық құрамы көбінесе түрлі геологиялық жыныстардың бір-бірінің әсер етуімен анықталады және бұл әсіресе аудандық аспектідегі көптеген гидрогеохимия мен адам денсаулығының арасындағы коррелиация мысалдарын тудырады. Көп жағдайларда табиғи сулардағы мобилді элементтердің концентрациясы ауызсуға арналған рұқсат етілген мөлшерден жоғары болады.
Көп аудандарда гидрогеологиялық көкжиектер мен жер асты сулардың тотығу-тотықсыздану потенциалының өзгеруіне алып келетін құдықтар мен артезиан скважиналар салудан бұл мәселер өрши түседі. Мұндай элементтерге As, Cr, Fe, Mn, Sb, Al және F жатады.
Ауызсулардағы тіршілікке қажетті және қажетті емес элементтер.
Табиғи сулардың көбінің құрамында барлық элемент дерлік кездеседі, бірақ олардың көбі жаңа аналитикалық әдіспен де көрінбейтіндей аз мөлшерде кездеседі (18.6).
Табиғи суларда кедесетін тоғыз негізгі химиялық қосылыстар (HCOJ, Na+, Ca2+, SO?-, Cu, NOJ, Mg2+, K+ және Si4+) барлық суда ерігіш тұздардың 99% құрайды. Осы тұздардың жалпы массасынан қосындысы 1 %-дан аз болатын микро- және өте аз мөлшерде кездесетін элементтер геохимиялық жағдайға байланысты өзгеріп отыруы мүмкін. рН көлемінің бір бірлікке өзгеруі Pb сияқты белгілі бір металдардың концентрациясының көбеюіне алып келуі мүмкін. Тотығудың тотықсыздану жағдайына өзгеруі темірге де осылай әсер етеді.
18.6 суретте адам денсаулығына және ағзаның метаболизміне қажетті элементтер мен белгіленген ШРК-ден асқан жағдайда зиян болып саналатын элементтер көрсетілген.
ШРК-ның қазіргі кездегі көлемдері 18.1 кестеде көрсетілген.
Be және U сияқты кейбір элементтерде қазіргі кезге дейін халықаралық стандарттар белгіленбеген. Тіршілік үшін қажетті элементтердің кейбіреулері (F, Se) шамадан тыс аз немесе көп концентрацияда ағзаға зиянды әсер етуі мүмкін.
Шектік рауалы концентрациялар кейбір зиянды деп атауға болмайтын, бірақ жоғары концентрацияда белгілі бір зиянды әсер тигізетін элементтерге де қойылған (18.2 кесте).
Табиғи геохимиялық факторлардың адам денсаулығына әсері.
Топырақтың, жерүсті және жер асты сулардың құрамы аудандық геологиялық жыныстармен тығыз байланысты. Сіңген жаңбыр мен қардың еріген суларының арасындағы химиялық реакциялар бірнеше күн немесе айдың ішінде жер асты сулардың гидрохимиялық құрамына едәуір әсер етеді. Химиялық реакциялар сияқты олардың жылдамдықтары да жыныстардың (борпылдақ және тығыз) гранулометриялық құрамына тәуелді судың инфильтрациясының жылдамдығына, сутасушы көкжиектердің орналасуы және бұзылуы сияқты физикалық факторлармен анықталады.
Реакцияның жылдамдығы сіңірілетін сулардың химиялық құрамы арқылы да анықталады. Табиғи жағдайда көмір қышқылының еруі немесе ластанған су жағдайында күкіртті және азот қышқылымен байланысты қышқылдық компоненттердің жоғарғы құрамы карбонаттар мен силикаттардың еру жылдамдығының жоғарылауына әсер етеді. Сонымен бірге, қышқыл жаңбырлар мен жұмсарған сулар карбонаттар жәненемесе силикаттар түрінде болатын ауыр металдар қосылыстарының еруіне және табиғи сулардың осы компоненттермен байытылуына себеп болады.
Көбінесе жерасты суларының химиялық құрамы сулардың астына төселген жыныстардың бір-біріне әсер ету уақытымен анықталады. Түрлі сутасушы көкжиектегі жерасты суларының адам денсаулығына әсерінің классикалық мысалы Англиядағы Линкольншир ауданында фтордың құрамының түрлі болуынан тісжегінің таралуымен байланысты.
Сәйкесінше тісжегіден емдеу үшін фтордың қосымша түрлі қосылыстарын пайдалану ұсынылған.
Табиғи геохимиялық параметрлердің адам денсаулығына әсері төменде қарастырылған химилық элементтердің салыстырмалы аз ғана санымен байланысты.
Судың қаттылығы . Шамамен 30 жыл бұрын 1970 жылдың ортасында судың қаттылығы (Ca мен Mg ерігіш қосылыстарының жалпы құрамы) мен қан-тамыр аурулары арасындағы себеп-салдардың бар екендігі болжанған, алайда, судың қаттылығы есепке алынатын көптеген факторлардың біреуі ғана болуы мүмкін. 1960-1970 ж Ұлыбританияда әсіресе су құбырларында қатты су ағатын қалаларда жүргізілген зерттеулер судың қаттылығы ер адамдар арасында өлімнің, әсіресе қан-тамыр ауруларынан көбейгенін көрсетті. 1990 ж жүргізілген зерттеулер нәтижесінде судың қаттылығы 170 мгл (CaCO3-ге есептелген) жағдайында берілген көрсеткіштерінің арасында теріс байланыстың барын көрсетті. Сонымен қатар, диета, темекі шегу, дене шынықтыру да бақыланып отырған байланысты бағалау сияқты факторлар да басты фактор болып табылады. Өлім мен судың қаттылығы арасындағы коррелияцияны түсіндіру үшін бірнеше болжамдар айтылған: 1) кальций мен магний қан-тамырлары ауруларының дамуында қорғаныс ролін ойнайды; 2) судың қаттылығы кезінде коцентрациясы өсетін кейбір микроэлементтер (мысалы, Se) де аурудың дамуын білдіруі мүмкін; 3) жұмсақ суда ерігіштігі жоғарылайтын көп ауыр металдар (Cd, Ni, Pb) қан-тамыр ауруларының дамытады.
Геохимиялық тұрғыдан қарағанда судың тек жалпы қатты ғана емес, кальций мен магнийдың қатынасын да қарастыру қажет. Құрамында натрийдің жоғары болуы да артериялық қысымның жоғарылауы мен қан-тамырлар жүйесінің бұзылысына әсер етеді. Сонымен бірге, Ca:Mg және Na:K негізгі катиондарының арасындағы қатынас та ескерілуі қажет.
Ұқсас эерттеулер басқа да елдерде жүргізілген болатын. Осылайша, Шри-Ланкада судың қаттылығы мен қан-тамыр және ісік ауруларының таралуы арасындағы кері байланыс анықталды. Судың қаттылығы мен эндемикалық зоб арасындағы байланыстың бар екендігі анықталды.
Ресейдің Орталық-Қара топырақ ауданында судың қаттылығы мен тұрғылықты халықтың арасында қауіпті ісік ауруының дамуы арасындағы тікелей корреляциялық байланыс көрсетілді. Бұл зерттеулерде қатты сулар құрамында еріген кальций, магний және темір қосылыстары болды (18.3 кесте).
Қауіпті ісік ауруларының минималды тәуекелдігі Ca2+ құрамы 4,5-4,8 мэквл интервалында, Mg2+ - 2,5 мэквл, Ca:Mg қатынасы, 1,65-1,90 тең, және судың негіздігі 6,0 мэквл болған жағдайда анықталған.
Ащы сулар және улы металлдадың мобилизациясы. Ащы сулардың пайда болуы су ағындарының геологиялық қышқыл жыныстар (мысалы, гранит) арқылы өтуі, пириттердің қышқылдануы немесе антропогенді ластану (қышқыл жаңбырлар) сияқты табиғи көздермен байланысты. Ащы судың өзі денсаулыққа қауіпті емес, бірақ көп минералдарды ерігіш етеді және сәйкесінше улы металлдар (мысалы, алюминий, бериллий, кадмий, қорғасын) жоғары концентрацияда кездеседі. Көптеген ащы сулар қан-тамырлар жүйесі ауруларының таралуына әсер ететін негіздерге байтылмаған жұмсақ сулар болып табылады.
Ащы жер асты сулар Ресей мен Әлемнің көптеген аудандарында, гранитно-гнейсті және буферлілігі төмен алюмо-силикатты геологиялықжыныстар жинақталған барлық аудандарда таралған. Фенноскандия, АҚШ-тың солтүстік-шығысы және Канада, Африка, Азия және Оңтүстік Американың көптеген аудандары ащы сулардың улы металлдармен, әсіресе алюминий мен бериллиймен байытылғандығы көрсетілген. 18.1 бокста иллюстрация үшін екі мысал келтірілген.
18.1 бокс. Металдардың улылығына қышқыл жаңбырлардың әсері.
Алюминий (A1). Дүниежүзілік Денсаулық Сақтау Ұйымы ауызсу құрамындағы алюминийдің жоғарғы шегін 0,2 мгл етуді ұсынады.Алюминий - алюмосиликатты минералдардың негізгі элементі және көптеген геологиялық жыныстардың ең көп тараған компаненті болып табылады. А1 ерігіштігі негізінен pH-қа тәуелді, сондықтан табиғи суларда бұл металдың жоғарғы концентрациясы тек pH 5,5 жағдайында ғана анықталған. Сол сияқты, бейорганикалақ лигандтар, әсіресе, фтор мен сульфаттардың болуы да алюминийдің ерігіштігін жоғарылатады. pH 5,5 болған жағдайда табиғи ерітіндіде А1 жылжымалы мономерлі формалары көрсетілмеген, алайда, каллоидты алюминий және басқа да алюмосиликатты каллоидтар мен бөлшектер осы элементтің жалпы құрамының елеулі үлесін құрауы мүмкін. Бұл диаметрі 45 мкм сүзгіш арқылы сүзілген суда еріген А1 құрамын өлшеуге мәжбүрлейді.
Ауыз сулардағы алюминий құрамының жоғары болуы мен Альцгеймер (кәрілік склероз бен кемістік) ауруының дамуы арасындағы байланыс анықталған. А1 бұл аурудағы ролі бас миының қабығындағы жүйке ұлпаларының "жіпшелерінде" оның жоғарғы концентрацияларда жиналуымен байланысты болып есептеледі.
Ауыз суды тазалау мақсатында каллоидтарды коагуляциялау үшін алюминий тұздарын пайдалану кезінде технологияларды сақтамау судың осы металмен ластануына алып келеді. 1980 жылдың аяғында Лондонда осындай екі жағдай орын алды.
Ауыз судағы алюминий осы элементті жалпы күндік пайдаланудағы аз ғана бөлігі болып табылады. Алюминийдің едәуір көзі болып ыдыстың қабырғаларындағы алюминий қышқылының қорғаныс қабатын еріту және бос мономерлі алюминийді (Al3+) босату қасиеті бар, құрамында жоғары органикалық қышқылы бар түрлі көкөністер мен жемістерді пісіретін алюминийдан жасалған ыдыстар да саналады. Бұл түрде аллюминий өта улы.
Бериллий (Ве). Өндірістік апаттар мен созылмалы ұзақ әсер ету нәтижесінде ауадағы жоғары концентрацияда бериллий адамға улы әсер ететіні белгілі. Сулар мен басқа орталарда оның улылығы төмен. Созылмалы улану мен бериллиоздық дамуының бірнеше жағдайы тіркелген.
Жер қабығының жоғарғы қабатында кейбір геологиялық жыныстардың алюмосиликаттар торларына бериллий аз мөлшердегі элемент ретінде енгізіледі. Сонымен қатар, Ве берилл минералы мен бертрандиттің [Ве4SiO7(OH)2] құрамына кіреді. Бұл элемент вулкандық силикаттық жыныстар қабатында да кездеседі.
Топырақ пен табиғи сулар құрамында Ве аз ғана мөлшерінің қозғалмалылығы рН 5,5 ащы суларда жоғарыдайды. Ве(ОН)х кешені түрінде рН жоғары болған жағдайда да ол жоғары жылжымалы бола алады. Бериллийдің ерігіштігі фтормен кешен түзу кезінде де жоғарылай алады.
Толық зерттелмеген себептен халқаралық ШРК қойылмағанмен, ол өте төмен (0,001 мгл) болуы керек деген болжам бар.

БИОГЕОХИМИЯЛЫҚ ЦИКЛДАРДЫҢ БҰЗЫЛУЫНЫҢ ЭКОТОКСИКОЛОГИЯЛЫҚ МӘСЕЛЕЛЕРІ
Нитраттар
Ауылшаруашылығы интенсивті дамыған елдерде ауыз су мен азық-түліктердің құрамындағы нитраттардың көп болуы адамдар мен жануарлардың, әсіресе балалар мен жана туылған жануарлар денсаулығына әсері кеңінен тараған. Осындай әсерлердің нәтижесі болып метгемоглобинемияның таралуы мен құрамында нитраты жоғары су немесе көкөністерді пайдалану арқылы пайда болған асқазан ісік аурулары саналады. Бүтін нитратты биогеохимиялық провинциялар да бөліп көрсетілген. Топырағы мен суының құрамында бұршақтұқымдас өсімдіктер мен микроорганизмдер көмегімен азотофиксация процессі кезінде нитраттардың жоғары концентрациясын жинайтын табиғи геохимиялық аудандар бар. Алайда, нитраттар тек тотығу жағдайында ғана тұрақты бола алады, себебі анаэробты тотықсызднау жағдайында денитрификация процессі өтуі арқасында нитраттың құрамы күрт төмендейді.
Ауыз сумен қатар (жер асты немесе жерүстілік) тағамда (көкөністер, жемістер, ет тағамдары) нитраттардың жинақталуына көп көңіл бөлінеді, себебі адамдар мен жануарларға нитраттардың улы әсерінің көптеген дәлелі бар.
Нитраттардың адамдар үшін улылығы асқазан-ішек жолдарында нитраттардың нитриттерге трансформациялануымен байланысты. Нитриттердің улылығының жоғары мөлшері қан-тамырлар жүйесімен байланысты болса, аз мөлшерде - метгемоглобиннің қалыптасуы мен метгемоглобинемия ауруымен байланысты.
Метгемоглобиннің қалыптасуы - гемоглобиннің жартысы қантасымалдаушы жүйеде оттегін тасымалдау үшін жұмсалып, адам тұншығуды сезінуін білдіреді. СО улы газының әсері де осылайша білінеді. Нитриттің өте қатты әсер еткен жағдайлары, нитриттің құрамы жоғары ана сүтімен қоректенген 1 жасқа дейінгі баларғда көрінген. Нитраттар нитриттерге оңай трансформацияланады, ал соңғысы оттегін тасымалдау қызметінен айырып гемоглобинді оңай қалыптастырады. Сәбилерде нитраттар 10%-ға дейін нитриттерге дейін қалыптасады, ал тұншығу 10% гемоглобин метгемоглобинге трансформациялану кезінде басталады.Сәбидің асқазанындағы рН жоғары болуы нитраттың нитритке бактериалды қалыптасуы жағымды әсер етеді. Сонымен қатар, бұл жаста метгемоглобинді ыдырататын фермент активті емес.
Сонымен, кейбір жаңа туылған жануарлар да, мысалы шошқалар, тағам мен судағы нитраттың жоғары концентрациясына сезімтал болып келеді.
Нитраттарды көптеп пайдаланудың басқа экотоксикологиялық мәселесі олардың аминдермен, мысалы үштік амині бар дәрілер қабылдау кезінде нитрозаминдер әсерінен қауіпті ісік ауруларының қалыптасуы мүмкіндігі жоғары. Нитрозоаминдер жануарларға жасалған эксперименттермен қатар адам ауруларының эпидемиологиялық зерттеулері нәтижелерінде де дәлелденген канцерогендер болып табылады. Англия, Венгрия, Колумбия, Чили және басқа да аудандарда ауыз сулардағы нитраттың құрамы мен ісік аурулардың кездесу жиілігі арасындағы коррелияция қалыптастырылған. Нитраттардың өздерінің концерогендігі туралы сұрақ алі де зерттеулерді талап етеді, ал нитрозоаминдердің алғышарты екендігі айқын анықталған. Нитраттар аминдер мен амидтармен реакцияға түседі, нитрозоаминдердің шығуы адам ағзасы қалпының арнайы жағдайымен байланысты.
Нитраттардың адам және жануарлар ағзасына цлы әсер ететіндігіне белгілі бір дәлелдер бер. Нитраттар едәуір, кейде өте көп мөлшерде салат, шпинат, қырыққабат, пияз, қияр, картоп, қарбыз, қауын, шабдалы, банан сияқты жемістер мен көкөністерде жинақталуы мүмкін. Бұдан бөлек, шұжықтар, кептірілген еттер сияқты кейбір азық-түліктер өндіруде өнімнің сақтау мерзімін ұзарту үшін аз мөлшерде нитрит тұздарын пайдаланады. Ет және балыұты кептіру процессі кезінде немесе виски дайындау кезінде нитрозоаминнің қалыптасуы жүреді, бірақ ұсынылған технологияларды сақтау кезінде өте аз мөлшерде пайдаланылады. Көптеген елдерле сәби тағамына нитриттерді қосуға тиым салынған.
Түрлі көкөністерде нитраттардың шектік рауалы концетрациялары қалыптасқан. Мысалы, Ресейде нитартты азоттың құрамы (нитратқа айналдыру үшін 4,45 көбейту керек) қырыққабаттың шикі салмағына 900 мгкг, картопқа-80, салатқа-1200, қарбыз бен қауынға-80 және т.б дейін азайтылған. ШРК-ның ұқсас көлемі көптеген елдерде: АҚШ, Германия, Чехия, Швеция енгізілген.

Ауыр металлдар мен металлоидтар
Ауыр металлдар мен микроэлементтердің құрамының оптималды емес болуымен (олардың көп болуымен қатар аз болуы да зиянды) байланысты биогеохимиялық құрылымы жануарлар мен адамдарда көптеген табиғи эндемикалық аурулардың пайда болуына алып келді.
Қоршаған ортада ауыр менталдардың жинақталуы табиғи және антропогенді жолмен жүруі мүмкін, алайда, екі жағдайда да олардың биотаға улы әсер ету механизмі ферментативті реакциялармен байланысты. Бұл қатынаста нәруыздың амин- және сульфогидрильді топтарымен оңай ракцияға түсетін еківалентті ауыр металлдар әсіресе эффективті. Кейбір ауыр металлдар (мысалы, кадмий, сынап) мырышпен металы бар белгілі бір ферменттер кешендерінде орнын басу арқылы бәсекелесе алады. Металдар канцерогенді заттар бола отырып (никель, бериллий, таллий) генді механизмдерге де әсер етеді. Кейбір металдар биоаккумулятивті қасиеттерге ие, мысалы, қоректік (тағамдық) тізбекті аяқтайтын организмдерде жинақталуына жағдай жасайтын сынап және кейде қорғасын. Металлдардың аса улылығы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.