Ауыр металдар және олардың тірі организмдерге тигізетін әсері

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 3 бет
Таңдаулыға:

Ауыр металдар және олардың тірі организмдерге тигізетін әсері.

Мақсаты: Қоршаған ортаның ауыр металдармен ластауы және олардың тірі организмдерге тигізетін әсерін айқындау. Фиторемедиация әдісінің маңызын түсіндіру.

Қоршаған ортаның ауыр металдармен ластануы қазіргі кезде ең өзекті мәселелердің қатарынан орын алады. Ауыр металдармен ластанудың әр түрлі жолдары бар. Олардың қатарына: түсті және қара металл балқыту орындарының қалдығы, өндіріс қалдықтары, шектен тыс көбейген автокөліктер, урбанизация жатады.

Сонымен қатар, кейбір мәдени өсімдіктерді зиянкес, ауру қоздырғыштардан қорғау мақсатында пайдаланылатын көптеген қоздырғыштардан қорғау мақсатында пайдаланылатын көптеген пестицидтердің құрамында ауыр металдар болады. Ауыл шаруашылығында өсімдіктердің зиянкестеріне қарсы қолданылатын фунгицидтердің (цинеб, поликарбации, диатин М-45) құрамында ауыр металдар болады. Оларды пайдалану салдарынан топырақтың беткі қабатында ауыр металдардың көп жинақталуы орын алады. Олар өз кезегінде потогенді саңырауқұлақтардың өсуіне кері әсер еткенімен, екіншіден ауыр металл ретінде тірі организмдердің өніп-өсуіне және дамуына теріс әсер етеді.

Қоршаған ортаға экотаксиканттардың әсері топырақта және суда пайда болып, табиғи фитоценоздарды бұзып, тірі организмдердің тіршілік әрекетіне кері әсер етеді. Экотаксиканттардың үлкен қашықтықтарға таралуы олардың физикалық және физика-химиялық қасиеттеріне (булануына, ұшқыштығына, ерігіштігіне, т. б. ) байланысты.

1980 жылы БҰҰ-ның қоршаған орта жөніндегі бағдарламасы бойынша приоритетті ауыр металдар қатарына: Mn, Co, Ni, Cu, As, Cd, Sn, Hg, Fb кіреді.

1990 жылдың басында токсикологтардың ұсынысымен АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау агенттігі бұл қатарды одан әрі кеңейтті. Ең улы элементтер қатарына Be, Al, Cr, Ni, As, Se, Cd, Sb, Hg, Pb енгізілді.

Бүгінгі таңда ауыр металдарға Д. И. Менделеевтің периодтық кестесінлегі салыстырмалы атомдық салмақтары 50-ден жоғары 40-тан аса химиялық элементтер кіреді.

Н. Реймерстің жіктеуі бойынша ауыр металдарға тығыздығы 8 г/см ³ -тан аспайтын химиялық элементтерді жатқызуға болады.

Ауыр металдардың электрондық құрылыстары мен иондық және комплекстік қосылыстарының қасиеттеріне байланысты, олардың әр түрлі дәрежелі улы әсерлері мына реттілікпен сипатталады.

Fe< Cd<Co< Zn< Ni< Cu

Олар лигандалардың S-, N-, O- атомдары арқылы биомолекулалармен (белоктармен, пептидтермен, липидтермен, аминқышқылдармен) оңай байланысқа түседі. Әсіресе, Cu ⁺ , Cd, Pb, Hg-құрамында күкірті бар топтармен, ал Cu ²⁺ , Ni, Co, -құрамында азоты бар топтармен, Mn ²⁺ , Se-құрамында оттегі бар топтармен байланысқа түседі. Тірі организмдерде өтетін барлық маңызды химиялық процестер ауыр металдармен комплексті қосылыстар түзу арқылы жүреді.

Ауыр металдардың химиялық реакцияларды катализдеу қабілеттілігі олардың биосфераға экологиялық үлкен қауіпін тигізеді.

Қоршаған ортада ауыр металдардың әсерінен: циклизация, изомерлену, полимерлену, гидролиздену т. б. химиялық реакциялар жүреді. Аталған барлық реакциялар тірі организмдерге өте қауіпті әсер етеді.

Ауыр металдардың басқа ластағыш заттардан ерекшігі оларға «өзін-өзі тазарту» ұғымы қолданылмайды. Яғни, топырақта, суда, ауада, «қоректік заттарында» ауыр металдардың таралуы мен миграциялануына байланысты қоршаған орта мен биота ластанады.

Тірі организмде жинақталған ауыр металдардың жоғарғы концентрациясы басқа қосылыстармен байланысқа түспейді. Тірі организмдерде кез келген химиялықзаттардың оптимальды мөлшері комплексті физиологиялық процестермен «гомеостазбен» реттеліп отырады.

Микроэлементтер ретінде ауыр металдардың физиолгиялық маңызы зор. Осы кезге дейін тірі организмдер, соның ішінде өсімдіктер үшін жиырмадан астам ғана элементтердің физиолгиялық маңыздылығы ғылыми тәжірбиелермен дәлелденеді.

Екіншіден, ауыр металдардың-биологиялық активті заттар болғандықтан, олардың жоғары концентрациялы нуклейн қышқылдарымен, аминқышқылдарымен және ферменттермен белсенді әрекеттесіп, белоктардың денатурациялануын тудырып, клеткалар мен ұлпалардағы зат алмасу прцестерін реттейтін ферменттердің қызметтерін бұзады.

Металдар генетикалық өзгерістердің кең спектірінің түзілуіне себепкер. Бір металл клетканы бірнеше жерден зақымдай алады. Мысалы, кадмий ДНҚ реперациясын тежеуге қабілетті. Мыстың жоғарғы мөлшері ДНҚ конформациясысын өзгертеді және ДНҚ мен РНҚ синтезін тежейді. Ауыр металдардың тұздары өсімдіктер клеткасында хоромосомаларды үзеді, яғни структуралық құрылымына әсер етеді және бөліну кезеңіндегі клеткада хромосомалық аберрациялардың жиілігін 2 есе арттырады.

Ауыр металдардың әсері тірі организмнің барлық ұйымдастырылу деңгейлерінде байқалады. Мәселен, клеткалық деңгейде- ауыр металдар ең алдымен клетка қабығымен әрекеттесіп, онда абсорбцияланады. Ауыр металдардың артық мөлшері плазмалеммаға жетіп өз әсерін тигізеді. Олар клетка мембранасының қалыпты өткізгіштігін бұзып, клетканың ішіне оңай өтіп кете алады. Бұл жерде клетка мембранасының қорғаныштық қызметі әлсірейді. Осының нәтижесінде, клеткада стрестік жағдай туып, клетка мембранасының зақымдануына және ферменттердің белсенділігінің өзгеруіне әкеледі.

Ауыр металдар қоршаған ортада ыдырамайды және биохимиялық айналымға түскенде ұзақ сақталады. Олардың жартылай тазаруының алғашқы кезеңі (бастапқы концентрациясының жартысы) әр элемент үшін әр түрлі және ұзақ уақытты қажет етеді: Zn үшін 70-тен 310жылға дейін, Cu үшін 310-1500 жыл, Cd үшін 13-110 жыл, Pb 740-5900 жылды қажет етеді.

Қоршаған ортаны фиторемедиациялық әдіспен тазалау.

Қоршаған ортаға химиялық өндіріс орындарынан тасталатын шығарынды қалдықтардың құрамындағы әр түрлі улы органикалық заттарды тазалауға микроорганизмдерді қолданатыны белгілі. Әтседе олар ластанған топырақ пен суды ауыр металдардан, пестицидтерден, мұнай қалдықтарынан, радиоактивті изотоптардан және радионуклеидтерден толығымен тазартуға қабілетсіз.

Микроорганизмдерге қарағанда жасыл өсімдіктердің орны бөлек, олар ластанған ортадағы түрлі органикалық қосылыстар мен элементтерді сіңіріп, өңдеп мүшелерінде жинақтауға қабілетті. Өсімдік биомассасын экономикалық жағынан тиімді жолмен жинап, жылумен өңдеп, құнды шикі зат ретінде пайдалануға болады. Сондай-ақ, өсімдіктер шөпқоректілерге зиянды әрі қауіпті улы заттарды, пестицидтерді топырақтан өздерінің мүшелерінде жинақтап, оларды миграцияланбайтын қосылыстарға алмастырады. Қоршаған ортаны тазартудың бұл әдісін фиторемедиация деп атайды, яғни грек тілінде «фитон»-өсімдік және латынтілінде «ремедиум»-қалпына келтіру, сауықтыру деген мағынаны білдіреді.

Ауыр металдармен шектен тыс ластанған аймақта флораның сиреуі, яғни, ауыр металдарға төзімсіз, өте сезімтал түрлердің толығымен жойылуы, ал керісінше оларға төзімді түрлердің көбеюі байқалады. Осының салдарынан өндіріс орындарының айналасындағы табиғи ортаның орнына «техногенді» ортаның қалыптасуы орын алады. Өсімдіктердің әртүрлілігінің ішінде тек төзімді түрлер ғана қалады. Ауыр металдарға төзімді өсімдіктер популяциясы белгілі бір металл түріне немесе бірнеше металдардың түрлеріне төзімділік қасиеттері қалыптасуы мүмкін. Популяциядағы биологиялық және физиологиялық өзгергіштік организмдердің ортадағы экстремальды жағдайларға бейімделуі мен табиғи сұрыпталу деңгейлерін сипаттайды. Өсімдіктердің жабайы түрлер

Популяцияларының генетикалық біркелкі болмауы, ауыр металдарға төзімді кездейсоқ өкілдерінің қалыптасуына мүмкіндік тудырады.

Соңғы жылдары, көптеген ғалымдардың ізденістері нәтижесінде, ауыр металдарды жерүстімүшелерінде көп жинақтап, олардың иондарын қауіпсіз қосылыстарға айналдыруға қабілетті гипераккумулят-өсімдіктер айқындалды. Олар: Ambrosia artemisiifolia(жусанжапырақ ойраншөбі), Helianthus annuus (біржылдық күнбағыс), Phaseolus vulgaris (үрме бұршақ), Pisum saticum (асбұршақ), Brassica juncea (үнді қыша), Zea mays (жүгері), Eichornia crossipеs (гиацинт), сондай-ақ Hordeum (арпа) мен Avena (сұлы) туыстарының кейбір түрлері т. б. өсімдіктер.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.