Биологическая роль и токсикологическое влияние тяжелых металлов
В последние годы все сильнее подтверждается важная биологическая роль большинства металлов. Многочисленными исследованиями установлено, что влияние металлов весьма разнообразно и зависит от содержания в окружающей среде и степени нуждаемости в них микроорганизмов, растений, животных и человека
Фитотоксичное действие ТМ проявляется, как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойств и особенностей поведения конкретного металла. Однако, в природе ионы металлов редко встречаются изолированно друг от друга. Поэтому разнообразные комбинативные сочетания и концентрации разных металлов в среде приводят к изменениям свойств отдельных элементов в результате их синергического или антагонистического воздействия на живые организмы. Например, смесь цинка и меди в пять раз токсичнее, чем арифметически полученная сумма их токсичности, что обусловлено синергизмом при совместном влиянии этих элементов. Подобным образом действует и смесь цинка с никелем. Однако существуют наборы металлов, совместное действие которых проявляется аддитивно. Ярким примером этого являются цинк и кадмий, проявляющие взаимный физиологический антагонизм. Очевидны проявления синергизма и антагонизма металлов и в их многокомпонентых смесях. Поэтому суммарный токсикологический эффект от загрязнения среды ТМ зависит не только от набора и уровня содержания конкретных элементов, но и особенностей их взаимного воздействия на биоту. Таким образом, влияние ТМ на живые организмы весьма разнообразно. Это обусловлено, во-первых, химическими особенностями металлов, во-вторых, отношением к ним организмов и, в-третьих, условиями окружающей среды. Влияние токсичных концентраций ТМ на растения приведено в таблице 2 , а на здоровье человека и животных - в таблице 3
Таблица 2
Влияние токсичных концентраций некоторых тяжелых металлов на растения
| Элемент | Концентрация в почве, мг/кг | Реакция растений на повышенные концентрации ТМ |
| Pb | 100-500 | Ингибирование дыхания и подавление процесса фотосинтеза |
| Cd | 1-13 | Нарушение активности ферментов, процессов транспирации и фиксации СО2, торможение фотосинтеза, ингибирование биологического восстановления NО2 до NО, затруднение поступления и метаболизма в растениях ряда элементов питания. Внешние симптомы - задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев |
| Zn | 140-250 | Хлороз молодых листьев |
| Cr | 200-500 | Ухудшение роста и развития растений, увядание надземной части, повреждение корневой системы, хлороз молодых листьев, резкое снижение содержания в растениях большинства незаменимых макро- и микроэлементов (К, Р, Fe, Mn, Cu, B и др.) |
| Ni | 30-100 (подвижная форма) | Подавление процессов фотосинтеза и транспирации, появление признаков хлороза |
Таблица 3
Влияние загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами на здоровье человека и животных
| Элемент | Характерные заболевания при высоких концентрациях ТМ в организме |
| Pb | Повышение смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, рост общей заболеваемости, изменения в легких детей, поражения органов кроветворения, нервной и сердечно-сосудистой системы, печени, почек, нарушения течения беременности, родов, врожденных уродств. Угнетение активности многих ферментов, нарушение процессов метаболизма |
| Cd | Нарушения функций почек, ингибирование синтеза ДНК, белков и нуклеиновых кислот, снижение активности ферментов, замедление поступления и обмена других микроэлементов (Zn, Cu, Se, Fe), что может вызывать их дефицит в организме |
| Zn | Изменение морфологического состава крови, злокачественные образования; у животных - снижение прирост живой массы, депрессия в поведении, возможность абортов |
| Cu | Увеличение смертности от рака органов дыхания |
| Cr | Изменение иммунологической реакции организма, снижение репаративных процессов в клетках, ингибирование ферментов, поражение печени |
| Ni | Нарушение синтеза белка, РНК и ДНК, развитие выраженных повреждений во многих органах и тканях |
Другие статьи
Связь экономики природопользования и агрохимии. Локальный способ применения минеральных удобрений как экономически и экологически целесообразный Программой намечены следующие направления деятельности по осуществлению государственной экологической политики (до 2000 года): совершенствование природоохранительного законодательства, системы экологических ограничений и регламентаций режимов природопользования; ...