Тема Т6. Фактори самоочищення середовища від токсинів

6.1. Абіотичні фактори самоочищення

6.2. Біотичні фактори самоочищення

6.1.Якість ОС підтримується завдяки взаємодії абіотичних і біотичних факторів, при цьому головну роль у самоочищенні біосфери грають живі організми. Але жива речовина виявляється неспроможним проти цілого ряду штучно створених з'єднань, вони накопичуються в ОС і є токсикантами для біоти.

Абіотичні процеси самоочищення проходять без участі живих організмів, а тільки завдяки дії фізичних ( осадження, розведення, випару, адсорбції, розкладання й ін. ) і хімічних ( гідроліз, комплексоутворення, окислювання, відновлення й ін. )факторів природного середовища.

Суть дії: під впливом цих факторів знижується концентрація шкідливих речовин, крім того, може відбутися інактивування токсинів і виведення їх із БГХ круговороту.

Атмосфера. Самоочищення від токсичних речовин відбувається завдяки процесам розведення (перенос вітрами), зв'язування й виведення з атмосферними опадами з наступним поглинанням частками ґрунту.

Пластівці снігу й дощові краплі поглинають забруднюючі речовини з атмосфери й виносять їх. Наприклад : на території США за рік виноситься приблизно 5• 10¹¹кг ІЗ. У порівнянні із крапельками води, сніжинки мають більшу поверхню й тому є кращими очисниками атмосфери. Із всіх видів дощу: град, заливний, що мрячить, туман, щонайкраще очищає атмосферу дощ, що мрячить.

Швидкість осадження часток залежить від їхнього розміру :

1,1 - 100 мкм - 4• 10^-3 - 25 см ∕ с ( t^º- 0⁰ С , P = 1 атм, C₀ – 1 м ∕ м³).

Самоочищення атмосфери відбувається також при контакті її із ґрунтами. Швидкість осадження часток залежить від типу, характеру ґрунтів. Найбільшою поглинаючою здатністю ґрунтів володіють глинисті ґрунти й чорнозем. Самоочищення атмосфери здійснюється також при контакті з поверхнею Світового океану. Саму більшу роль у самоочищення атмосфери вносить Світовий океан. Над водною поверхнею встановлюється рівновага між газом в атмосфері й газом у воді, чим вище буде парціальний тиск газу в атмосфері, тим більша його кількість буде розчинятися у воді.

Ґрунту.Головну роль в очищенні від токсинів грають органічні речовини ( фульво-, гуминовые кислоти ), мінеральні з'єднання й детрит.

Самоочищення ґрунту від токсинів відбувається завдяки наступного процесу :

- винос у складі водяних розчинів за межі ґрунтового профілю;

- депонування на геохімічних бар'єрах у недоступні для живих організмів формах;

- переклад у неактивні або малоактивні форми.

Головні забруднювачі ґрунту : пестициди, важкі метали Ni, Cr, Hg, Cd, As і їхньої солі, радіонукліди, вуглеводні й т.д.

Поведінка і вплив токсичного елемента в ґрунті значною мірою залежить від вмісту гумусу, що зв'язує й затримує більшу частину важких металів, радіонуклідів, і фізико-хімічних факторів: рН ґрунту, вміст О₂, вологість, тиск і т.д.

Потрібно відзначити, що вміст у ґрунті важких металів гальмують або знижують процеси самоочищення ґрунтів від бактерій групи кишкової палички. Наприклад: при вмісті 100мкг/ кг ґрунту чисельність цих бактерій зростає в 2,5 рази, а при вмісті 10000 мкг / кг ґрунту - збільшується в десятки разів.

Гідросфера.У самоочищенні гідросфери основну роль грають унікальні властивості води ( універсальна розчинність, максимальна поверхня натягу й т.д. ) і донні відкладення.

У водоймах абіотичні фактори самоочищення включають : розчинення, окислювання, відновлення, адсорбцію, седиментацію й т.д. Крім того, у водоймах часто відбувається механічне складування забруднюючих речовин. На процеси перетворення токсинів впливають: рН води, зміст розчиненого ПРО₂, концентрація гумусових речовин, наявність комплексоутворювачів( неорганічні : О₂, ОН^-, NН_3,РО₄³⁼; органічних : фульво-, амінокислоти й інші метаболіти гідробіонтів ).

З погляду екології, абіотичне самоочищення середовища є помилковим, оскільки в цьому випадку відбувається механічний перерозподіл токсикантів між контактуючими середовищами.

Наприклад: перехід із ґрунту в підземні води, швидкість самоочищення на 2 - 2,5 порядки нижче й становить 0,002 л/добу або депонування токсинів у донних опадах , ґрунтах і т.д., де вони зберігаються довгий час.

2.Головну роль в очищенні біосфери грають мікроорганізми, тому що:

- їхня біомаса (а отже - поверхня контакту з навколишнім середовищем) перевищує на планеті масу рослин і тварин разом узятих.

- ні одні з відомих організмів не може зрівнятися з ними у швидкості

відтворення біомаси ( за 1 добу наприклад, організм корови масою 500 кг синтезує в середньому 0,5 кг білка, маса дріжджів 500 кг - 50 т, у бактерій ця здатність багато вище, ніж у дріжджів),

- вони найбільше ефективно засвоюють енергію: КПД батога становить 70-80% а той час, як КПД складного організму - тільки 0,0002-0,05%;

- легше видозмінюються й пристосовуються до умов середовища й у цьому - застава безсмертя найпростіших і уразливість життя багатоклітинних організмів (особливо - вищих),

- здійснюють процеси, недоступні вищим рослинам і тваринам - повертають біогенні елементи у великий біогеохімічний круговорот, тобто надають елементам властивість нескінченності (невичерпності запасів), що є необхідною умовою існування життя на планеті

Мікроорганізми одними з перших "відгукуються" на забруднення середовища важкими металами й ПАР. Комбінована дія токсинів гнітить м?про, причому ефект інгібірування спостерігається в бактерій ще 30 діб.

За 1 добу на 1 га ґрунтові бактерії й мікроорганізми здатні перетворити майже 81 т високотоксичного СО, що втримується в приземних шарах атмосфери. При цьому концентрація СО протягом 3 год. падає від 140 г/м³ до нуля, а вміст SO₂ за 15 хв. знижується більш, ніж в 100 разів.

Рослини - один з ведучих біотичних факторів самоочищення навколишнього середовища. Подібно фільтрувальному паперу, вони затримують на собі величезна кількість забруднювачів. Так, листи на 1 га насадження за вегетаційний період (для умов України це в середньому близько 150 днів) осаджують і поглинають із повітря:

- 200-400 кг SO₂ ;

- 5- 10 тонн ІЗ₂;

- 14 - 60 тонн пилу ;

- 370 - 380 м Pb;

- до 2 тонн аміаку.

Лісові масиви здатні осадити велику кількість пилка трав'янистих рослин. Наприклад до 10% пилка амброзії, при цьому породи пилок діаметром 20 мкм, більш активно чим широколисткові, у масштабах планети - ліс виводить із атмосфери значну кількість металів : Zn - 8625;Cu - 1725; Pb - 431; Ni - 345; Co - 172; Sn - 63; As 60; Hg - 2; Sb - 1;Cd - 1.

У самоочищенні беруть участь і синтезуючі рослини, летучі з'єднання - фітонциди, щодобове виробництво яких на 1 га соснового лісу досягає 5 кг, ялівцевого до 30 кг, широколисткового до 2 кг.

Зелені нитчасті водорості ( кладофора, спірогира, мужоція й т.д. ) більш активно, ніж одноклітинні водорості, поглинають радіоактивні ізотопи Co, Se, U, Cs. Однак і ті й ін. активніше накопичують ізотопи Co, Zn, Pb, Nb у непротічних водоймах. У порівнянні з основними водяними рослинами рогоз вузьколистковий і широколистий, очерет озерний, очерет звичайний, урюк витончений, широколистник темно зелений активно поглинають солі токсичних металів , нафтопродукти й ін. біогенні продукти, що дозволяє використати їхніх біологічних методах очищення стічних і промислових вод зокрема.

Контрольні запитання:

1. Назвіть абіотичні фактори самоочищення середовища

2. Які фактори впливають на стан і токсичність важких металів у ґрунті?

3. Яка роль мікроорганізмів у процесах самоочищення середовища?

4. Яка роль лісів у очищенні довкілля?

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Тема Т3. Природні токсини	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.