Биогенная аккумуляция элементов

Живое вещество биосферы в своем составе отражает особенности химического состава литосферы и гидросферы. Наиболее близко живое вещество по своему составу к гидросфере - преобладает в составе живого вещества кислород (70%) и водород (10,5%). Сравнительно мало в живом веществе распространенных в литосфере, но не характерных для гидросферы кремния (0,15%), железа (0,02%) и алюминия (0,02%).

С другой стороны, живое вещество по содержанию ряда элементов резко отличается и от литосферы, и от гидросферы. К таким элементам относятся углерод С и азот N. Содержание углерода в литосфере 0,27%, азота 0,002%, а в живом веществе, соответственно, 18% и 0,3% (степень концентрирования от 60 до 150 раз).

Накопление химических элементов в живом веществе характеризуется коэффициентом биофильности отношением кларка элемента в живом веществе ( в зольной части) к его кларку в литосфере. Следует отметить накопление в живом веществе таких элементов, как фосфор Р, сера S, марганец Mn, а также “тяжелых” элементов – меди Cu, молибдена Mo, цинка Zn и др. , кларки которых в живом веществе в несколько раз выше, чем в литосфере.

Как тяжелые металлы, так и галогенированные углеводороды особенно опасны ввиду способности к биоаккумуляции. Она заключается в том, что малые, кажущиеся безвредными дозы, получаемые в течение длительного периода, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью. Биоаккумуляция происходит из-за отсутствия биодеградации. Тяжелые металлы, как простые элементы, невозможно разрушить или преобразовать в ходе химических процессов.

Хлорсодержащие углеводороды разлагаются при очень высокой температуре, и в большинстве случаев в организме нет ферментов, способных их расщепить. Эти вещества легко поглощаются, но если и выводятся, то очень медленно. Организм неспособен освобождаться от них с мочой, поскольку тяжелые металлы прочно связываются с белками, а галогенированные углеводороды растворяются в жирах гораздо лучше, чем в воде. В результате, поступая с пищей и жидкостями, эти вещества удерживаются и накапливаются в организме, как в фильтре.

Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи. Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные следующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливают более высокие концентрации и т.д. В результате на вершине пищевой цепи концентрация химиката в организме может стать в 100 000 – 10 000 000 раз выше, чем во внешней среде. Hеудивительно, что при этом случаются летальные исходы. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

К большому сожалению, и биоаккумуляцию, и биоконцентрирование трудно заметить до достижения опасного уровня химиката. А тогда уже поздно что-либо предпринимать.

Опасность биоаккумуляции и биоконцентрирования хлорсодержащих углеводородов стала очевидной в 60-е гг., когда обнаружилось, что сокращение популяций многих видов хищных птиц, в частности, белоголового орлана и скопы, вызвано биоаккумуляцией пестицида ДДТ. Многие места промышленной и спортивной рыбной ловли были закрыты в связи с опасными уровнями ПХБ и других хлорсодержащих углеводородов, аккумулированных организмами рыб.

Будет полезно почитать по теме: