Роль металлов в живой природе

Тяжелые металлы (свинец, медь, цинк, мышьяк, ртуть, кадмий, хром, алюминий и др.) в микроколичествах необходимы организму и в основном они находятся в активных центрах коферментов.

При превышении допустимых концентраций они нарушают многие процессы в организме, начиная с клеточных мембран, так как многовалентные ионы металлов могут связываться со специфическими участками фосфолипидных полярных частей. В результате этого взаимодействия происходит расширение или сжатие поверхности мембраны и, следовательно, изменение её обычных свойств.

Особенно опасны металлорганические соединения, так как они гораздо лучше проходят барьеры внутри организма. Некоторые металлы, например свинец, стронций, иттрий, кадмий, замещают в организме кальций, а это приводит к хрупкости костей.

Количество биологически активных химических элементов в организмах животных и тканях в основном зависит от их места обитания и особенностей потребления кормов. В большинстве случаях сельскохозяйственные животные страдают от дефицита и несбалансированности микроэлементов. При содержании тяжелых металлов в почве выше допустимых норм отмечают повышение поступления указанных металлов в рационы и соответственно в продукцию животноводства, ухудшение качества сельскохозяйственной продукции.

Например, в пригородных хозяйствах при содержании в рационе тяжелых металлов (свинца, никеля, хрома и фтора) в 2-7 раз выше ПДК, содержание их в молоке оказалось в 1,25-2 раза выше допустимого. В Вологодской области из-за нехватки селена при избытке железа, марганца, кадмия отмечено поступление молока на молокозаводы с низкой титруемой кислотностью. Основной причиной являются выбросы предприятий Череповецкой промышленной зоны.

Наличие тяжелых металлов влияет на качество сыра, при этом нарушается технология производства. В частности, ухудшается его вкус и запах становится нечистым, сыр легко крошится, творог становится мажущим. У овец, разводимых в промышленной зоне Ирака, отмечается депонирование в организме ртути, кадмия и свинца. У пятилетних овец содержание ртути и кадмия в мускулатуре выше МДУ (максимально допустимого уровня).

На ингаляционное поступление этих тяжелых металлов указывали повышенное содержание кадмия и свинца в легких. У овец, разводимых в сельскохозяйственных районах Ирака, содержание тяжелых металлов в тканях и органах оказалось в 2-7 раз меньше, чем у животных, разводимых в промышленной зоне.

Поступление тяжелых металлов из почвы в растения возрастает параллельно с увеличением кислотности почвы. Это происходит потому, что их соединения лучше растворяются в кислой среде. Доказано, что всасывание тяжелых металлов из тонкого отдела кишечника зависит от их растворимости в воде. Известно, что длительное использование высоких доз азотных удобрений приводит к снижению микроэлементов в рационе.

При техногенном загрязнении почвы тяжелыми металлами одновременно в ней возрастает доля их подвижных форм. Однако с ростом доз азотных удобрений в почве отмечено небольшое увеличение концентрации Hg, Mn, Zn. Почвенные микроорганизмы могут переводить нерастворимые формы солей в растворимые.

Классификация минеральных ресурсов дана на рисунке 2.1.1. А коэффициенты минимально промышленных концентраций металлов в руде представлены в табл. 2.1.1.

Рис. 2.1.1. Классификация минеральных ресурсов

Таблица 2.1.1

Коэффициенты минимально промышленных концентраций металлов в руде

Металл

Кларк концентрации по А. Вино-градову, %

Руды

Минимальное промышленное содержание металла, оксида или минерала, %

Минимальное промышленное содержание в пересчете на металл, %

Коэффициент минимальной промышленной концентрации

Железо

4,65

Магнетитовые руды и

магнетитовые кварциты

Комплексные руды

 

25

16

 

25

16

 

5

3

Марганец

0,1

Марганцевые руды

Комплексные руды

20

8

20

8

200

80

Хром

0,03

Хромитовые руды

14

14

466

Алюминий (Al2O3)

8,05

Нефелиновые сиениты

22

10

1

Магний (MgO)

1,87

Доломиты

16

9

5

Титан

0,45

Рутилсодержащие россыпи

0,6

0,4

1

Медь

0,0047

Меднопорфировые руды

0,4

0,4

85

Кобальт

0,0018

Кобальтовые сульфидные руды

0,1

0,1

56

Никель

0,0058

Сульфидные руды

0,25

0,25

43

Олово

0,0003

Оловянные руды

0,15

0,15

500

Вольфрам

0,0001

Вольфрамовые руды

0,15

0,15

1500

Молибден

0,0001

Молибденовые руды

0,05

0,05

500

Литий (Li2O)

0.0032

Лепидолитовые и сподуменовые руды

Озерная рапа

 

0,07

0,015

 

-

0,007

 

-

2

Бериллий (ВеО)

0,0004

Бериллсодержащие пегматиты

Молибден-берилловые руды

0,1

0,025

0,03

0,008

75

20

Цирконий

0,02

Титан-циркониевые россыпи

Бадделеитовые руды

0,2

2

0,09

1,4

4

70

Стронций

0,034

Целистиновые руды

30

24

705

Ниобий (Nb2O5)

0,002

Пирохлоровые руды

0,1

0,07

35

Тантал (Та2О5)

0,0002

Колумбитсодержащие руды

Танталсодержащие руды

0,025

0,01

0,017

0,008

8

40

Редкоземе-льные элементы

0,013

Бастнезитовые руды

Монацитсодержащие россыпи

Ксенотимсодержащие россыпи

3,0

0,05

 

0,01

2

0,015

 

0,007

154

1

 

0,5

Золото

4,5 мг/т

Золотые руды

Россыпи

4,6 г/т

150 мг/т

4,6 г/т

150 мг/т

1022

33