Механизмы аккумуляции тяжелых металлов донными отложениями

Характерной особенностью режима тяжелых металлов в водоемах замедленного стока является направленность большинства внутриводоемных процессов на образование их труднорастворимых соединений и на седиментацию последних [5]. Одновременно происходит и осаждение аллохтонной взвеси, содержащей металлы. Поэтому донные отложения таких водоемов являются хранилищем основных запасов соединений тяжелых металлов и, таким образом, потенциальным источником вторичного загрязнения водоема.

Аккумуляцию металлов в осадках контролируют и осуществляют пять основных процессов:

адсорбционное поглощение мелкодисперсными частицами;

седиментация дискретных металлсодержащих взвешенных веществ;

соосаждение металлов с гидроксидами железа и марганца;

ассоциация с органическим веществом;

инкорпорация в кристаллической решетке.

Практически в каждом водоеме возможен свой механизм фиксации. Однако интенсивность каждого из перечисленных выше процессов определяется морфометрическими и гидрологическими характеристиками и гидрохимическим режимом водоема. Общая направленность процессов миграции металлов сверху вниз характерна для всех водоемов замедленного стока и определяет их общую тенденцию к самоочищению водных масс от вносимых в них любым путем соединений тяжелых металлов.

Неорганическая адсорбция является наиболее эффективным способом уменьшения концентрации металлов в речных водах, причем основную роль играют взвешенные вещества. Донные отложения - чрезвычайно сложная сорбционная система, поскольку включает огромное количество минеральных и органических соединений, способных сорбировать ионы и соединения тяжелых металлов, причем часто конкурирующих между собой за связывание металлов [6].

Общая последовательность, в которой располагаются природные сорбенты по их способности аккумулировать тяжелые металлы, такова: гидрат оксида марганца > гуминовые кислоты > гидрат оксида железа III > глинистые минералы [7].

Следует отметить, что даже основные классы природных сорбентов изучены далеко не полностью. Наибольшее количество работ посвящено гидратам оксидов железа и марганца, которые из-за высокой сорбционной способности часто называют "сборщиками" микроэлементов [5].

Для трех металлов, загрязнителей природной среды, установлена сорбционная емкость оксидов железа Fе3+ и Mn4+, которая уменьшается в ряду: Pb2+ > Zn2+ > Cd2+ > [8].

Другим важным классом природных сорбентов являются органические вещества. Донные отложения водоемов замедленного стока, особенно высоко продуктивных, содержат значительные количества органики разного состава и свойств, способных удержать металлы в осадках. Частично это труднорастворимые вещества, осаждающиеся вместе со связанными с ними металлами, как, например соединение металлов с липидами. Эти комплексы после отмирания клеток хорошо сохраняются и, попадая в илы, обогащают их металлами.

Наибольшую роль в связывании металлов играют гуминовые кислоты - конечный продукт распада органических остатков [9].

Связывая в комплексы тяжелые металлы в донных отложениях, гуминовые кислоты являются важнейшим фактором уменьшения их мобильности.

Высокомолекулярные органические вещества, подобные гумусу, могут также сорбироваться минеральной фазой осадков и, связывая затем металлы, выступать в роли "посредников" в процессе сорбции металлов. Предложен следующий ряд металлов Hg2+ > Cu2+ > Pb2+ >Zn2+, расположенный по силе абсорбции их твердым органическим веществом [10].

Последним в ряду природных сорбентов представлены глины - коллоидная фракция донных отложений.

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи

Содержание тяжелых металлов в высших водных растениях водоемов города Гомеля
Ключевые слова: медь, марганец, свинец, макрофиты, водные растения, накопление, поверхностные воды, донные отложения. Объектами исследований являлись высшие водные растения водоемов горо ...

Оценка качества реки Волга методом биотестирования
Методом биотестирования было исследовано место сброса недостаточно очищенных сточных вод первых очистных сооружений (ОС) г. Волжска, в прибрежной зоне р. Волги, где находятся участки как с зам ...

Проблемы, препятствующие распространению экологического менеджмента в России
В России практический опыт, накопленный в последние 5-6 лет, позволяет указать на основные проблемы, которые замедляют распространение подходов системы экологического менеджмента на российских предп ...