Йонні компоненти і їх екологічна роль

У атмосферу цезій потрапляє при спалюванні нафти і кам'яного вугілля, в якому його вміст досягає 3, 0 мкг/кг. Цим пояснюється той факт, що в донних відкладеннях водних об'єктів, розташованих поблизу теплових електростанцій, рівень цезію значно підвищений. Але основним джерелом надходження цезію в біосферу є природні процеси [7, 12, 14].

 

 

Кальцій–один з основних йонів водних екосистем. Він переважає серед катіонів слабо мінералізованих вод, а при зростанні загальної мінералізації його частка в порівнянні з іншими хімічними елементами зменшується. У природних водах йони Са2+ утворюють важкорозчинні сполуки – карбонати і сульфати, в значній кількості випадають в осад.

Основним джерелом надходження кальцію в поверхневі води є його вимивання з вапняків, доломіту, цементу, гіпсу. Деяка частина кальцію поступає у водойми унаслідок вивітрювання гірських порід. У підземні води він потрапляє в процесі грунтової інфільтрації. Значна кількість кальцію поступає у водойми із стічними водами і змивається з сільськогосподарських угідь, де застосовуються мінеральні добрива, що містять його фосфатні сполуки.

Вміст кальцію в морських і океанічних водах. Океанічні (морські) води є водами хлоридного класу, групи натрію. Тому вміст кальцію в них менший, ніж в поверхневих водах суші. Основна його кількість поступає в Світовий океан з річковим стоком. Щорічно з річковими водами в моря і океани поступає до 961 млн. т карбонату кальцію і 558 млн. т розчиненого кальцію. Його концентрація неоднакова на різних глибинах. Так, в поверхневому шарі Чорного моря вона досягає 0, 250, а на глибині 200 м – 0, 287 г/дм3. Менша концентрація кальцію в поверхневих шарах води обумовлена використанням його планктонними організмами в процесі фотосинтезу, а також чинником розбавлення морської води атмосферними опадами.

Вміст кальцію в континентальних водах суші дуже непостійний і може істотним чином коливатися залежно від геологічних особливостей водозбірної площі і кліматичних умов. Води більшості озер, річок, водосховищ відносяться до гідрокарбонатного класу, групи кальцію. При мінералізації річкових вод до 1000 мг/дм3 домінуюче положення серед інших катіонів займає кальцій. З її збільшенням вище 1000 мг/дм3 можуть переважати йони натрію, а іноді магнію. Ця закономірність простежується майже на всій території України.

На вміст кальцію у водоймах незалежно від їх типу великий вплив мають атмосферні опади і сезон року. В період весняної повені під час вступу великих об'ємів снігових і дощових вод з низьким вмістом кальцію його концентрація у водоймах значно знижується, а в меженний період, навпаки, зростає. Серед різноманітних форм кальцію найбільше значення для водних екосистем мають його карбонатні солі. Вміст карбонатів в природних водах залежить від розчинності карбонатних порід і хімічного вивітрювання алюмосилікатів під впливом розчиненого у воді СО2.

При високій інтенсивності процесів фотосинтезу в літній період, коли утилізувався не тільки розчинений у воді СО2, але і зв'язаний іншими сполуками, карбонатна рівновага зміщується у бік розкладання гідрокарбонатів з утворенням карбонатів і вільного СО2. Останній утилізувався водними рослинами в процесі фотосинтезу, а карбонати вступають в реакції з кальцієм і магнієм, утворюючи важкорозчинні солі СаСО3 і МgСО3, які випадають в осад. Взимку, при ослабленні фотосинтезу, відбувається зворотний процес розчинення карбонату кальцію.

У більшості внутрішніх водойм йон НСО32- є основним компонентом сольового складу вод. Вміст його в річкових водах може коливатися від 50 до 500 мг/дм3. Джерелом НСО3 у воді є головним чином карбонатні породи – вапняки і доломіт, поширені серед осадових порід. Розчиняючись у воді, що містить СО2, вони збагачують воду йонами Са2+ і НСО3-. Гідрокарбонатні води утворюються також унаслідок вивітрювання алюмосилікатів – найбільш поширених породоутворюючих мінералів земної поверхні (польові шпати, цеоліти, нефеліни і т. п.).

Вирішальним чинником формування карбонатного режиму водойм, зокрема неглибоких рибницьких ставів, є концентрація у воді CO2. Значне прогрівання таких ставів в теплі літні дні, невисока проточність і добре розвинений фітопланктон, а по берегах– вища водна рослинність створюють необхідні умови для інтенсивного фотосинтезу.

Метаболічна роль кальцію і шляху його надходження в організм гідробіонтів. Кальцій бере участь у формуванні кісткового скелета, регуляції проникності клітинних мембран. Йому належить важлива роль у функціонуванні нервової, м’язової і залозистих тканин, синаптичної передачі, молекулярному механізмі м'язових скорочень, ферментативних реакціях, пов'язаних з процесами тканинного дихання і гліколізу.

Близько 1, 5 млрд т солей кальцію, що поступають в моря і океани з річковим стоком, засвоюються в процесі життєдіяльності гідробіонтами. При цьому більшість морських і прісноводих організмів можуть накопичувати і концентрувати кальцій в окремих органах і тканинах.

При антропогенному впливі на водні екосистеми, що супроводжується значним зменшенням концентрації кальцію (на тлі зростання у воді вмісту інших елементів), видова різноманітність і чисельність безхребетних різко знижуються. В той же час збагачення води солями кальцію до оптимального рівня позитивно впливає на їх розвиток, зокрема у молюсків збільшується не тільки розмір черепашки, але і питома вага м'яких тканин.

Слід, проте, відзначити, що, не дивлячись на велике значення кальцію для нормального розвитку рослин, його надмірне надходження у водойми може викликати збіднення флори. Так, у водоймах, розташованих поблизу підприємств з переробки