Основи біогеохімії

У водних розчинах існують різні полімерні гідроксо-комплекси Плюмбуму. Нижче рН = 5,5 переважає Pb2+ (води), але зі збільшенням рН виникають Pb4(ОН)44+, Pb6(ОН)84+ і Pb3(ОН)42+, з подальшим осадженням Pb(ОН)2 (тв).

Виробництво і промислове використання

Кларк Pb в грунтах легкого гранулометричного складу складає приблизно 10 мг/кг, в суглинистих і глинистих – 20 - 25 мг/кг, що трохи вище кларку літосфери. В грунтах він пов'язаний з глинистими мінералами, гідроксидами Fe, Mn і Al, органічною речовиною, карбонатами. Серед важких металів він найбільш рухомий.

Плюмбум  енергійно  вилучається  з  надр,  технофільність  його  дуже  висока.  Сульфіди  плюмбуму  і  цинку  зазвичай додаються спільно. Срібло також є економічно вигідною домішкою добування, а в давні часи свинець взагалі рахувався домішкою при добуванні срібла. Різноманітні сульфіди розділяються методом флотації перед переплавленням.

Емісії і випадання Плюмбуму в Європі

Найбільш значні складові переносу Плюмбуму пов'язані з емісією в атмосферу, транспортом і випаданням. Серед всіх розглянутих металів, емісія Плюмбуму відрізняється максимальною просторовою гомогенністю, оскільки її значну частину складає розповсюджений всюди дорожній транспорт.

Найбільші величини емісії відмічені у Великобританії, північних частинах Франції, Голландії і Німеччині,  в південній

Україні і центральній Росії. В північно-східній частині Росії і північній частині Скандинавії емісія була мінімальною.

Як видно з таблиці 2.31, найбільший внесок в забруднення Європи вносять антропогенні джерела. Природна емісія і надходження ззовні складали лише  8  %. Основне виведення Плюмбуму  з  атмосфери  відбувається  за  рахунок  вологих опадів, які видаляють близько 85 % Плюмбуму. Роль сухих опадів суттєво нижча.

 

Таблиця 2.31

Атмосферний баланс Плюмбуму над Європою в 1996 р.

Складові балансу Потоки

Плюмбуму,

т/рік

Загальна емісія:

природна

пряма антропогенна40525

912

39613

Адвективний транспорт в регіон 2370

Вертикальний  приток  в  регіон  з  вільної тропосфери40

Загальні випадання:

сухі

вологі32606

4793

27813

Адвективний транспорт з регіону 5605

Вертикальний відтік у вільну тропосферу 4829

Загальний експорт свинцю за межі Європи перевищує його імпорт з адвентивними і вертикальними потоками.  Отже, Європа є "чистим експортером" свинцю в атмосферу Землі, в розмірі біля 10000 тонн кожен рік. Однак ця величина значно нижче прямих антропогенних емісій, що означає значні атмотехногенні випадання свинцю в Європі.

 

Біогеохімія людини в оточуючому середовищі

 

В даний час, у зв'язку з антропогенною трансформацією біосфери,  актуальним  є вивчення взаємодії біогеохімічних факторів оточуючого середовища і здоров'я населення. Екологічно оптимальна зона життєдіяльності людини обмежена, і інтенсивне втручання в екологічну рівновагу веде до зміни природних властивостей, необхідних для збереження здоров'я. Відставання компенсаторно-адаптаційних можливостей організму від стрімко мінливих біогеохімічних умов середовища існування проявляється у збільшенні захворюваності, смертності, зменшенні тривалості життя і інших явищ депопуляції. В значній  мірі  антропогенна  трансформація  біосфери  викликана  збільшенням  технологічних  потоків  різних  забруднень, зміною біогеохімічної організованості середовища існування. Останнє передбачає наявність певного гомеостатичного інтервалу, в межах якого кількість антропогенної забруднюючої речовини вписується в рамки природних коливань різних ланцюгів біогеохімічного кругообігу елементів. В цих умовах кількість поллюантів, потрапляючи в організм людини по трофічним ланцюгам, в значній мірі визначається стійкістю природних біогеохімічних циклів.

 

Біогеохімічна організаційність біосфери

 

Регіони біосфери є першим рівнем структурних одиниць глобальної біосфери. Ці регіони мають географічні ознаки грунтово-кліматичних зон і їх комбінацій.

Кожен регіон біосфери поділяється на субрегіони.

Субрегіони біосфери є другим рівнем  структурних  одиниць  біогеохімічної структури біосфери.  Виділяються  дві різні групи субрегіонів:

1. Субрегіони  біосфери  з  типовими  комбінаціями  характерних  ознак  регіону,  таких  як  межі  концентрацій  життєво важливих елементів в біогеохімічних ланцюгах харчування, їх біохімічні і фізіологічні взаємозв'язки і можливі біологічні реакції організмів.

2. Субрегіони  біосфери,  ознаки  яких  не  відповідають  основним  характеристикам  регіонів.  Ці  субрегіони  займають території над геологічними покладами металів, в зонах активної вулканічної діяльності. В даний час ці субрегіони також формуються в зонах антропогенного забруднення.

Біогеохімічні провінції є третім рівнем структурних одиниць біосфери. Вони виділяються на різноманітних територіях з характерними   ознаками   біологічних   реакцій   організмів   на   хімічний   склад   оточуючого   середовища,   зв'язаний   з надлишковим або недостатнім вмістом поживних елементів в біогеохімічних ланцюгах травлення.

Адаптація здоров'я людини до біогеохімічної гетерогенної біосфери

Еволюційний розвиток людського суспільства відбувався в тісному зв'язку з розвитком біосфери, формуванням її структурних  одиниць,  які  відрізняються  геохімічними  і  геофізичними  умовами.  Однак  в  значній  мірі  лімітуючими  є температура і вологість, що є справедливим в основному в несприятливих для життя ландшафтах.

 

Рис. 2.20. Роль різних природних факторів в адаптації здоров'я людини в помірній кліматичній зоні. Заштриховані фізичні фактори впливу

 

Природний дисбаланс хімічних елементів може також приводити до напруги регуляторних систем, які підтримують рівновагу (гомеостаз) в даних умовах середовища. Встановлений взаємозв'язок мікроелементарного складу