Основи біогеохімії

Хімічний склад підземних  вод в більшості  визначається часом взаємодії вод з підстилаючими  породами.  Класичний приклад впливу ґрунтових вод, з різноманітних водоносних горизонтів, на здоров'я людини пов'язаний з різним вмістом Флуору,  що  відбивається  на  розповсюдженні  карієсу  зубів  в  районі  Лінкольншира  в  Англії.  Відповідно,  різноманітні добавки Флуору були рекомендовані для усунення карієсу.

Вплив на здоров'я людини природних геохімічних параметрів пов'язаний з відносно невеликою кількістю елементів.

Твердість води

В середині 1970-х років, було висунуте припущення про наявність наслідково-причинного зв'язку між твердістю води (загальний вміст розчинних сполук Са і Mg) і захворюваннями серцево-судинної системи (NAS, 1978 р.), хоча твердість води, можливо, є лише одним з багатьох факторів, які повинні бути враховані. У Великобританії детальні дослідження, проведені  в  1960-1970-х  роках,  особливо  в  містах  з  високою  твердістю  водопровідної  води,  показали   наявність взаємозв'язку  між  твердістю  питної  води  і  смертністю,  особливо  чоловіків,  від  хвороб  серцево-судинної  системи.

 Дослідження, проведені в 1990-х, показали зворотний зв'язок між даними  показниками,  який зріс при твердості води менш 170 мг/л ( в перерахунку на СаСО3). В той же час, такі фактори як дієта, куріння, фізичні навантаження, також є домінуючими при оцінці наведеного взаємозв'язку. Було висунуто декілька припущень для пояснення кореляції між смертністю   і твердістю води:

1) Кальцій і Магній відіграють значну роль в розвитку серцево-судинних захворювань;

2) деякі мікроелементи, концентрації яких зростають при збільшенні твердості води (наприклад, Se), можуть також попереджати розвиток захворювань;

3) багато важких металів (Cd, Ni, Pb), розчинність яких зростає в м'якій воді, стимулюють розвиток серцево-судинних захворювань.

Прямий   кореляційний   зв'язок   між  твердістю   води   і   розвитком   раку   у   місцевих   жителів   був   показаний   в Центрально-Чорноземному  регіоні Росії. В цих дослідженнях  твердість  води  включає  в  себе  вміст  розчинених  сполук Кальцію, Магнію і Феруму (табл. 2.34).

 

Таблиця 2.34

Кореляція між твердістю води і ризиком захворювань раку в Центрально-Чорноземному регіоні Росії

Твердість,

м-екв/лПроцент від числа обслідуваних вододжерелРизик захворювань раком

<7 27 Низький

8-14 62 Середній

15-29 11 Високий

Мінімальний ризик захворювань був виявлений  при вмісті Са2+  в інтервалі 4,5 - 4,8 м-екв/л,  Mg 2+  - 2,5 м-екв/л,

співвідношенні Са:Mg рівному 1,65 - 1,90 і лужності води 6,0 м-екв/л.

 

Кислі води і мобілізація токсичних металів

Походження кислих природних вод пов'язане або з природними джерелами, такими як просочування потоків води крізь кислі геологічні породи (наприклад, мармури), окиснення піритів, або з антропогенним забрудненням (кислі дощі). Сама кисла вода не несе загрози здоров'ю, але робить мінерали більш розчинними і, відповідно, токсичні метали (наприклад, алюміній, берилій, кадмій, свинець) можуть  бути присутні в розчинах в більш високих концентраціях. Більшість кислих вод являють собою м'які води і збіднені  основами,  що  сприяє  також  розповсюдженню  захворювань  серцево-судинної системи.

 

Алюміній (АІ). Всесвітня Організація Охорони Здоров'я (ВООЗ) рекомендує встановлювати верхню межу вмісту Алюмінію в питних водах в розмірі 0,2 мг/л. Алюміній – основний елемент алюмосилікатних мінералів і є найбільш розповсюдженим компонентом більшості геологічних порід.

Знайдений зв'язок між високим вмістом  Алюмінію  в  питних  водах  і розвитком  захворювань  Алцхеймера  (старечий склероз і розумова відсталість). Роль АІ в розвитку цієї хвороби пов'язана з його накопиченням в високих концентраціях в "вузликах" нервових тканин в корі головного мозку.

Використання алюмінієвих солей для коагуляції колоїдів (органічної зависі, бактерії і глинисті часточки) для очищення питних вод при недотриманні  технологій приводить до забруднення води цим металом.  В кінці 1980-х років два таких випадки було зафіксовано в Лондоні.

Алюміній питної води являє собою лише незначну частину загального споживання даного елемента. Суттєвим джерелом є  також алюмінієвий посуд, в якому відбувається  теплова  обробка  різноманітних  овочів  і фруктів  з  високим  вмістом органічних сполук, здатних розчинити захисні плівки алюміній оксиду на стінках посуду і вивільняти вільний мономерний алюміній (АІ3+). В цій формі Алюміній  менш токсичний.

Берилій (Ве). Відомо, що Берилій токсичний для людини при високих концентраціях в повітрі, внаслідок промислових аварій або при хронічних тривалих впливах. В меншій мірі він токсичний в водах або інших середовищах. Відмічений ряд випадків хронічного отруєння і розвитку бериліозів.

В верхніх шарах земної кори в структурну решітку алюмосилікатів деяких геологічних  порід  Берилій включається як слідовий елемент. Крім того, Ве входить до складу мінералу бериллу і бертрандита [Be4SiO7(ОН)2]. Цей елемент також концентрується у відкладеннях силікатних вулканічних порід.

Через недостатнє вивчення міжнародної величини ГДК ще не встановлені, хоча і передбачається, що вони повинні бути дуже низькими (<0,001 мг/л).

Екотоксикологічні проблеми порушення біогеохімічних циклів

Нітрати

В розвинених  країнах з інтенсивним  сільським господарством  відомий