РОЗДІЛ 2. ОСОБЛИВОСТІ РОЗПОДІЛУ ТА АКУМУЛЯЦІЇ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ У СКЛАДОВИХ ГІДРОЕКОСИСТЕМИ
2.1. Вода
2.1.1. Нагромадження і міграція міді
У природних водах найчастіше зустрічаються сполуки міді (II). Серед небагаточисленних сполук міді (I) найбільш поширені важкорозчинні у воді Cu2O, Cu2S, CuCl і деякі інші, тому розчинна Cu (I) практично не виявляється в поверхневих водах [204]. Вміст міді в поверхневих водах коливається від декількох мікрограм до десятків, рідше сотень мікрограм в 1 л [28, 81, 95, 128]. Найвищі концентрації виявлені - 3,9 мг/л [87].
У водному середовищі мідь може знаходитися і в трьох основних формах: завислій, колоїдній і розчиненій. Остання може включати як вільні іони міді так і комплексні її сполуки з органічними і неорганічними лігандами. Форми знаходження міді визначаються фізико-хімічними, гідродинамічними і біологічними параметрами водного середовища [185].
Взаємодія з неорганічними і органічними лігандами. Мідь утворює комплекси з такими основами, як карбонати, нітрати, сульфати, хлориди, гідроксиди. З гуміновими речовинами прісних вод зв'язано більш ніж 90% міді [166], що в них знаходиться, тоді як у морській воді - тільки 10%, що обумовлено заміщенням її кальцієм і магнієм [83].
Линник П.М. [69] співставляючи дані про міцність гуматних і фульватних комплексів міді дійшов до висновку, що останні є більш стійкими. Вважається, що стійкість їх вища в слабокислому середовищі, а розчинних мідьгумінових комплексів - в нейтральній і лужній області рH.
Згідно ряду Ірвінга - Вільямса, стійкість гумінових комплексів різних металів така:
Mg
Характерною особливістю поведінки розчиненої міді у водних системах є рівень її закомплексованності з органічними речовинами, що часто перевищує 90% її валового вмісту. Це підтверджується як розрахунковими [101, 167, 197, 202, 207] , так і експериментальними [62, 63, 84, 153, 169] даними. Але деяким авторами було доведено, що частка Cuорг. в загальному балансі розчиненої міді дещо нижча (10-70%) [178]. В роботі [69] була зроблена спроба оцінити частку незакомплексованої міді в залежності від константи утворення органічних комплексних сполук при різних значеннях рH середовища. При рH=6 і рH=7 вплив органічного комплексоутворення незначний. При рH=8 найбільш характерним для поверхневих прісних вод, частка незакомплексованої міді досить низька, бо в цих умовах має місце зв'язування міді в комплекси як з неорганічними, так і з органічними лігандами [192, 200].
Серед процесів, що контролюють стан мікроелементів у природних водах, важлива роль належить адсорбції на завислих частках [22, 75, 176]. Загальновідомо, що завислі речовини у своєму складі мають мінеральні і органічні компоненти.
Встановлено, що метали, які володіють високою енергією кристалічного поля, високим від'ємним електричним потенціалом чи малим іонним радіусом, відносно добре адсорбуються з розчину завислими і колоїдними частинками і легко зв'язуються в комплекси з різними органічними і неорганічними лігандами. Дані хімічні властивості найбільш повно відображають поведінку міді в гетерогенних водних системах [151, 156].
Для Cu (II) поверхнева взаємодія з глинистими частинками є досить сильною [48, 49, 107, 129], а в присутності фульвокислоти з'являється додатковий специфічний зв'язок між фульватним комплексом металу і глинистою поверхнею, включаючи комплексоутворення між глиною і металом [203].
Великий вклад в адсорбційні процеси мікроелементів в природних водах вносять гідроксиди заліза, марганцю, алюмінію. Особливо висока адсорбційна спорідненість у оксиду Mn (II) виражена по відношенню до іонів Cu 2+ [22, 70]. В інтервалі рН від 2,0 до 8,0 вибірковість поглинання іонів металів аморфним MnO2 визначається наступним рядом: Cu > Co > Mn > Zn > Ni [175]. Адсорбційна здатність MnO2 залежить від рН, розміру частин і їх віку [143].
Беручи до уваги аналіз літературних даних, слід відмітити високу ступінь закомплексованності міді і, відповідно, невисоку концентрацію розчинених форм міді у природних поверхневих водах.
2.1.2. Нагромадження і міграція свинцю
У природних умовах найбільш поширені сполуки свинцю, в яких він знаходиться в ступені окислення +2. Найменш розчинні серед них і, відповідно, ті, що контролюють концентрацію свинцю у водних розчинах, є карбонат PbCO3 (церусит), гідроксид Pb(ОH)2 і гідроксикарбонат Pb(ОH)2(СО3)2 (гідроцерусит). У відновних умовах в присутності сульфідів стійкою формою виступає галеніт PbS [69].
Концентрація розчиненого свинцю в незабруднених водах суші, як правило, не перевищує 3 мкг/л [207]. Високі концентрації свинцю можуть часто спостерігатись поблизу доріг, міст, що зв'язано із спалюванням бензину. Також поступання стічних рудникових вод може підвищувати його вміст в навколишніх водах до ? 500 мкг/л [83, 150].
Зв'язок з неорганічними і органічними лігандами. В результаті гідролізу фосфатів і сульфідів свинець при рH>6 утворює Рb(ОH)+, а при рH>10 - нерозчинний Pb (OH)2. При рH=8,5 Рb(OH)+ є головною формою тільки в тому випадку, коли вміст хлоридів коливається в межах 350 - 56200 мг/кг [144]. У морській воді, що містить Cl- приблизно 20 000 мг/кг [162], при рH=8,1 - 8,2 Pb (ОH)+ буде переважати над хлоридними комплексами.
Дані про ступінь закомплексованності свинцю (II) в прісних водоймах різноманітні. Багатьма дослідниками встановлена висока ступінь його зв'язування в комплекси. Так, в деяких водоймах (озерних) Німеччини вона досягає не менше 97% [195]. Разом з тим у ряді випадків отримані протилежні результати, тобто основна частина розчиненого свинцю (II) була представлена в незакомплексованому стані. Особливо це відноситься до річних вод. Так, у воді р. Сас
- Київ+380960830922