. В результате такой активации повреждаются некоторые белки, нуклеиновые кислоты, липиды, а также биомембраны. Частично повреждающий эффект объясняется ингибированием металлами ферментов, защищающих организм от накопления в нем Н202- Пероксид водорода является предшественником высокоактивного в реакциях окисления свободного радикала гидроксила.

Таким образом, основными молекулярными и клеточными мишенями для ионов тяжелых металлов служат:

гемсодержащие белки и ферменты;

ферменты, участвующие в процессах конъюгации;

системы пероксидного и свободнорадикального окисления липидов и белков, а также системы антиоксидантной и антипе-роксидной защиты;

62

ферменты транспорта электронов и синтеза АТФ.

На большом числе примеров было продемонстрировано вза имное усиление токсичности тяжелых металлов. Однако при парном сочетании обнаруживается не только синергизм, но и антагонизм. Так, в опытах с некоторыми видами фитопланктона был установлен антагонизм ртути и кадмия при их концентрациях на уровне 25 и 25-100 мкг/л соответственно. В целом же, между физико-химическими свойствами тяжелых металлов и их биологической активностью какие-то общие зависимости не выявлены. Вместе с тем к настоящему времени удалось обнаружить ряд полезных частных соотношений между этими характеристиками.

Для сопоставления токсичности тех или иных химикатов часто прибегают к использованию некоторых биологических видов в качестве тест-объектов (метод биотестирования). В опытах с дафниями (Daphnia magna) тяжелые металлы располага лись в порядке уменьшения токсичности в следующий ряд:

Hg > Ag > Си > Zn > Cd » Со > Cr > Pb > Ni > Sn. Весьма интересно, что наблюдается очень высокая корреляция между растворимостью сульфидов тяжелых металлов и их токсичностью. Например, в опытах на аквариумных рыбках гуппи и на колюшках коэффициент корреляции составил -0,92. Растворимость сульфидов изменяется в ряду: Hg <" Ag < Си < < Pb < Cd < Ni < Zn < Mn. Между тем в случае многих тяжелых металлов сульфиды образуют основные природные минералы. Из этих фактов вытекает, во-первых, что металлы проявляют токсический эффект в растворенном состоянии (в ионных формах). Во-вторых, малая растворимость основных минералов таких элементов, как ртуть, свинец и кадмий, явилась "виновником" того, что живые организмы не выработали в ходе эволюции механизмов их детоксикации, достаточно эффективных для противодействия современному уровню антропогенного загрязнения ими окружающей среды.

ПОВЕДЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АТМОСФЕРЕ

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит как в результате естественных процессов (образование аномально обогащенного металлами морского и вулканического аэрозоля, выветривание почв и горных пород), так и антропогенных выбросов. В атмосфере они подвергаются различным превращениям с изменением валентности и растворимости. Например, металлургические комбинаты, тепло- и электростанции

63

выбрасывают тяжелые металлы преимущественно в нерастворимой форме в составе твердых частиц. Однако в ходе атмосферного переноса происходит постепенное их выщелачивание из минеральной алюмосиликатной матрицы и переход в ионную, водорастворимую форму (табл. 7).

ТАБЛИЦА 7

Изменение доли водорастворимой формы некоторых металлов при атмосферном переносе (Яценко-Хмелевокая и соавт., 1994)

Источник Расстояние от источника, км Доля водорастворимой фракции, %

Си Ni Pb

Череповецкий металлургический 0-2 2,5 1.4 0,1

комбинат

10 6,2 ЗД 4,8

50 13 11 5,2

80 15 17 8,1

Химкомбинат, Усолье-Сибирское 0-5 16 35 48

10 32 63 76

15 33 77 93

ГРЭС 0-5 47 1,1 45

10 50 4,7 62

25 75 13 62

определяется временем жизни различных фракций аэрозоля и пыли, т. е., как правило, не превышает в нижней атмосфере 1-2 недель. Исключение составляют пары ртути и элементы, образующие гидрофобные, довольно летучие и инертные ме-таллорганические соединения. В число этих элементов помимо ртути входят свинец, олово, а также сурьма и мышьяк.

Долгоживущими формами металлов, вероятно, могут быть их карбонилы, такие как весьма летучий тетракарбонил никеля Ni(CO)4 (т. кип. 42,3 °С) или пентакарбонил железа (т. кип. 103 °С).

Пары металлической ртути в атмосфере принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, сказывающихся на скорости ее осаждения. Поскольку газообразная ртуть удаляется из атмосферы довольно медленно (среднее время ее пребывания в тропосфере оценивается в 0,5-2 года), она может переноситься на большие расстояния. Напротив, соединения двухвалентной ртути находятся в атмосфере всего лишь несколько суток, так как они легкорастворимы и быстро вымываются осадками.

Окисление элементной ртути происходит в водно-капельной фазе и, очевидно, в водной оболочке аэрозольных частиц. Коэффициент распределения Hg° между газовой и водной фазами составляет примерно 0,3. Следовательно, находящиеся в равновесии с континентальным воздухом (содержание паров ртути в нем обычно лежит в пределах от 1 до 4 нг/м3) капли дождевой и облач