аза. С другой стороны, увеличение водородного показателя благоприятствует протеканию конкурентного процесса - гидролиза.

Тяжелые металлы могут быть включены также в состав полифункциональных сорбентов, в качестве которых выступают взвеси и коллоиды. Некоторые металлы активно сорбируются на взвешенных в воде частицах: сообщалось, что концентрации ионов Hg2+ в них могут быть в 103 раз больше, чем в воде. Осо бенно велика роль этой формы миграции в быстрых реках, воды которых богаты мелкодисперсными глинистыми частицами со свойствами ионообменников. Порядок сорбции ионов металлов на частицах взвесей симбатен порядку уменьшения эффективного ионного радиуса: Cu2+ > Zn2+ > Cd2+-

Поскольку взвеси и коллоидные гидроксиды железа и марганца (у-MnOOH) часто бывают покрыты гумусовыми веществами, то в отношении тяжелых металлов имеет место и физическая сорбция, и хемосорбция. О роли всех этих процессов говорит тот факт, что около 80 % меди, ежегодно выносимой реками в Черное море, включено в состав взвешенных частиц.

73

Вместе с тем в озерах и водохранилищах роль взвешенной формы в миграции металлов существенно ниже.

Донные отложения рек и водоемов обычно выступают в качестве накопителя тяжелых металлов. Однако при определенных условиях некоторые металлы могут высвобождаться из них, в результате чего происходит вторичное загрязнение воды.

В растворенном состоянии металлы находятся в поровых водах донных отложений. На скорость их переноса в толщу воды влияют такие факторы, как градиент концентраций и скорость диффузии, обратно пропорциональная массе диффундирующего вещества. Следовательно, переход из донных отложений будет происходить быстрее в случае ионов, образующих менее стойкие комплексы с гумусовыми веществами (табл. 8). Например, медь практически не переходит в воду из донных отложений, в отличие от марганца, концентрации которого в поровых водах озер составляют 0,7-7,2 мг/л (Линник и Нвби-ванец, 1986).

Еще одной важной формой существования некоторых тяжелых металлов, сильно влияющей на их миграционные и токсикологические характеристики, являются метилированные соединения. Надежно установлено, что метилированию подвергаются ртуть, свинец и олово, а также мышьяк и сурьма. Условия и механизмы биотического и абиотического метилирования будут рассмотрены ниже на примере ртути.

Таким образом, формы существования тяжелых металлов в природных водах многообразны и сильно отличаются по их физиологической роли. Общепризнано, что наиболее токсичны для гидробионтов свободные (гидратированные), т. е. не включенные в комплексы или в состав взвесей и коллоидов ионы металлов. При этом наибольшую токсичность проявляют ионы переходных металлов в высших степенях окисления: Cr(VI) токсичнее Сг(Ш), Sn(IV) опаснее Sn(II).

К сожалению, накопленный обширный экспериментальный материал и в этом случае не позволяет выявить однозначные связи между условиями среды и формами нахождения тяжелых металлов или связи этих форм с токсичностью. Например, в опытах с радужной форелью наивысшая токсичность ванадия (V) наблюдалась при рН 7,7, но уменьшалась при более высоких и более низких значениях рН. В опытах с медью(П) максимальная токсичность для форели отмечена при водородном показателе 6-7 и 9, но была ниже при рН5 и 8. В случае других металлов повышение токсичности отмечалось при увеличении рН, хотя это приводит к уменьшению концентрации свободных ионов. Нет прямой корреляции также между токсичностью и прочностью 74 комплексов с органическими лигандами или с молекулярной массой таких комплексов.

Трудности в описании и количественной характеристике поведения тяжелых металлов вполне понятны, поскольку конкретные условия в водных экосистемах варьируют весьма широко по таким ключевым показателям, как величины рН и Eh, жесткость и мутность воды, содержание главных ионов (Na+, К+, С1~ и др.), концентрация и состав органических соединений и т. д. Кроме того, механизм проникновения тех или иных форм металлов в организмы разных представителей фито- и зоопланктона и других водных животных неодинаков. Поэтому лабораторные исследования, направленные на решение таких задач, должны характеризоваться комплексностью и высоким уровнем экологического реализма.

4.3. РТУТЬ

ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ

Среднее содержание ртути в литосфере (ее кларк) составляет 83 мкг/кг. Она образует самостоятельные минералы, такие как киноварь и метациннабарит (HgS), ливингстонит (HgSb4S7) и другие. Труднорастворимые сульфидные минералы довольно активно выщелачиваются водами с высоким содержанием гумусовых соединений.

Весьма значительным источником ртути для водных объектов служат также некоторые районы залегания минералов-концентраторов, к числу которых относятся сфалерит (ZnS), а также самородное золото и серебро. О высоком содержании ртути в золоторудных месторождениях говорит то, что при добыче 1 т золота в окружающую среду поступает около 100 кг ртути. В некоторых недавно открытых золотортутных месторождениях России содержание ртути намного пр