Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
?
280
Таблица 10.5. Разделение химических элементов по степени их токсичности в подземных водах
Не токсичные или слабо- токсич- Токсичные, мало распространенные в подземных водах • Токсичные, широко распространенные в подземных водах
ные эле- - класс опас- класс опас- менты элементы . ности* элементы ности Cs Li 2 Na 2 Rb Be 1 Cu 3 К Cd 2 Zn 3 . ? Mg Ba 2 Sr 2 Ca Hg I В 2 AI Ra 1 *. . Ga I Tl 1 Ti 3 С P 1 Pb 2 Ge Nb 2 N 2 Zr Bi 2 As 2 • Sn Cr(III) 3 Cr(VI) 3 О W 2 Se 2 S Br 2 Те 2 Cl Со 2 Mo 2 ? Ni 3 Mn 3 * Классы опасности: ! — чрезвычайно опасные; 2 — высокоопасные; 3 —опасные.
к различного рода заболеваниям и отравлениям. Бериллий, кадмий, цинк, свинец в высоких концентрациях канцерогенны. В то же время недостаток йода в питьевых водах вызывает эндемический зоб, а оптимальные концентрации селена способствуют увеличению остроты зрения. Недостаток лития способствует возникновению психических заболеваний, недостаток цинка — болезни бери-бери, широко распространенной в странах Дальнего Востока. Использование при питьевом водоснабжении вод чисто HCO3-Na состава приводит к возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, а использование HCO3 и SOrCa вод с высокими содержаниями кальция ведет к формированию в организме человека различных кальциевых образований (мочекаменная болезнь и др.).
Этот список может быть продолжен, но главное здесь в том, что по каждому элементу существуют оптимальные концентрации, которые способствуют нормальной регуляции функций организма, выше и ниже которой происходит нарушение этих функций с возникновением различных заболеваний человека. Обоснованию таких оптимальных концентраций различных химических элементов в геохимической среде посвящены работы В. В. Ковальского, заложившего основы геохимической экологии.
281
Из изложенного следует основной вывод — существуют оптимальные концентрации каждого элемента в питьевых водах. Но современные ГОСТы на питьевые воды нормируют только верхний предел концентраций элементов и это не совсем правильно с экологических биогеохимических позиций. Будущие ГОСТы должны устанавливать именно такие оптимальные концентрации различных химических элементов. Сложность установления таких оптимальных концентраций определяется тем, что биохимическое действие каждого элемента зависит от того в какой геохимической среде находится элемент и какое геохимическое окружение характерно для этого элемента.
Например, детальные исследования распространения флюороза среди населения, регионов, где при хозяйственно-питьевом водоснабжении используются фтороносные воды, показали, что для максимального развития флюороза необходимы HCO3-Na фтороносные воды, характеризующиеся минимальными (менее 10 мг/л) содержаниями кальция и преобладанием среди состояний фтора простого аниона F~. При увеличении содержаний кальция и уменьшении фтор-кальциевых отношений степень проявления флюороза среди населения даже при повышенных (более 1,5 мг/л) содержаниях фтора уменьшается. Имеются две основные причины антифлюорозного действия кальция [23]:
'I) комплексообразование в системе «Ca2+ — F~» (или вообще Меп+ — F", поскольку увеличение концентраций кальция в водах всегда сопровождается увеличением концентраций других элементов-комплексообразователей); вследствие этого в биохимических реакциях видимо может участвовать только та часть фтора, которая не связана в комплексные соединения;
2) регулирующее действие кальция на биохимические процессы, происходящие с участием фтора. Специальные исследования биохимиков показали, что соединения кальция способствуют выведению фтора из организма, а также регулируют фто-рообмен в нем.
Таким образом, бескальциевый фон химического состава подземных вод — это фон, наиболее благоприятный для возникновения флюороза. Аналогичные материалы были получены и при изучении других заболеваний человека, связанных с потреблением питьевых вод определенного химического состава. Оказывается, что соотношения между химическими элементами и кальцием является важнейшим фактором, регулирующим усвоение этих элементов организмом человека.
Все эти материалы (особенно по комплексообразованию) в настоящее время в ряде стран используются для получения питьевых вод оптимального химического состава. Так, в США экспериментально установлено, что связывание фтора в комплексные соединения с бором типа BF4", BF3(OH)" снижает риск заболевания человека флюорозом, поскольку это соедине
282
ние в гораздо меньшей степени усваивается организмом человека. Эти принципы широко используются для создания оптимальных концентраций многих химических элементов в питьевых водах, а также для выведения токсичных элементов из организма человека. Известно, что связывание элементов в специальные комплексные соединения способствует экстракции элемента из твердой или другой фазы, выведению его в жидкую фазу и удалению из системы.
Все эти положения в настоящее время закладываются в основу разработки теории и методов управления качеством подземных вод.
В заключение следует подчеркнуть, что геохимико-экологи-ческие исследования тесно связаны с охраной подземных вод, поскольку при этом должны реализоваться такие гидрогеологические мероприятия, которые необходимы для создания оптимальных экологических ситуаций. В комплексе таких водоохранных мероприятий гидрогеохимические исследования являются ведущими и определяющими, поскольку основная конечная цель водоохранных мероприятий — сохранение подземных вод оптимального химического состава.
