Gyvsidabris
Įvadas
Cheminių medžiagų kiekis aplinkoje nuolatos didėja. Gaminant ir naudojant
pagamintus produktus daug įvairių cheminių junginių patenka į orą, dirvožemį ir
vandenį. Kai kurie cheminiai komponentai turi žalingą poveikį žmonėms ir gamtinėms
sistemoms. Nežiūrint to, visuomenė šiuo metu neturi pakankamai žinių apie daugelio
cheminių medžiagų poveikį žmogaus ir ekosistemų sveikatingumui. Ypač mažai žinoma
apie jų žalingo poveikio laiką, bei sukeliamus negrįžtamus efektus įvairiose ekosistemos
grandyse. Dalis aplinkosauginių problemų, tokių, kaip dirvožemio, paviršinio ir
požeminio vandens telkinių, atmosferos, užterštumas yra susijęs su silpna atliekų arba
cheminių medžiagų sandėliavimo, laikymo, panaudojimo aarba emisijų kontrole. Iš kitos
pusės skiriamas nepakankamas dėmesys analizuojant cheminių medžiagų reakciją
grunte, ore ir vandenyje bei nustatant jų žalingą poveikį organizmams, nors, kai kurie
cheminiai komponentai naudojami jau daugelį metų.
Jungtinių tautų aplinkosaugos programų vyriausybinė taryba (UNEP) 1981 m
vykusioje 9 sesijoje nusprendė, kad turi būti sudarytas aplinkai pavojingų cheminių
medžiagų sąrašas. Pagrindinė sesijoje išsakyta mintis buvo ta, kad norint išsaugoti
žmogaus sveikatą, reikia saugoti ekosistemas ir organizmus. Per daugelį metų buvo
sudarytas tarptautinis potencialiai toksinių medžiagų rejestras (IRPTC), kuriame yra
nurodomas cheminių medžiagų pavojingumas, nustatytas rizikos llaipsnis žmogui ir
aplinkai, gamybos apimtys, paskirstymas ir realizavimas, papildomų žalingų medžiagų
kiekio įvertinimas, cheminių komponentų transformacija, bioakumuliacija, poveikis
populiacijoms arba ekosistemoms, toksinis bei fizinis ir cheminis poveikis aplinkai
(Chemical pollution., 1992).
Pasaulyje yra žinoma apie 11 milijonų įvairių cheminių medžiagų rūšių. 60 000
70 000 nnaudojama reguliariai, iš kurių 3 000 rūšių sudaro 90
%
visų naudojamų chemikalų
(Chemical pollution., 1992). Tik apie nedaugelį iš šių medžiagų yra sukaupti
toksikologiniai duomenys bei žinomi jų ekotoksiniai efektai aplinkoje. 1993 pabaigoje
buvo surinkta ir apibendrinta patikima informacija tik apie 147 chemines medžiagas,
buvo įvertintas jų poveikis žmogui ir aplinkai. Šiuo metu tokia informacija jau turima
apie 800 cheminių medžiagų. Toksinės cheminės medžiagos yra tokie junginiai, kurie
yra natūraliai sutinkami aplinkoje, arba sukurti žmogaus ir paskleisti į aplinką. Šie
junginiai tiesiogiai arba netiesiogiai veikia žmogaus sveikatą ir aplinką, ir yra sunkiai
pašalinami iš jos. Sunkiai pašalinamos iš aplinkos toksinės medžiagos yra vadinamos
persistentiniais (stabiliaisiais) teršalais. Nežiūrint to, kad jos gamtoje veikiamos įvairių
biotinių ir abiotinių faktorių, ilgą laiką išlieka nepakitusios, plačiai pasklinda, neigiamai
veikia žmogaus sveikatą ir sukelia nepageidaujamus ekologinius efektus aaplinkoje, yra
rimta aplinkosauginė problema. Persistentinių teršalų grupei priskiriami sunkieji metalai,
naftiniai angliavandeniliai, pesticidai, polichlorbifenilai, policikliniai aromatiniai junginiai
ir kt. Kai kurių persistentinių teršalų arba jų grupių tyrimai aplinkoje buvo pradėti maždaug
prieš 50 metų, pastebėjus ekotoksinį gyvsidabrio, pesticidų ir polichlorbifenilų (PCB)
poveikį gyviems organizmams. Daugiausiai sukaupta duomenų apie kiekybinę ir kokybinę
persistentinių teršalų sudėtį vandens storymėje, grunte ir gyvuose organizmuose. Tačiau
ši informacija dažniausiai sunkiai palyginama dėl analizės metodologinių skirtumų,
duomenų išsibarstymo laike bei erdvėje.
Teršalų, patenkančių į aplinką, sklaida priklauso nuo daugelio fizikinių ir
geocheminių procesų, iš kurių rreikėtų paminėti tirpinimą ir tirpių komponentų išnešimą,
naujų komponentų formavimąsi, migraciją hidrosferoje, sedimentaciją vandens
telkiniuose, kaupimąsi gyvuose organizmuose, transformaciją.
Cheminių elementų migracija anot A.E Fersmano yra nulemta daugelio faktorių,
kuriuos būtų galima suskirstyti į dvi dideles grupes: 1 – vidiniai geocheminės migracijos
faktoriai susiję su pačių cheminių teršalų ir jų junginių savybėmis (pvz., cheminės
savybės, ryšiai tarp atomų, elektros krūviai ir kt.) ir 2 – išoriniai geocheminės migracijos
faktoriai susiję su aplinkos, kurioje vyksta migracija termodinaminėmis savybėmis
(temperatūra, slėgiu, migracinės terpės chemine sudėtimi, sorbcine galia ir kt.)
(Ōåšńģąķ, 1955). Šie faktoriai lemia tiek natūraliai gamtoje besikaupiančių cheminių
junginių, tiek ir dėl žmogaus ūkinės veiklos į aplinką patenkančių medžiagų
pasiskirstymą.
Šiame straipsnyje trumpai apžvelgsime kai kurių persistentinių teršalų patekimo
į aplinką kelius ir kai kuriuos migracijos bei transformacijos ypatumus.
1. Policikliniai aromatiniai angliavandeniliai (PAAV)
Aplinkos užterštumo tyrimuose PAAV skiriamas ypatingas dėmesys dėl jų
cheminio stabilumo ir didelio toksiškumo. Toksiškumas suprantamas bendrąja prasme,
nes tie patys policikliniai aromatiniai angliavandeniliai pasižymi kancerogeninėmis
savybėmis, sukelia išsigimimus, mutacijas, aktyvina arba depresiškai veikia imuninę ir
kitas sistemas. Pasaulinė sveikatos apsaugos organizacija rekomenduoja kontroliuoti
aplinkoje šešis prioritetinius policiklinius aromatinius angliavandenilius: benz(a)pireną,
fluoranteną, 2,3benzfluoranteną, 11,12benzfluoranteną, 1,2benzperileną,
indenopireną (Šīāčķöźčé, č äš., 1988).
PAAV junginių struktūra ir fizikinės-cheminės savybės. Policiklinių aromatinių
angliavandenilių molekulė susideda iš dviejų ar daugiau benzolo žiedų ir turi tik anglies
ir vandenilio atomus. Benzolo žiedai angliavandenilių molekulėje gali būti išsidėstę
vienoje tiesėje ((antracenas, tetracenas ir kt.), kampu (fenantrenas, chrizenas ir kt.)
arba klasteriais (pirenas, perilenas, benz(a)pirenas). Šiuo metu aplinkoje nustatyta
daugiau kaip 200 policiklinių aromatinių angliavandenilių rūšių. PAAV kristaliniai
junginiai su aukšta lydymosi ir virimo temperatūra. Jų tirpumas vandenyje, didėjant
molekulinei masei, mažėja ir priklauso nuo benzolo žiedų išsidėstymo molekulėje
pobūdžio (1 lentelė).
Pireno tirpumas vandenyje vidutiniškai 1000 kartų didesnis už 3,4benz(a)pireno
tirpumą. Nustatyta, kad policiklinių aromatinių angliavandenilių tirpumas didėja esant
vandenyje naftos produktams, detergentams.
1 lentelė. Fizikinė-cheminė PAAV charakteristika (pagal Šīāčķöźčé, č äš., 1988).
Table 1. Physical-chemical characteristics of polyciclic aromatic hydrocarbons
(according to Šīāķčöźčé, et al., 1988).
Patekimo į aplinką šaltiniai:
– Antropogeninis šaltinis. Daugiau kaip pusė visų policiklinių aromatinių
angliavandenilių į aplinką patenka gaminant energiją (pvz., deginant mazutą) bei su
pramonės įmonių, deginančių anglį, išmetimais. Nemažą kiekį šių teršalų į aplinką
paskleidžia transportas. M.J. Suess apskaičiavo, kad pasauliniu mastu benz(a)pireno
emisija siekia 5000 t per metus, iš kurių 73
%
tenka pramonei ir 27
%
kitiems organinės
medžiagos deginimo būdams (Suess, 1976). Degimo produktuose aptinkama didžioji
dalis policiklinių aromatinių angliavandenilių, o jų pasiskirstyme pagrindinį vaidmenį
vaidina oro masių dinamika.
– Gamtinis šaltinis. Dalis PAAV į aplinką gali patekti veržiantis vulkanams, su
požeminiu vandeniu iš naftingų struktūrų per tektoniškai aktyvias zonas ir kt. Veikiant
aukštai temperatūrai žemės gelmėse iš anglies, naftos, durpių, augalijos liekanų gali
susidaryti minėti junginiai, kurie yra identiški iš antropogeninių šaltinių patekusiems
junginiams.
1. 1. PAAV migracija iir transformacija įvairiose terpėse
Policiklinių aromatinių angliavandenilių pokyčiai atmosferoje yra susiję su
cheminėmis oksidacijos ir fotooksidacijos reakcijomis, kurioms vykstant susidarę
produktai turi stipresnių kancerogeninių ir mutageninių savybių negu pirminiai
produktai. Be cheminių procesų didelį vaidmenį vaidina fizikiniai procesai, tokie kaip:
1 – smulkių aerozolinių dalelių, turinčių savyje PAAV, koaguliacija, 2 – kondensacija,
3 – difuzija, 4 – išsiplovimas su krituliais, 5 – gravitacinis iškritimas ant žemės ar augalų
paviršiaus (Šīāčķöźčé, č äš., 1988). PAAV intensyviai sugeria ultravioletinius
spindulius (bangos ilgis 300420 nm) ir oksiduojasi. Atmosferoje šios medžiagos yra
sorbuojamos 0.12
µ
m dydžio dulkių dalelių ir gali išsilaikyti ore kelias dienas ar savaites
ir nukeliauti didelius atstumus. Atmosferoje
>
90
%
PAAV sutinkama sorbuotame būvyje.
Labai nedaug jų sutinkama dujinėje fazėje (Šīāčķöźčé č äš., 1988).
1.2. PAAV pokyčiai vandenyje
Labai svarbus PAAV pašalinimo iš vandens kelias yra biologinė destrukcija,
kurioje svarbus vaidmuo tenka mikroorganizmams. Pavyzdžiui, pagrindinis natūralus
Pasaulinio vandenyno savivalos nuo naftos produktų procesas yra susijęs su naftą
oksiduojančių bakterijų veikla. Šis procesas yra aerobinis. Daugelis mikroorganizmų
suardo aromatinį benzolo žiedą. Lembiko darbe aprašyta (Ėåģįčź,1979), kaip upės
vandenyje gyvenanti mikroflora skaido benz(a)pireną. Eksperimento būdu nustatyta,
kad per dvi dienas mikroorganizmai suskaidė 60
%
, o per dvi savaites 90
%
pradinio
benz(a)pireno kiekio. Mikroorganizmai skaido benz(a)pireną ir grunte, tik pats
skaidymo procesas čia daug lėtesnis (per 6 mėnesius suskyla tik 35
%
pradinio kiekio).
Baltijos jūros paviršiniame vandens sluoksnyje (030 m gylyje)
Cybanio ir kt. tyrėjų
paskaičiavimais mikroorganizmai per metus suskaido iki 3 tonų benz(a)pireno (Öūįąķü
č äš., 1985). PAAV degradaciją vandenyje skatina ir vandens augalai. Kirso ir kt.
nustatė, kad visi dumbliai kaupia benz(a)pireną. Žalieji dumbliai per 5 dienas sukaupė
nuo 40 iki 60
%
pradinio benz(a)pireno kiekio, o rudieji dumbliai net 95
%
. Nustatyta ,
kad ruduosiuose dumbliuose benz(a)pirenas beveik visiškai nedalyvauja medžiagų
apykaitos procese, o tik kaupiasi, tuo tarpu kai žalieji dumbliai aktyviai ardo
benz(a)pireno struktūrą (Kirso, 1983).
Vandens telkinius teršiančios kancerogeninės medžiagos dažniausiai kaupiasi
paviršiniame mikrosluoksnyje, todėl fotooksidacijos procesas (ultravioletiniai sspinduliai)
angliavandenilių destrukcijoje yra labai svarbus. Nustatyta, kad natūraliose sąlygose
benz(a)pireno destrukcija priklauso ne tik nuo saulės radiacijos, bet ir nuo vandens
spalvos, drumstumo, temperatūros ir deguonies kiekio. Eksperimentai parodė, kad
veikiant saulės radiacijai, paviršiniame vandens sluoksnyje per valandą suskyla 53
%
pradinio benz(a)pireno kiekio, o tuo tarpu 30 cm gylyje tik 5.6
%
. Naftalinas,
fluorantenas, ir fenantrenas fotolizės procese dalyvauja daug lėčiau (Šīāčķöźčé, č
äš., 1988).
1. 3. PAAV destrukcija grunte
Policikliniai aromatiniai angliavandeniliai grunte pasiskirstę labai netolygiai
(1 pav.). Tam įtakos turi grunto litologinė sudėtis, organinės medžiagos kiekis, taršos
šaltinių gausa iir sedimentaciniai-geocheminiai procesai bei jų intensyvumas tiriamame
regione. PAAV patenkantys į gruntą iš vienos pusės yra skaidomi biologinių, cheminių
Page 5
334
ir fotocheminių procesų, o iš kitos pusės yra išplaunami iš grunto vandeniu. Grunte
gyvenantys mikroorganizmai oksiduoja ne tik benz(a)pireną, bet ir kitus policiklinius
aromatinius aangliavandenilius. Intensyviausiai benz(a)pirenas yra skaldomas rūgščiose
dirvose, o bendrai paėmus PAAV destrukcijos procesas grunte yra lėtas.
1 pav. Policiklinių aromatinių angliavandenilių koncentracija paviršiniame (0–3 cm)
dugno nuosėdų sluoksnyje.
Fig. 1. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the surface (0–3 cm) layer of bottom sediments.
2. Chloroorganiniai junginiai
Praėjo beveik 80 metų nuo to laiko, kai buvo susintetinta medžiaga visiems gerai
žinomu DDT pavadinimu. Nuo to laiko į biosferą pateko milijonai tonų šio preparato.
Nors daugelyje šalių jis jau seniai uždraustas, jo neigiami dariniai plačiai stebimi ir
dabar. DDT aplinkoje veikiant cheminiams, fiziniams ir mikrobiologiniams faktoriams
labai silpnai degraduoja. Panašiomis savybėmis pasižymi ir pagrindiniai DDT
metabolitai (DDE ir DDD) bei kiti chloroorganiniai junginiai, tokie kaip PCB ,
1,2,3,4,5,6 heksachlorcikloheksanas ir kt. (2 lentelė).
2.1. Chloroorganinių junginių struktūra ir fizikinės-cheminės savybės
Chloroorganinių pesticidų ir polichlorbifenilų fizikines-chemines savybes nulemia
tirpumas vvandenyje ir organiniuose tirpikliuose, adsorbcijos bei garavimo ypatumai
bei destrukcijos arba transformacijos greitis, nes nuo jo tiesiogiai priklauso toksinis
poveikis. Chloroorganiniai pesticidai yra kristalinės, termiškai stabilios, blogai
tirpstančios vandenyje medžiagos, gausiai besikaupiančios organiniuose junginiuose
(riebaluose, lipiduose ir kt). Panašiomis savybėmis pasižymi ir polichlorbifenilai. Šiuo
metu yra susintezuoti 209 polichlorbifenilų junginiai, kurių pusė jau aptinkama gamtoje
Šiaurinė Kuršių marių
dalis
Klaipėdos sąsiauris Rytinė Baltijos jūros
priekrantė
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
µ
g/g
Šiaurinė Kuršių marių
dalis
Klaipėdos sąsiauris Rytinė Baltijos jūros
priekrantė
smėlis
dumblas
sand
mud
Curonian lagoon
(Northern part)
Klaipėda strait
Baltic Sea nearshore
(Eastern part)
Page 6
335
Terpė
Medium
Mono- ir
dichloro
Mono- and
dichlorine
Trichloro
Trichlorine
Tetrachloro
Tetrachlorine
Pentachloro ir
daugiau
Pentachlorine and
more
Aerobinės sąlygos
Aerobic(al) conditions
Gėlas vanduo
Fresh water
2–4 dienos
2–4 ddays
5–40 dienų
5–40 days
1 savaitė–2
mėnesiai
1 week–2 months
> 1 metų
> 1 year
Vandenyno
vanduo
Ocean water
keletas mėnesių
a few months
> 1 metų
>
1 year
Aktyvuotas
dumblas
Activated mud
1–2 dienos
1–2 days
2–3 dienos
2–3 days
3–5 dienos
3–5 days
nėra ryškesnės
biodegradacijos
no appreciable
biodegradation
Dirvožemis
Soil
6–10 dienų
6–10 days
12–30 dienų
12–30 days
> 1 metų
>
1 year
Anaerobinės sąlygos
anoxic conditions
Nėra patikimų duomenų
reliable data is missing
2 lentelė. Biodegradacijos padarinyje chloroorganinių junginių koncentracija sumažėja
dvigubai (pagal A. Leifer, Robert H. Brink, ir kt. 1983 m).
Table 2. As a result of biodegradation the concentration of chlororganic compounds re-
duces twice (according to A. Leifer. et al., 1983).
(Āšåäķūå., 1990.).
Chloroorganinių pesticidų ir polichlorbifenilų molekulių struktūra sudaryta iš
benzolo žiedų, kurie lemia šių medžiagų stabilumą. Polichlorbifenilai pagal savo prigimtį
stabilesni už DDT ir jo metabolitus, nes turi daugiau chloro atomų (Loganathan.,
1994).Patekimo šaltiniai. Chloroorganinių junginių pernašoje svarbų vaidmenį vaidina
oro masės (Ōīķīāūé.,1990). Į atmosferą minėti junginiai patenka dėl garavimo
procesų, su dulkių dalelėmis, taip pat deginant pramonines ir žemės ūkio atliekas.
Nemaža šių medžiagų dalis į atmosferą patenka apdorojus šiais chemikalais laukus.
2.2. Chloroorganinių junginių migracija ir transformacija įvairiose terpėse
Atmosferoje chloroorganiniai junginiai sutinkami daugiausiai dviejuose
agregatiniuose būviuose: aerozoliniame (iš dalies) ir dujiniame (pagrindinai).
Išsilaikymo ore laikas priklauso nuo pernašos procesų ir fotocheminės destrukcijos
intensyvumo, drėgmės, chemiškai aktyvių paviršių kiekio. Dalį chloroorganinių junginių
iš atmosferos įsisavina augalai. Tyrimai parodė, kad kai kurie chloroorganiniai junginiai
yra labai stabilūs ir fotocheminei destrukcijai nepasiduoda (Āšåäķūå., 1990)
Vandenyje šie junginiai taip ppat stabilūs. Didelę jų dalį iš vandens įsisavina
hidrobiontai, o kita dalis yra sorbuojama ant pakibusių vandenyje dalelių ir nusėda į
Page 7
336
dugną (2 pav.). Neryškų vaidmenį pašalinant chloroorganinius junginius iš vandens
vaidina garavimo bei cheminės destrukcijos procesai. Malachovo ir kt. autorių
duomenimis pradinė
hexsachlorcikloheksano (lindano) koncentracija sumažėja
dvigubai per 30 parų, o DDT per 70 parų (Āšåäķūå ., 1990). Tarp chloroorganinių
junginių vandenyje dominuoja lindano izomerai, nes jų tirpumas santykinai didesnis.
2 pav. DDT ir PCBs koncentracija (ng/g sauso svorio) įvairiuose Baltijos jūros aplinkos
komponentuose.
Fig. 2. Prevailing content (ng/g dry weight) of DDT and PCBs in different components of
the Baltic Sea environment.
Hidrobiontai aktyviai įsisavina vandenyje esančius chloroorganinius junginius ir
per mitybinę grandinę perduoda į aukštesnius trofinius lygius. Jūrinėse ekosistemose
bioakumuliacijos koeficientai pagal Tatsukavą ir Tanabę siekia lindanui 10.4, PCB10.6
ir 10.7 (Tatsukawa, ir kt., 1990). Gėlavandeniuose baseinuose DDT ir lindaną gerai
akumuliuoja melsvadumbliai, nendrių šaknys, o didžiausios koncentracijos aptinkamos
žuvų riebaliniuose audiniuose (Falandysz, ir kt., 1994).
Grunte dažniausiai vyrauja DDT ir jo metabolitai, taip pat ir polichlorbifenilai. Patekę
į dirvą chloroorganiniai junginiai yra absorbuojami, išplaunami arba išgaruoja. Absorbcijos
procesas vyksta labai greitai ir jo laipsnis priklauso tiek nuo pačių medžiagų fizikinių-
cheminių, tiek ir nuo dirvos savybių. Geriausiomis sorbcinėmis savybėmis pasižymi sunkus,
daug organikos turintis dirvožemis. Geros sorbcinės chloroorganinių junginių savybės lemia
tai, kad maksimalūs toksinių junginių kkiekiai ilgai laikosi dirvos paviršiniame (iki 20 cm)
sluoksnyje. Daugelio tyrėjų rezultatai rodo, kad labiausiai tirpaus lindano prasiskverbimas
į gruntą siekia ne daugiau kaip 40 cm (Ģčćšąöč˙.. 1989). Chloroorganinių junginių
dinamika labai priklauso nuo dirvos tipo, humuso kiekio, drėgmės, rūgštingumo,
temperatūros, augalijos pobūdžio ir kt. Todėl galimi atvejai, kai minėtos toksinės medžiagos
patenka ir į požeminį vandenį. Visiškas chloroorganinių junginių pasišalinimas iš paviršinio
dirvožemio sluoksnio, priklausomai nuo dirvos tipo bei klimatinių sąlygų, pagal įvairių
autorių vertinimus įvyksta vidutiniškai per 100600 parų lindanui, 2403840 parų DDT ir
daugiau kaip 500 parų PCB (Leifer ir kt., 1983, Loganathan ir kt., 1994).
Suspenduota medžiaga
Smėlis Dumblas
Planktonas
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
ng/
g
Suspenduota medžiaga
Smėlis Dumblas
Planktonas
DDT
PCBs
Suspended matter
Sand
Mud
Plankton
Page 8
337
3. Sunkieji metalai
Sunkieji metalai (SM) yra sutinkami gamtoje visur ore, vandenyje, grunte ir gyvuose
organizmuose. Atsižvelgus į SM stabilumą ir jų žalingą poveikį, įvairiais lygiais buvo siūloma
sumažinti arba net visiškai uždrausti šių elementų išmetimą į aplinką.
Patekimo į aplinką šaltiniai. Kalnakasyba, uolienų lydymas ir mineralų naudojimas
sukūrė žmonijos materialinės gerovės pagrindus, taip pat, ir lokalias aplinkosaugines
problemas visame pasaulyje. Ypatingai švinas, arsenas, kadmis ir gyvsidabris gali būti
atpalaiduojami į aplinką visoje lydymo ir gamybos operacijų sekoje, įskaičius ir energijos
gamybą. Pramonė paima šias medžiagas iš telkinių, kur jos yra santykinai stabiliame
būvyje ir vienokiu ar kitokiu būdu paskleidžia jas aplinkoje bei padaro nestabiliomis.
Detalūs skaičiavimai
parodė, kad SM emisija iš pramonės įmonių jau viršija jų patekimą
į aplinką iš natūralių šaltinių. Be to, pramonė lemia šių elementų biogeocheminį ciklą.
Švinas. Švinas yra potencialiai toksinė medžiaga, su mažai ištirta fiziologine
funkcija. Pagrindinis švino kiekis į žmogaus organizmą patenka su maistu ir vandeniu.
Taip pat, nemažas jo kiekis patenka kvėpuojant. Skirtingose šalyse per dieną su maistu
patenka nuo 100 iki 400
µ
g švino (FAO ., 1982). Daug švino yra konservuotame
maiste. Pagrindinis biologiškai įsisavinamo švino šaltinis aplinkoje yra dažai. Nors
daugelis šalių uždraudė arba ssugriežtino dažų su švinu naudojimą butų vidinei apdailai
ir žaislų dažymui, tačiau dar daug kur liko medžiagų ar interjero dalių užterštų švinu.
Švino poveikis aplinkai nėra toks didelis kaip žmogui, nes jis yra santykinai
netirpus ir mažai judrus.
Pb atmosferoje. Dideli Pb kiekiai yra aptinkami atmosferinėse dulkėse ir tai yra
siejama su: 1 – smulkių grunto frakcijų, o kartu ir švino išpustymu iš dirvožemio; 2 –
degimo produktais. Vien tik iš metalurgijos įmonių per metus į aplinką patenka apie
89 tūkst. tonų Pb, o su automobilių išmetamomis ddujomis vidutiniškai 260 tūkst.
t/metus (Ńāčķåņö., 1987).
Rūgščios uolienos yra pagrindinis švino tiekėjas. Gyvuose organizmuose švino
aptinkama mažiau negu uolienose (3 pav.). Švino koncentracija augaluose priklauso
nuo augalų rūšies, augimo sąlygų, amžiaus ir kt. Daugiausiai Pb žoliniuose augaluose
aptinkama šaknyse, po to lapuose ir stiebuose, oo mažiausiai sėklose ir vaisiuose.
Medžiuose švino daugiausiai kaupiasi šaknyse ir žievėje.
Švinas vandenyje. Į vandens telkinius švinas patenka iš atmosferos, uolienų, augalų
ir gyvų organizmų. Pb vandenyje aptinkamas daugiausiai dviejuose būviuose tirpiame,
ir suspenduotų dalelių sudėtyje (Jokšas, 1996). Lokalios Pb koncentracijų anomalijos
vandenyje gali būti susijusios tiek su gamtinėmis, tiek ir su technogeninės kilmės
anomalijomis. Įvairiose upėse gali vyrauti tiek suspenduota, tiek tirpi Pb formos.
Gordejevas paskaičiavo, kad vidutiniškai su suspensijomis yra pernešama 70 kartų
daugiau švino negu tirpiame būvyje (Ćīšäååā,1983). Įtekant upėms į jūrą, dėl įvairių
fizikinių ir cheminių procesų suaktyvėja švino iškritimas į nuosėdas. Tai lemia fizikiniai
procesai srauto tėkmės greičio sumažėjimas, suspenduotų dalelių koaguliacija
maišantis sūriam ir gėlam vandenims, cheminiai procesai – floakuliacija (organinių ir
neorganinių junginių virtimas suspenduotomis amorfinėmis dalelėmis) ir sorbcija
sukelianti tirpiame būvyje migruojančio Pb nnusėdimą. Švino koncentracija jūroje yra
žemesnė nei upių vandenyje.
Gyvsidabris. Gyvsidabrio biologinis poveikis yra mažai žinomas. Šis metalas
Page 9
338
Dum
bla
s, M
ud
Sm
ėlis
, Sa
nd
Dre
ise
na p
oly
mo
rph
a
An
odon
ta
Baltijos
rytinė
priekrantė
Klaipėdos
sąsiauris
Kuršių
marios
(šiaurinė
dalis)
Nemuno
žiotys
0
5
10
15
20
25
30
g/g
naudojamas elektros, šarmų, dažų pramonėje. Gyvsidabris nėra labai paplitęs gamtoje ir
daugiausiai sutinkamas sulfidinėse rūdose. Nedideli Hg kiekiai randami gryname pavidale.
Hg vienintelis metalas kambario temperatūroje esantis skystame pavidale.
Antropogeninis jo patekimas į aplinką paskutiniuoju metu susilygino su natūraliu
gamtiniu fonu. Pasaulyje išgaunama vidutiniškai 15 tūkstančių tonų gyvsidabrio per
metus ir apie 70
%
to kiekio vienu ar kitų būdu patenka vėl į aplinką. Hg į aplinką
išsiskiria degant aangliai, naftai, medienai. Daug jo į aplinką išmeta spalvotoji metalurgija.
Pavyzdžiui, norint pagaminti 1 toną vario, į atmosferą yra išmetama 2.1 t dulkių, kuriose
yra iki 4
%
Hg. 700 MW elektrinė, kūrenama anglimi kiekvieną dieną išmeta 2.5 kg Hg.
Technogenezės proceso metu patekęs į aplinką gyvsidabris yra geochemiškai labiau
judrus už patenkantį natūraliu gamtiniu keliu. Patekusį į atmosferą gyvsidabrį sorbuoja
aerozoliai, kurie po tam tikro laiko nusėda ant žemės paviršiaus. Patekęs į atmosferą
Hg vidutiniškai joje išsilaiko 10 parų. Nustatyta, kad vidutiniškai nuo taršos židinio 100
km spinduliu iškrenta į gruntą iki 60
%
Hg. Daug Hg į aplinką patenka su nutekamaisiais
vandenimis. Hg intensyviai migruoja vandenyje, jį gerai įsisavina augalai ir ypač rudieji
dumbliai. Iš vandens jis dažniausiai pasišalina su suspenduotomis vandenyje smulkiomis
molingomis dalelėmis, esančiomis gerais sorbentais (Jokšas, 1994). Dirvožemyje sudaro
patvarius kompleksus su humidinėmis rūgštimis. Nustatyta, kad gyvsidabrio
koncentracija grunte sumažėja pusiau tik per 250 metų. Tirpiame būvyje upės iš
kontinento per metus į vandenyną nuplukdo 2.6 tūkst. t Hg. Iš 1 m
3
atmosferinių kritulių
vidutiniškai į žemės paviršių iškrenta 200
µ
g Hg.
Skirtingos gyvsidabrio formos turi skirtingą toksinį poveikį. Ypač pavojingi
gyvsidabrio garai. Gyvsidabris yra toksiškas bet kokiai gyvybės formai. Esant gyvsidabrio
Eastern Baltic nearshore
Curonian lagoon
(northern part)
Klaipėda strait
Nemunas river
mouth
Mud
Sand
3 pav. Vidutinė švino koncentracija paviršiniame (0–3 cm) dugno nuosėdų sluoksnyje
ir moliuskuose.
Fig. 3. Average amount of lead in the ssurface (0–3 cm) layer of bottom sediments and mollusca.
Page 10
339
pertekliui augalai blogai auga, greitai sensta. Šiltakraujams gyvūnams jo perteklius organizme
blokuoja biologiškai aktyvių baltymų veiklą, kenkia nervų sistemai ir kt.
Hg chemiškai stabilus elementas. Ore Hg oksiduojasi sudarydamas HgO, procesas
labai suaktyvėja, jei ore yra Zn, Pb ir kt. elementų.
Kadmis. Kadmis (Cd) priskiriamas retiesiems elementams ir jo gamtoje nėra
daug. Pagrindinė žaliava kadmiui išgauti yra polimetalinės rūdos. Jis plačiai naudojamas
atominėje energetikoje, galvanikoje, įeina į daugelio lydinių, dažų sudėtį. Cd
naudojamas puslaidininkių pramonėje, akumuliatorių gamyboje, pirotechnikoje ir kt.
Yra išskiriami du antropogeniniai patekimo į aplinką būdai: tai lokalus, susijęs su
konkrečia pramonės šaka ar pramoniniu kompleksu, naudojančiu kadmį ir difuzinis,
kai kadmis plačiai pasklinda deginant kurą, naudojant trąšas ir t.t. Į dirvožemį daug
kadmio patenka su trąšomis (superfosfatu, kalio fosfatu, salietra). 2530 m atstumu į
abi puses nuo automagistralių augalų lapuose yra 23 kartus daugiau kadmio negu,
toliau augančių augalų lapuose. Cd kiekis grunte ilgą laiką išlieka nepakitęs. Su
atmosferiniais krituliais kadmis patenka į dirvą ir daugiausiai kaupiasi paviršiniame
jos sluoksnyje. Augalai kadmį kaupia nevienodai: labiausiai tabakas, dešimt kartų jo
mažiau randama rugiuose ir obuoliuose. Dideli kadmio kiekiai randami moliuskuose
ir gyvūnų inkstuose.
Į žmogaus organizmą kadmis patenka dviem keliais: gamybos proceso metu ir su
maistu. Susikaupia daugiausia inkstuose ir kepenyse. Epidemiologiniai tyrimai parodė,
kad kadmis turi didelę įtaką pplaučių vėžio atsiradimui.
Arsenas. Natūraliai į aplinką patenka dirvožemio denudacijos bei vulkanų
išsiveržimo metu. Dirvožemyje jis yra susikaupęs paviršiniame sluoksnyje, ir per vieną
vegetacinį laikotarpį gali prasiskverbti į gruntą iki 60 cm gylio. Išsilaiko nepakitęs grunte
apie 3 metus. Kaupiasi ir migruoja priklausomai nuo dirvos tipo, grunto cheminės
sudėties bei organinės medžiagos kiekio joje. Juodžemyje arseno (As) visada daugiau
negu jauriniuose dirvožemiuose (Ģčćšąöč˙ .,1985). Dirvoje reaguoja su geležies
hidroksidu, aliuminio oksidu, kalcio junginiais, sudarydamas mažai tirpius junginius.
Priklausomai nuo geocheminių sąlygų gali susidaryti ir tirpūs junginiai.
Į aplinką patenka gaminant sieros rūgštį, superfosfatą, deginant akmens anglį,
naftą, durpes, gaminant antiseptikus medienos apsaugai ir kt. Patekęs į atmosferą
arsenas po kiek laiko nusėda ant dirvos vandens telkinių ir augalų paviršiaus. Nemažai
į aplinką arseno patenka su kanalizaciniais vandenimis.
Daugiausiai arseno naudojama pesticidų gamyboje, todėl šių naudojimas žemės
ūkyje užteršia dirvą ir arsenu. Nemažai jo į žmogaus organizmą patenka su maistu ir
ypač daug su žuvimi. Vandens telkiniuose maksimalūs As kiekiai aptinkami moliuskuose.
Daug arseno yra tabako dūmuose. Arsenas yra stiprus kancerogenas ir sukelia plaučių
ir odos vėžį. Arsenas išsiskiria iš organizmo per inkstus (Āšåäķūå, 1990).
Apibendrinimas
Baigiant reikėtų pažymėti, kad cheminė industrija yra būtina, nes cheminės
medžiagos vaidina svarbų vaidmenį žemės ūkyje, pramonėje, transporte, namų ūkyje,
sveikatos apsaugoje. Įvairialypiai naudojamų cheminių medžiagų tyrimai, jų paplitimo
gamtoje ypatumų analizė, bei galimi neigiami
padariniai žmogui ir aplinkai turi būti
pažinti ir įvertinti. O pačios medžiagos protingai naudojamos.
Lietuvoje persistentinių teršalų patekimo, sklaidos, akumuliacijos bei
Page 11
340
transformacijos aplinkoje ypatumai kompleksiškai mažai tyrinėti. Persistentinių teršalų
dispersiškumo sausumos ir jūros ekosistemose tyrimai turi apimti ne tik koncentracijų įvairiose
terpėse nustatymą, bet ir patekimo šaltinių, pasiskirstymo, migracijos ypatumų bei
sedimentacinio mechanizmo analizę, įvertinant pagrindinius, pasiskirstymą nulemiančius
veiksnius. Mažai tyrinėtas ir praktiškai nežinomas persistentinių teršalų poveikis gyviems
organizmams ir jų sukeliami efektai. Būtina pagilinti žinias apie persistentinių teršalų kaupimąsi
įvairiose ekosistemos grandyse bei įvertinti jų ekologinį ir ttoksikologinį pavojingumą.
Literatūra
Chemical pollution (1992) A global owerview, Geneva.
Falandysz J., Kannan K., Tanabe S. and Tatsukawa (1994). Organochlorine pesticides and poychlorinated
biphenyls in cod-liver oils: North Atlantic, Norwegian sea, North sea and Baltic sea, Ambio 23(45),
288299.
FAO Production yearbook 1982. FAO Statistics Series No 35 (1982). Food and agriculture organisation of
the United Nations, Rome.
Jokšas K. (1994). Distribution of metals in bottom sediments of the East Baltic Sea and the Kuršių
marios lagoon, Baltica 8, 4349
Jokšas K. (1996). The problem of water thickness and bottom ssediments contamination with heavy met-
als in the Klaipėda strait, Geography in Lithuania, Special issue for the 28th International geographical
Congress on “land, Sea and Human Effort”, 6884.
Kirso U., Belykh Z., Stom D. (1983). Cooxidation of carcinogenic benzo(a)pyrene and phenols by plant
phenol ooxidases, Acta hydrochim. Et hydrobiol., 11(4), 467471.
Leifer A., Robert H. Brink (1983). Environmental transport and transformation of polychlorinated
biphenyl’s. USA. EPA.
Loganathan B.G. and Kannan K. (1994). Global organochlorine contamination trends: An overview.
Ambio 23( 3), 187191.
Suess M. J. (1976). The environmental load and cycle of polycyclic aromatic hydrocarbons. Sci. Tot.
Environ., vol. 6, 239250.
Tatsukawa R. and Tanabe S. (1990) Fate and bioaccumuliation of persistent organochlorine compounds
in the marine environment. In: Oceanic process in marine pollution, vol 6. Baumgartner D.J. and Duedall
I.W. (eds.). Krieger publishing company, Florida, 3952
Āšåäķūå õčģč÷åńźčå āåłåńņāą (1990). Óćėåāīäīšīäū ćąėīćåķļšīčēāīäķūå óćėåāīäīšīäīā,
Ńļšąāī÷ķčź, Ėåķčķćšąä, Õčģč˙.
Ćīšäååā Ā. Ā. (1983). Šå÷ķīé ńņīź ā īźåąķå č ÷åšņū åćī ćåīõčģčč, Ģīńźāą. Ķąóźą.
Ėåģįčź Ę. Ė. (1979). Ī ķåźīņīšūõ ļščšīäķūõ ōąźņīšąõ äåńņšóźöčč įåķē(ą)ļčšåķą ā
ļšåńķīāīäķūõ āīäīåģąõ, Źąķöåšīćåķķūå āåłåńņāą ā īźšóęąžłåé ńńšåäå, Ģīńźāą, 56–60.
Ģčćšąöč˙ ēąćš˙ēķ˙žłčõ āåłåńņā ā ļī÷āąõ č ńīļšåäåėüķūõ ńšåäąõ (1985). Ņšóäū 3 āńåńīžēķīćī
ńīāåłąķč˙, Ėåķčķćšąä, Ćčäšīģåņåīčēäąņ.
Ģčćšąöč˙ ēąćš˙ēķ˙žłčõ āåłåńņā ā ļī÷āąõ č ńīļšåäåėüķūõ ńšåäąõ. (1989). Ņšóäū 5 āńåńīžēķīćī
ńīāåłąķč˙, Ėåķčķćšąä, Ćčäšīģåņåīčēäąņ.
Šīāčķöźčé Ō. ß., Ņåļėčöźą˙ Ņ. Ą., Ąėåźńååāą Ņ. Ą. (1988). Ōīķīāū ģīķčņīščķć
ļīėčöčźėč÷åńźčõ ąšīģąņč÷åńźčõ óćėåāīäīšīäīā.
Ńāčķåņö ā īźšóęžłåé ńšåäå, Īņā. šåäąźņīš Ā.Ā. Äīįšīāīėüńźčé (1987). Ģīńźāą, Hąóźą.
Ōåšńģąķ Ą. Å. Ćåīõčģč˙ (1955). Čēįš. Ņš. Čēäąņ. ĄĶ ŃŃŃŠ.
Ōīķīāūé ģīķčņīščķć ēąćš˙ēķåķč˙ żźīńčńņåģ ńóųč õėīšīšćąķč÷åńźčģč ńīåäčķåķč˙ģč (1990).
Ėåķčķćšąä, Ćčäšīģåņåīčēäąņ.
Öūįąķü Ą. Ā., Āīėīäźīāč÷ Ž. Ė., Āåķņöåėü Ģ. Ā., Ļōåéōåšå Ģ. Ž. ĒĒąćš˙ēķåķčå č öčšźóė˙öč˙
ņīźńč÷åńźčõ ēąćš˙ēķ˙žłčõ āåłåńņā ā żźīńčńņåģå Įąėņčéńźīćī ģīš˙. (1985). Čńńėåäīāąķč˙
żźīńčńņåģū Įąėņčéńźīćī ģīš˙, Āūļ.2, 244–257.
Page 12
341
Kęstutis Jokšas
Institute of Geography, Vilnius
Genesis, migration and transformation of pollutants in the environment
Summary
The content of chemical elements is constantly increasing in the environment
while manufacturing and consuming products; large quantities of various chemical
substances penetrate the air, soil and water. Some chemical component have a toxic
effect on humans and genetic systems. At present the society lacks information about
the effect of many chemical substances on human health. Particularly little is known
about the duration of toxic effect and irreversible changes in different links of ecosys-
tem. On the other hand an insufficient attention is paid to the soil, air and water and
determination of harmful effect on humans notwithstanding that some chemical com-
ponents have been used for many years already. The dispersion of pollutants getting
into the environment depends on many physical and geochemical processes among
which we should mention: solubility and elimination of soluble components, forma-
tion of new components, migration in the hydrosphere, sedimentation in water bodies,
accumulation in living organisms and transformation.
Toxic materials which are with difficulty eliminated from the environment are
called persistent (stable) pollutants. Under the impact of various biotic and abiotic
factors these materials remain unchanged, widely disperse, have harmful effect oon
human health, induce unwanted ecological changes in the environment and present a
serious environmental problem. The group of persistent pollutants includes heavy met-
als, oil hydrocarbons, pesticides, polychlorbiphenils, polycyclic aromatic compounds,
etc. The present article is devoted to the analysis of the ways of penetration into envi-
ronment, migration, transformation and accumulation in living organisms of the men-
tioned persistent pollutants.
