Особенности содержания и миграция меди в природном сообществе пресноводных экосистем Кургана - Студенческий научный форум

XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Особенности содержания и миграция меди в природном сообществе пресноводных экосистем Кургана

Суслова А.А. 1
1Курганский государственный университет (640020, г. Курган, ул.Советская, 63, стр.4)
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность – медь это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.

Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают значительных размеров. Медь и ее сплавы сыграли большую роль в развитии материальной культуры. Несмотря на это, медики заинтересовались ее влиянием на организм человека лишь в конце 18 века. В 1893 году ученый из Швейцарии К. Негель объявил об антисептических свойствах меди. После этого было сделано открытие о решающей роли меди в обмене веществ всех живых организмов на планете и она была отнесена к важным микроэлементам.

Водные экосистемы благодаря особой роли воды на планете и крайней важности фундаментальной экологической границы вода-суша играют в сохранении биологического разнообразия особенно значимую, каркасную роль. Водные экосистемы существенно отличаются от сухопутных по важнейшим особенностям своего функционирования и по реакциям на деятельность человека.

С другой стороны, в России и власти, и общественное сознание не воспринимают водные экосистемы как что-то цельное, имеющее самостоятельную ценность. В традиционном сознании это - источники воды, рыбы и т.п., а также удобные места для свалки отбросов. Таким образом, сохранение разнообразия водных экосистем имеет особое значение для сохранения биоразнообразия планеты в целом и содержит ряд существенных отличий от способов сохранения сухопутных экосистем и видов животных.

Проблема сокращений биоразнообразия водных экосистем.

Целью работы обосновать и выявить факторы, влияющие на сокращение биоразнообразия водных экосистем и миграции меди в пресноводных экосистемах.

В Задачи исследования входит:

1) Провести литературный анализ и определить степень изученности темы.

2) Описание состава рекреационной экосистемы ЦПКИО, и факторов, оказывающие влияние на его природное сообщество.

3) Подобрать методики исследования меди для природного сообщества.

4) Изучить биогеохимические циклы круговоротов меди в природе.

5) Обнаружить проблемы дефицита меди у людей и избытка растении, и животных.

Методы исследования

Сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников, наблюдение, и эксперимент.

Теоретическая значимость

Осуществлено описание состава экосистемы рекреационной зоны ЦПКИО и факторов, оказывающие влияние на водную экосистему.

Практическая значимость

Исследование Болезни, вызванной недостатком меди, называется белокосицей, белой чумой или болезнью обработки. Дефицит меди провоцирует задержку роста, хлороз, потерю тургора и, как следствие, увядание растений, а также задержку цветения и гибель урожая.

Структура работы.

Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. В работе содержится два рисунка и две таблицы – «большого геологического круговорота меди, «биологического круговорот меди», «таблица рекреационной зоны ЦПКИО» и «суточная динамика температуры воды».

Глава 1. Водная экосистема Кургана

1.1. Состав экосистемы рекреационной зоны ЦПКИО

Проблемы, связанные с сохранением биоразнообразия водных экосистем, обычно делят на проблемы сохранения водно-болотных угодий (в широко принятом сейчас международном сообществом, в том числе и Конвенцией по биологическому разнообразию, понимании Рамсарской конвенции) и проблемы сохранения их биоты. Второе, в сущности, нельзя решить без первого, и оба подхода тесно связаны между собой[1].

Материковые водные и водно-болотные экосистемы отличаются от сухопутных рядом важных особенностей, имеющих особое значение для проблемы биоразнообразия.

Водные и водно-болотные экосистемы в силу постоянного накопления торфов (болотные системы), заполнения чаши водоема грунтами (лотические водоемы) или постоянной эволюции русла (лентические водоемы) не могут достигать климакса без перехода в сухопутные экосистемы. Все стадии развития водных и болотных экосистем являются переходными, то есть, серийными.

Водные экосистемы, как находящиеся на ранних сукцессионных стадиях, не являются сбалансированными биоценозами, поэтому реагируют на изменения условий очень быстро и интенсивно и особенно уязвимы для биологического загрязнения интродуцентами.

Поддержание водоема на одной стадии или ограниченной серии стадий сукцессии осуществляется за счет периодических изменений гидрологического режима - годовых, внутривековых и т.п. Особую роль в этих процессах играют экстремально водные и экстремально сухие периоды.

Водные экосистемы, находясь на низших гипсометрических уровнях, интегрируют все воздействия современной индустриальной цивилизации не только непосредственно на своей территории, но и на всей площади водосбора и даже, благодаря атмосферному переносу влаги, на еще больших площадях.

Предельно ярко эти черты выражены на водно-болотных угодьях суши. Моря в этом отношении более устойчивы.

Обитатели водной экосистемы:

Животные и растения, обитающие в водоемах, в результате обмена веществ оказывают сильное влияние на состояние водоема и свойств воды. Изучение фитопланктона водоемов производится путем сбора проб на установленных станциях.

Сине-зеленые водоросли - прокариотические организмы (микроцистис, анабена, гиелла, осциллятория), встречаются повсеместно и могут обитать в таких экстремальных биотопах, как горячие источники и каменистые пустыни. Некоторые виды сине-зеленых водорослей могут вызвать токсичное "цветение" в эвтрофированных метообитаниях, представляющие опасность для человека и домашнего скота.

Диатомовые водоросли - микроскопические организмы (хетоцерос двойной, диатомея тонкая, фрагилярия, талассиосира балтийская, рабдонема и т.д), встречаются во всех видах вод. Образуют основную массу состава продуцентов в водоеме, они являются началом пищевой цепи. Их поедают беспозвоночные животные, некоторые рыбы и молодь. Массовое развитие некоторых диатомовых водорослей может иметь и отрицательные последствия (влияют на качество воды, вызывают гибель личинок рыб, забивая им жабры).

Зеленые водоросли - один из самых обширных отделов водорослей, в котором имеются все известные у водорослей структуры, кроме амебоидной и тканевой. Представители - клостерия, кладофора, микрастериас, спирогира, ульва, каулериа и энтероморфа.

Эвгленовые водоросли - распространены исключительно в пресных водоемах, богаты органическими веществами, в клетках содержит многочисленные кроваво-красные гранулы. Пи массовом развитии эти виды образуют на поверхности воды налет: красный - на солнечном свету, зеленый в тени или после захода солнца, некоторые виды вызывают "цветение" воды, окрашивая ее в коричневый цвет. Представители – эвглена зеленая и факус.

Золотистые водоросли - преимущественно пресноводные водоросли, чаще всего встречаются в чистых водоемах. Обычно они развиваются в холодное время года. Представители – каулерпа, кодиум, дазикладус, и ацетобулярия.

Криптофитовые водоросли - наиболее обширные порядок криптомонодальные включает водоросли, распространенные в пресных водах и морях. Среди бесцветных криптомонадовых наиболее известен часто встречающийся в загнивающей воде род Хиломонас. Представители – криптомонас, родономас, хроомонас, и хиломонас.

Динофитовые водоросли - существуют в пресных водах и в морях. Среди них существуют паразиты которые уничтожают личинок устриц, есть виды вырабатывающие яд, смертельный для рыб. Кроме, того разлагаясь после своего массового развития, так называемых "красных приливов" , они могут отравлять воду на многие километры вредными продуктами распада, взывая замор рыбы и других водных животных. Желто-зеленые водоросли - большинство видов пресноводные, широко распространены в различных местообитаниях. Представители – зооксантеллы, симбионты, двустворчатые моллюски[25].

Рисунок 1. Рекреационная зона ЦПКИО

Таким образом, охрана водных систем немыслима без охраны водосборов. Причем строгая консервация в условиях зарегулированных водосборов эффекта не дает - для сохранения биоразнообразия в этих условиях необходимо активное управление экосистемами. Это делает проблему охраны биоразнообразия водных экосистем зачастую сложнее и дороже, чем сухопутных[2].

1.2. Факторы, оказывающие влияние на водную экосистему

Водные экосистемы трансформируются как в ходе естественного природного цикла планеты, так и вследствие воздействия со стороны индустриальной цивилизации.

Природные процессы типа климатического цикла, вулканизма и т.п. пока мощнее антропогенного влияния. Обычно они являются фоном, на котором складывалось современное биоразнообразие, и поэтому могут существенно его снизить лишь на региональном уровне или за длительные с точки зрения проблем охраны биоразнообразия периоды. Однако в ходе природных циклов отмечаются переломные моменты, когда природная динамика действует достаточно быстро.

Природные факторы, воздействующие на биоразнообразие, могут регионально существенно снижать его. Так, в аридных областях существенно падает биоразнообразие водных экосистем в тепло-сухие фазы климата, в гумидных - и прохладно-влажные. Но, в общем, эти изменения вследствие циклического характера обычно сводятся к миграции границ основных типов биоразнообразия[3].

Между тем человек и его цивилизация способны сконцентрировать отдельные типы ресурсов и нанести биоразнообразию удар практически любой силы - вплоть до уничтожающего (например, при термоядерной войне). С одной стороны, человечество разобщено и, поэтому, чаще всего воздействие человека остается узколокальным. Достаточно посмотреть списки вымерших видов - за редким исключением они состоят из островных эндемиков. С другой стороны, способность к концентрированию ресурсов позволяет человечеству чрезвычайно быстро по сравнению с природными процессами менять среду обитания биоты, поэтому антропогенные трансформации происходят скорее и воспринимаются обществом острее.

Основные виды антропогенных воздействий, оказывающие в настоящее время наиболее негативное влияние на биоразнообразие водных экосистем следующие[4]:

1. Нарушения гидрологического режима. Во-первых, это осушение водоемов и болот, снижение поступления воды за счет ее разбора на хозяйственные нужды, повышение испаряемости на водосборах в основном за счет распашки и т.п. Во-вторых, снижение сезонной и годовой изменчивости гидрологического режима вследствие зарегулирования водотоков. В-третьих, резкие изменения гидрологического режима в периоды, когда в естественных условиях этого не наблюдается.

2. Изменение гидросети при сооружении трубопроводов и каналов, перекрывание источников снабжения водоемов.

3. Изменения геоморфологического режима водоемов. Размыв берегов, добыча и переработка всех видов аллювия и озерных отложений, увеличение твердого стока, спрямление русел, обвалование берегов озер, русел водотоков и участков пойм, изменения рельефа дна.

4. Нарушения гидрохимического режима. Загрязнение пестицидами, тяжелыми металлами, углеводородами и т.п. Нарушение концентрации солей. Нарушения естественного баланса поступления биогенных элементов (особенно его рост на поздних стадиях водной сукцессии) включая эвтрофирование водоемов. Кислотные дожди.

5. Нарушения гидрофизического режима. Тепловое загрязнение, загрязнение радионуклеидами, воздействия ЛЭП, взрывные работы.

6. Уничтожение и изменение прибрежной растительности как фактора стабильности берегов и кормовой базы и ремизов для животных. Выжигание и выкашивание фитоценозов, выпас, особенно перевыпас, скота, стихийный водопой большого количества скота.

7. Внедрение интродуцентов (биологическое загрязнение), включая направленную акклиматизацию. Антропогенное изменение численности животных, включая борьбу с сорной рыбой тотальными орудиями лова.

8. Браконьерство - все виды незаконного изъятия живых организмов, включая превышение квот и использование незаконных орудий добычи.

9. Некоторые особенности промысла - “пристрел” и “прилов” запрещенных видов или возрастных классов, ошибки в планировании сроков и квот промысла, сохранение традиционных опасных для биоразнообразия способов промысла.

Правильно спланированный и четко контролируемый промысел отрицательным фактором считать нельзя, так как он исходит из соображений не только добычи, но и максимального сбережения ресурса для дальнейшего использования.

Тенденции в развитии этих видов воздействия в настоящее время в России крайне неустойчивы, так как в основном связаны с хозяйственной ситуацией. В последние 10 лет уровень воздействия большей части этих видов снизился, исключение составляет лишь браконьерство, роль которого (особенно в рыболовстве и промысле морских беспозвоночных) резко возросла.

Таблица 1. Суточная динамика температуры воды

Выводы:

Таким образом, охрана водных систем немыслима без охраны водосборов. Причем строгая консервация в условиях зарегулированных водосборов эффекта не дает - для сохранения биоразнообразия в этих условиях необходимо активное управление экосистемами. Это делает проблему охраны биоразнообразия водных экосистем зачастую сложнее и дороже, чем сухопутных.

Две группы факторов, оказывающие влияние на водную экосистему: природные и антропогенные.

Природные – тепло-сухие фазы климата, в гумидных - и прохладно-влажные, сводятся к миграции границ основных типов биоразнообразия.

Антропогенные - нарушения гидрологического режима, изменение гидросети, изменения геоморфологического режима водоемов, нарушения гидрохимического режима и т.д.

Правильно спланированный и четко контролируемый промысел отрицательным фактором считать нельзя, так как он исходит из соображений не только добычи, но и максимального сбережения ресурса для дальнейшего использования.

Глава 2. Роль меди в природе и для социума

2.1. Значение меди для человека

В организме взрослого человека обнаруживается примерно 70-100 мг меди, 1/3 ее – в мышечной ткани. Печень и мозг особенно богатые медью. Содержание ее в ногтях и женском молоке – 11-53 мкг/г( мкг/мл). В обычных условиях человек получает в сутки не более 5 мг меди, главным образом с пищей. Поступление через легкие незначительное. Даже городские жители при ежедневной ингаляции 23 м3 воздуха поглощают при дыхании 1,02 мг меди в сутки. Потребность в ней взрослого человека обычно составляет 1,5-3 мг. И только при напряженной мышечной деятельности поступление меди не может быть меньше 1-5 мг.

Из общей суточной дозы усваивается около 30-40%, остальное количество превращается в недоступный сульфид меди и выводится из организма. Большая часть этого элемента поступает в печень. Экскреция(выделение) меди у человека и животных происходит главным образом через кишечник. Через почки с мочой выделяется всего лишь 4% этого элемента[5]. Сегодня известно около 30 белков и ферментов, в которых обнаружена медь. И похоже, что их количество возрастет в ближайшем будущем. Не выдержав состязания с железом в качестве переносчика кислорода в крови животных и человека, она все же осталась незаменимой при кроветворении. Интересно, что серое вещество правого и левого полушарий содержит различное количество меди. Левое полушарие (контролирует речь) у человека заметно активнее и содержит больше биологически активных веществ. Правое полушарие ответственно за координацию и пространственное перемещение. У доноров, многократно сдающих кровь, и при значительных кровопотерях отмечается повышенное содержание меди. Это навело медиков на мысль, что при лечении заболеваний, обусловленных недостатком железа, необходимо применять и препараты меди.

Дефицит ее соединений может приводить к ишемической болезни сердца и атеросклерозу. Медь, обладая противовоспалительным свойством, смягчает проявление таких заболеваний, как ревматоидный артрит.

Однако высокая ее концентрация может привести к нарушению функции центральной нервной системы со всеми втекающими отсюда отрицательными последствиями. Значительное количество этого металла, попавшего в желудочно-кишечный тракт, разрушает нервные окончания и вызывает рвоту. При хронической интоксикации у человека поражаются зубы, слизистая рта, желудок (гастриты, язвенная болезнь) и периферическая нервная система по типу пояснично-крестцового радикулита. Сообщается также о снижении содержания гемоглобина и нарушении тканей печени, почек и мозга. Кроме того, подавляется активность ряда ферментов и усиливается проницаемость эритроцитов, что неблагоприятно сказывается на жизнедеятельности организма[6].

2.2. Значение меди для растений, животных, природного сообщества.

Роль в жизни растений

Медь вместе с марганцем входит в состав ферментов, которые играют важную роль в окислительно - восстановительных процессах. Они улучшают интенсивность фотосинтеза, способствуют образованию хлорофилла, положительно влияют на углеводный и азотный обмены, повышают устойчивость растений против грибных и бактериальных заболеваний. Под влиянием меди увеличивается содержание белка в зерне, сахара - в корнеплодах, жира - в зерне масличных культур, крахмала - в клубнях картофеля, сахара и аскорбиновой кислоты в плодах и ягодах. Потребность растений в меди невелика. С урожаем сельскохозяйственных культур ее выносится от 10 до 300 г/га. По оптимальному обеспечению растений медью ее содержание составляет от 5-20 мг/кг (при недостатке - снижается до 1-2, а избытка - увеличивается до 40-50 мг/кг сухого вещества)[7].

Болезнь, вызываемая недостатком меди, называется белокосицей, белой чумой или болезнью обработки. Дефицит меди провоцирует задержку роста, хлороз, потерю тургора и, как следствие, увядание растений, а также задержку цветения и гибель урожая. У злаков при острой нехватке меди белеют, кончики листьев и не развивается колос. Плодовые страдают суховершинностью[8].

При избытке меди наблюдается проявление симптомов отравления растений (фитотоксичность). Это хлороз молодых листьев, при этом, жилки остаются зелеными; хлороз нижних листьев. Последний сопровождается появлением коричневой пятнистости и опадением листьев[9].

Роль в жизни животных

Медь необходима животным для нормального течения физиологических процессов – кроветворение, пигментации волоса, воспроизводительной функции и др[10]. Ионы меди влияют на течение жирового, белкового и минерального обменов. При ее недостатке нарушается биосинтез фосфолипидов и фосфотидов в печени и белом веществе головного и спинного мозга. Медь оказывает влияние на углеводный обмен, ускоряет окисление глюкозы, задерживает распад гликогена (основной запасной углевод) и способствует его накоплению в печени. Медь требуется для синтеза йодированных соединений щитовидной железы. Многие медьсодержащие белки обладают ферментативной функцией и играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах, катализируя отдельные этапы тканевого дыхания. При дефиците этого элемента уменьшается число эритроцитов и ослабляются защитные силы организма. Ионы меди способствуют лучшему использованию азота, кальция, фосфора и железа, а также влияют и на биосинтез аскорбиновой кислоты и на содержание витаминов: А, В2, В5 и В12 в органах и тканях животных. Усвоение, обмен и использование меди тесно связаны с поступлением других макро- и микроэлементов[11].

Местонахождения в природе

Известно около 250 минералов меди, но только 20 из них имеют промышленное значение. Главные рудные минералы меди – это халькозин ( халькоцит) или медный блеск Cu2S(79,8% меди), халькопирит или медный колчедан CuFeS2 (30% меди), который, по оценкам, составляет около 50% всех месторождений этого элемента, борнит Cu5FeS4 (52-65% меди), ковеллин CuS (64,4% меди). Месторождения меди не сконцентрированы в определенных географических областях, а обнаружены во многих странах, на всех континентах. В разных регионах медь извлекают из различных минералов[12].

Различных руд меди много, а вот богатых месторождений на земном шаре мало, к тому же медные руды добывают уже многие сотни лет, так что богатые месторождения меди уже давно выработаны. Если в XIX веке медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5% медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.

Сегодня почти весь металл добывается из низкосортных руд, содержащих не более 1% меди. Некоторые оксидные руды меди могут быть восстановлены непосредственно до металла нагреванием с коксом. Однако большая часть меди производится из железосодержащих сульфидных руд, что требует более сложной переработки[13].

Выводы:

Проведенный анализ показа что, печень и мозг, особенно богатые медью. Выделение меди у человека и животных происходит главным образом через кишечник. Через почки с мочой выделяется всего лишь 4% этого элемента. Дефицит ее соединений может приводить к ишемической болезни сердца и атеросклерозу. Медь, обладает противовоспалительным свойством, смягчая проявление таких заболеваний, как ревматоидный артрит. Однако высокая ее концентрация может привести к нарушению функции центральной нервной системы со всеми втекающими отсюда отрицательными последствиями.

Важную роль в окислительно - восстановительных процессах в растениях играет медь вместе с марганцем.

Они входят в состав ферментов, улучшая интенсивность фотосинтеза, способствуют образованию хлорофилла, положительно влияют на углеводный и азотный обмены, повышают устойчивость растений против грибных и бактериальных заболеваний.

Месторождения меди не сконцентрированы в определенных географических областях, а обнаружены во многих странах, на всех континентах. В разных регионах медь извлекают из различных минералов.

Глава 3. Круговорот меди

3.1. Большой геологический круговорот меди

Рисунок 2. Большой геологический круговорот меди1

Большой геологический круговорот меди начинается с литосферы[14]. Медь встречается в земной коре главным образом в виде комплексных соединений, содержащих, кроме меди, свинец, цинк, сурьму, мышьяк, золото и серебро. В земной коре содержится 0,01 % меди. Распространение в природе сравнительно низкое. Встречается в свободном состоянии в виде самородков, иногда очень значительных размеров. Но руды самородной меди распространены сравнительно мало – их не более 5 % от общей добычи в мире. Медь – один из элементов, образующих халькосферу, которая располагается между литосферой и земным ядром. В связи с выдавливанием халькофилов в литосферу вследствие магматических и гидротермальных процессов подавляющая часть меди (около 80 %) присутствует в земной коре в соединениях с серой, 15 % меди – в виде кислородных соединений: окислов, карбонатов, силикатов и прочих.

Данные соединения являются продуктами выветривания первичных сульфидных медных руд. Повышенное содержание меди свойственно средним и основным горным породам, а пониженное – карбонатным[15]. Наибольшее распространение имеют простые и сложные сульфиды (первичные минералы). Они довольно легко растворяются при выветривании и высвобождают ионы меди. Кроме того, катионы меди обладают разнообразными свойствами и склонны к химическому взаимодействию с органическими и минеральными веществами. Они легко осаждаются различными анионами: сульфидом, карбонатом, гидроксидом. По этой причине медь в почвах относительно малоподвижна, и ее суммарное содержание в почвенных профилях варьирует незначительно.

Не смотря на свою распространённость в земной коре, в воду медь попадает в основном с шахтными водами, стоками химических и металлургических предприятий или при использовании альдегидных реагентов при очистке водоёмов от водорослей. Большое количество меди и других ископаемых находится на дне океанов, которое покрыто так называемыми конкрециями – скоплениями в виде камней округлой неправильной формы. Они содержат в среднем 0,5% меди[16]. По подсчетам ученых запасы этой ценной и своеобразной руды составляют 5 млрд. тонн.

В атмосфере может преобладать пыль от промышленных предприятий, содержащая в себе медь. Частицы меди оседают в гидросферу и почву.

3.2. Биологический круговорот меди

Рисунок 3. Биологический круговорот меди2

Начальным состоянием распределения меди в почвах управляют два фактора: процессы почвообразования и материнская порода[17]. Обычной чертой распределения меди в почвенном профиле является ее аккумуляция в верхних слоях. Это отражает ее биоаккумуляцию и влияние антропогенных факторов. В почве различают следующие формы меди: обменные (поглощенные органическими и минеральными коллоидами), водорастворимые, труднорастворимые медные соли, медьсодержащие минералы, комплексные органические соединения. Подвижность меди и доступность растениям зависит от комплексообразования и адсорбции[18]. Ионы меди способны адсорбировать практически все минералы почвы. Адсорбция зависит от заряда поверхности адсорбента, контролируемого величиной кислотности среды. Растворимость катионных и анионных форм меди понижается при pH 7–8.

Ключевая реакция содержания меди в почве – комплексообразование с органическими соединениями. Гуминовые вещества образуют с медью растворимые и нерастворимые соединения.

Наиболее доступны для растений обменносорбированные и водорастворимые соединения меди.

Содержание данного элемента в почве непосредственно связано с его содержанием в почвообразующих породах:

Базальты – содержат больше всего меди;

Андезиты – несколько меньше, чем базальты;

Граниты – низкое содержание меди;

Валунные суглинки, известняки и пески – особенно бедны медью;

Глины и лессы – самые богатые медью среди осадочных пород.

Из почвы растения потребляют медь. По биохимическим свойствам и функциям медь схожа с железом и способна как образовывать стабильные комплексы, так и изменять валентность с двухвалентной на одновалентную. Одновалентная медь нестабильна, в отличие от двухвалентной[19]. Вопрос о том, в какой форме – Cu (II) или Cu (III) – медь поглощается растениями, в настоящее время остается открытым. До 99 % меди в растениях присутствует в виде комплексных форм, а концентрация свободных одно- и двухвалентных ионов предельно низка. Для меди характерно большее сродство к аминокислотам, чем к органическим кислотам.

От растений медь передаётся животным и возвращается в почву с органическими остатками, где перерабатывается микроорганизмами.

3.3. Экологические проблемы

Результатом деятельности многих производств являются медные отходы, которые можно разделить на крупные (например, радиаторы) и мелкие (такие, как стружка, проволока и прочее)[20]. Потребление меди растет с каждым годом и это не может не сказаться на состоянии почвы. Загрязнение почвы медью ежегодно составляет от 27 до 35 кг/км соответственно. Повышение концентраций этого металла в почве приводит к замедлению роста растений и снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

На сегодня основным источником загрязнения природных вод тяжелыми металлами являются промышленные загрязнения. Медь попадает в природные воды с использованными промышленными водами, содержащими химические соединения и следы элемента, с дождевой водой, фильтрующейся через отвалы, а также при авариях различных химических установок и хранилищ. Для подземных вод большое значение имеет закачка отходов в скважины, шахты и шурфы[21].

Истощение ресурса, т.к. металл извлекается из литосферы.

Недостаточность меди, как и ее избыток - редкие патологические состояния. Чаще встречается перенасыщение организма медью, связанное с нарушением ее обмена, либо хроническим отравлением. Наследственное заболевание, приводящее к повышенному отложению меди в тканях организма называется болезнь Вильсона-Коновалова (Уильсона-Коновалова)[22]. Основными его симптомами являются:

Анемия;

Тошнота;

Рвота;

боли в животе;

желтуха;

повышенная утомляемость;

резкие перемены настроения;

дрожание конечностей;

нарушение глотания;

неустойчивая походка;

дистония;

появление специфической окраски радужки глаз.

При вовлечении в патологический процесс почек может нарушиться образование мочи вплоть до анурии. Некоторые из этих симптомов иногда также проявляются при остром или хроническом отравлении медью, возникающем из-за загрязнения окружающей среды, а также вследствие заболеваний печени, которые препятствуют обмену микроэлемента.

Дефицит меди может внезапно возникнуть у людей, страдающих заболеваниями, вызывающими тяжелую мальабсорбцию (муковисцидозом, целиакией). Эти болезни сопровождаются нейтропенией, остеопорозом и микроцитарной анемией.

Редкая генетическая патология, связанная с X-хромосомой, болезнь Менкеса ("болезнь курчавых волос") ведет к дефициту меди у болеющих детей[23]. Это заболевание, поражающее преимущественно мужчин, проявляется судорожными приступами, задержкой развития, дисплазией артерий головного мозга и необычно ломкими курчавыми волосами.

Недостаточное количество меди в крови грозит производством дефектных эритроцитов с низкой продолжительностью жизни, а также уменьшением активности ферментов, содержащих в своем составе этот микроэлемент.

Недостаточность меди (гипокупроз) наблюдается у крупного рогатого скота (лизуха, анемия, понос) и овец, реже у свиней[24].

Случаи гибели живых организмов. Если в организме повышенное содержание меди будет сохраняться продолжительное время, это приведёт к смертельным случаям.

Выводы:

Исследование привело к тому что, распространение в природе меди сравнительно низкое содержание 0,01 %. Встречается в свободном состоянии в виде самородков, иногда очень значительных размеров. Но руды самородной меди распространены сравнительно мало – их не более 5 % от общей добычи в мире. Медь – один из элементов, образующих халькосферу, которая располагается между литосферой и земным ядром.

Следующее исследование доказало что, из почвы растения потребляют медь. От растений медь передаётся животным и возвращается в почву с органическими остатками, где перерабатывается микроорганизмами.

Основной источник загрязнения природных вод тяжелыми металлами являются промышленные загрязнения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Медь это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.

Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают значительных размеров. Медь и ее сплавы сыграли большую роль в развитии материальной культуры.

Таким образом, охрана водных систем немыслима без охраны водосборов. Причем строгая консервация в условиях зарегулированных водосборов эффекта не дает - для сохранения биоразнообразия в этих условиях необходимо активное управление экосистемами. Это делает проблему охраны биоразнообразия водных экосистем зачастую сложнее и дороже, чем сухопутных.

Две группы факторов, оказывающие влияние на водную экосистему: природные и антропогенные.

Природные – тепло-сухие фазы климата, в гумидных - и прохладно-влажные, сводятся к миграции границ основных типов биоразнообразия.

Антропогенные - нарушения гидрологического режима, изменение гидросети, изменения геоморфологического режима водоемов, нарушения гидрохимического режима и т.д.

Правильно спланированный и четко контролируемый промысел отрицательным фактором считать нельзя, так как он исходит из соображений не только добычи, но и максимального сбережения ресурса для дальнейшего использования.

Методы исследования - сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников, наблюдение, и эксперимент.

Исследование привело к тому что, распространение в природе меди сравнительно низкое содержание 0,01 %. Встречается в свободном состоянии в виде самородков, иногда очень значительных размеров. Но руды самородной меди распространены сравнительно мало – их не более 5 % от общей добычи в мире. Медь – один из элементов, образующих халькосферу, которая располагается между литосферой и земным ядром.

Проведенный анализ показа что, печень и мозг, особенно богатые медью. Выделение меди у человека и животных происходит главным образом через кишечник. Через почки с мочой выделяется всего лишь 4% этого элемента. Медь, обладает противовоспалительным свойством, смягчая проявление таких заболеваний, как ревматоидный артрит. Однако высокая ее концентрация может привести к нарушению функции центральной нервной системы со всеми втекающими отсюда отрицательными последствиями.

Важную роль в окислительно - восстановительных процессах в растениях играет медь вместе с марганцем.

Они входят в состав ферментов, улучшая интенсивность фотосинтеза, способствуют образованию хлорофилла, положительно влияют на углеводный и азотный обмены, повышают устойчивость растений против грибных и бактериальных заболеваний.

Следующее исследование доказало что, из почвы растения потребляют медь. От растений медь передаётся животным и возвращается в почву с органическими остатками, где перерабатывается микроорганизмами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Каржавин И.М. СОХРАНЕНИЕ ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ РЕКРЕАЦИОННОЙ ЗОНЫ ЦПКИО В Г. КУРГАНЕ, ФГБОУ ВО "Курганский государственный университет" - URL: https://scienceforum.ru/2017/article/2017030805 (дата обращения 10.12.2020).

Раздел VI, Сохранение биоразнообразия водных экосистем в процессе их использования - URL: http://biodat.ru/vart/doc/gef/GEF_A/A11/A1_1_185.html (дата обращения 11.12.2020).

Влияние природных и антропогенных факторов на биоразнообразие - URL: https://helpiks.org/3-18426.html (дата обращения 11.12.2020).

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ - URL: https://studme.org/296959/ekologiya/antropogennoe_vozdeystvie_vodnye_ekosistemy (дата обращения 12.12.2020).

Выделение/образование мочи - URL: https://biouroki.ru/material/human/vydelenie.html (дата обращения 12.12.2020).

Н.В.Сивицкий Значение меди в жизни животных и человека, 2014г - URL: http://mocgeoz.by/ru/obraz/statyi?id=1377 (дата обращения 13.12.2020).

Алтынбекова М.О., Сулайманова Д.К. ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ МЕДИ В ПОЧВЕ И РАСТЕНИЯХ // Материалы X Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум» - URL: https://scienceforum.ru/2018/article/2018007990 (дата обращения 13.12.2020).

Петров Б.А., Селиверстов Н.Ф. Минеральное питание растений. Справочное пособие для студентов и огородников. Екатеринбург, 1998. 79 с. - URL: https://www.twirpx.com/file/164238/ (дата обращения 13.12.2020).

Капитонов Александр, ВЛИЯНИЕ ИОНОВ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ Козьмодемьянск, 2016г - URL: https://nsportal.ru/sites/default/files/2016/04/30/tyazhelye_metally.pdf (дата обращения 14.12.2020).

СОЦТЕХ, Значение меди в организме животных - URL: http://www.soctech.ru/index.php?module=articles&file=article&id=176 (дата обращения 14.12.2020).

Основные проявления дефицита меди - URL: https://megaobuchalka.ru/3/1709.html (дата обращения 14.12.2020).

Месторождение меди - URL: http://probelaz.ru/ru/help/usefull/44.html (дата обращения 15.12.2020).

Всё о цветных металлах и сплавах (бронза, медь, латунь и др) - URL: https://tsvetmet.wordpress.com/2018/11/08/медь-в-природе/ (дата обращения 16.12.2020).

Биологический и геологический круговороты - URL: https://helpiks.org/4-86472.html (дата обращения 16.12.2020).

Медь|справочник Пестициды.ru; Содержание в природе - URL: https://www.pesticidy.ru/active_nutrient/copper (дата обращения 17.12.2020).

ООО «Океан»; Большое количество меди находится на дне океанов - URL: \http://oceanmetall.ru/?p=579 (дата обращения 17.12.2020).

В.В. Докучаев; Факторы почвообразования - URL: http://www.geo-site.ru/index.php/2011-01-09-16-49-25/65-2011-01-04-15-52-48/260-faktor-pochvoobrazovania.html (дата обращения 24.12.2020).

Подвижность меди в почве; Все об агрохимии - URL: http://agrohimija24.ru/mikroelementy/2041-podvizhnost-medi-v-pochve.html (дата обращения 24.12.2020).

Формы и функции меди в растениях; Все об агрохимии - URL: http://agrohimija24.ru/mikroelementy/1997-formy-i-funkcii-medi-v-rasteniyah.html (дата обращения 24.12.2020).

Производственные отходы меди: проволока, стружка, радиаторы - URL: https://www.penza-press.ru/proizvodstvennye-othody-medi-provoloka.dhtm (дата обращения 24.12.2020).

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕДНО-ЦИНКОВЫХ ВОД ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ; 2014г - URL: https://ипконран.рф/wp-content/uploads/ipkonran.ru/docs/diss_orehova.pdf (дата обращения 25.12.2020).

Болезнь Вильсона-Коновалова (Уильсона-Коновалова); Москва 2013г - URL: http://www.rare-diseases.ru/images/Article/science-base/bolezn-vilsona-konovalova.pdf (дата обращения 26.12.2020).

Болезнь Менкеса ("болезнь курчавых волос") - URL: https://meduniver.com/Medical/Neurology/bolezn_menkesa-kurchavix_volos.html (дата обращения 27.12.2020).

Болезни скота | Недостаточность меди - URL: http://diseasecattle.ru/narusheniya-obmena-veshhestv/nedostatochnost-medi.html (дата обращения 27.12.2020).

Виды водорослей и характеристика их разновидностей - URL: https://rybki.guru/vodorosli/vidy-i-harakteristiki.html (дата обращения 28.12.2020).

1Большой геологический круговорот меди

2 Биологический круговорот меди

Просмотров работы: 28