CC BY
1УДК 504.6
Мунгалова В.Р.
студент
Камчатский государственный технический университет (г. Петропавловск-Камчатский, Россия)
ЗАГРЯЗНЕНИЕ МОРСКИХ ЭКОСИСТЕМ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ — КАДМИЙ (СБ)
Аннотация: антропогенное загрязнение морских экосистем тяжелыми металлами является актуальной проблемой, которая рассматривается в данной работе. Формы существования тяжелых металлов (мышьяк, ртуть, кадмий, свинец) в морской воде разнообразны, различаясь от свободных ионов до комплексных соединений, что влияет на его биодоступность и токсичность. Экологические последствия загрязнения включают токсическое воздействие на гидробионтов и человека, представляя значительную угрозу для здоровья и благополучия морских экосистем.
Ключевые слова: морские экосистемы, тяжелые металлы, загрязнение, кадмий.
При попадании тяжелых металлов в морскую среду они представляют существенную опасность для обитателей водоемов. Накапливаясь в их тканях, данные элементы вызывают широкий спектр нежелательных последствий. Токсичность тяжелых металлов выражается в нарушениях дыхательной системы, подавлении ферментативных процессов, деструктивных изменениях в жабрах, печени, почках и других тканях, а также в клеточной гибели. Процессы биоаккумуляции, характерные для тяжелых металлов, приводят к росту их концентрации у организмов высших трофических уровней, тем самым повышая риск для человека при употреблении морской продукции.
Соединения кадмия (Сф. В водной среде соединения кадмия, как и других тяжелых металлов, могут существовать в трех основных формах:
взвешенной, коллоидной и растворенной, соотношение между которыми во многом определяется кислотно-щелочными и окислительно-восстановительными условиями. Кадмий, поступая в природные воды, вследствие выщелачивания почв, полиметаллических и медных руд, в результате разложения водных организмов, способных его накапливать, а также со сточными водами обогатительных фабрик, заводов по производству цветных металлов и удобрений, различных химических и прочих промышленных предприятий, легко переходит в раствор. Последнее опасно для гидробионтов, поскольку растворенные формы кадмия, среди которых в пресных поверхностных водах преобладает свободный ион Cd2+, в наибольшей степени способны проникать через клеточную мембрану и накапливаться в тканях и внутренних органах живых организмов, вызывая токсические эффекты [1].
По обобщенным данным концентрация растворенного кадмия в водах Северной Атлантики, Тихого и Индийского океана варьируется в диапазоне 0,0008-0,15 мкг/дм3. В целом для морских вод средняя концентрация растворенных форм кадмия составляет 0,11 мкг/дм3. Большую роль в переносе кадмия в водной среде играет взвешенное вещество. При снижении значений pH, кадмий, связанный со взвесью или с донными отложениями, может экстрагироваться и возвращаться в воду, усиливая токсическое воздействие на водные организмы.
Влияние на гидробионтов. В естественных условиях гидробионты подвергаются действию кадмия, когда происходит его поступление в воду в период снеготаяния и дождевого паводка. Жабры являются наиболее уязвимыми среди остальных органов гидробионтов при контакте с загрязненными ТМ водами. Выделяют четыре процесса проникновения кадмия через жабры:
1) оседание на жабрах взвешенных частиц, гидратированных ионов и гидраткомплексов,
2) десорбация на жабрах и преобразование в свободные ионы,
3) транспорт внутрь эпителия,
4) включение в метаболизм клеток и организма.
При фоновых концентрациях в окружающей среде кадмий накапливает в первую очередь в почках и печени. Так как он имеет сродство к цистеину, поэтому связывается с металлотионенинами [2].
Влияние на человека Накопление кадмия в организме в тяжелых случаях вызывает остеопороз и остеомаляцию. Один из предполагаемых механизмов влияния кадмия на кости заключается в том, что металл нарушает почечный метаболизм витамина Д, вследствие чего повышенное выведение кальция с мочой приводит к деминерализации (снижение активности почечных ферментов, гидроксилирующих 25-гидроксикальцитриол до 1,25-дигидроксикальцитриола). Наиболее тяжелая форма хронического отравления кадмием известна как болезнь «итай-итай», которая впервые была отмечена в 1950 году в городе Тояма, Япония. Болезненный процесс характеризуется дисфункцией почечных канальцев, остеомаляцией, остеопорозом, болью в костях, что приводит к инвалидизирующему состоянию. Источником воздействия был рис и питьевая вода, загрязненные выбросами кадмия из шахты, расположенной выше по течению реки.
Исследования показывают связь между воздействием кадмия от низкого до умеренного уровня и сердечно-сосудистыми заболеваниями. При этом люди, страдающие диабетом, подвергаются повышенному риску. Кардиотоксический эффект кадмия становится более выраженным в условиях экспериментальной гипокальциемии, что проявляется в виде значительного снижения насосной функции сердца. Хроническая интоксикация кадмием вызывает снижение репродуктивной функции и повреждение эмбрионов, проникая через плаценту. Многие авторы отмечают, что кадмий легко проникает в молоко матери и может представлять опасность для развивающейся нервной системы младенца. При этом на содержание кадмия в грудном молоке влияет возраст матери и образ жизни, а также стадия лактации. Кадмий — признанный канцероген для легких человека со слабой мутагенностью. Однако механизмы, лежащие в основе канцерогенеза, остаются не до конца изученными. Некоторые исследователи
предполагают, что эпигенетические механизмы могут играть важную роль в индуцированном кадмием канцерогенезе. Более того, кадмий не поддается биологическому разложению и его период полураспада в организме составляет около 17-30 лет. Еще одним акцентом в токсичности кадмия является замещение цинка в белках, богатых цистеином и регулирующих экспрессию генов в ядре, что вызывает нарушение транскрипционной активности генов, в том числе у протоонкогенов, что впоследствии может привести к развитию опухолей. Изменения в содержании цинка мешают окислительно-восстановительному гомеостазу и нарушают регуляцию клеточного цикла. А так как цинк-связывающие белки составляют примерно 10% протеома клетки, результаты замены кадмием могут представлять угрозу целостности генома [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Чепурная В.И., Доценко И.В., Костенко Д.Ф. Кадмий в воде по континууму «эстуарий р. Миус — таганрогский залив азовского моря» // Географический вестник. — 2021. — №3 (58). — С. 115-129;
2. Ершова Т.С., Зайцев В.Ф., Чаплыгин В.А., Хурсанов А.С. Содержание кадмия в гидробионтах Каспийского моря // Юг России: экология, развитие. — 2021. — №Т16, 10. — С. 37-46;
3. Фазлыева А.С., Даукаев Р. А., Каримов Д.О. Влияние кадмия на здоровье населения и способы профилактики его токсических эффектов // Медицина труда и экология человека. — 2022. — №1. — С. 220-235
Mungalova V.R.
Kamchatka State Technical University (Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia)
MARINE POLLUTION ECOSYSTEMS ARE HEAVY METALS — CADMIUM (CD)
Abstract: anthropogenic pollution of marine ecosystems by heavy metals is an urgent problem, which is considered in this work. The forms of existence of heavy metals (arsenic, mercury, cadmium, lead) in seawater are diverse, ranging from frions to complex compounds, which affects its bioavailability and toxicity. The environmental consequences of pollution include toxic effects on aquatic organisms and humans, posing a significant threat to the health and well-being of marine ecosystems.
Keywords: marine ecosystems, heavy metals, pollution, cadmium.
