Вследствие деятельности человека, такой как добыча полезных ископаемых, ненадлежащее удаление отходов и сжигание топлива, наша окружающая среда становится все более загрязненной токсичными тяжелыми металлами
Водная среда получает отходы и может стать конечным хранилищем этих антропогенно ремобилизированных тяжелых металлов.
Тяжелыми металлами считаются металлические элементы, имеющие относительно более высокую плотность по сравнению с водой. Они также рассматриваются как микроэлементы. Многие факторы усиливают их пагубное воздействие и могут включать возраст конкретных видов, пол человека, концентрацию дозы, способ облучения, а также различные биологические и физиологические адаптации, которые играют важную роль.
Тяжелые металлы присутствуют в окружающей среде повсеместно, легко растворяются в воде и являются основным стойким элементом в водных экосистемах. Основным компонентом большинства водных местообитаний являются рыбы, которые рассматриваются как биоиндикатор уровня тяжелых металлов в водной среде обитания.
Пресноводная экосистема занимает чрезвычайно небольшую площадь по сравнению с морской экосистемой. Ресурсы пресной воды в настоящее время ежедневно деградируют в очень больших масштабах из-за загрязнения воды. Развивающиеся страны сталкиваются с проблемой загрязнения вод в связи с быстрым распространением индустриализации и цивилизации. Эти отрасли производят большое количество загрязненной продукции, особенно тяжелые металлы, которые постоянно сливаются в близлежащие реки без очистки. Воздействие тяжелых металлов на водные экосистемы стало глобальной проблемой.
Рыбы фактически использовались в качестве контрольных организмов для проведения биоанализов на острую токсичность в связи с рядом преимуществ.
По данным Агентства по охране окружающей среды США, они удобно эксплуатируются в условиях исследовательских лабораторий, чувствительны к различным загрязнителям, а также легкодоступны в течение года как из коммерческих, так и из природных ресурсов.
Хром
Хром - глянцевый, стально-серый, кристаллический металл, имеющий атомный номер 24 и плотность 7,14 г/м. В природе он присутствует в земной коре в нескольких окислительных состояниях. Но наиболее часто они присутствуют в трехвалентных (+3) и шестивалентных (+6) состояниях окисления в окружающей среде. Концентрация хрома в почве колеблется от 1 до 3000 мг/кг, от 5 до 800 мг/л в морской воде и от 26 мг/л до 5,2 мг/л в реках и озерах. Хромит (FeOCr2O3 или FeCr2O4) является наиболее важным минералом руды. Его также можно обнаружить в результате извержения ботмарина или наземного вулканического извержения.
Коммерческое значение
В промышленных масштабах используются различные формы хрома, такие как хромат натрия, феррохром, дихроматы. Различные его соединения используются при сварке нержавеющей стали, дублении кожи, красителей и пигментов, консервации древесины. Он также выступает в качестве антикоррозионного агента в котлах.
Бионакопление
Бионакопление хрома зависит от размера и состава органов. Накопление хрома происходит по-разному в различных видах тканей. Его концентрация оказалась самой высокой в жабрах, почках и печени рыбы, при этом практически отсутствует тенденция к накоплению хрома в мышечных тканях. Как физико-химические свойства воды, так и сезонные изменения являются основными факторами, обусловливающими интенсификацию содержания тяжелых металлов в различных типах тканей рыбы.
Абиотические и биотические факторы
Токсичность хрома в водных экосистемах зависит как от биотических, так и от абиотических факторов. Биотические факторы состоят из возраста, фазы развития человека, а также типа вида. Хотя абиотические факторы включают концентрацию и степень окисления Cr, температуру, рН, щелочность и жесткость воды. Кроме того, токсичность хрома напрямую связана с концентрацией и температурой, любое увеличение этих параметров повышает его токсичность, т.е. повышается с увеличением концентрации, а также температуры, но снижается с увеличением солености и концентрации сульфатов. На токсичность хрома влияет также рН воды. В отличие от морской воды, в интерстициальных водах и эстуариях могут наблюдаться колебания pH и представлены различные уровни токсичности хрома.
Эффект рН
Степень токсичности также зависит от уровня pH воды. В проведенных исследованиях, токсичность хрома была выявлена при незначительных изменениях pH, и эти результаты согласуются с результатами другого исследования, проведенного на радужной форели, представляющей переменную уязвимость к Cr при различных значениях pH соответственно. Эти исследования показывают, что при pH 7.8 во внутренних органах увеличивается значительное количество Cr, а при pH 6.5 жабры сохраняют огромное количество Cr .
Аналогичным образом еще одно исследование молодой радужной форели показало, что токсичность Cr была в 50-200 раз выше при pH 6.4-7.4. Также несколько относительных исследований показали, что Cr накапливается в жабрах больше, чем в других органах.