Chmura pyłu nad wulkanem Eyjafjoll, Fot. Jon Gustafsson AP

Transkrypt

1 METALE CIĘśKIE

2 Chmura pyłu nad wulkanem Eyjafjoll, Fot. Jon Gustafsson AP

3 Chmura pyłu nad wulkanem Eyjafjoll, Fot. Jon Gustafsson AP

4 Historia stosowania pierwiastków przez człowieka wg. Cox 1995 zmienione Prehistoryczne przedindustrialny industrialny współczesny <2500 p.n.e 2500 p.n.e >1940 C, Cu, Au C,Cu, Au C, Cu, Au C, Cu, Au Fe, Zn, Ag,Sn,Pb Fe, Zn, Ag,Sn,Pb Fe, Zn, Ag,Sn,Pb N, S, Na, Ca,Si, N, S, Na, Ca,Si, N, S, Na, Ca,Si,Pb Al, Co, Hg, As,Sb Al,Co, Hg, As,Sb Al,Co, Hg, As,Sb Ni, Mo, W, Cr, Mn Ni, Mo, W, Cr, Mn Mg, Zr, Th, Se, Bi, Br Mg, Zr, Th, Se, Bi, Br I, Ra, K, P, Cl, Pt, In I, Ra, K, P, Cl, Pt, In Zr, Nb, Be, Ti, U, Pu Li, B, La-Lu, Ar, Rh, Ba Re, Ga, Ge, Ta, Ir,.

5 Metal Fe Znaczenie ferredoksyna, hem Co witamina B 12 Ni ureaza, enz. metanogenezy Cu hemocjanina Zn polimerazy DNA i RNA, odwrotna transkryptaza, enz. trawienne, dehydrogenaza alkoholowa Cd Pb Hg trucizny (egzobiotyki)

6 CYNK

7 CYNK W litosferze ZnS węglany krzemiany stęŝenie: mg/kg W wodach Zn 2+, ZnCO 3

8 CYNK Wydobycie cynku (2008) Wikipedia

9 CYNK W organizmach Ŝywych polimerazy DNA i RNA odwrotna transkryptaza anhydraza węglanowa enzymy trawienne dehydrogenaza alkoholowa białka z palcem cynkowym

10 CYNK W organizmach Ŝywych polimerazy DNA i RNA odwrotna transkryptaza anhydraza węglanowa enzymy trawienne dehydrogenaza alkoholowa białka z palcem cynkowym

11 CYNK anhydraza węglanowa HCO 3 - CO 2 + OH -

12 CYNK W organizmach Ŝywych polimerazy DNA i RNA odwrotna transkryptaza anhydraza węglanowa enzymy trawienne dehydrogenaza alkoholowa białka z palcem cynkowym

13 CYNK enzymy trawienne: karboksypeptydaza aminopeptydaza kolagenaza

14 CYNK W organizmach Ŝywych polimerazy DNA i RNA odwrotna transkryptaza anhydraza węglanowa enzymy trawienne dehydrogenaza alkoholowa białka z palcem cynkowym

15 CYNK dehydrogenaza alkoholowa R 2 CHOH R 2 CO C 2 H 5 OH CH 3 CHO

16 CYNK W organizmach Ŝywych polimerazy DNA i RNA odwrotna transkryptaza anhydraza węglanowa enzymy trawienne dehydrogenaza alkoholowa białka z palcem cynkowym

17 Zn 45 ATMOSFERA Zn 359 Zn 314 Zn 0,02 Zn 255 Zn 6000 kopalnictwo OCEAN Zn Zn 410 OSADY kg 6 kg rok -1 zbiorniki strumienie Globalny bilans cynku

18 MIEDŹ

19 MIEDŹ W litosferze siarczki - chalkopiryt CuFeS 2 węglany wodorotlenki

20 MIEDŹ W litosferze siarczki - chalkopiryt CuFeS 2 węglany wodorotlenki średnie stęŝenie: 50 (5 100) mg/kg Chuquicamata, Chile Wikipedia

21 MIEDŹ średnie stęŝenie: 50 mg/kg Chuquicamata, Chile Wikipedia

22 MIEDŹ W organizmach Ŝywych (związana z rekcjami redoks) hemocyjanina ceruloplazmina oksydaza cytochromowa oksydaza lizynowa oksydaza askorbinowa oksydaza aminowa niebieskie białka

23 MIEDŹ W organizmach Ŝywych hemocyjanina ceruloplazmina 4 Fe H + + O 2 4 Fe H 2 O oksydaza cytochromowa oksydaza lizynowa oksydaza askorbinowa oksydaza aminowa niebieskie białka

24 MIEDŹ W organizmach Ŝywych hemocyjanina ceruloplazmina oksydaza cytochromowa oksydaza lizynowa oksydaza askorbinowa oksydaza aminowa niebieskie białka

25 MIEDŹ W organizmach Ŝywych hemocyjanina ceruloplazmina oksydaza cytochromowa oksydaza lizynowa oksydaza askorbinowa oksydaza aminowa niebieskie białka miedziowe

26 Cu 25 Cu 3,6 Cu 560 ATMOSFERA Zn 359 Cu 120 Cu 130 Cu 610 Cu 0,2 Cu 6000 Cu 170 OCEAN Cu 2, kopalnictwo Cu 7, OSADY kg 6 kg rok -1 zbiorniki strumienie Globalny bilans miedzi

27 RTĘĆ

28 RTĘĆ W litosferze cynober HgS kalomel Hg 2 Cl 2 rtęć rodzima Hg stęŝenie: 0,05 mg/kg

29 RTĘĆ W atmosferze dimetylortęć lotna rtęć elementarna stęŝenie: 1,2 4,0 ng/m3

30 RTĘĆ Hg 2+ mikroorganizmy CH 3 Hg + mikroorganizmy (CH 3 ) 2 Hg metylortęć rozpuszczalna we wodzie dimetylortęć nierozpuszczalna we wodzie lotna

31 POWIETRZE Hg 0 CH 3 HgCH 3 CH 3 Hg + (HgCl 2 ) WODA CH 3 Hg + Hg 2+ Hg 2+ 2 Hg 2+ + Hg 0 OSAD lub GLEBA CH 3 Hg+ Hg 2+ HgS CH 3 HgCH 3

32 ATMOSFERA 3,5 0,04 4, ,5 nierozpuszcz. 3,5 rozpuszcz. 1,5 biomasa 30 gleba kopalnictwo pokłady rudy OCEAN OSADY 10 6 kg rok kg zbiorniki strumienie Cykl obiegu rtęci Globalny bilans rtęci

33 Mniszek 1992 RTĘĆ

34 OŁÓW

35 OŁÓW W litosferze galenit PbS

36 OŁÓW W organizmach Ŝywych ksenobiotyk

37 OŁÓW W organizmach Ŝywych ksenobiotyk - wiąŝe się z grupami SH enzymów - hamuje reakcję syntezy hemu - działa neurotoksycznie - kumuluje się w kościach

38 OŁÓW 2Pb + O 2 +4H + 2Pb H 2 O

39 OŁÓW 2Pb + O 2 +4H + 2Pb H 2 O nierozpuszczalne sole ołowiu: PbCO 3, PbSO 4

40 OŁÓW stabilne izotopy: 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb 208 Pb

41 OŁÓW 204 Pb - ołów pierwotny 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb - ołów wtórny

42 OŁÓW 204 Pb - ołów pierwotny 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb - ołów wtórny rozpad uranu rozpad toru

43 wulkany 6 ATMOSFERA 16 pył Cd 8, Cd 0,002 kopalnictwo 0,8 * 10 3 powierzchnia (0,3 µg*dm -3 ) OCEAN 42 *10 3 głębia (0,01 µg*dm -3 ) 3,1 * ,9*10 3 SKAŁY OSADOWE 40 * 10 9 OSADY Globalny bilans ołowiu

44 KADM

45 KADM W litosferze CdS - rzadki stęŝenie w skorupie ziemskiej 0,2 mg/kg

46 KADM W organizmach Ŝywych ksenobiotyk

47 Thalassiosira weissflogii KADM

48 KADM anhydraza węglanowa HCO 3 - CO 2 + OH - Xu i in. 2008

49 ATMOSFERA Cd 0,96 Cd 7,4 Cd 8,36 Cd 0,002 Cd 9,4 OCEAN Cd 0,15 *10-6 Cd 19 kopalnictwo Cd 14 OSADY 10 6 kg zbiorniki 10 6 kg rok -1 strumienie Globalny bilans kadmu

50 CHROM

51 CHROM W litosferze - krzemiany - FeCrO 4

52 CHROM W organizmach Ŝywych związek z metabolizmem: - glukozy - niektórych białek - tłuszczy

53 KOBALT

54 KOBALT W litosferze Siarczki

55 KOBALT W organizmach Ŝywych - składnik witaminy B 12 (transport grup metylowych)

56 MOLIBDEN

57 W litosferze MOLIBDEN Siarczki (MoS 2 )

58 W organizmach Ŝywych -enzymy związane z reakcjami redoks (Mo 4+, Mo 6+ ): redukcja siarczanów redukcja azotanów nitrogenaza MOLIBDEN

59 nitrogenaza

60 NIKIEL

61 100% 80% inne<1% glin 1,1% wapń 1,1% siarka 1,9% nikiel 2,4% magnez 13% krzem 15% inne<1% sód 2,1% potas 2,3% magnez 2,3% wapń 4% Ŝelazo 6% glin 8% 60% krzem 28% tlen 30% 40% 20% Ŝelazo 36% tlen 48% 0% Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

62 NIKIEL W organizmach Ŝywych - enzym ureaza (NH 2 ) 2 CO + H 2 O --> 2NH 3 + CO 2 mocznik

63 NIKIEL W organizmach Ŝywych - enzym ureaza (NH 2 ) 2 CO + H 2 O --> 2NH 3 + CO 2 mocznik - metanogeneza (koenzym F-430) 4H 2 +CO 2 CH 4 + 2H 2 O

64 NIKIEL Berkheya coddii Anderson i Meech 2002

65 NIKIEL Chrysolina pardalina (Chrysomelidae) Berkheya coddii Fot. Anderson i Meech 2002 Fot /cgi- bin/dol/dol_terminal.pl?taxon

66

67 Cykl azotu Denitryfikacja 5CH 2 O + 4NO H + 2N 2 + CO 2 + 7H 2 O (Bacillus, Spirillum, Thiobacillus denitrificans) Cykl siarki Chemoautotrofy obligatoryjne Thiobacillus denitrificans H 2 S H 2 SO 4 NO 3 - N 2

68 Cykl azotu Denitryfikacja 5CH 2 O + 4NO H + 2N 2 + CO 2 + 7H 2 O (Bacillus, Spirillum, Thiobacillus denitrificans) Cykl siarki Chemoautotrofy obligatoryjne Thiobacillus denitrificans H 2 S H 2 SO 4 NO 3 - N 2 Cykl węgla Cykl tlenu! hv e CH 2 O CO 2

69 Cykl azotu Denitryfikacja 5CH 2 O + 4NO H + 2N 2 + CO 2 + 7H 2 O (Bacillus, Spirillum, Thiobacillus denitrificans) Cykl siarki Chemoautotrofy obligatoryjne Thiobacillus denitrificans H 2 S H 2 SO 4 NO 3 - N 2 Cykl węgla Cykl tlenu! hv e CH 2 O CO 2 Metale Enzymy reduktazy zawierają Fe, Mo (denitryfikacja) wiązanie N 2 - Fe, Mo (nitrogenaza) Co Ni ureaza, koenzym F-430

70

71 CYKL WAPNIA POWIĄZANY Z CYKLEM WĘGLA 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca HCO 3 - CaCO 3 + CO 2 + H 2 O odparowywanie CaSO 4, CaSO 4 *H 2 O wietrzenie (1) ATMOSFERA CO 2 OCEAN wulkanizm (2) około m OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach tektonika (3)