Chmura pyłu nad wulkanem Eyjafjoll, Fot. Jon Gustafsson AP

METALE CIĘśKIE

Chmura pyłu nad wulkanem Eyjafjoll, 16.04.2010 Fot. Jon Gustafsson AP

Historia stosowania pierwiastków przez człowieka wg. Cox 1995 zmienione Prehistoryczne przedindustrialny industrialny współczesny <2500 p.n.e 2500 p.n.e 1750 1750-1940 >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,.

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)

CYNK W litosferze ZnS węglany krzemiany stęŝenie: 10 120 mg/kg W wodach Zn 2+, ZnCO 3

CYNK Wydobycie cynku (2008) Wikipedia

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

CYNK anhydraza węglanowa HCO 3 - CO 2 + OH -

CYNK enzymy trawienne: karboksypeptydaza aminopeptydaza kolagenaza

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

Zn 45 ATMOSFERA Zn 359 Zn 314 Zn 0,02 Zn 255 Zn 6000 kopalnictwo OCEAN Zn 15 10 6 Zn 410 OSADY 10 10 6 kg 6 kg rok -1 zbiorniki strumienie Globalny bilans cynku

MIEDŹ

MIEDŹ W litosferze siarczki - chalkopiryt CuFeS 2 węglany wodorotlenki

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

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

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

MIEDŹ W organizmach Ŝywych hemocyjanina ceruloplazmina 4 Fe 2+ + 4 H + + O 2 4 Fe 3+ + 2 H 2 O oksydaza cytochromowa oksydaza lizynowa oksydaza askorbinowa oksydaza aminowa niebieskie białka

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

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

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 2,1 10 7 kopalnictwo Cu 7,5 10 11 OSADY 10 6 10 kg 6 kg rok -1 zbiorniki strumienie Globalny bilans miedzi

RTĘĆ

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

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

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

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

ATMOSFERA 3,5 0,04 4,5 5 6 2 1,5 nierozpuszcz. 3,5 rozpuszcz. 1,5 biomasa 30 gleba 1 10 3 7 kopalnictwo pokłady rudy 3 10 4 OCEAN 2 10 6 7 OSADY 10 6 kg rok -1 10 6 kg zbiorniki strumienie Cykl obiegu rtęci Globalny bilans rtęci

Mniszek 1992 RTĘĆ

OŁÓW

OŁÓW W litosferze galenit PbS

OŁÓW W organizmach Ŝywych ksenobiotyk

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

OŁÓW 2Pb + O 2 +4H + 2Pb 2+ + 2H 2 O

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

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

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

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

wulkany 6 ATMOSFERA 16 pył 10 2 273 176 332 Cd 8,36 135 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 * 10 3 0,9*10 3 SKAŁY OSADOWE 40 * 10 9 OSADY Globalny bilans ołowiu

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

KADM W organizmach Ŝywych ksenobiotyk

Thalassiosira weissflogii KADM

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

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

CHROM W litosferze - krzemiany - FeCrO 4

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

KOBALT

KOBALT W litosferze Siarczki

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

MOLIBDEN

W litosferze MOLIBDEN Siarczki (MoS 2 )

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

nitrogenaza

NIKIEL

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

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

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

NIKIEL Berkheya coddii Anderson i Meech 2002

NIKIEL Chrysolina pardalina (Chrysomelidae) Berkheya coddii Fot. Anderson i Meech 2002 Fot. 131.230.176.4/cgi- bin/dol/dol_terminal.pl?taxon

Cykl azotu Denitryfikacja 5CH 2 O + 4NO 3- + 4H + 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 azotu Denitryfikacja 5CH 2 O + 4NO 3- + 4H + 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

Cykl azotu Denitryfikacja 5CH 2 O + 4NO 3- + 4H + 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

CYKL WAPNIA POWIĄZANY Z CYKLEM WĘGLA 2. Osadzanie węglanu wapnia (w morzu) Ca 2+ + 2HCO 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 -5000 m OSADY LITOSFERA krzemiany w skałach tektonika (3)