Chu trình nguyên tố vi lượng

Chu trình nguyên tố vi lượng mô tả cách kim loại và á kim di chuyển trong môi trường, đóng vai trò là vi chất dinh dưỡng thiết yếu nhưng lại trở thành chất ô nhiễm khi hoạt động của con người huy động chúng.

Definition

Chu trình của kim loại và á kim vi lượng qua các ngăn môi trường, bao gồm các nguồn, sự biến đổi dạng hóa học (speciation transformations) và các bể chứa của chúng.

Scope

Chủ đề này bao gồm các nguồn tự nhiên và nhân tạo, sự vận chuyển trong môi trường và các biến đổi của kim loại và á kim vi lượng, các phản ứng oxy hóa khử và methyl hóa làm thay đổi khả năng di chuyển và độc tính của chúng, cũng như sự phân bố của chúng trong không khí, nước, đất và sinh vật.

Core questions

• Nguồn gốc tự nhiên so với nguồn gốc nhân tạo của kim loại vi lượng là gì?
• Các phản ứng oxy hóa khử và methyl hóa làm thay đổi khả năng di chuyển và độc tính của kim loại như thế nào?
• Các nguyên tố vi lượng được phân bố giữa các ngăn môi trường như thế nào?
• Tại sao một số kim loại vi lượng lại tích lũy sinh học?

Key theories

Sự thống trị của con người trong chu trình kim loại vi lượng

Đối với một số kim loại độc hại, lượng phát thải của con người hiện đã vượt quá dòng chảy tự nhiên, do đó các chu trình toàn cầu của chì, cadmium và thủy ngân phần lớn được kiểm soát bởi hoạt động công nghiệp.

Mechanisms

Các nguyên tố vi lượng đi vào môi trường từ quá trình phong hóa và từ khai thác mỏ, luyện kim và đốt cháy. Khả năng di chuyển và độc tính của chúng phụ thuộc vào dạng hóa học được thiết lập bởi pH, oxy hóa khử và sự tạo phức; quá trình methyl hóa của vi sinh vật có thể chuyển đổi các kim loại như thủy ngân thành các dạng cơ kim (organometallic) dễ hấp thụ sinh học và tích lũy sinh học hơn.

Clinical relevance

Chu trình nguyên tố vi lượng chi phối sự phơi nhiễm với các kim loại độc hại như chì, cadmium, thủy ngân và asen, cũng như sự sẵn có của các kim loại vi chất dinh dưỡng, định hình cả việc đánh giá và khắc phục ô nhiễm.

History

Các kiểm kê toàn cầu vào những năm 1980 đã chứng minh rằng lượng phát thải của con người đối với một số kim loại vi lượng đã vượt quá các nguồn tự nhiên, thiết lập sự xáo trộn nhân tạo của các chu trình kim loại.

Key figures

• Jerome O. Nriagu

Seminal works

• nriagu1988
• schlesinger2013

Frequently asked questions

Tại sao methylmercury đặc biệt nguy hiểm?

Quá trình methyl hóa của vi sinh vật chuyển đổi thủy ngân thành methylmercury, một dạng dễ hấp thụ và khuếch đại sinh học (biomagnifies) trong chuỗi thức ăn, đạt nồng độ cao trong cá săn mồi.