Превращения веществ – это изменения их химической структуры под воздействием факторов окружающей среды. Учитывая, что в экологии выделяют три группы факторов: биотические, абиотические и антропогенные, то превращения веществ бывают следующие:
1. Абиотические превращения – это реакции с молекулярным кислородом или кислородными радикалами, образующимися в атмосфере или воде при протекании фотохимических реакций (под воздействием кислорода, света):
- реакции окисления и окислительно-восстановительные реакции;
- гидролитические процессы, основанные на том, что многие органические химикаты легко гидролизируются до гидрофильных конечных продуктов;
- фотохимические реакции органических молекул в тропосфере;
- фотохимические реакции веществ в ОС, способные вызывать химические превращения хлорорганических соединений в тропосфере;
- межмолекулярные реакции между различными активными и неактивными частицами в тропосфере.
2. Биотические превращения – вызываются живыми организмами или продуцируемыми ими ферментами, что называют «метаболизмом вредных веществ», а продукты превращения – метаболитами.
Соединения металла и неметалла, накопления которых в ОС происходит от естественных и антропогенных источников почти поровну. Накопление этих веществ в ОС нежелательно из-за вредных для живых организмов последствий. Биотические превращения металлов, т.е. включение ионов металлов в органические производные, приводят к повышению токсичности по отношению к живым организмам.
Органические посторонние вещества обычно взаимодействуют с организмом по одному из процессов:
А) разложение органического вещества до неорганических продуктов или низкомолекулярных органических фрагментов, способных участвовать в природных циклах углерода с выделением углерода и энергии и обеспечением роста.
Б) превращение микроорганизмами большинства химических соединений без выделения углерода и энергии, что не обеспечивает роста биомассы.
Образованные из ксенобиотических (чужой, чуждый) веществ продукты являются химическими веществами, посторонними для ОС, т.е. антропогенными веществами. Специфические ферменты некоторых микроорганизмов, полученных в результате мутаций и селекции, способны воздействовать на посторонние вещества. Первичными реакциями превращения являются: окисление, восстановление и гидролиз, а вторичными – превращение посторонних веществ в вещества, входящие в состав организма, или их встраивание в макромалекулы природных органических веществ.
У наземных высших растений обогащение осуществляется за счет химических веществ, содержащихся в почве в зависимости от вида растения и вещества. Пути усвоения химических веществ растениями весьма многообразны (корневой системой с выносом в наземную часть сокодвижением летучих химических веществ его листьями; из частиц почвы или пыли, попавших на листья), а также зависят от свойств среды.
В течение последних десятилетий технологии общественного производства и сфера потребления все больше удалялись от использования природных материалов, от циклов естественного круговорота веществ в природе. Современная промышленность вносит в ОС огромные массы материалов и веществ, которые чужды экологическим системам и природным ландшафтам. Все возрастающая масса этих ксенобиотиков – пестицидов, гербицидов, фреонов, синтетических пластиков, тяжелых металлов попадает в атмосферу, водоемы и почву в таких количествах, которые превышают ассимиляционную самоочищающую способность природных систем. Сложность ситуации заключается еще и в том, что при современных масштабах и характере воздействия человека на природную среду она отвечает совершенно неожиданной для человека реакцией, что обусловлено исчерпанием способности среды к самовосстановлению, наличием большого количества взаимосвязей в природе.
