Анализ воды на тяжелые металлы

Обновлено: 04.07.2024

Тяжелые металлы – это токсичные и крайне опасные вещества, способные значительно ухудшить здоровье человека и даже привести к гибели. Биогенные элементы – это исключение среди тяжелых металлов, которые необходимы всем живым организмам. Атомный вес тяжелых металлов составляет более 40.

Самыми опасными являются следующие элементы:

Источники тяжелых металлов в воде

Появление тяжелых металлов в воде обусловлено 2 факторами: антропогенным и природным.

Антропогенные источники:

Металлургия
Машиностроение
Переработка аккумуляторных батарей
Автомобильные выхлопы

Природные источники:

Кислотные дожди
Извержения вулканов

Влияние тяжелых металлов на здоровье человека

Тяжелые металлы в воде имеют высокую биологическую активность, благодаря чему им не составляет труда внедриться в обменные процессы человека, вытеснить полезные вещества и нарушить метаболизм. Воздействие отдельных металлов на организм человека:

Медь – приводит к болезням костной системы, печени, развитию анемии
Кобальт – приводит к развитию анемии, возникновению эндемического зоба, дефициту витамина В12
Цинк – приводит к развитию раковых клеток
Ртуть – приводит к головным болям, нервно-психическим нарушениям, нарушениям речи, снижению мозговой активности и памяти
Кадмий – приводит к деформации костей, отрицательно влияет на почки

Допустимая концентрация тяжелых металлов в воде

Химическое вещество	СанПиН 2.1.4.1074-01, мг/л
Кадмий	0,001
Медь	1
Мышьяк	0,05
Никель	0,1
Ртуть	0,0005
Свинец	0,03
Цинк	5
Хром	0,5
Кобальт	0,1

Методы определения тяжелых металлов в воде

На сегодняшний день определить тяжелые металлы в воде можно 2 способами: электрохимическим и спектрометрическим.

При применении последнего способа особая роль отводится атомно-абсорбционной спектометрии: FAAS (плазменная атомизация) и GFAAS (электротермическая атомизация в графитовой ванночке). Основа электрохимического способа – анализ вольтамперных характеристик.

Условия отбора пробы воды на анализ

Слить воду сильным напором в течении 5-10 минут
Промыть тару несколько раз без моющего средства
Настроить напор тонкой струей
Отобрать 1,5-2 литра исходной воды в чистую пластиковую тару для питьевой воды
Наполнить тару до краев
Закрыть емкость крышкой

Очистка воды от тяжелых металлов

Метод удаления тяжелых металлов из воды зависит от результата анализа. Он может быть отдельным или комбинированным.

Наиболее популярные методы очистки воды от тяжелых металлов:

Сорбентный – глубокое очищение за счет связывания химических веществ и примесей на молекулярном уровне, удаляет даже органические соединения
Посредством ионного обмена – эффективен при небольшом загрязнении воды, на завершающей стадии очистки и в системах водоподготовки, где требуется высокое качество воды; очищение происходит за счет процесса обмена между ионами в растворе и на поверхности твердой фазы
Установка мембранного фильтра – действует на молекулярном уровне, относится к системе глубокой очистки
Гальваническая очистка – предотвращение попадания загрязненной производственной воды в окружающую среду
Магнитная очистка – притяжение тяжелых металлов к магнитному полю
Дистилляция – испарение жидкости и последующее ее охлаждение с целью отделения вредных и тяжелых веществ

Лаборатория «ИОН» проводит анализ в Москве и Московской области, благодаря которому вы сможете узнать состояние вашей воды и способы улучшения ее качества. Мы работаем более 20 лет, занимаемся химическим анализом и разработкой новых методов диагностики веществ и материалов. Сотрудники нашей лаборатории – лучшие специалисты в стране, а приборный парк – самый современный, благодаря плодотворному сотрудничеству с крупнейшими разработчиками аналитического оборудования. Вы можете обратиться к нам для исследования питьевой, природной, талой, морской, технологической воды, а также воды из бассейнов и мест общего пользования.

Также рекомендуем почитать

Железо в воде

Содержание железа в воде – распространенное явление. В допустимых приделах оно приносит пользу организму, но его избыток опасен как для сантехники, так и для человека. Появление железа в воде из скважины связано с процессами растворения горных пород.

Анализ воды, виды анализа

В качестве питьевой воды начинают сомневаться, когда жидкость из-под крана меняет цвет и запах, появляется неприятный привкус. Если вода так откровенно заявляет о своей неполноценности, значит проблемы с ней начались уже давно, и нужно срочно искать причины их появления. Необходимо проверить качество воды: узнать, какие примеси присутствуют в жидкости и что вызывает ее видимые изменения.

В данном вопросе помогут только лабораторные исследования. Анализ воды проводится на специальном оборудовании с использованием специальных реактивов. Экстренные анализы в домашних условиях помогут только выяснить наличие некоторых химических элементов в составе, но не дадут ответ об их количестве.

Виды лабораторных исследований

В лаборатории проводится комплексное исследование жидкости. Вид анализа зависит от источника и способа применения воды. Методы исследования питьевой воды и сточных вод отличаются подбором реактивов и оборудования для проведения анализа.
Проверка воды на качество включает: наличие вредоносных бактерий и вредных химических примесей. Проверяется вода из колодцев и скважин, водопроводная и бутилированная, речная и озерная. Нужно быть уверенными, что жидкость, предназначенная для питья, которой моетесь, не навредит здоровью.

Самый быстрый анализ – органолептический:

Лаборант делает выводы исходя из внешнего осмотра жидкости: изменение цвета воды, помутнение;

О наличии некоторых примесей говорит неприятный запах;

Вкусовые характеристики питьевой воды.

Металлы, бактерии, соли портят воду и делают ее опасной для здоровья. Лаборант осматривает образец и сразу определяет в каком направлении нужно его более детально обследовать.

Следующий шаг – химический анализ:

Сокращенный анализ – исследование воды по 17 основным показателям. Этого достаточно для проверки фильтрованной воды, если при установке системы очистки проводился полный анализ и фильтры выбраны в полном соответствии с его результатами. Сокращенный анализ контролирует пригодность воды для питья, определяет необходимость замены фильтров.

Полный анализ – проверка качества воды по 54 показателям. Этот вид исследований позволит не только выяснить состав воды, но и собрать полную характеристику воды по количеству примесей, подобрать систему фильтрации, способную устранить проблемы. Выясняется наличие нитратов, нитритов и органики по перманганатной окисляемости воды. Полная проверка воды делается при изменении источника потребления, покупке очистного сооружения, бурении собственной скважины, переезде на другое место жительства. Данный вид анализа целесообразен, когда есть подозрения о попадании вредных веществ в воду при аварии на водоканале, ближайшем предприятии, начале строительных работ вблизи дома;

Анализ по требованию. В данном анализе вода проверяется на наличие элементов, которые заказчик услуги указывает в договоре на предоставление услуги. Этот вариант исследований ускорит и удешевит стоимость анализа, если возникли подозрения на попадание в питьевую воду тяжелых металлов, химических элементов, и нужно срочно сделать анализ воды.

Общий химический анализ дает представление о наличии в воде железа, магния, карбонатов кальция, сероводорода, хлора, аммиака и т.д… Многие химические элементы, вызывающие хронические заболевания, никак не влияют на внешний вид воды. Их наличие можно выяснить только путем лабораторных исследований.

В Москве популярно микробиологическое исследование воды. Коммунальные службы не всегда справляются с обилием биологических отходов, городские свалки переполнены. Разлагающиеся отходы могут попасть в водохранилища и подземные воды, чем вызвать отравления и обострения хронических заболеваний у потребителей воды.

Очистные сооружения водохранилищ фильтруют и обеззараживают воду, но малейший сбой или устаревшая система может пагубно отразиться на здоровье людей. Такая же проблема у владельцев собственной скважины и колодца. Воду нужно проверять, чтобы постоянное употребление некачественной воды не обернулось серьезной проблемой.

Наличие в питьевой воде живых организмов – обычное явление, но существуют нормативы, определяющие безопасный для человека уровень загрязнения.

Где проверить воду

Выбирая организацию, в которой исследуют питьевую воду, вы выбираете, кому доверить собственное здоровье и здоровье своей семьи. От квалификации лаборантов, качества оборудования и реактивов зависит достоверность анализа. Задумываясь о том, где проверить качество воды, обращайте внимание на наличие сертификатов и допусков у организации, предоставляющей услуги такого рода.

Аккредитованная московская лаборатория ИСВОДЦентр предлагает:

Заключение официального договора на предоставление услуг;

Выполнить отбор проб из источника потребления воды с соблюдением всех правил забора для разного вида исследований;

Доставить пробы в лабораторию;

Провести исследование в объеме, указанном в договоре на современном оборудовании с использованием качественных реактивов.

Дать рекомендации по выбору очистного сооружения, системы фильтрации.

Наличие помещения и лабораторного оборудования недостаточно для получения достоверного результата. Важное значение имеет профессионализм и опыт сотрудников, делающих отбор проб и проводящих исследование. От того, кто делает анализ воды, зависит точность результатов. Необходимо умение работы с оборудованием и реагентами, соблюдать временные нормы и правила при проведении исследований.

Только в профессиональной аккредитованной лаборатории можно получить результаты, соответствующие действительности и квалифицированную помощь в решении проблем с водой.

Анализ воды на тяжелые металлы

Если вы беспокоитесь о вашем здоровье и о благополучии ваших родных и близких, то вы знаете, что высокое качество и безопасность воды, которая используется для приготовления пищи и питья, очень важна. Существует множество факторов, которые способствуют загрязнению водопроводной и колодезной воды вредными и опасными веществами, и далеко не всегда получается невооруженным глазом распознать то, что питьевая вода, используемая каждый день, наносит вред вашему организму. Повышенное содержание тяжелых металлов является одним из самых опасных вариантов примесей в воде: это отклонение от нормы может привести к ряду серьезных последствий для здоровья, и потому рекомендуется проводить анализ на тяжелые металлы при переезде на новое место жительства, чтобы быть уверенным в качестве воды, при сооружении колодцев и скважин на частных участках, и при заметном ухудшении качества воды или состояния здоровья.

Анализ воды на тяжелые металлы - это анализ, который проводится в оборудованных лабораториях опытными специалистами, выявляющими наличие вредных примесей в воде. При анализе воды на тяжелые металлы исследуется наличие в воде следующих веществ:

Кобальт - это металл, который моет попадать в воду в том случае, если рядом с источниками воды расположены большие производственные мощности. Этот металл опасен не только для здоровья детей, пожилых людей или людей, имеющих проблемы со здоровьем, но и молодых, физически здоровых и крепких людей: избыток кобальта в воде может вызывать сердечную недостаточность, нарушения в работе щитовидной железы и даже способствовать появлению бронхиальной астмы. При относительно небольшом превышении нормы кобальт вызывает слабость, потерю аппетита и обоняния, сонливость и тошноту;

Свинец - металл, который может нанести большой вред для организма взрослых и пожилых людей, а также представляет большую опасность для детей и подростков, т.к. его переизбыток в организме часто связывают с нарушением развития и даже повышенной склонностью к антисоциальному и жестокому поведению у подростков. Опасность свинца также заключается в том, что кипячение не только не помогает избавиться от свинца в воде, но и способствует ухудшению состояния воды, т.к. из-за испарения воды концентрация свинца в воде только увеличивается. Этот тяжелый металл может появляться в воде из-за коррозии водопроводных труб и при эрозии почвы в местности, близкой к источнику воды;

Цинк - это металл, который может повысить вероятность образования астмы, как и кобальт, но также негативно влияет на иммунитет;

Ртуть - один из самых опасных тяжелых металлов для человека, который может встретиться в загрязненной воде. Существует два способа попадания ртути в воду: природный и антропогенный, при котором ртуть оказывается в водопроводной воде из-за деятельности крупных предприятий. Ртуть вызывает поражение нервной системы и отравление организма;

Кадмий - токсичный и опасный металл, который чаще всего оказывается в воде из-за деятельности металлургических предприятий и мусороперерабатывающей промышленности. Этот металл негативно влияет на работу органов ЖКТ и дыхательной системы, а также нервной системы.

Как выявляются тяжелые металлы в воде?

При попадании пробы воды в лабораторию, специалисты незамедлительно приступают к анализу воды на тяжелые металлы, используя один из трех существующих методов исследования. Выбор одного из этих методов зависит от возможностей конкретной лаборатории, поставленных задач и ситуации, но все три из них могут обеспечить точные и надежные результаты исследований. В настоящее время используются:

Флуориметрический (люминесцентный) анализ. Этот метод основан на наблюдении за интенсивностью излучения избыточной энергии молекул тестируемого вещества, находящихся в возбужденном состоянии;

Атомно-эмиссионная спектрометрия. Этот тип исследования является объединением нескольких методик, основанных на исследовании спектров испускания свободных атомов и ионов в исследуемых веществах;

Фотометрический анализ. Этот тип исследования основан на избирательном поглощении электромагнитного излучения веществ.

Как подготовить пробу для анализа?

В большинстве случаев, сам заказчик анализа воды на тяжелые металлы должен собрать пробу воды и предоставить ее для анализа в лабораторию. Этот процесс не является сложным, но имеет некоторые нюансы, несоблюдение которых может повлиять на итоговый результат анализа и испортить показатели. Как правило, анализ водопроводной воды является самым простым для снятия проб: для этого потребуется только свободная бутылка и точное соблюдение инструкций. При сборе проб воды из скважины или колодца дело обстоит чуть сложнее, но в результате в лабораторию все равно доставляется такая же бутылка воды, как и при водопроводном анализе.

Чтобы собрать пробы воды из водопровода правильно, соблюдайте следующие шаги:

В первую очередь, стоит открыть кран на 10-15 минут для того, чтобы она успела стечь, и не закрывать кран до набора пробы воды в бутылку. Это позволит добиться максимально усредненных показателей, чтобы понимать реальное количество примесей в воде;

Для набора пробы воды следует использовать чистую прозрачную пластмассовую или стеклянную бутылку из-под минеральной или питьевой воды. Нельзя использовать бутылки из-под сладкой воды или алкоголя, т.к. это увеличивает шанс присутствия в пробе воды различных микроорганизмов и посторонних веществ;

Ополосните бутылку той же водой, которую будете использовать для сбора проб. После наполните бутылку, позволяя воде тонкой струйкой стекать внутрь по стенке бутылки, чтобы избежать образования пузырьков воздуха. Наличие лишнего воздуха в пробе может привести к ускорению процессов окисления, что исказит результаты анализа. Убедитесь, что налили пробу до самого верха бутылки, не оставляя под крышкой пузырьков воздуха, и плотно закройте бутылку;

Не помещайте бутылку с пробой воды в холодильник, рядом с нагревательными элементами или под прямые солнечные лучи. Рекомендуется обернуть бутылку в непрозрачный темный материал, чтобы помешать солнечным лучам, которые также могут исказить результаты анализа;

Доставьте пробу воды в лабораторию не позднее, чем через полтора часа с момента сбора проб.

Если вы хотите взять пробу скважинной или колодезной воды, то вам необходимо учитывать некоторые особенности:

Для того чтобы получить качественные и надежные пробы из скважины, нельзя использовать воду из гидроаккумулятора. Перед сборами пробы необходимо прокачать скважину в течение 30 минут, и только после этого можно повторить сбор воды тем же методом, как при анализе воды из водопровода;

При сборе проб воды из колодца, вам необходимо добиться усредненной пробы воды, что практически невозможно получить из первого же ведра. Для этого придется использовать крупную чистую тару, в которую поместится вода из 5-10 ведер: только в этом случае можно будет добиться усредненного показателя. После выполнения этого действия можно собирать воду в бутылку, как и при снятии проб с водопроводной воды.

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Оптические свойства воды оцениваются по её прозрачности, которая в свою очередь зависит от длины волны излучения, проходящего через воду. Вследствие поглощения оранжевых и красных компонентов света вода приобретает голубоватую окраску. Вода прозрачна только для видимого света и сильно поглощает инфракрасное излучение, поэтому на инфракрасных фотографиях водная поверхность всегда получается чёрной. Ультрафиолетовые лучи легко проходят через воду, поэтому растительные организмы способны развиваться в толще воды и на дне водоёмов, инфракрасные лучи проникают только в поверхностный слой. Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света.

Питьевая вода — это вода, которая предназначена для безопасного неограниченного ежедневного и неограниченного потребления человеком и другими живыми биологическими существами. Основным отличием от столовых и минеральных вод является пониженное содержание солей, а также наличие действующих стандартов на общий состав и свойства (СанПиН 2.1.4.1116-02 — для вод, расфасованных в ёмкости и СанПиН 2.1.4.1074-01 — для централизованных систем водоснабжения).

Вода многих источников пресной воды непригодна для питья людьми, так как может служить источником распространения болезней или вызывать долгосрочные проблемы со здоровьем, если она не отвечает определённым стандартам качества воды. Вода, не наносящая вред здоровью человека и отвечающая требованиям действующих стандартов качества называется питьевой водой. В случае необходимости, чтобы вода соответствовала санитарно-эпидемиологическим нормам, её очищают или, официально говоря, «подготавливают» с помощью установок водоподготовки.

Источники питьевой воды

Основным источником питьевой воды является природная вода, которую очищают и обеззараживают муниципальные службы, осуществив все этапы водоподготовки и водоочистки, необходимые для получения сначала технической, а после водопроводной воды. В России основными являются водохранилища, реки, озёра. Доля подземных вод не велика. В целом источники следующие:

Дождевая и талая вода;

Подземные источники, колодцы, артезианская скважина, родники;

Водозабор из водохранилищ, рек, озёр;

Вода из айсбергов.

Вода делится на артезианскую, питьевую, минеральную, очищенную, газированную, ключевую и воду из скважины. (согласно ГОСТ 51232-98 "Вода питьевая. Общие требования к организации и контролю качества.")

Анализ питьевой воды на тяжёлые металлы.

В настоящее время термином «тяжелые металлы» обозначают ряд химических элементов, обладающими определенными химическими свойствами, а также токсичностью для человеческого организма, и достаточно распространены в природе. Некоторые из них, такие как железо, цинк, медь, молибден, участвуют в определенных биологических процессах и необходимы для организма в небольших количествах. Однако, важно, чтобы эти количества не были превышены, иначе эффект для здоровья будет негативный. Другие металлы, такие как ртуть, кадмий, мышьяк, свинец, токсичны для организма даже в малых количествах.

Тяжелые металлы в окружающей среде

В связи с развитием химического производства, металлургической и других видов промышленности, а также ростом количества техногенных отходов, контроль над содержанием тяжелых металлов в окружающей среде, а тем более в воде, становится все более актуальным. В основном источником тяжелых металлов в воде становятся сточные воды предприятий и городские стоки. Но происходит и поступление из атмосферы, так как выхлопные газы автомобилей, отходы сжигания угля в котельных и некоторые промышленные газовые выбросы так же содержат тяжелые металлы. Известно, что тяжелые металлы могут легко мигрировать из хранилищ отходов производства и мест городских свалок в грунтовые и речные воды, многие из них образуют стойкие органические соединения, которые переносятся на большие расстояния от источника. Водные растения, микроорганизмы и большинство видов рыб обладают способностью аккумулировать тяжелые металлы из воды, именно поэтому требованиями к качеству воды рыбохозяйственных водоемов установлены очень низкие ПДК для тяжелых металлов.

Распространённые тяжёлые металлы

Кадмий. Достаточно рассеянный и редкий элемент. Техногенным источником кадмия в природных водах обычно являются сточные воды рудообогатительных предприятий, металлургических и химических производств. Кадмий медленно выводится из организма, поэтому его относят к кумулятивным, к накапливающимся ядам. Соединения кадмия высокотоксичны. Особенно пары оксида кадмия. В организме кадмий встраивается в белковые молекулы, нарушая их работу. В результате поражается центральная нервная система, печень и почки, хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей, острое отравление может приводить к летальному исходу. Предельно допустимые концентрации кадмия: 0,001 в питьевой воде (СанПиН 1074-01); 0,001 в природных водах (ГН 2.1.5.1315-03)

Виды анализов воды на тяжёлые и токсичные металлы

Существует несколько методик анализа воды на тяжелые металлы. Наиболее простым с точки зрения проведения анализа является многоэлементный анализ на атомно-эмиссионном спектрометром, позволяющий за один анализ получать данные о концентрациях всех элементов. Также существуют методики определения каждого элемента в отдельности — фотометрические, флуориметрические и др.

Атомно-эмиссионная спектрометрия(АЭС) — совокупность методов элементного анализа, которые основаны на изучении спектров испускания свободных атомов и ионов газовой фазе. Обычно эмиссионные спектры регистрируют в наиболее удобной оптической области длин волн приблизительно от 200 до 1000 нм.

Фотометрический анализ(ФА) - совокупность методов молекулярно -абсорбционного спектрального анализа, основанных на избирательном поглощении электромагнитного излучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяемого компонента или его соединений с подходящим реагентом. ФА включает визуальную фотометрию, спектрофотометрию и фотоколориметрию. Последняя отличается от спектрофотометрии тем, что поглощение света измеряют в видимой области спектра, реже - в ближних УФ и ИК областях (т. е. в интервале длин волн приблизительно от 315 до 980 нм), а также тем, что для выделения нужного участка спектра (шириной 10-100 нм) используют не монохроматоры, а узкополосные светофильтры.

Флуориметрический (люминесцентный) анализ основан на измерении излучения (интенсивности или суммы света), который возникает в результате выделения избыточной энергии возбужденными молекулами анализируемого вещества.

Анализ воды на тяжелые металлы подразумевает определение концентраций рядя элементов. Некоторые из них являются токсичными для человека, другие же необходимы для жизнедеятельности организма, однако превышение их концентраций вредно для здоровья. Поэтому рекомендуется контролировать их содержание в воде.

В условиях лаборатории анализ питьевой воды лучше проводить с помощью фотометрического метода.

Для проведения анализа концентрации меди в питьевой воде потребуется 250 см 3 воды,для анализа свинца- 1 дм 3 , для анализа молибдена - 200 см 3 , для анализа железа - 200 см 3 , для анализа марганца - 1 дм 3 воды.

При фотометрическом колориметрировании меди используют синий светофильтр (=430 нм) и кювету с толщиной рабочего слоя 50 мм. Из измеренной оптической плотности исследуемой пробы вычитают оптическую плотность контрольной пробы.

Интенсивность окраски раствора свинца в воде измеряют фотометрически, пользуясь шкалой стандартных растворов, приготовленной в тех же условиях, что и исследуемая проба воды.Измерение оптической плотности проводят с зеленым светофильтром (=515 нм), используя кювету с толщиной рабочего слоя 2 см. Из найденных значений оптической плотности каждого раствора вычитают оптическую плотность холостого определения. (по ГОСТ 18293-72 Вода питьевая. Методы определения содержания свинца, цинка, серебра.)

С помощью шкалы стандартных растворов определяется содержание свинца α= 0,031 мг/дм 3 .

С помощью шкалы определяют концентрацию молибдена С= 0,052 мг/дм 3 .

Измеряют оптическую плотность окрашенных растворов железа в воде, используя фиолетовый светофильтр (=400-430 нм) и кюветы с толщиной оптического слоя 2, 3 или 5 см 3 . Массовую концентрацию общего железа находят по градуировочному графику. (по ГОСТ 4011-72 Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа.)

С помощью градуировочного графика определяют концентрацию железа С= 0,0012 мг/дм 3 . Оптическую плотность стандартных растворов марганца в воде измеряют на фотоколориметре с зеленым светофильтром (=530 нм), используя кюветы с толщиной рабочего слоя 20-50 мм. (по ГОСТ 4974-72 Вода питьевая. Методы определения содержания марганца.) С помощью стандартной шкалы определяют концентрацию марганца α =0,00012 мг/дм 3 .

Список используемой литературы

ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИОННАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ КОЛЛОИДНЫХ ПАВБоровская Л.В., Доценко С.П.Современные наукоёмкие технологии. 2010. №4.С.76-78

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА (ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК) Данилин В.Н., Боровская Л.В., Шурай П.Е.

Международный журнал экспериментального образования. 2009. №4 С.10

ФИЗКОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ (ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС) Боровская Л.В.

Тяжелые металлы в воде: проблемы в водопользовании и очистка

Жидкость занимает больший объем в организме человека. Выполнение физиологических функций в человеческом теле, зависит от степени загрязнения воды тяжелыми металлами. Для поддержания обменных процессов в организме, требуется не менее 2 литров жидкости в день. И, на первое место в потреблении питьевых ресурсов, выходит очистка воды от тяжелых металлов.

Определение содержания тяжелых металлов в воде

Понятие «тяжелый металл» относится к сфере охраны природы и здравоохранения. В эту группу относят полуметаллы и металлы, имеющие токсичные свойства и поражающую биологическую активность. Немало металлов входит в перечень необходимого микроэлементного уровня для нормального протекания биологических процессов и функционирования систем живого организма.

Токсичные химические элементы, попадая в организм человека с водой, имеют свойство аккумулироваться. Но, большую опасность представляет их способность к биомагнификации. Когда по пищевой цепочке: загрязненная вода – растения или почва – рыба или животное – человек, тяжелые металлы увеличивают свое вредоносное действие в сотни раз. Понимание, к чему приводит загрязнение воды тяжелыми металлами, подвигло человечество на внимательное отношение к природным ресурсам.

ГОСТ по питьевой воде на содержание тяжелых металлов

Таблица 1. ПДК тяжелых металлов в воде

Примечания:

с.-т – санитарно-токсикологический показатель;

орг. – органолептический показатель;

значения в скобках, могут приниматься в отдельных районах по указанию санитарного врача.

Как видно из таблицы, многие химические элементы находятся в виде различных лиганд, гидролизных или полимеризованных комплексов. Кроме прямого удаления загрязнений, немалое значение придается очистке воды от ионов тяжелых металлов и их соединений. Если присутствует значительное количество ионов тяжелых металлов в воде, увеличивается токсичность элемента из-за проявления кумулятивного эффекта.

Насыщенность токсичными химическими элементами питьевых ресурсов оценивается не только по их общему содержанию, но и по связанным и свободным формам, учитываются и соли тяжелых металлов в воде.

Распознавание нежелательных примесей сложной формы, проводят спектрометрическим или электрохимическим способом. Важное место в точном определении концентрации тяжелых металлов в воде занимает атомно-абсорбционная спектрометрия. Она подразделяется:

на FAAS – плазменная атомизация;
на GF AAS – электротермическая атомизация в графитовой ванночке.

Для выделения спектров нескольких металлов одновременно применяют эмиссионную или масс-спектрометрию, с плазмой связанной индукцией. Электрохимический способ распознавания основан на анализе вольт-амперных характеристик. Это сложные лабораторные методы определения уровня загрязнения воды тяжелыми металлами, на фото показаны:

Методы очистки воды от тяжелых металлов

В зависимости от результатов проведенного анализа воды на тяжелые металлы, выбирается метод очистки, иногда их приходится комбинировать. Это может быть:

использование сорбентов для поглощения
перевод в нерастворимые соединения через ионный обмен;
мембранный фильтр воды для тяжелых металлов;
гальваническая очистка;
применение магнитного поля;
дистилляция с последующим конденсированием.

Абсорбенты и мембранные фильтры, самые простые и недорогие способы очистки, и нашли широкое применение в бытовых очистных устройствах. Выпаривание, слишком энергозатратный метод и редко применяется, несмотря на высокий уровень очищения жидкости.

Ионно-обменный метод очистки дает высокие результаты по удалению примесей. Технология реализуется с помощью ионообменных смол, собирающих на своей поверхности ионы тяжелых металлов. Регенерацию смолы проводят кислотой. Металлы в ионной форме могут осаждаться с помощью изменения pH до значения 9,0÷10,5. И затем, отделяют осадок от жидкости.

При высоком насыщении жидкости ионами меди, хорошие результаты дает гальванический процесс. В загрязненную воду опускают электроды с пористой структурой и большой активной поверхностью. При подаче электричества, ионы меди восстанавливают атомарное состояние и осаждаются на электроде.

На водоочистных станциях, куда попадают и городские и производственные стоки, применяют цикличные процессы обработки воды, куда последовательно включают несколько операций.

Читайте также: