Источники поступления тяжелых металлов
Обновлено: 13.05.2024
Серьезные экологические проблемы в городах вызывает загрязнение тяжелыми металлами, а это свыше 40 элементов таблицы Менделеева. В малых дозах они зачастую даже необходимы организму. Однако при превышении допустимых уровней эти вещества вызывают отравление, болезни и мутации.
Тяжелые металлы — загрязнители природной среды
Главный источник тяжелых металлов – промышленность. Выбросы проникают в водоемы, атмосферу, почву, а из нее – в сельхозкультуры. Самые токсичные – свинец, ртуть, мышьяк, кадмий и хром.
Ртуть
Ртути присвоен I класс опасности. Ее естественное состояние в земной коре – безвредные сульфидные остатки, но вследствие атмосферных процессов возникло загрязнение мирового океана. В нем было обнаружено 50 млн. т ртути. Если 5 000 т/год – естественный вынос, то еще столько же – результат деятельности человека.
В мире создается свыше 10 000 т ртути в год. В океане ртуть под воздействием анаэробов превращается в метилртуть и диметилртуть, опасные для всего живого. Метилртуть с кровью поступает в мозг, разрушая его, проникает в плаценту. При проглатывании и вдыхании паров металлической ртути чернеют и крошатся зубы. Ртутные соли просачиваются сквозь кожу, разъедая ее и слизистые.
Свинец
Свинцу присвоен I классу опасности. Он выделяется при выплавке из руды. Каждый год в мире используется до 180 000 т свинца, а наибольшее загрязнение наблюдается на автомобильных выхлопных газах. При движении машины в атмосферу выбрасывается свинец содержащийся в бензине. Основная масса оседает на землю, но часть остается в воздухе.
Еще свинцовая пыль покрывает почву в промышленных зонах. Другие источники загрязнения – угольные электростанции и бытовые печи, глиняная посуда с глазурью, красящие пигменты.
Неорганические соединения свинца расстраивают метаболизм, металл может замещать кальций в костях. Органические еще более токсичны.
Кадмий и цинк
1 млн. кг кадмия ежегодно выбрасывается в атмосферу вследствие его выплавки. Это 45% общего загрязнения. Другие 55% – следствие сжигания или переработки кадмийсодержащих изделий. Заводы по выплавке цинка – крупнейшие источники загрязнения данным металлом. Оба элемента проникают в водоемы, попадают в рыбу, скапливаются в печени и почках.
Значительные загрязнения цинком обнаруживаются вблизи автомагистралей. Источником загрязнения кадмием также являются удобрения. Элемент внедряется в растения, используемые в пищу, и отравляет организм. При этом кадмий намного токсичнее цинка, ему присвоен I класс опасности. Вдыхание воздуха, в котором его больше 5 мг/м3, в течение 8 ч. чревато смертью.
Сурьма, мышьяк, кобальт
Каждый год в мире производится около 70 т сурьмы. Она входит в состав сплавов, применяется для изготовления спичек, а в чистом виде идет на полупроводники. Хроническое отравление нарушает функции ЖКТ.
У мышьяка II класс опасности, он летучий и легко попадает в воздух. Сильнейшие источники загрязнения – гербициды, фунгициды и инсектициды. Элементарный мышьяк – слабый яд, но нарушает развитие плода. Отравление вызывает болезни ЦНС, изменения печени, атрофию костного мозга.
Кобальт задействуют в сталелитейном деле, изготовлении полимеров. Это элемент I класса опасности.
Медь и марганец
Медь относится ко II классу опасности. По воде и воздуху металл переносится на огромные расстояния. Аномальным содержание меди в почвах и растениях остается на расстоянии больше 8 км от плавильного завода. Ее излишки откладываются в тканях мозга, коже, печени, поджелудочной. Она провоцирует болезнь Вильсона.
У марганца тоже II класс опасности. Источники загрязнения – производства легированной стали, сплавов, электробатарей. Превышение нормы марганца в воздухе разрушает ЦНС.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами
Самые долгие последствия вызывает загрязнение почв тяжелыми металлами вследствие добычи, плавки руд, промышленных выбросов, применения удобрений. Особенно опасны кадмий, медь, свинец, цинк, поскольку они стойкие, биоаккумулятивные и токсичные.
Последствия загрязнения почвы
Из-за загрязнения почв металлами ухудшается рост и метаболизм почвенных микробов. Это может затруднить поглощение растениями питательных веществ из почвы. Плюс тяжелые металлы токсичны для растений. Все это приводят к замедлению роста, низкой урожайности.
Растения, накопившие токсиканты, могут поступать в пищу. Это опасно для здоровья. Еще они из почвы проникают в питьевую воду, вызывая болезни.
Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами
Перед рекультивацией земель, загрязненных тяжелыми металлами, важно выявить источник загрязнения, реализовать меры по его ликвидации и уменьшению выбросов. Только так достигается эффективность работ.
Рекультивация земельных участков проводится несколькими способами:
- Выращивание устойчивых к загрязнению растений (колосовые зерновые, капуста, картофель, хлопчатник, свекла).
- Фиторекультивация растениями, накапливающими металлы.
- Контроль подвижности токсикантов в почве.
- Регулирование соотношения элементов в почве.
- Организация рекультивационного слоя.
Загрязнение водоемов тяжелыми металлами
Загрязнения нефтепродуктами и токсичными металлами ухудшают качество среды обитания водных биоресурсов. Они негативно влияют на кормовую базу рыб, выживаемость молоди и размножение взрослых особей.
Источники загрязнения водоемов – стоки горнодобывающих, металлургических заводов, химическая и легкая промышленность. Соли хрома сбрасывают фабрики по дублению кожи, хром с никелем используют для гальванического покрытия изделий из металла. Соединения цинка, кобальта, меди, титана – это красители.
Наибольшую опасность представляет загрязнение вод ртутью. При взаимодействии с микробами со дна образуются водорастворимые органические соединения высокой токсичности.
Некоторые металлы содержатся в пестицидах и удобрениях. Уровень загрязнения ими растет вследствие кислотных дождей, то есть закисления.
Предельно допустимые концентрации в воде
При оценке состояния экосистем учитывается загрязненность водных объектов токсичными веществами. Особенно опасны тяжелые металлы. Поэтому установлены их предельно допустимые концентрации, которые при ежедневном влиянии не допускают развития у людей патологий.
| Металл | ПДК в обычной воде | ПДК в рыбохозяйственных прудах |
| Ртуть | 0,5 мкг/л | до 0,1 мкг/л |
| Свинец | 0,03 мг/л | 0,1 мг/л |
| Кадмий | 1 мкг/л | до 0,5 мг/л |
| Кобальт | 0,1 мкг/л | 0,01 мг/л |
| Марганец | 0,1 мкг/л | 0,1 мкг/л |
| Мышьяк | 50 мкг/л | 50 мкг/л |
| Медь | 0,1 мкг/л | 0,001 мг/л |
Загрязнение атмосферы тяжелыми металлами
Техногенные выбросы металлов в виде аэрозолей поступают в атмосферу и переносятся на огромные расстояния, провоцируя глобальное загрязнение. С гидрохимическими стоками их часть попадает в бессточные водоемы, скапливается в воде и на дне. Это может вызвать вторичное загрязнение.
Металлы быстро распространяются в воде, выпадают в осадок в виде сульфатов и карбонатов и частично абсорбируются на органических осадках. При исчерпании абсорбционной способности осадков токсиканты проникают в воду, повышая ее кислотность, провоцируя зарастание водоемов и интенсивное выделение углекислого газа вследствие жизнедеятельности микроорганизмов.
Загрязнение пищевых продуктов тяжелыми металлами
Пищевые цепочки – один из основных путей поступления токсикантов в организм. Они начинаются от сельхозугодий и заканчиваются человеком. Растения поглощают металлы из почвы, в продукты животноводства они поступают через антибиотики, гормоны для стимуляции роста животных. Как конечное звено пищевой цепи, человек может получать еду с концентрация токсикантов до 1000 раз выше, чем в почвах.
Загрязнение пищевых продуктов происходит при готовке еды, контакте сырья с посудой во время термообработки. При консервировании жестяные банки становятся источником загрязнения свинцом. Он попадает в состав продуктов питания из свинцового припоя в швах.
Воздействие тяжелых металлов на организм человека
В индустриально-развитых странах наблюдается рост профессиональных болезней вследствие вредных производственных факторов. Это шум, вибрация от движущихся механизмов, воздействие электромагнитного поля, химических веществ. Наиболее опасны тяжелые металлы. При превышении допустимого уровня они становятся токсичными, откладываются в почках и печени, приводят к мутациям.
Распространенные заболевания на фоне интоксикации металлами:
- Никель провоцирует астму, врожденные пороки.
- Кобальт – некроз почечных канальцев, болезни легких.
- Хром и бериллий – дерматиты.
- Мышьяк – белокровие.
- Кадмий – почечную дисфункцию, разрушение костей.
- Цинк – остеопороз, цинковую лихорадку.
- Медь – аутоиммунные нарушения, желтуху, гипертонический криз.
- Молибден – ломкость костей, прекращение роста у детей.
- Марганец – атеросклероз.
- Ртуть – нарушения ЦНС, уродства.
- Селен – выпадение волос и ногтей, внезапную смерть.
- Ванадий – астму, нервные расстройства, изменение состава крови.
- Таллий – нарушения метаболизма.
Мышьяк, бериллий, кобальт, никель, хром и кадмий – еще и канцерогенны. Большие концентрации этих металлов в организме могут вызывать рак.
Тяжелые металлы
Среди химических веществ, загрязняющих окружающую среду (воздух, воду, почву) тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу веществ, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека. Высокая токсичность и опасность тяжелых металлов для здоровья человека, возможность их рассеяния в окружающей среде диктует необходимость контроля и разработки мер защиты от них.
Источники загрязнения биосферы тяжелыми металлами :
-предприятия черной и цветной металлургии (аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие поверхностные воды);
- машиностроения (гальванические ванны меднения, никелирования, хромирования, кадмирования);
-заводы по переработке аккумуляторных батарей, -автомобильный транспорт.
Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью в окружающей среде, растворимостью в воде, сорбцией (поглощением) почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека.
Согласно прогнозам, тяжелые металлы могут стать более опасными загрязнителями, чем отходы АЭС.
К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомными массами более 50 а.е.м. Число наиболее опасных тяжелых металлов, если учитывать их токсичность, стойкость, способность накапливаться в окружающей среде, а так же масштабы распространения значительно меньше указанного
( Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.)
В организм человека они попадают с продуктами питания и водой, а также через органы дыхания. В организме человека тяжелые металлы образуют сложные соединения, которые вызывают поражение живой ткани, что приводит к нарушениям работы отдельных систем или организма в целом.
О вредности тяжелых металлов можно судить по ПДК, значения которых для наиболее опасных элементов приведено в таблице
| Наименование | Условное обозначение | Среднесуточная ПДК, мг/м 3 | № группы опасности |
| Свинец | Pb | 0,0003 | |
| Ртуть | Hg | 0,0003 | |
| Никель | Ni | 0,0002 | |
| Селен | Se | 0,00005 | |
| Мышьяк | As | 0,0003 | |
| Кадмий | Cd | 0,001 | |
| Медь | Cu | 0,002 | |
| Марганец | Mn | 0,001 | |
| Цинк | Zn | 0,05 | |
| Олово | Sn | 0,05 |
В то же время некоторые тяжелые металлы крайне необходимы организму.
Железо входит в состав гемоглобина крови и многих окислительных ферментов. Его недостаток в организме может вызвать такое заболевание, как анемия (малокровие). Суточная норма поступления железа в организм – 15 мг. Из продуктов много железа содержится в печени (особенно в свиной), зелени петрушки, яичном желтке, фруктах и овощах.
Медь входит в состав окислительных ферментов. Функции меди тесно связаны с функциями железа. Медь необходима, она влияет на процесс роста. Суточное поступление меди в организм – 2-5 мг. Наиболее богаты медью говяжья печень, печень палтуса и трески.
Кроме того, организм постоянно нуждается в ничтожно малых следовых количествах кобальта, стронция, марганца, цинка, цезия и других металлов. Но роль их в обмене веществ очень велика.
В качестве примера рассмотрим наиболее распространенные из тяжелых металлов, такие как свинец и ртуть.
Свинец Pb
Плотность — 11,3415 г/см³ (при 20 °C)
Температура плавления — 327,4 °C
Температура кипения — 1740 °C
Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д
В организм человека проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. Удаляется из организма очень медленно, вследствие чего накапливается в костях, печени и почках.
Отравление свинцом называется “сатурнизм”. Свинец и его соединения являются политропными ядами (т.е. действуют на разные органы и системы организма) и вызывают в основном изменения в нервной и сердечно-сосудистой системах, а также нарушения ферментативных реакций, витаминного обмена, снижают иммунобиологическую активность человека.
Высокая степень риска свинцового отравления отмечается у детей младшего возраста. Это объясняется тем, что детский организм сорбирует до 40 % поглощенного с пищей свинца, в то время как организм взрослого человека — всего от 5 до 10 %. Все соединения свинца очень ядовиты, особенно его органические производные. Соединения свинца откладываются в костях, а также в мышцах и печени. Действие свинца связано с глубоким нарушением обменных процессов, в первую очередь белкового обмена, минерального (кальция и фосфора) обмена и витаминного обмена. Наиболее частыми формами отравления свинцом являются малокровие, свинцовые колики, плеврит, гепатит. Уже при небольших дозах наступают нарушение кроветворных функций костного мозга и разрушение эритроцитов, что ведет к малокровию.
Ртуть – жидкий металл серебристо-белого цвета. Плотность – 13,52 г/см 3 , ТПЛ=-39°C, ТИСП=22-23°C, ТК=357°C. Он находит широкое применение при изготовлении термометров, светильников, ламп дневного света, измерительных приборов (манометров, барометров), в приготовлении препаратов для защиты дерева от гниения.
Пары ртути проникают в пористые материалы и там оседают, ртуть переходит в жидкое состояние. При повышении температуры ртуть вновь испаряется и этот процесс может повторяться многократно. При этом ПДК может превышаться в десятки тысяч раз.
Например, если в комнате площадью S=12 м 2 (объем комнаты составит V = 30 м 3 ) разбить градусник, в котором содержится 0,6 г ртути, и не удалить ртуть, то при температуры выше 23° С произойдет ее испарение и концентрация ртути превысит ПДК в
Средства защиты от ртути:
для органов дыхания:
- при незначительных концентрациях, необходимо пользоваться промышленным противогазом, оснащенным противогазовой коробкой черного цвета, имеющей маркировку буквы «Г» или респиратором РПГ-60Г;
- при повышенной концентрации, более 1мг/м 3 , необходимо пользоваться только изолирующим противогазом;
для кожи: специальная одежда.
Первая помощь при отравлении ртутью:
- при попадании ртути в желудочно-кишечный тракт необходимо промыть желудок водой с добавлением 20 – 30 г. активированного угля или водой с яичным белком, после чего дать молоко, а затем слабительное;
- при отравлении через органы дыхания больному необходим покой и немедленная медицинская помощь.
Основные методы удаления пролитой ртути (демеркуризация):
- механический: используя пластинку станиоля (бумагу) ртуть тщательно собрать и удалить в безопасное место;
- химический: приготовить раствор из 10 л воды, 20 мг марганцовокислого калия, 50 мг соляной кислоты и обильно смочить место разлива ртути; после высыхания это место промыть мыльной водой; вместо марганцовокислого калия для удаления ртути может быть использовано хлорное железо.
Тяжелые металлы в организм человека очень часто попадают с продуктами питания при использовании эмалированной посуды. Если эмаль имеет матовый цвет или сколы, то в пищу могут попадать кадмий, сурьма, цинк, кобальт, хром, свинец, медь, мышьяк и др. Такая посуда практическому использованию не подлежит.
Источники тяжелых металлов
Самый длинный в Санкт-Петербурге подземный пешеходный переход начинается из наземного вестибюлястанции метро «Выборгская».
Влияние тяжёлых металлов на грибы и бактерии
Тяжёлые металлы — это элементы периодической системы химических элементов, Д.И. Менделеева, их более 40. Тяжелые металлы являются сильнейшими по отрицательному действию на живые организмы и наиболее распространенными химическими загрязнителями. Пищевые продукты и питьевая вода способствуют поступлению в организм почти всех химических элементов, в том числе и тех, что в определенных концентрациях, являются токсичными. В настоящее время под токсикантами окружающей среды понимают такие вредные вещества, которые распространяются в окружающей нас среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения и в связи с этим оказывают скрытое вредное воздействие на животных или растения, а в конечном итоге, на человека. Это могут быть природные ядовитые вещества, например те, что рассеиваются при извержении вулканов, однако, подлинные токсиканты – это, как правило, те ядовитые вещества, которые сам человек неосмотрительно включает в круговорот веществ природы. К ним относятся пестициды и тяжелые металлы. Группа «тяжелых металлов» во многом совпадает с понятием «микроэлементы». Отсюда свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами.
В связи с развитием промышленности, транспорта, использования минеральных удобрений, количество тяжелых металлов в окружающей среде становится опасным для человека. Молодое поколение более подвержено токсическому воздействию тяжёлых металлов – ослабляется рост и развитие, нарушается деятельность нервной системы, возможно развитие аутоиммунитета, при котором иммунная система разрушает свои собственные клетки. В настоящее время все острее стоит проблема, связанная с отравлением людей тяжёлыми металлами. Меня заинтересовали вопросы, связанные с влияние тяжёлых металлов на живые организмы, которым я не придавал большого значения, но теперь эта тема для меня является очень интересной и познавательной, так как, изучая другие науки , я узнал, что происходит рост населения, развитии науки и техники, которые приводят к тому, что деятельность человека становится фактором разрушения окружающей среды, вмешательство человека в природные процессы обостряет проблемы, связанные со здоровьем человека.
Источники тяжелых металлов
Для понимания процессов миграции и аккумуляции тяжелых металлов важно учитывать и разграничивать источник их поступления в окружающую среду. В самом общем плане выделяют естественные (природные) и техногенные источники тяжелых металлов.
Первичное вместилище тяжелых металлов на планете - верхняя мантия, базальты и граниты, поэтому естественным источником тяжелых металлов для почв являются горные породы (осадочные, магматические, метаморфические), на продуктах выветривания которых сформировался почвенный покров. Осадочные породы, воды океана, живое вещество - уже вторичные резервуары, содержащие тяжелые металлы. Насыщенность разных горных пород тяжелыми металлами существенно различается, хотя в сравнении с другими химическими элементами их содержание в горных породах невелико.
Кроме горных пород, естественными источниками тяжелым металлов для основных компонентов биосферы являются термальные воды и рассолы (Br, Sr, As, Pb,V, Se, Cu и др.), космическая и метеоритная пыль, вулканические газы, вулканические извержения: например кадмий обнаружили сравнительно недавно в продуктах извержения вулкана Этна на острове Сицилия в Средиземном море.
Техногенное поступление тяжелых металлов в биосферу связано с разнообразными источниками. К важнейшим из них относятся:
1. Карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд
2. Предприятия цветной и черной металлургии
3. Электростанции, сжигающие уголь
4. Сжигание различных отходов
5. Металлообрабатывающие предприятия
7. Минеральные и органические удобрения, сточные воды и отходы животноводческих комплексов
Внимание экологов к техногенным источникам поступления тяжелых металлов в биосферу объясняется все возрастающими объемами промышленных выбросов и отходов. Установлено, что загрязнение тяжелыми металлами превышает природные поступления: по Pb – в 18,3; по Cd – в 8,8; по Zn –в 7,2 раза.
Основными источниками атмосферного загрязнения являются тепловые электростанции (27%), предприятия черной металлургии (24,3%), предприятия по добыче и переработке нефти (15,5%), транспорт (13,1%), предприятия цветной металлургии (10,5%), а также предприятия по добыче и изготовлению строительных материалов (8,1%), химическая промышленность (1,3%). В почвенном покрове наиболее мощные потоки тяжелых металлов возникают вокруг предприятий черной и цветной металлургии, причем более 95 % их попадает в почвы в виде техногенной пыли, большая часть - в виде сухих осаждений, а 15-25% - с атмосферными осадками.
Подсчитано, металлургические предприятия ежегодно выбрасывают на поверхность земли более 150 тыс. тонн меди, 120 тыс. тонн цинка, около 90 тыс. тонн свинца, 12 тыс. тонн никеля, 1,5 тыс. тонн молибдена, около 800 тонн кобальта и около 30 тонн ртути. На 1 грамм черновой меди отходы медиплавильной промышленности содержат 2,09 тонн пыли, в составе которой содержится до 15% меди, 60% окиси железа и по 4% мышьяка, ртути, цинка и свинца. Отходы машиностроительных и химических производств содержат до 1 тыс. мг/кг свинца, до 3 тыс. мг/кг меди, до 10 тыс. мг/кг хрома и железа, до 100 г/кг фосфора и до 10 г/кг марганца и никеля. В Силезии вокруг цинковых заводов громоздятся отвалы с содержанием цинка от 2 до 12% и свинца от 0,5 до 3%, а в США эксплуатируют руды с содержанием цинка 1,8%.
С выхлопными газами на поверхность почв попадает более 250 тыс. тонн свинца в год; это главный загрязнитель почв свинцом.
Тяжелые металлы попадают в почву вместе с удобрениями, в состав которых они входят как примесь, а также и с биоцидами.
В дополнение к техногенным источникам тяжелых металлов, загрязняющих почву через атмосферу, часть их поступает в почвенный покров с удобрениями, пестицидами, осадками сточных вод, отходами промышленности и бытовым мусором.
Очистка сточных вод от
тяжелых металлов
Источниками поступления загрязнений в виде солей тяжелых металлов в окружающую среду являются машиностроительные и гальванические производства, предприятия горно-металлургической отрасли, в частности обработка цветных металлов, топливно-энергетические и химические производства. Все они в той или иной мере образуют загрязненные стоки, которые редко содержат только один вид катионов. Состав загрязнителей сточных вод зависит от технологического процесса производства.
Гальванические и машиностроительные предприятия
Основой гальванотехники является нанесение на изделие или основу слоя металла, который выделяется из раствора его соли под действием электрического тока. Это происходит посредством погружения изделия в водный раствор электролита. Таким способом проводят цинкование, никелирование, хромирование, меднение, кадмирование, серебрение, золочение.
В результате нанесения гальванических покрытий образуется две категории стоков: концентрированные отработанные растворы и разбавленные промывные воды. Способ промывки требует больших объемов воды, поэтому промывные воды служат главным источником поступления токсичных веществ. Концентрированные растворы также способны попадать в сточные воды. В этом случае происходят залповые выбросы, что нарушает технологическую схему очистки.
Сточные воды гальванических и машиностроительных цехов подразделяют на группы по качественному составу загрязнителей и способу их образования:
- цианистые (содержат цианиды калия или натрия, образуются при промывании изделий после нанесения покрытий из цианистых растворов);
- хромсодержащие (промывка изделий после хромирования и пассирования в растворах бихроматов K и Na);
- кислотно-щелочные (содержат ионы тяжелых металлов (Cu, Zn, Ni, Fe), образуются при промывании изделий после травления, покрытия кислыми или щелочными растворами).
В химическом составе загрязненных сточных вод машиностроительного или гальванического производства присутствуют высокотоксичные соединения и соли тяжелых металлов, причем на сточные воды, которые содержат хром, приходится до 40% общего объема стоков.
Обработка цветных металлов
Обработку цветных металлов проводят на заводах по первичной (прокат тяжелых цветных металлов, сложных сплавов, алюминиевой фольги) и вторичной (алюминиевое и бронзолатунное литье) обработки. На этих предприятиях образуются сточные воды с содержанием примесей тяжелых металлов (Cu, Zn, Ni, Cr), серная и азотная кислота, масла.
| Наименование | Отработанные травильные растворы, г/л | Промывные воды, г/л |
| Cu | 35 - 50 | 0,05 - 0,9 |
| Zn | 35 - 50 | 0,02 - 4,7 |
| Cr | 25 - 45 | 0,07 - 0,3 |
| Ni | 10 - 15 | 0,007 - 0,01 |
Электрохимическая промышленность
Наибольшее содержание тяжелых металлов в сточных водах электрохимической промышленности наблюдается при производстве химических источников тока: кислотных и щелочных аккумуляторов и гальванических элементов. К загрязнителям относятся: железо, свинец, никель, кадмий.
При производстве кислотных аккумуляторов применяется свинец, щелочных - никель, гальванические элементы изготавливаются из угольного электрода, литиевого или кадмиевого.
Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами
Загрязнение тяжелыми металлами окружающей среды становится все более серьезной проблемой и вызывает серьезную озабоченность из-за негативных последствий, которые оно вызывает во всем мире. Эти неорганические загрязнители выбрасываются в воду, почву и в атмосферу из-за быстро растущего сельского хозяйства и металлургической промышленности, неправильной утилизации отходов, удобрений и пестицидов. Некоторые металлы влияют на биологические функции и рост, в то время как другие металлы накапливаются в одном или нескольких органах, вызывая множество серьезных заболеваний, в том числе и рака.
С чем связано загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами?
Тяжелые металлы – хорошо известные загрязнители окружающей среды из-за их токсичности, стойкости в окружающей среде и биоаккумуляционной природы. Различают следующие их источники:
- Естественные – включают выветривание металлосодержащих пород и извержения вулканов;
- Антропогенные – включают горнодобывающую промышленность и различные виды промышленной и сельскохозяйственной деятельности.
Горнодобывающая и промышленная переработка применяются в отрасли добычи полезных ископаемых. Их последующее применение для экономического развития привели к увеличению мобилизации этих элементов в окружающей среде. Из-за этого нарушены биогеохимические циклы.
Загрязнение водных и наземных экосистем токсичными тяжелыми металлами представляет собой экологическую проблему, вызывающую обеспокоенность населения. Являясь стойкими загрязняющими веществами, тяжелые металлы накапливаются в окружающей среде. Как следствие, они загрязняют пищевые цепи.
Накопление потенциально токсичных тяжелых металлов создает потенциальную угрозу здоровью их потребителей, включая людей. Наиболее опасные для окружающей среды тяжелые металлы и металлоиды включают Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, Hg и As.
Проводятся всесторонние химические и токсикологические исследования опасных тяжелых металлов и металлоидов. Результаты показывают, что необходимо предпринять шаги для минимизации воздействия этих элементов на здоровье человека и окружающую среду.
Источники загрязнения тяжелыми металлами
Тяжелые металлы естественным образом присутствуют в земной коре с момента образования Земли. Увеличение использования их человеком привело к неизбежному выбросу токсичных металлов как в земную, так и в водную среду.
В большинстве случаев загрязнение тяжелыми металлами возникло из-за антропогенной деятельности. Она является основной причиной загрязнения из-за следующего:
- добычи металлов, плавки, литья;
- других отраслей, в которых используются металлы;
- выщелачивания металлов из различных источников, в том числе и из мусорных свалок;
- экскрементов, домашнего скота и куриного помета;
- стоков, автомобилей и дорожных работ.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами связано с использованием достижений научно-технической революции в аграрном секторе. Это происходит, например, из-за применения пестицидов, инсектицидов, удобрений и т.п.
Естественные причины могут также увеличивать загрязнение тяжелыми металлами. К ним относятся вулканическая активность, коррозия металлов, испарение металлов из почвы и воды, повторное взвешивание отложений, эрозия почвы, геологическое выветривание.
Воздействие тяжелых металлов на окружающую среду
Загрязнение тяжелыми металлами становится серьезной проблемой во всем мире. Оно набирает обороты из-за увеличения использования и обработки таких металлов во время различных видов деятельности для удовлетворения потребностей быстро растущего населения. Почва, вода и воздух – основные компоненты окружающей среды, на которые влияет загрязнение тяжелыми металлами.
Загрязнение тяжелыми металлами почв
К попаданию в почву и ее загрязнению приводят:
- промышленные выбросы;
- удаление отходов с высоким содержанием металлов;
- этилированный бензин и краски;
- внесение удобрений на землю, пестициды, навоз;
- осадки сточных вод;
- остатки от сжигания угля и разлив нефтехимических веществ.
Было отмечено, что почвы являются основными поглотителями тяжелых металлов, выбрасываемых в окружающую среду в результате вышеупомянутой антропогенной деятельности. Большинство не подвергаются микробной или химической деградации, поскольку они не разлагаются. Их общие концентрации сохраняются в течение длительного времени после попадания в окружающую среду.
Присутствие тяжелых металлов в почвах является серьезной проблемой из-за их наличия в пищевых цепочках, разрушающих всю экосистему. Поскольку органические загрязнители могут быть биоразлагаемыми, скорость их биоразложения снижается из-за присутствия тяжелых металлов в окружающей среде. Это удваивает загрязнение окружающей среды, увеличивает присутствующие органические загрязнители и тяжелые металлы.
Существуют различные способы, которыми тяжелые металлы представляют опасность для людей, животных, растений и экосистем в целом. К таким путям относятся:
- прямое попадание в организм;
- поглощение растениями;
- пищевые цепи;
- потребление загрязненной воды;
- изменение pH почвы, пористости, цвета и ее естественного химического состава, что, в свою очередь, влияет на качество почвы.
Загрязнение тяжелыми металлами воды
Хотя существует множество источников загрязнения воды, индустриализация и урбанизация являются двумя виновниками повышенного уровня загрязнения воды тяжелыми металлами. Они переносятся стоками промышленных предприятий, муниципалитетов и городских территорий. Загрязнение водоемов тяжелыми металлами происходит из-за их накопления в почве и отложениях водоемов. Они очень токсичны и создают серьезные проблемы для здоровья людей и других экосистем.
Опасность загрязнение воды для человека определяется уровнем токсичности металла, который зависит от таких факторов:
- организмы, которые подвергаются его воздействию;
- его природа и биологическая роль;
- период, в течение которого организмы подвергаются воздействию металла.
Пищевые цепи символизируют взаимоотношения между организмами экосистемы. Следовательно, загрязнение воды тяжелыми металлами влияет на все организмы в этой цепи. Люди, питающиеся на самом высоком уровне, более склонны к серьезным проблемам со здоровьем. Причина – концентрация тяжелых металлов в пищевой цепи увеличивается.
Загрязнение тяжелыми металлами атмосферы
Индустриализация и урбанизация, вызванные быстрым ростом населения мира, в последнее время сделали загрязнение воздуха серьезной экологической проблемой во всем мире. Загрязнение воздуха увеличивается с помощью пыли и твердых частиц (ТЧ), которые выбрасываются в результате естественных и антропогенных процессов.
Природные процессы, которые приводят к выбросу твердых частиц в воздух, включают:
- пыльные бури;
- эрозию почвы;
- извержения вулканов;
- выветривание горных пород.
Антропогенная деятельность в большей степени связана с промышленностью и транспортом. Именно они влияют на загрязнение атмосферы тяжелыми металлами. Последствия могут привести к серьезным проблемам со здоровьем:
- раздражение кожи и глаз;
- респираторные инфекции;
- преждевременная смертность;
- сердечно-сосудистые заболевания.
Данные загрязнители также вызывают ухудшение инфраструктуры, коррозию, образование кислотных дождей, эвтрофикацию и дымку. Тяжелые металлы, такие как металлы группы 1 (Cu, Cd, Pb), металлы группы 2 (Cr, Mn, Ni, V и Zn) и металлы группы 3 (Na, K, Ca, Ti, Al, Mg, Fe) происходят из промышленных зон, транспортных средств и естественных источников.
Чтобы защитить здоровье человека, растений, животных, почвы и всех компонентов окружающей среды, должное и тщательное внимание следует уделять технологиям восстановления тяжелых металлов. На текущий момент большинство физических и химических технологий их восстановления требуют обработки большого количества ила, разрушают окружающие экосистемы, и они очень дороги.
Читайте также: