Між 1800 і 1945 роками перші хімічні продукти почали виготовлятися і використовуватися в геометричній прогресії в міру зростання населення. Більшість цих виробів виготовлялися з металів або похідних. Водночас із збільшенням використання хімічних продуктів зросла й поява їх у водах. Важкі метали в основному надходять з природи, але коли їх структура змінена або вони вступають в контакт з живими істотами, вони можуть спричинити вплив на здоров’я і навіть смерть та дестабілізувати водні екосистеми. У Green Ecologist ми збираємося пояснити вам як відбувається забруднення води важкими металами та його наслідки.
Що таке важкі метали та приклади
Важкі метали – це група хімічних елементів, атомна маса яких становить від 63,55 (мідь) до 200,59 г/моль (ртуть), а їх густина коливається від 4 до 7 г/см.3. The Найбільш вживані та відомі важкі метали для їх екологічних проблем:
- Свинець (Pb).
- Меркурій (Hg).
- Цинк (Zn).
- Кадмій (Cd).
- Мідь (Cu).
- Молібден (Мо).
- Марганець (Mn).
- Нікель (Ni), серед інших.
Інші легкі токсичні елементи також включені, такі як:
- Алюміній (Al).
- Берилій (Be).
- Миш'як (As).
Важкі метали походять з а широкий вибір шрифтів, як натуральні, так і штучні:
- The Природні джерела вони відповідають мінералам, багатим на метали з гірських порід або вулканів.
- The антропні джерела або штучні відповідають гірничодобувним родовищам, галузям промисловості та джерелам енергії та всьому, що пов'язано з їх транспортуванням.
Різні важкі метали необхідні для нормального функціонування екосистеми. Такі метали, як залізо, мідь, цинк і молібден, необхідні рослинам і тваринам, оскільки вони входять до складу ферментів та інших білків. Наприклад, гемоціанін, білок плазми крові, що відповідає за газообмін у ракоподібних, молюсків і павукоподібних, містить мідь. Особливо в морі, але також і в прісній воді, залізо діє як лімітуючий фактор у первинному виробництві, тоді як молібден діє як лімітуючий фактор у швидкості фіксації азоту. Ці метали повинні бути зустрічається в природі в низьких концентраціях але якщо вони у більш високих концентраціях, навіть незначно, вони можуть бути токсичними. Інші важкі метали, такі як миш'як, кадмій, свинець і ртуть, просто токсичні і не потрібні в біологічній діяльності.
Як відбувається забруднення води важкими металами
З'являється забруднення навколишнього середовища важкими металами коли їх видобуток і використання посилюється. Розвиток міст також сприяв надходженню важких металів у навколишнє середовище, оскільки для урбанізації необхідно трансформувати ґрунт і ґрунтову породу під ним. Крім того, джерелом забруднення важкими металами також є неочищені стічні води, фільтрат зі сміттєзвалищ або скидання відходів у навколишнє середовище.
The промислова та гірничодобувна діяльність Він відповідає за викид у навколишнє середовище свинцю, ртуті, кадмію, миш’яку і хрому, шкідливих як для здоров’я людини, так і для інших живих істот.
Значна частина свинцю виділяється з переробка батарейок та промислових відходів такі як зварні шви, метали, покриття кабелів тощо. Свинець забруднює воду через водорозчинні солі, які в основному утворюються в промисловості фарба та піротехніка, у виробництві глазурованої кераміки, у фототермографії та техніці фарбування скла, у виробництві хімічних речовин, таких як тетраетилсвинець (антидетонація в бензині), та у гірничодобувній промисловості, серед інших.
Ртуть має особливу характеристику, що в стані навколишнього середовища вона знаходиться в рідкому стані. Однак він не такий токсичний, як його пари та похідні. Деякі сполуки ртуті походять з заводи з виробництва полівінілхлориду (ПВХ) та інші хлоровані сполуки, фунгіцидні фарби та пестициди, вибухові детонатори та пластмаси від гірничодобувної діяльності, наприклад, видобутку кіноварі (мінерал сульфіду ртуті), золота та срібла та на нафтопереробних заводах.
А невелика частина забруднення з вод з ртуттю надходить з біологічна активність. Деякі анаеробні бактерії, що живуть на дні озер, здатні перетворювати ртуть та інші неорганічні похідні в органічні сполуки ртуті шляхом процесів метилювання (додавання груп -CH3).
Іншим особливо токсичним металом є кадмій, який має властивість утворювати водні сполуки. Найбільш поширеними в промисловості сполуками кадмію є галогенідні комплекси, ціанід і амін. Кадмій забруднює воду головним чином скиди стічних вод сировина з таких галузей, як обробка металів, електроніка, виробництво сплавів заліза та заліза та цинку, виробництво пігментів (фарби та барвники), батарей (кадмій, нікель), стабілізаторів пластику, фунгіцидів, таких засобів, як електроосадження та його використання в ядерних реакторах.
Деякі похідні кадмію використовуються як каталізатори, а їх солі органічних кислот (лаурат, стеарат або бензоат кадмію) використовуються як світло-і термостабілізатори в пластмасах. Ці стабілізатори можуть забруднювати харчові продукти, якщо їх зберігати в пластмасах, які їх містять.
Ціаніди, що надходять з гальванічної промисловості, з нафтопереробних заводів і з очищення металів, скидаються в стічні води, забруднюючи водні екосистеми. Широко використовуються інші метали, такі як миш'як, мідь і хром консерванти для деревини та вугільна зола Вони містять сліди багатьох важких металів.
Загалом важкі метали, за винятком миш’яку, молібдену та селену, погано розчиняються в лужних водах (рН > 7) і можуть зв’язуватися з органічними частинками. Таким чином, метали можуть виявлятися у дуже високих токсичних концентраціях у водах, які на перший погляд є чистими, незайманими та прозорими, наприклад, оліготрофні води гірської річки. Концентрація важких металів може бути особливо високою в м’яких водах, які протікають через зони з вмістом сірчаних мінералів або гірничих відходів.
Наслідки вмісту важких металів у воді
Важкі метали є потужними агентами, які мають значний вплив на прісноводні екосистеми. Ці метали зазвичай зустрічаються в низьких концентраціях, у частках на мільйон (ppm) або частинах на мільярд (ppb), що робить їх складним і дорогим для виявлення.
Є деякі біоіндикатори, такі як водні макробезхребетні, які можуть накопичувати важкі метали у своєму екзоскелеті навіть протягом тижнів і місяців. Наприклад, хороші личинки дятла біоіндикатори середньої концентрації металу таких як кадмій і молібден в гірських потоках, які постраждали від викидів шахтних стічних вод.
Хоча метали знаходяться в низьких концентраціях, вони мають ряд наслідки для екосистем, які ми пояснимо нижче.
Летальний і сублетальний вплив на організми
Вплив важких металів може класифікувати як гострі або хронічні. Гострі ефекти виникають протягом короткого періоду часу і зазвичай закінчуються вбивством або серйозним пошкодженням організмів. Типовими сублетальними ефектами є зниження швидкості росту та зміни поведінки чи розвитку.
З іншого боку, хронічні наслідки – це ті, що виникають у довгостроковій перспективі. Багато металів:
- Канцерогенний: викликати рак.
- Тератогенний: негативно впливає на розвиток.
- Мутагенний: пошкодження ДНК.
- Нейротоксичний: негативно впливають на нейронні та когнітивні функції.
- Ендокринні порушники: діють як або впливають на гормони.
- Вони навіть можуть пошкодити імунну систему організмів.
Біоакумуляція
Важкі метали також мають непрямий вплив на живі істоти, оскільки вони є біоакумулюються в організмах і вони рухаються через харчові мережі. Багато металів, наприклад органічні сполуки ртуті, є ліпофільними, тобто більш розчинний у жирі, ніж у воді, і тому мають тенденцію накопичуватися в жировій тканині тварини. Хоча багато металів зустрічаються в низьких концентраціях, близько частин на трильйон (ppt), вони можуть бути або не бути безпосередньо токсичними для живих істот, однак через біоакумуляцію вони можуть накопичуватися в організмах на дуже токсичних рівнях.
Біозбільшення
Біомагніфікація - це процес, за допомогою якого ліпофільні метали рухаються вгору по харчовому ланцюгу від жертви до хижака. Наприклад, фітопланктон при фільтрації води накопичує у вашому організмі ліпофільні метали, і тому концентрація металів в організмі стане вищою, ніж у воді. Коли зоопланктон споживає фітопланктон, частина цих металів переноситься в жири зоопланктону, збільшуючи, у свою чергу, їх концентрацію порівняно з фітопланктоном. Цей процес триває до вершини харчового ланцюга. Про це говорить дуже поширене правило кожен трофічний рівень здатний накопичувати до десяти разів більше токсичності ніж попередній трофічний рівень.
Якщо ви хочете прочитати більше статей, подібних до Забруднення води важкими металами, ми рекомендуємо ввести нашу категорію Забруднення.
