Какие тяжелые металлы содержатся в воде

Тяжелые металлы – это группа веществ, различающихся по атомной массе, плотности, токсичности и уровню распространения в природной среде. Тяжелыми считаются металлы, плотность которых достигает более высоких значений, чем у железа. К такой категории относится сразу несколько химических элементов, в числе которых: свинец, медь, никель, ртуть, кобальт и сурьма. В отдельных случаях в нее включают мышьяк.

Стоит отметить, что в определенном количестве, которое предусмотрено природой, металлы требуются человеческому организму для нормальной работы, но превышенные концентрации могут привести к пагубным последствиям.

Тяжелые металлы встречаются человеку повсеместно – в воздухе, воде, пище и даже косметике. Их источниками могут стать как промышленные выбросы, так и эрозия осадочных и горных пород. И пусть известно, что попадания их в организм следует избегать, это не всегда представляется возможным – по этой причине столь важно время от времени осуществлять анализ продукта на повышенное содержание таких элементов.

Виды тяжелых металлов и их опасность для человека

В зависимости от типа элемента, различается тип его воздействия на организм, а также причины, по которым он попадает в воду.

• Свинец оказывается в воде при возникновении коррозийных процессов в водопроводных трубах. Также загрязнение данным металлом может быть вызвано эрозией почвы. Опасность свинца состоит в том, что в отличие от большинства других веществ, он не удаляется при кипячении. Более того, его концентрация в таком случае увеличивается из-за испарения части воды.
• Кобальт оказывается в воде чаще всего из-за расположенных рядом с источниками производственных мощностей. Отравление кобальтом может вызвать сердечную недостаточность, заболеваний щитовидной железы, а также потерю аппетита и нарушение обоняния. В некоторых случаях возможно даже развитие бронхиальной астмы.
• Цинк опасен тем, что при избыточной концентрации может заметно снизить иммунитет, а также привести к появлению симптомов астмы.
• Кадмий попадает в воду из-за деятельности мусороперерабатывающих заводов, предприятий металлургической промышленности. Микроэлемент является высокотоксичным и способен нанести вред многим системам в организме – вещество атакует органы дыхания и ЖКТ, нарушает работу центральной и периферической нервных систем. Постоянное воздействие на организм вещества рискует привести к анемии.
• Ртуть является жидким металлом и попадает в воду из естественных источников или сточных вод промышленных предприятий. Будучи чрезвычайно токсичным для человека веществом, оно разделяется по происхождению, которое может быть природным и антропогенным. Как и марганец, ртуть вызывает отравление организма, а также действует на нервную систему, мешая ее нормальной работе.

В высокой концентрации данная группа веществ может оказывать серьезное воздействие на человеческий организм. Несмотря на то, что каждый элемент уникален по своим свойствам, в то же время все вещества объединяет более агрессивная атака на детский организм. Тяжелые металлы вызывают задержку физического и умственного развития у детей. Подобное происходит при продолжительном приеме воды, загрязненной данными веществами.

Главной опасностью тяжелых металлов является умение накапливаться в организме и в последствии не выводиться. В этой связи и проявляются регулярные проблемы со здоровьем, так как ионы тяжелых металлов осаждаются в органах человеческого тела, а в случаях с высокой концентрацией даже приводят к мутации. Металлы опасны прежде всего для жизненно-важных органов, например, печени и почек, так как снижают их фильтрационную способность.

В зависимости от типа вещества, предельно допустимая концентрация может отличаться. Так, у меди и цинка она составляет 1 мг/л, в то время как у кадмия и ртути она значительно ниже – 0,001 мг/л и 0,0005 мг/л соответственно.

Подробная информация об услуге в разделеАнализ воды

Важность своевременной проверки воды на содержание тяжелых металлов

Очистка воды от загрязнения тяжелыми металлами – это необходимость. Своевременное вмешательство и определение точного уровня концентрации веществ позволит избежать каких-либо осложнений и заболеваний. Испытательный центр «НОРТЕСТ» предоставляет услуги по анализу воды на тяжелые металлы, используя собственную лабораторию и современное оборудование.

Тяжелые металлы в воде определяются при помощи нескольких методик, в зависимости от их типа, а также причины появления. Самыми популярными являются три вида исследований, о каждом из которых нужно рассказать подробнее.

1. Атомно-эмиссионная спектрометрия. АЭС представляет собой объединение методик элементного анализа, которые основываются на исследовании спектров испускания свободных атомов и ионов. Чаще всего спектры регистрируются в диапазоне длин волн 200-1000 Нм.
2. Фотометрический анализ. Данный вид исследований представляет собой избирательное поглощение электромагнитного излучения. При ФА задействуется сразу несколько способов анализа, в числе которых визуальная фотометрия, спектрофотометрия и фотоколориметрия.
3. Флуориметрический анализ, который еще называют люминесцентным, основывается на исследовании интенсивности излучения, возникающего при выделении избыточной энергии молекулами тестируемого вещества. Молекулы при этом находятся в возбужденном состоянии.

В лабораторных условиях чаще всего используется фотометрический метод, которые позволяет получить информацию о составе воды заметно быстрее. Однако, оптимальный вариант зависит от конкретного случая, вида поставленной задачи и возможностей лаборатории. Испытательный центр «НОРТЕСТ» предлагает заказать анализ воды на тяжелые металлы для обнаружения одного или нескольких элементов сразу с высокой точностью.

Правильность отбора проб – важная составляющая

Чтобы обеспечить точность результатов исследований и минимизировать погрешность, важно правильно подойти к процессу отбора проб. Отметим, что он зависит от источника воды.

1. В случае с забором воды из систем городского водоснабжения используется чистая тара объемом от 1,5 л. Перед помещением воды в емкость необходимо сливать ее из крана в течение 10 минут, сполоснуть тару и после этого залить воду в бутылку, предварительно побеспокоившись об отсутствии пузырьков воздуха. Проба должна быть сдана в тот же день.
2. При заборе из скважины нельзя брать воду из гидроаккумулятора. Предварительно также требуется прокачать скважину в течение 30 минут, после чего повторить вышеописанные процедуры.
3. Если необходимо отобрать пробу из колодца, потребуется подготовить большую емкость и набрать в нее от 5 до 10 ведер воды, чтобы получить среднее значение по всем показателям. Далее повторяется процедура из первого пункта.

Как видите, самостоятельный отбор проб – это вполне реально, однако в таком случае всегда есть вероятность допустить ошибку, которая непосредственным образом повлияет на точность результатов. Чтобы избежать подобного, рекомендуется обратиться в квалифицированную лабораторию, специалисты которой осуществят отбор проб в соответствии со всеми стандартами и правилами.

Заказ анализа воды на тяжелые металлы в лаборатории «НОРТЕСТ»

Помимо самих исследований, сотрудники испытательного центра «НОРТЕСТ» помогут разработать комплекс решений, направленных на улучшение качества воды – это также касается выбора оптимального способа очистки. В зависимости от ситуации, это может быть:

• Сорбция – поглощение сорбентами имеющихся в воде примесей.
• Ионный обмен – процесс обмена ионами с примесями и получение соединений, которые не несут вреда.
• Электролиз – процесс распада химических соединений под влиянием электрического тока.
• Обратный осмос – пропускание влаги через полупроницаемую мембрану.

Компания «НОРТЕСТ» – это квалифицированный испытательный центр, оснащенный по последнему слову техники. Обладая многолетним опытом в области исследований воды, мы используем наиболее эффективные способы анализа воды на наличие тяжелых металлов, гарантируя высокую точность результата с минимальной погрешностью.

Начиная отбором проб и заканчивая подготовкой результатов, наши специалисты неукоснительно следуют предусмотренным инструкциям и стандартам, установленным государством. Обратившись к нам, можно рассчитывать на индивидуальный подход к конкретной проблеме, а также быстрое выполнение задачи по определению концентрации тяжелых металлов без каких-либо нарушений.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Тюменская Государственная Сельскохозяйственная Академия

Кафедра «Биотехнологий и ВМ»

Реферат на тему:

«Тяжелые металлы в воде»

Выполнил: Кривенко И. А.

Проверил: Михайлова Л. В.

г. Тюмень 2010

Содержание

Введение………………………………………………………………………3стр.

1. Тяжелые металлы….……………………………………………………..4стр.

2. Тяжелые металлы в воде…………….…………………………………….5стр.

2.1 Источники поступления…………………………………………….5стр.

2.2 Воздействие на гидробионты и человека…………….……………5стр.

3. Свинец…………….……………………………………….………………6стр.

4. Никель…………………………………………………….……………….7стр.

5. Кобальт…………………………………………..……….……………….8стр.

6. Методы обнаружения тяжелых металлов…………..………….………9стр.

7. Методы очистки…………………………………………………………..9стр.

Заключение…………………………………………………………………12стр.

Список литературы………………………………………………………..13стр.

Введение

Термин «тяжелый металл» относится к любому металлическому химическому элементу, который имеет относительно высокую плотность и токсичен или ядовит при низких концентрациях. Тяжелые металлы опасны, потому что они имеют тенденцию к биоаккумулированию. Биоаккумуляция означает увеличение концентрации химического элемента в биологическом организме, через какое-то время, по сравнению с концентрацией этого элемента в окружающей среде. Соединения тяжелых металлов накапливаются в живых существах, и накапливаются быстрее чем разрушаются или преобразуются. Цель моей работы, установить пути поступления тяжелых металлов в воду, рассказать как их предотвратить. Узнать как воздействую тяжелые металлы на гидробионты, и как очистить воду от тяжелых металлов.

1. Тяжелые металлы

Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В связи с этим количество элементов, относимых к группе тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см3. Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

2. Тяжелые металлы в воде

Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. В зависимости от условий среды (pH, окислительно-восстановительный потенциал, наличие лигандов) они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей. Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации (образованием полиядерных гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в водной экосистеме. Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органикой; эти комплексы являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах. Большинство органических комплексов образуются по хелатному циклу и являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых образование других комплексов невозможно.

Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в природных водах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю свободных и связанных форм металла.

Переход металлов в водной среде в металлокомплексную форму имеет три следствия:

1. Может происходить увеличение суммарной концентрации ионов металла за счет перехода его в раствор из донных отложений;

2. Мембранная проницаемость комплексных ионов может существенно отличаться от проницаемости гидратированных ионов;

3. Токсичность металла в результате комплексообразования может сильно измениться.

2.1 Источники поступления

Тяжелые металлы и их соли — широко распространенные промышленные загрязнители. В водоемы они поступают из естественных источников (горных пород, поверхностных слоев почвы и подземных вод), со сточными водами многих промышленных предприятий и атмосферными осадками, которые загрязняются дымовыми выбросами. Тяжелые металлы как микроэлементы постоянно встречаются в естественных водоемах и органах гидробионтов (см.таблицу). В зависимости от геохимических условий отмечаются широкие колебания их уровня.

2.2 Воздействие на гидробионты и человека

Считают, что большая часть неорганических соединений металлов поступает в организм гидробионтов с пищей. Например, абсорбция проглоченного свинца не велика – по причине образования нерастворимых форфата Pb3(PO4)2 и основного карбоната Pb3(CO3)2(OH)2. Но свинец также может поступить с воздухом, в результате загрязнения продуктами горения тетраэтилсвинца Pb(C2H5)4, который входит в состав бензина (для повышения октанового числа). Свинец воздействует на нервную систему, печень, пищеварительную систему. Никель не так токсичен как свинец, но он легко абсорбируется в органах дыхания, вызывает острый желудочный дискомфорт. Интоксикация никелем приводит к разрушению сердечной и других тканей. Кобальт известен как необходимый компонент витамина В12. Не смотря на полезные свойства кобальта, его избыток уменьшает способность щитовидной железы аккумулировать йод.

3. Свинец

Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения эндогенных (галенит) и экзогенных (англезит, церуссит и др.) минералов. 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. Существенными факторами понижения концентрации свинца в воде является адсорбция его взвешенными веществами и осаждение с ними в донные отложения. В числе других металлов свинец извлекается и накапливается гидробионтами. Свинец находится в природных водах в растворенном и взвешенном (сорбированном) состоянии. В растворенной форме встречается в виде минеральных и органоминеральных комплексов, а также простых ионов, в нерастворимой — главным образом в виде сульфидов, сульфатов и карбонатов. В речных водах концентрация свинца колеблется от десятых долей до единиц микрограммов в 1 дм3. Даже в воде водных объектов, прилегающих к районам полиметаллических руд, концентрация его редко достигает десятков миллиграммов в 1 дм3. Лишь в хлоридных термальных водах концентрация свинца иногда достигает нескольких миллиграммов в 1 дм3. Лимитирующий показатель вредности свинца — санитарно-токсилогический. ПДКв свинца составляет 0.03 мг/дм3, ПДКвр — 0.1 мг/дм3 Свинец — промышленный яд, способный при неблагоприятных условиях оказаться причиной отравления. В организм человека проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. Удаляется из организма очень медленно, вследствие чего накапливается в костях, печени и почках.