1800–1945 m., augant gyventojų skaičiui, pirmieji cheminiai produktai pradėti gaminti ir naudoti eksponentiškai. Dauguma šių gaminių buvo pagaminti iš metalų arba darinių. Didėjant chemijos produktų naudojimui, padidėjo ir jų atsiradimas vandenyse. Sunkieji metalai dažniausiai atkeliauja iš gamtos, tačiau pakitus jų struktūrai arba kontaktuojant su gyvomis būtybėmis, jie gali turėti įtakos sveikatai ir net mirti bei destabilizuoti vandens ekosistemas. Žaliajame ekologe mes jums paaiškinsime kaip vyksta užterštumas sunkiaisiais metalais vandenyje ir jos pasekmės.
Kas yra sunkieji metalai ir pavyzdžiai
Sunkieji metalai yra cheminių elementų grupė, kurios atominis svoris yra nuo 63,55 (varis) iki 200,59 g/mol (gyvsidabris), o jų tankis svyruoja nuo 4 iki 7 g/cm3. The dažniausiai naudojami ir žinomi sunkieji metalai dėl jų aplinkos problemų yra:
- Švinas (Pb).
- Gyvsidabris (Hg).
- Cinkas (Zn).
- Kadmis (Cd).
- Varis (Cu).
- Molibdenas (Mo).
- Manganas (Mn).
- Nikelis (Ni), be kita ko.
Taip pat yra kitų lengvesnių toksiškų elementų, tokių kaip:
- Aliuminis (Al).
- Berilis (Be).
- Arsenas (As).
Sunkieji metalai kilę iš a platus šriftų pasirinkimasnatūralūs ir dirbtiniai:
- The Natūralūs šaltiniai jie atitinka mineralus, kuriuose gausu metalų iš pamatinių uolienų arba ugnikalnių.
- The antropiniai šaltiniai arba dirbtiniai atitinka kasybos telkinius, pramonės šakas ir energijos šaltinius bei viską, kas susiję su jų transportavimu.
Įvairūs sunkieji metalai yra būtini tinkamam ekosistemos funkcionavimui. Metalai, tokie kaip geležis, varis, cinkas ir molibdenas, yra būtini augalams ir gyvūnams, nes jie yra fermentų ir kitų baltymų dalis. Pavyzdžiui, hemocianinas, kraujo plazmos baltymas, atsakingas už vėžiagyvių, moliuskų ir voragyvių dujų mainus, turi vario. Ypač jūroje, bet ir gėlame vandenyje, geležis veikia kaip ribojantis veiksnys pirminėje gamyboje, o molibdenas – kaip azoto fiksavimo greitį ribojantis veiksnys. Šie metalai turi būti natūraliai randamas mažomis koncentracijomis bet jei jie yra didesnės koncentracijos, net šiek tiek, jie gali būti toksiški. Kiti sunkieji metalai, tokie kaip arsenas, kadmis, švinas ir gyvsidabris, yra tiesiog toksiški ir nėra reikalingi biologinei veiklai.
Kaip vyksta sunkiųjų metalų tarša vandenyje
Atsiranda aplinkos tarša sunkiaisiais metalais kai suintensyvinamas šių išgavimas ir naudojimas. Miestų plėtra taip pat prisidėjo prie sunkiųjų metalų patekimo į aplinką, nes norint urbanizuoti būtina transformuoti dirvožemį ir po ja esančias pamatines uolienas. Be to, nevalytos nuotekos, sąvartynų filtratai ar atliekų išmetimas į aplinką taip pat yra sunkiųjų metalų užterštumo šaltinis.
The pramonės ir kasybos veikla Jis atsakingas už švino, gyvsidabrio, kadmio, arseno ir chromo, kenksmingų tiek žmonių, tiek kitų gyvų būtybių, išmetimą į aplinką.
Didžioji dalis švino išsiskiria iš baterijų ir pramoninių atliekų perdirbimas pvz., suvirinimo siūlės, metalai, kabelių dangos ir kt. Švinas teršia vandenį vandenyje tirpiomis druskomis, kurios daugiausia susidaro pramonėje dažai ir pirotechnika, glazūruotos keramikos gamyboje, fototermografijos ir stiklo dažymo technikose, cheminių medžiagų, tokių kaip tetraetilšvinas (benzino antidetonacijos), gamyboje ir kasybos pramonėje ir kt.
Gyvsidabris pasižymi ypatinga savybe, kad aplinkos būsenoje jis yra skystos būsenos. Tačiau jis nėra toks toksiškas kaip jo garai ir dariniai. Kai kurie gyvsidabrio junginiai yra iš polivinilchlorido gamyklos (PVC) ir kiti chlorinti junginiai, fungicidiniai dažai ir pesticidai, sprogstamieji detonatoriai ir plastikai, gaunami iš kasybos veiklos, tokios kaip cinobero (gyvsidabrio sulfido mineralo), aukso ir sidabro gavyba ir naftos perdirbimo įmonės.
A nedidelė taršos dalis vandenų su gyvsidabriu yra iš biologinis aktyvumas. Kai kurios anaerobinės bakterijos, gyvenančios ežerų dugne, metilinimo procesais (pridedant -CH3 grupes) gali gyvsidabrį ir kitus neorganinius darinius paversti organiniais gyvsidabrio junginiais.
Kitas ypač toksiškas metalas yra kadmis, kuris linkęs sudaryti vandeninius junginius. Pramonėje plačiausiai naudojami kadmio junginiai yra halogenidų kompleksai, cianidas ir aminas. Kadmis daugiausia teršia vandenį nuotekų išleidimas žaliavos iš tokiose pramonės šakose kaip metalo apdaila, elektronika, geležies lydiniai ir geležies bei cinko gamyba, pigmentų gamyba (dažai ir dažikliai), baterijos (kadmis, nikelis), plastikiniai stabilizatoriai, fungicidai, apdorojimas, pvz., elektrodepozicija ir jo naudojimas branduoliniuose reaktoriuose.
Kai kurie kadmio dariniai naudojami kaip katalizatoriai, o jų organinių rūgščių druskos (lauratas, stearatas arba kadmio benzoatas) – kaip katalizatorius. šviesos ir temperatūros stabilizatoriai plastikuose. Šie stabilizatoriai gali užteršti maistą, jei jie laikomi plastikuose, kuriuose jų yra.
Cianidai, gaunami iš galvaninės pramonės, iš perdirbimo gamyklų ir iš metalo valymo, patenka į nuotekas, užteršdami vandens ekosistemas. Kiti metalai, tokie kaip arsenas, varis ir chromas, yra plačiai naudojami kaip medienos konservantai ir anglies pelenai Juose yra daug sunkiųjų metalų pėdsakų.
Paprastai sunkieji metalai, išskyrus arseną, molibdeną ir seleną, blogai tirpsta šarminiame vandenyje (pH> 7) ir gali jungtis su organinėmis dalelėmis. Tokiu būdu metalai gali pasirodyti labai didelėmis toksiškomis koncentracijomis vandenyse, kurie akivaizdžiai yra gryni, nesugadinti ir skaidrūs, pavyzdžiui, oligotrofiniuose kalnų upės vandenyse. Sunkiųjų metalų koncentracija gali būti ypač didelė minkštuose vandenyse, kurie teka per sritis, kuriose yra sieros mineralų ar kasybos liekanų.
Sunkiųjų metalų vandenyje pasekmės
Sunkieji metalai yra galingi agentai, turintys didelį poveikį gėlo vandens ekosistemoms. Šie metalai paprastai randami mažomis koncentracijomis, milijoninėmis dalimis (ppm) arba dalimis milijardui (ppb), todėl juos sunku ir brangu aptikti.
Yra keletas biologinių rodiklių, pavyzdžiui, vandens makro bestuburiai, kurie gali kaupti sunkiuosius metalus savo egzoskelete net savaites ir mėnesius. Pavyzdžiui, genių lervos yra geros vidutinės metalų koncentracijos bioindikatoriai pvz., kadmis ir molibdenas kalnų upeliuose, paveiktuose kasyklų nuotekų.
Nors metalai yra mažos koncentracijos, jie turi daugybę pasekmes ekosistemoms, kurį paaiškinsime toliau.
Mirtinas ir pomirtinis poveikis organizmams
Sunkiųjų metalų poveikis gali gali būti klasifikuojami kaip ūmūs arba lėtiniai. Ūmus poveikis pasireiškia per trumpą laiką ir paprastai baigiasi žūti arba labai pažeidžiami organizmai. Tipiški subletalūs padariniai yra sulėtėjęs augimo greitis ir elgesio ar vystymosi pokyčiai.
Kita vertus, lėtiniai poveikiai yra tie, kurie pasireiškia ilgalaikiu laikotarpiu. Daugelis metalų yra:
- Kancerogeninis: sukelti vėžį.
- Teratogeninis: turi neigiamą poveikį vystymuisi.
- Mutageninis: pažeisti DNR.
- Neurotoksinis: neigiamai veikia neuronų ir pažinimo funkcijas.
- Endokrininę sistemą ardančios medžiagos: veikia kaip hormonai arba trukdo jiems.
- Jie netgi gali pažeisti organizmų imuninę sistemą.
Bioakumuliacija
Sunkieji metalai taip pat turi netiesioginį poveikį gyvoms būtybėms, nes jie yra bioakumuliuotis organizmuose ir jie juda maisto tinklais. Daugelis metalų, pavyzdžiui, gyvsidabrio organiniai junginiai, yra lipofiliniai, tai yra geriau tirpsta riebaluose nei vandenyje, todėl linkę kauptis gyvūno riebaliniame audinyje. Nors daugelis metalų randami mažomis koncentracijomis, kurios sudaro trilijoną dalių (ppt), jie gali būti arba nebūti tiesiogiai toksiški gyviems daiktams, tačiau dėl bioakumuliacijos organizmuose gali kauptis labai toksiškais kiekiais.
Biologinis padidinimas
Biologinis padidinimas yra procesas, kurio metu lipofiliniai metalai juda aukštyn maisto grandinėje nuo grobio iki plėšrūno. Pavyzdžiui, fitoplanktonas filtruojant vandenį kaupia jūsų organizme lipofilinius metalus, todėl metalų koncentracija organizme taps didesnė nei vandenyje. Kai zooplanktonas sunaudoja fitoplanktoną, dalis šių metalų perkeliama į zooplanktono riebalus, padidinant jų koncentraciją, palyginti su fitoplanktono koncentracija. Šis procesas tęsiasi link maisto grandinės viršūnės. Labai paplitusi taisyklė sako, kad kiekvienas trofinis lygis gali sukaupti iki dešimties kartų daugiau toksiškumo nei ankstesnis trofinis lygis.
Jei norite perskaityti daugiau straipsnių, panašių į Sunkiųjų metalų užterštumas vandenyje, rekomenduojame patekti į mūsų Taršos kategoriją.
