2014-05-10

Важкі метали

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Важкі метали

Важкі метали відносяться до пріоритетних забруднюючих речовин, спостереження за якими обов'язкове у всіх середовищах.

Термін важкі метали, що характеризує широку групу забруднюючих речовин, набув останнім часом значного поширення. У різних наукових і прикладних роботах автори по-різному трактують значення цього поняття. У зв'язку з цим кількість елементів, що відносяться до групи важких металів, змінюється в широких межах. В якості критеріїв приналежності використовуються численні характеристики: атомна маса, густина, токсичність, поширеність у природному середовищі, ступінь залученості в природні та техногенні цикли. У деяких випадках під визначення важких металів потрапляють елементи, які відносяться до крихких (наприклад, вісмут) чи металоїдів (наприклад, миш'як).

У роботах, присвячених проблемам забруднення навколишнього природного середовища та екологічного моніторингу, на сьогоднішній день до важких металів відносять більше 40 металів періодичної системи з атомною масою понад 50 атомних одиниць: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi та ін. При цьому важливу роль у категоріюванню важких металів відіграють такі умови : їх висока токсичність для живих організмів у відносно низьких концентраціях, а також здатність до біоакумуляції і біомагніфікації. Практично всі метали, які потрапляють під це визначення (за винятком свинцю, ртуті, кадмію та вісмуту, біологічна роль яких на даний момент невідома), активно беруть участь у біологічних процесах, входять до складу багатьох ферментів. За класифікацією Н. Реймерса, важкими слід вважати метали з густиною більше 8 г/см3. Таким чином, до важких металів відносяться Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Формально визначенню важкі метали відповідає велика кількість елементів. Однак, на думку дослідників, зайнятих практичною діяльністю, пов'язаною з організацією спостережень за станом і забрудненням навколишнього середовища, сполуки цих елементів далеко не рівнозначні як забруднюючі речовини. Тому в багатьох роботах відбувається звуження рамок групи важких металів, відповідно до критеріїв пріоритетності, зумовленими напрямом і специфікою робіт. Так в роботах Ю.А. Ізраеля в переліку хімічних речовин, що підлягають визначенню в природних середовищах на фонових станціях у біосферних заповідниках, в розділі важкі метали названі Pb, Hg, Cd, As. З іншого боку, відповідно до рішення Цільової групи з викидів важких металів, що працює під егідою Європейської Економічної Комісії ООН та займається збором і аналізом інформації про викиди забруднюючих речовин в європейських країнах, тільки Zn, As, Se та Sb були віднесені до важких металів. За визначенням М. Реймерса окремо від важких металів стоять благородні і рідкісні метали, відповідно залишаються тільки Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. У прикладних роботах до числа важких металів найчастіше додають Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Іони металів є неодмінними компонентами природних водойм. Залежно від умов середовища (pH, окисно-відновного потенціалу, наявності лігандів) вони існують в різних ступенях окислення і входять до складу різноманітних неорганічних і металоорганічних сполук, які можуть бути істинно розчиненими, колоїдно-дисперсними чи входити до складу мінеральних та органічних суспензій.

Істинно розчинені форми металів, у свою чергу, досить різноманітні, що пов'язано з процесами гідролізу, гідролітичної полімеризації (утворенням поліядерних гідроксокомплексів) і комплексоутворення з різними лігандами. Відповідно, як каталітичні властивості металів, так і доступність для водних мікроорганізмів залежать від форм існування їх у водній екосистемі.

Багато металів утворюють досить міцні комплекси з органікою; ці комплекси є однією з найважливіших форм міграції елементів у природних водах. Більшість органічних комплексів утворюються за хелатними циклами і є стійкими. Комплекси, утворені ґрунтовими кислотами із солями заліза, алюмінію, титану, урану, ванадію, міді, молібдену та інших важких металів, відносно добре розчинні в умовах нейтрального, слабкокислого і слабколужного середовищ. Тому металорганічні комплекси здатні мігрувати в природних водах на досить значні відстані. Особливо важливо це для маломінералізованих і в першу чергу поверхневих вод, в яких утворення інших комплексів неможливе.

Для розуміння факторів, які регулюють концентрацію металу в природних водах, їх хімічну реакційну здатність, біологічну доступність і токсичність, необхідно знати не тільки валовий вміст, а й частку вільних і зв'язаних форм металу.

Перехід металів у водному середовищі в металокомплексну форму має три наслідки:

  1. може відбуватися збільшення сумарної концентрації іонів металу за рахунок переходу його в розчин з донних відкладень;
  2. мембранна проникність комплексних іонів може істотно відрізнятися від проникності гідратованих іонів;
  3. токсичність металу в результаті комплексоутворення може сильно змінитися.

Так, хелатні форми Cu, Cd, Hg менш токсичні, ніж вільні іони.

Джерелами забруднення вод важкими металами служать стічні води гальванічних цехів, підприємств гірничодобувної, чорної і кольорової металургії, машинобудівних заводів. Важкі метали входять до складу добрив і пестицидів і можуть потрапляти у водойми разом зі стоками з сільськогосподарських угідь.

Підвищення концентрації важких металів у природних водах часто пов'язане з іншими видами забруднення, наприклад, з закисленням. Випадання кислотних опадів сприяє зниженню значення рН і переходу металів із сорбованого на мінеральних і органічних речовинах стану у вільний.

Ванадій

Ванадій знаходиться переважно в розсіяному стані і виявляється в залізних рудах, нафтах, асфальтах, бітумах, горючих сланцях, вугіллі та ін. Одним з головних джерел забруднення природних вод ванадієм є нафта і продукти її переробки.

У природних водах зустрічається в дуже малій концентрації: у воді річок 0,2 – 4,5 мкг/дм3, в морській воді - в середньому 2 мкг/дм3.

У воді утворює стійкі аніонні комплекси (V4O12)4- і (V10O26)6-. У міграції ванадію істотну роль відіграє розчинення його комплексних сполук з органічними речовинами, особливо з гумусовими кислотами.

Підвищені концентрації ванадію шкідливі для здоров'я людини. ГДК ванадію складає 0,1 мг/дм3 (лімітуючий показник шкідливості - санітарно-токсикологічний), ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,001 мг/дм3.

Вісмут

Природними джерелами надходження вісмуту в природні води є процеси вилуговування вісмутовмісних мінералів. Джерелом надходження в природні води можуть бути також стічні води фармацевтичних і парфумерних виробництв, деяких підприємств скляної промисловості.

У незабруднених поверхневих водах міститься у субмікрограмових концентраціях. Найбільш висока концентрація виявлена в підземних водах і становить 20 мкг/дм3, в морських водах – 0,02 мкг/дм3.

ГДК складає 0,1 мг/дм3.

Залізо

Головними джерелами сполук заліза в поверхневих водах є процеси хімічного вивітрювання гірських порід, що супроводжуються їх механічним руйнуванням і розчиненням. У процесі взаємодії з мінеральними і органічними речовинами, що містяться в природних водах, утворюється складний комплекс сполук заліза, що знаходяться у воді в розчиненому, колоїдному і завислому станах. Значні кількості заліза надходять з підземними стоками і зі стічними водами підприємств металургійної, металообробної, текстильної, лакофарбової промисловості та з сільськогосподарськими стоками.

Фазові рівноваги залежать від хімічного складу вод, рН, Eh і в деякій мірі від температури. У рутинному аналізі в зважену форму виділяють частки з розміром більше 0,45 мк. Вона являє собою переважно залізовмісні мінерали, гідрат оксиду заліза і сполуки заліза, сорбованих на суспензіях. Істинно розчинену і колоїдну форму зазвичай розглядають спільно. Розчинене залізо представлене сполуками, що перебувають в іонній формі, у вигляді гідроксокомплексу і комплексів з розчиненими неорганічними і органічними речовинами природних вод. В іонній формі мігрує головним чином Fe (II), а Fe (III) під час відсутності комплексоутворюючих речовин не може в значних кількостях перебувати в розчиненому стані.

Залізо виявляється в основному у водах з низькими значеннями Eh.

У результаті хімічного і біохімічного (за участю залізобактерій) окиснення Fe (II) переходить в Fe (III), який, гідролізуючи, випадає в осад у вигляді Fe(OH)3. Як для Fе (II), так і для Fe (III) характерна схильність до утворення гідроксокомплексу типу [Fe(OH)2]+, [Fe2(OH)2]4+, [Fe(OH)3]+, [Fe2(OH)3]3+, [Fe(OH)3]- та інших, які співіснують у розчині в різних концентраціях залежно від рН і в цілому визначають стан системи залізо-гідроксил. Основною формою знаходження Fe (III) у поверхневих водах є його комплексні сполуки з розчиненими неорганічними і органічними сполуками, головним чином гумусовими речовинами. При рН=8,0 основною формою є Fe(OH)3. Колоїдна форма заліза найменш вивчена, вона являє собою гідрат оксиду заліза Fe(OH)3 і комплекси з органічними речовинами.

Вміст заліза в поверхневих водах суші складає десяті частки міліграма, поблизу боліт - одиниці міліграмів. Підвищений вміст заліза спостерігається в болотних водах, у яких воно перебуває у вигляді комплексів із солями гумінових кислот - гуматів.

Найбільші концентрації заліза (до декількох десятків і сотень міліграмів у 1 дм3) спостерігаються в підземних водах з низькими значеннями рН.

Будучи біологічно активним елементом, залізо в певній мірі впливає на інтенсивність розвитку фітопланктону та якісний склад мікрофлори у водоймі.

Концентрація заліза схильна до помітних сезонних коливань. Зазвичай у водоймах з високою біологічною продуктивністю в період літньої і зимової стагнації помітне збільшення концентрації заліза в придонних шарах води. Осінньо-весняне перемішування водних мас (гомотермія) супроводжується окисленням Fe (II) у Fе (III) і випаданням останнього у вигляді Fe(OH)3.

Вміст заліза у воді вище 1-2 мг Fe/л значно погіршує органолептичні властивості, надаючи їй неприємний в'язкий смак, і робить воду малопридатною для використання в технічних цілях. ГДК заліза становить 0,3 мг Fe/дм3 (лімітуючий показник шкідливості - органолептичний), ГДК для заліза у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,1 мг/дм3.

Кадмій

У природні води надходить при вилуговуванні ґрунтів, поліметалевих і мідних руд, в результаті розкладання водних організмів, здатних його накопичувати. Сполуки кадмію виносяться в поверхневі води зі стічними водами свинцево-цинкових заводів, рудозбагачувальних фабрик, ряду хімічних підприємств (виробництво сірчаної кислоти), гальванічного виробництва, а також із шахтними водами. Зниження концентрації розчинених сполук кадмію відбувається за рахунок процесів сорбції, випадання в осад гідроксиду і карбонату кадмію та споживання їх водними організмами.

Розчинені форми кадмію в природних водах являють собою головним чином мінеральні та органо-мінеральні комплекси. Основною формою кадмію є його сорбовані сполуки. Значна частина кадмію може мігрувати в складі клітин гідробіонтів.

У річкових незабруднених і слабко забруднених водах кадмій міститься в субмікрограмових концентраціях, у забруднених і стічних водах концентрація кадмію може досягати десятків мікрограмів в 1 дм3.

Сполуки кадмію відіграють важливу роль у процесі життєдіяльності тварин і людини. У підвищених концентраціях токсичний, особливо в поєднанні з іншими токсичними речовинами.

ГДК становить 0,001 мг/дм3, ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,0005 мг/дм3 (лімітуюча ознака шкідливості - токсикологічна).

Кобальт

У природні води сполуки кобальту попадають внаслідок процесів вилуговування їх з мідноколчеданових та інших руд, з ґрунтів при розкладанні організмів і рослин, а також зі стічними водами металургійних, металообробних і хімічних заводів. Деякі кількості кобальту поступають з ґрунтів внаслідок розкладання рослинних і тваринних організмів.

Сполуки кобальту в природних водах знаходяться в розчиненому і нерозчинному станах, кількісне співвідношення між якими визначається хімічним складом води, температурою і значеннями рН. Розчинені форми представлені в основному комплексними сполуками, в тому числі з органічними речовинами природних вод. Сполуки двовалентного кобальту найбільш характерні для поверхневих вод. У присутності окислювачів можливе існування в помітних концентраціях тривалентного кобальту.

Кобальт відноситься до числа біологічно активних елементів і завжди міститься в організмі тварин і в рослинах. З недостатнім вмістом його в ґрунтах пов'язаний недостатній вміст кобальту в рослинах, що сприяє розвитку малокрів'я у тварин (тайгово-лісова нечорноземна зона). Входячи до складу вітаміну В12, кобальт досить активно впливає на надходження азотистих речовин, збільшення вмісту хлорофілу і аскорбінової кислоти, активізує біосинтез і підвищує вміст білкового азоту в рослинах. Разом з тим підвищені концентрації сполук кобальту є токсичними.

У річкових незабруднених і слабко забруднених водах його вміст коливається від десятих до тисячних часток міліграма в 1 дм3, середній вміст у морській воді 0,5 мкг/дм3.

ГДК складає 0,1 мг/дм3, ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,01 мг/дм3.

Марганець

У поверхневі води марганець поступає в результаті вилуговування залізомарганцевих руд та інших мінералів, що містять марганець (піролюзит, псиломелан, брауніт, манганіт, чорна охра). Значні кількості марганцю надходять в процесі розкладання водних тваринних і рослинних організмів, особливо синьо-зелених, діатомових водоростей і вищих водних рослин. Сполуки марганцю виносяться у водойми зі стічними водами марганцевих збагачувальних фабрик, металургійних заводів, підприємств хімічної промисловості і з шахтними водами.

Зниження концентрації іонів марганцю в природних водах відбувається в результаті окислення Mn (II) до MnO2 та інших високовалентних оксидів, що випадають в осад. Основні параметри, що визначають реакцію окислення, - концентрація розчиненого кисню, величина рН і температура. Концентрація розчинених сполук марганцю знижується внаслідок їх утилізації водоростями.

Головна форма міграції сполук марганцю в поверхневих водах - суспензії, склад яких визначається у свою чергу складом порід, які дренуються водами, а також колоїдні гідроксиди важких металів і сорбовані сполуки марганцю. Істотне значення в міграції марганцю в розчиненій та колоїдній формах мають органічні речовини і процеси комплексоутворення марганцю з неорганічними і органічними лігандами. Mn (II) утворює розчинні комплекси з бікарбонатами і сульфатами. Комплекси марганцю з іоном хлору зустрічаються рідко. Комплексні сполуки Mn (II) з органічними речовинами зазвичай менш міцні, ніж з іншими перехідними металами. До них відносяться сполуки з амінами, органічними кислотами, амінокислотами і гумусовими речовинами. Mn (III) в підвищених концентраціях може перебувати в розчиненому стані тільки в присутності сильних комплексоутворювачів, Mn (YII) у природних водах не зустрічається.

У річкових водах вміст марганцю зазвичай коливається від 1 до 160 мкг/дм3, середній вміст в морських водах складає 2 мкг/дм3, в підземних - n·102 - n·103 мкг/дм3.

Концентрація марганцю у поверхневих водах схильна до сезонних коливань.

Факторами, що визначають зміни концентрацій марганцю, є співвідношення між поверхневим і підземним стоком, інтенсивність споживання його при фотосинтезі, розкладання фітопланктону, мікроорганізмів і вищої водної рослинності, а також процеси осадження його на дно водних об'єктів.

Роль марганцю у житті вищих рослин і водоростей водойм досить велика. Марганець сприяє утилізації CO2 рослинами, чим підвищує інтенсивність фотосинтезу, бере участь у процесах відновлення нітратів і асиміляції азоту рослинами. Марганець сприяє переходу активного Fe (II) в Fe (III), що охороняє клітину від отруєння, прискорює ріст організмів і т.д. Важлива екологічна і фізіологічна роль марганцю викликає необхідність вивчення та розподілу марганцю в природних водах.

Для водойм санітарно-побутового використання встановлене ГДК (за іоном марганцю), що дорівнює 0,1 мг/дм3.

Мідь

Мідь - один з найважливіших мікроелементів. Фізіологічна активність міді пов'язана головним чином із включенням її до складу активних центрів окислювально-відновних ферментів. Недостатній вміст міді в ґрунтах негативно впливає на синтез білків, жирів і вітамінів і сприяє безплідності рослинних організмів. Мідь бере участь у процесі фотосинтезу і впливає на засвоєння азоту рослинами. Разом з тим, надлишкові концентрації міді надають несприятливий вплив на рослинні та тваринні організми.

Вміст міді в природних прісних водах коливається від 2 до 30 мкг/дм3, в морських водах - від 0,5 до 3,5 мкг/дм3. Підвищені концентрації міді (до декількох грамів у літрі) характерні для кислих гірничих вод.

У природних водах найчастіше зустрічаються сполуки Cu (II). Зі сполук Cu (I) найпоширеніші важкорозчинні у воді Cu2O, Cu2S, CuCl. При наявності у водному середовищі лігандів поряд з рівновагою дисоціації гідроксиду необхідно враховувати утворення різних комплексних форм, що перебувають у рівновазі з акваіонами металу.

Основним джерелом надходження міді в природні води є стічні води підприємств хімічної, металургійної промисловості, шахтні води, альдегідні реагенти, що використовуються для знищення водоростей. Мідь може з'являтися в результаті корозії мідних трубопроводів та інших споруд, які використовуються в системах водопостачання. У підземних водах вміст міді обумовлений взаємодією води з гірськими породами, що її містять (халькопірит, халькозин, ковелін, борніт, малахіт, азурит, хризокол, бротантин).

Гранично допустима концентрація міді у воді водойм санітарно-побутового водокористування становить 0,1 мг/дм3 (лімітуюча ознака шкідливості - загальносанітарна), у воді рибогосподарських водойм – 0,001 мг/дм3.

Молібден

Сполуки молібдену потрапляють в поверхневі води в результаті вилуговування їх з екзогенних мінералів, що містять молібден. Молібден потрапляє у водойми також зі стічними водами збагачувальних фабрик, підприємств кольорової металургії. Зниження концентрацій сполук молібдену відбувається в результаті випадання в осад важкорозчинних сполук, процесів адсорбції мінеральними суспензіями і споживання рослинними водними організмами.

Молібден в поверхневих водах знаходиться в основному у формі МоО42-. Досить імовірним є його існування у вигляді органо-комплексів. Можливість деякого накопичення в колоїдному стані випливає з того факту, що продукти окислення молібденіту представляють пухкі тонкодисперсні речовини.

У річкових водах молібден виявлений у концентраціях від 2,1 до 10,6 мкг/дм3. У морській воді міститься в середньому 10 мкг/дм3 молібдену.

У малих кількостях молібден необхідний для нормального розвитку рослинних і тваринних організмів. Молібден входить до складу ферменту ксантиноксидази. При дефіциті молібдену фермент утворюється в недостатній кількості, що викликає негативні реакції організму. У підвищених концентраціях молібден шкідливий. При надлишку молібдену порушується обмін речовин.

Гранично допустима концентрація молібдену у водоймах санітарно-побутового використання складає 0,25 мг/дм3.

Миш'як

У природні води миш'як надходить з мінеральних джерел, районів миш’яковистих покладів (арсеновий колчедан, реальгар, аурипігмент), а також із зон окислення порід поліметалевого, мідно-кобальтового і вольфрамового типів. Деяка кількість миш'яку надходить з ґрунтів, а також в результаті розкладання рослинних і тваринних організмів. Споживання миш'яку водними організмами є однією з причин зниження концентрації його у воді, яка найбільш чітко проявляється в період інтенсивного розвитку планктону.

Значні кількості миш'яку надходять у водні об'єкти зі стічними водами збагачувальних фабрик, відходами виробництва барвників, шкіряних заводів і підприємств, що виробляють пестициди, а також з сільськогосподарських угідь, на яких застосовуються пестициди.

У природних водах сполуки миш'яку знаходяться в розчиненому і нерозчинному станах, співвідношення між якими визначається хімічним складом води і значеннями рН. У розчиненій формі миш'як зустрічається в трьох- і пятивалентній формі, головним чином у вигляді аніонів.

У річкових незабруднених водах миш'як знаходиться зазвичай в мікрограмових концентраціях. У мінеральних водах його концентрація може досягати декількох міліграмів у 1 дм3, в морських водах в середньому міститься 3 мкг/дм3, в підземних - зустрічається в концентраціях n·105 мкг/дм3.

Сполуки миш'яку в підвищених концентраціях є токсичними для організму тварин і людини: вони гальмують окисні процеси, пригнічують постачання киснем органів і тканин.

ГДК миш'яку складає 0,05 мг/дм3 (лімітуючий показник шкідливості - санітарно-токсикологічний) і ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,05 мг/дм3.

Нікель

Присутність нікелю в природних водах обумовлена складом порід, через які проходить вода: він виявляється в місцях родовищ сульфідних мідно-нікелевих руд і залізо-нікелевих руд. У воду потрапляє з ґрунтів і з рослинних та тваринних організмів при їх розпаді. Підвищений порівняно з іншими типами водоростей вміст нікелю виявлено в синьо-зелених водоростях. Сполуки нікелю у водні об'єкти надходять також із стічними водами цехів нікелювання, заводів синтетичного каучуку, нікелевих збагачувальних фабрик. Величезні викиди нікелю супроводжують спалювання викопного палива.

Його концентрація може знижуватися в результаті випадання в осад таких сполук, як ціаніди, сульфіди, карбонати або гідроксиди (при підвищенні значень рН), за рахунок споживання його водними організмами і процесів адсорбції.

У поверхневих водах сполуки нікелю перебувають у розчиненому, нерозчиненому і колоїдному стані, кількісне співвідношення між якими залежить від складу води, температури і значень рН. Сорбентами сполук нікелю можуть бути гідроксид заліза, органічні речовини, високодисперсний карбонат кальцію, глини. Розчинені форми являють собою головним чином комплексні іони, найчастіше з амінокислотами, гуміновими та фульвокислотами, а також у вигляді міцного ціанідного комплексу. Найбільш поширені в природних водах сполуки нікелю, у яких він знаходиться в ступені окислення +2. З'єднання Ni3+ утворюються зазвичай в лужному середовищі.

Сполуки нікелю, будучи каталізаторами, відіграють важливу роль у кровотворних процесах. Його підвищений вміст надає специфічну дію на серцево-судинну систему. Нікель належить до числа канцерогенних елементів. Він здатний викликати респіраторні захворювання. Вважається, що вільні іони нікелю (Ni2+) приблизно в 2 рази більш токсичні, ніж його комплексні сполуки.

У річкових незабруднених і слабко забруднених водах концентрація нікелю коливається зазвичай від 0,8 до 10 мкг/дм3; в забруднених вона становить кілька десятків мікрограмів в 1 дм3. Середня концентрація нікелю в морській воді 2 мкг/дм3, в підземних водах - n·103 мкг/дм3. У підземних водах, що омивають нікельвмісні гірські породи, концентрація нікелю іноді зростає до 20 мг/дм3.

Вміст нікелю в водних об'єктах лімітується: ГДК складає 0,1 мг/дм3 (лімітуюча ознака шкідливості - загальносанітарна), ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,01 мг/дм3 (лімітуюча ознака шкідливості - токсикологічна).

Олово

У природні води надходить в результаті процесів вилуговування олововмісних мінералів (каситерит, станін), а також зі стічними водами різних виробництв (фарбування тканин, синтез органічних фарб, виробництво сплавів з добавкою олова та ін.).

Токсична дія олова невелика.

У незабруднених поверхневих водах олово міститься в субмікрограмових концентраціях. У підземних водах його концентрація досягає одиниць мікрограмів в 1 дм3.

ГДК становить 2 мг/дм3.

Ртуть

У поверхневі води сполуки ртуті можуть надходити в результаті вилуговування порід у районі ртутних родовищ (кіновар, метациннабарит, лівінгстоніт), в процесі розкладання водних організмів, що накопичують ртуть. Значні кількості надходять у водні об'єкти зі стічними водами підприємств, що виробляють барвники, пестициди, фармацевтичні препарати, деякі вибухові речовини. Теплові електростанції, що працюють на вугіллі, викидають в атмосферу значні кількості сполук ртуті, які в результаті мокрих і сухих випадінь потрапляють у водні об'єкти.

Зниження концентрації розчинених сполук ртуті відбувається в результаті вилучення їх багатьма морськими і прісноводними організмами, що володіють здатністю накопичувати її в концентраціях, що у багато разів перевищують їх вміст у воді, а також процесів адсорбції завислими речовинами і донними відкладеннями.

У поверхневих водах сполуки ртуті перебувають у розчиненому і нерозчинному станах. Співвідношення між ними залежить від хімічного складу води і значень рН. Нерозчинена ртуть являє собою сорбовані сполуки ртуті. Розчиненими формами є недисоційовані молекули, комплексні органічні й мінеральні сполуки. У воді водних об'єктів ртуть може знаходитися у вигляді метилртутних сполук.

Вміст ртуті в річкових незабруднених та слабко забруднених водах становить кілька десятих часток мікрограма в 1 дм3, середня концентрація у морській воді 0,03 мкг/дм3, в підземних водах 1-3 мкг/дм3.

Сполуки ртуті високо токсичні, вони вражають нервову систему людини, викликають зміни з боку слизової оболонки, порушення рухової функції і секреції шлунково-кишкового тракту, зміни в крові та ін. Бактеріальні процеси метилювання спрямовані на утворення метилртутних сполук, які у багато разів більш токсичні від мінеральних солей ртуті. Метилртутні сполуки накопичуються у рибі і можуть потрапляти в організм людини.

ГДК ртуті становить 0,0005 мг/дм3 (лімітуюча ознака шкідливості - санітарно-токсикологічна), ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,0001 мг/дм3.

Свинець

Природними джерелами надходження свинцю в поверхневі води є процеси розчинення ендогенних (галеніт) і екзогенних (англезит, церусит та ін.) мінералів. Значне підвищення вмісту свинцю в навколишньому середовищі (в тому числі і в поверхневих водах) пов'язане зі спалюванням вугілля, застосуванням тетраетилсвинцю як антидетонатора в моторному паливі, з виносом у водні об'єкти зі стічними водами рудозбагачувальних фабрик, деяких металургійних заводів, хімічних виробництв, шахт і т.д. Суттєвими факторами зниження концентрації свинцю у воді є адсорбція його нерозчиненими речовинами і осадження з ними у донні відкладення. У числі інших металів свинець витягується і накопичується гідробіонтами.

Свинець перебуває в природних водах у розчиненому і нерозчиненому (сорбованому) станах. У розчиненій формі зустрічається у вигляді мінеральних та органо-комплексів, а також простих іонів, у нерозчиненій - головним чином у вигляді сульфідів, сульфатів і карбонатів.

У річкових водах концентрація свинцю коливається від десятих часток до одиниць мікрограмів в 1 дм3. Навіть у воді водних об'єктів, прилеглих до районів поліметалічних руд, його концентрація рідко досягає десятків міліграмів у 1 дм3. Лише в хлоридних термальних водах концентрація свинцю іноді досягає декількох міліграмів у 1 дм3.

Свинець - промислова отрута, здатний при несприятливих умовах виявитися причиною отруєння. В організм людини проникає головним чином через органи дихання і травлення. Видаляється з організму дуже повільно, внаслідок чого накопичується в кістках, печінці та нирках.

Лімітуючий показник шкідливості свинцю - санітарно-токсикологічний. ГДК свинцю становить 0,03 мг/дм3, ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,1 мг/дм3.

Тетраетилсвинець

Надходить у природні води у зв'язку з використанням в якості антидетонатора в моторному паливі водних транспортних засобів, а також з поверхневими стоками з міських територій.

Дана речовина характеризується високою токсичністю, володіє кумулятивними властивостями.

Вміст тетраетилсвинцю у воді водойм господарсько-питного, культурно-побутового і рибогосподарського призначення не допускається (ГДК - повна відсутність).

Срібло

Джерелами надходження срібла в поверхневі води служать підземні води та стічні води копалень, збагачувальних фабрик, фотопідприємств. Підвищений вміст срібла буває пов'язаним із застосуванням бактерицидних і альгіцидних препаратів.

У стічних водах срібло може бути присутнім в розчиненому і нерозчиненому виглядах, здебільшого у формі галоїдних солей.

У незабруднених поверхневих водах срібло знаходиться в субмікрограмових концентраціях. У підземних водах концентрація срібла коливається від одиниць до десятків мікрограмів в 1 дм3, в морській воді - в середньому 0,3 мкг/дм3.

Іони срібла здатні знищувати бактерії і вже в незначній концентрації стерилізують воду (нижня межа бактерицидної дії іонів срібла 2·10-11 моль/дм3). Роль срібла в організмі тварин і людини вивчена недостатньо.

ГДК срібла становить 0,05 мг/дм3.

Сурма

Сурма надходить у поверхневі води за рахунок вилуговування мінералів сурми (стибніт, сенармонтит, валентиніт, сервантит, стибіоканит) і зі стічними водами гумових, скляних, фарбувальних, сірникових підприємств.

У природних водах сполуки сурми знаходяться в розчиненому і нерозчиненому стані. В окисно-відновних умовах, характерних для поверхневих вод, можливе існування як тривалентної, так і п’ятивалентної сурми.

У незабруднених поверхневих водах сурма перебуває в субмікрограмових концентраціях, в морській воді її концентрація досягає 0,5 мкг/дм3, в підземних водах - 10 мкг/дм3.

ГДК сурми становить 0,05 мг/дм3 (лімітуючий показник шкідливості - санітарно-токсикологічний), ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,01 мг/дм3.

Хром

У поверхневі води сполуки трьох- і шестивалентного хрому потрапляють в результаті вилуговування з порід (хроміт, крокоїт, уваровіт та ін.). Деякі кількості надходять в процесі розкладання організмів і рослин, з ґрунтів. Значні кількості можуть надходити у водойми зі стічними водами гальванічних цехів, фарбувальних цехів текстильних підприємств, шкіряних заводів і підприємств хімічної промисловості. Зниження концентрації іонів хрому може спостерігатися в результаті споживання їх водними організмами і процесів адсорбції.

У поверхневих водах сполуки хрому знаходяться в розчиненому і нерозчиненому станах, співвідношення між якими залежить від складу вод, температури, рН розчину. Нерозчинені сполуки хрому являють собою в основному сорбовані сполуки хрому. Сорбентами можуть бути глини, гідроксид заліза, високодисперсний осад карбонат кальцію, залишки рослинних і тваринних організмів. У розчиненій формі хром може знаходитися у вигляді хроматів і біхроматів. При аеробних умовах Cr (VI) переходить в Cr (III), солі якого в нейтральному і лужному середовищах гідролізуються з виділенням гідроксиду.

У річкових незабруднених і слабко забруднених водах вміст хрому коливається від декількох десятих часток мікрограма у літрі до декількох мікрограмів в літрі, у забруднених водоймах вона досягає декількох десятків і сотень мікрограмів на літрі. Середня концентрація в морських водах – 0,05 мкг/дм3, в підземних водах - зазвичай у межах n·10 - n·102 мкг/дм3.

Сполуки Cr (VI) та Cr (III) в підвищених кількостях мають канцерогенні властивості. Сполуки Cr (VI) є більш небезпечними.

Їх вміст їх у водоймах санітарно-побутового використання не повинен перевищувати ГДК для Cr (VI) 0,05 мг/дм3, для Cr (III) 0,5 мг/дм3. ГДК у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, для Cr (VI) – 0,001 мг/дм3, для Cr (III) – 0,005 мг/дм3.

Цинк

Потрапляє у природні води в результаті природних процесів руйнування і розчинення гірських порід та мінералів (сфалерит, цинкіт, глосларит, смітсоніт, каламін), а також зі стічними водами рудозбагачувальних фабрик і гальванічних цехів, виробництв пергаментного паперу, мінеральних фарб, віскозного волокна та ін.

У воді існує головним чином в іонній формі або у формі його мінеральних і органічних комплексів. Іноді зустрічається в нерозчинних формах: у вигляді гідроксиду, карбонату, сульфіду та ін.

У річкових водах концентрація цинку зазвичай коливається від 3 до 120 мкг/дм3, в морських - від 1,5 до 10 мкг/дм3. Вміст у рудних і особливо в шахтних водах з низькими значеннями рН може бути значним.

Цинк відноситься до числа активних мікроелементів, що впливають на ріст і нормальний розвиток організмів. У той же час багато сполук цинку токсичні, насамперед його сульфат і хлорид.

ГДК Zn2+ складає 1 мг/дм3 (лімітуючий показник шкідливості - органолептичний), ГДК Zn2+ у воді водойми, яка використовується в рибогосподарських цілях, - 0,01 мг/дм3 (лімітуюча ознака шкідливості - токсикологічна).

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus