Između 1800. i 1945. godine počeli su se proizvoditi prvi kemijski proizvodi koji su se eksponencijalno upotrebljavali kako je stanovništvo raslo. Većina tih proizvoda bila je izrađena od metala ili derivata. Istovremeno s povećanjem uporabe kemijskih proizvoda, povećala se i njihova pojava u vodama. Teški metali uglavnom dolaze iz prirode, ali kada se njihova struktura promijeni ili dođu u kontakt sa živim bićima, mogu uzrokovati zdravstvene učinke, pa čak i smrt te destabilizirati vodene ekosustave. U Zelenom ekologu ćemo vam objasniti kako dolazi do onečišćenja teškim metalima u vodi i njezinih posljedica.
Što su teški metali i primjeri
Teški metali su skupina kemijskih elemenata čija je atomska težina između 63,55 (bakar) i 200,59 g/mol (živa), a gustoće im se kreću između 4 i 7 g/cm3. The najčešće korišteni i poznati teški metali jer njihovi ekološki problemi su:
- Olovo (Pb).
- Merkur (Hg).
- Cink (Zn).
- Kadmij (Cd).
- Bakar (Cu).
- molibden (Mo).
- Mangan (Mn).
- Nikal (Ni), između ostalih.
Uključeni su i drugi lakši otrovni elementi kao što su:
- Aluminij (Al).
- Berilij (Be).
- Arsen (As).
Teški metali dolaze iz a širok izbor fontova, prirodni i umjetni:
- The Prirodni izvori odgovaraju mineralima bogatim metalima iz temeljnih stijena ili vulkana.
- The antropski izvori ili umjetni odgovaraju rudarskim nalazištima, industrijama i energentima i svemu što je povezano s njihovim transportom.
Različiti teški metali neophodni su za pravilno funkcioniranje ekosustava. Metali kao što su željezo, bakar, cink i molibden neophodni su biljkama i životinjama jer su dio enzima i drugih proteina. Na primjer, hemocijanin, protein krvne plazme odgovoran za izmjenu plinova kod rakova, mekušaca i pauka, sadrži bakar. Posebno u moru, ali i u slatkoj vodi, željezo djeluje kao ograničavajući čimbenik u primarnoj proizvodnji, dok molibden djeluje kao ograničavajući čimbenik u brzini fiksacije dušika. Ti metali moraju biti koji se prirodno pojavljuju u niskim koncentracijama ali ako su u većim koncentracijama, čak i neznatno, mogu biti otrovne. Ostali teški metali kao što su arsen, kadmij, olovo i živa jednostavno su otrovni i nisu potrebni u biološkim aktivnostima.
Kako dolazi do onečišćenja teškim metalima u vodi
Pojavljuje se zagađenje okoliša teškim metalima kada se vađenje i korištenje ovih intenziviraju. Urbani razvoj također je pridonio ulasku teških metala u okoliš, budući da je za urbanizaciju potrebno transformirati tlo i podlogu ispod. Osim toga, nepročišćena kanalizacija, procjedne vode na odlagalištima ili odlaganje otpada u okoliš također su izvor kontaminacije teškim metalima.
The industrijska i rudarska djelatnost Odgovoran je za ispuštanje u okoliš olova, žive, kadmija, arsena i kroma, štetnih kako za ljudsko zdravlje tako i za druga živa bića.
Velik dio olova se oslobađa iz recikliranje baterija i industrijskog otpada kao što su zavari, metali, obloge kabela itd. Olovo zagađuje vodu putem soli topljivih u vodi koje se uglavnom stvaraju u industriji boja i pirotehnika, u proizvodnji glazirane keramike, u fototermografiji i tehnikama bojanja stakla, u proizvodnji kemikalija kao što je tetraetil olovo (antidetonacija u benzinu) i u rudarskoj industriji, između ostalog.
Živa ima posebnu karakteristiku da je u stanju okoliša u tekućem stanju. Međutim, nije tako otrovan kao njegove pare i derivati. Neki spojevi žive potječu iz tvornice polivinil klorida (PVC) i drugih kloriranih spojeva, fungicidnih boja i pesticida, eksplozivnih detonatora i plastike, iz rudarskih aktivnosti kao što je vađenje cinobera (minerala živinog sulfida), zlata i srebra te u rafinerijama nafte.
A mali dio onečišćenja od voda sa živom dolazi iz biološka aktivnost. Neke anaerobne bakterije koje žive na dnu jezera sposobne su transformirati živu i druge anorganske derivate u organske spojeve žive procesom metilacije (dodatkom -CH3 skupina).
Drugi posebno otrovan metal je kadmij, koji ima tendenciju stvaranja vodenih spojeva. Najrasprostranjeniji spojevi kadmija u industriji su halogenidni kompleksi, cijanid i amin. Kadmij zagađuje vodu uglavnom ispuštanja otpadnih voda sirovine iz industrija kao što su dorada metala, elektronika, legure željeza i proizvodnja željeza i cinka, proizvodnja pigmenata (boje i bojila), baterija (kadmij, nikal), plastični stabilizatori, fungicidi, tretmani kao što je elektrotaloženje i njegova upotreba u nuklearnim reaktorima.
Neki derivati kadmija koriste se kao katalizatori, a njihove soli organskih kiselina (laurat, stearat ili kadmij benzoat) koriste se kao svjetlosni i temperaturni stabilizatori u plastici. Ovi stabilizatori mogu kontaminirati hranu ako se pohranjuju u plastici koja ih sadrži.
Cijanidi, koji dolaze iz galvanske industrije, iz rafinerija i od čišćenja metala, ispuštaju se u otpadne vode, onečišćujući vodene ekosustave. Drugi metali kao što su arsen, bakar i krom se široko koriste kao sredstva za zaštitu drva i pepeo od ugljena Sadrže tragove mnogih teških metala.
Općenito, teški metali, osim arsena, molibdena i selena, slabo su topljivi u alkalnim vodama (pH> 7) i mogu se vezati za organske čestice. Na taj se način metali mogu pojaviti u vrlo visokim toksičnim koncentracijama u vodama koje su naizgled čiste, netaknute i bistre, kao što su oligotrofne vode planinske rijeke. Koncentracije teških metala mogu biti posebno visoke u mekim vodama koje teku kroz područja s mineralima sumpora ili ostacima rudarstva.
Posljedice teških metala u vodi
Teški metali su moćni agensi koji imaju značajan učinak na slatkovodne ekosustave. Ovi metali se obično nalaze u niskim koncentracijama, u dijelovima na milijun (ppm) ili dijelovima na milijardu (ppb), što ih čini teškim i skupim za otkrivanje.
Postoje neki bioindikatori poput vodenih makrobeskralježnjaka koji mogu akumulirati teške metale u svom egzoskeletu, čak i tjednima i mjesecima. Na primjer, ličinke djetlića su dobre bioindikatori srednje koncentracije metala kao što su kadmij i molibden u planinskim potocima zahvaćenim ispuštanjem otpadnih voda iz rudnika.
Iako su metali u niskim koncentracijama, oni imaju niz posljedice na ekosustave, što ćemo objasniti u nastavku.
Smrtonosni i subletalni učinci na organizme
Učinci teških metala mogu klasificirati kao akutne ili kronične. Akutni učinci nastaju u kratkom vremenskom razdoblju i obično završavaju ubijanjem ili teškim oštećenjem organizama. Tipični subletalni učinci su smanjena stopa rasta i promjene u ponašanju ili razvoju.
S druge strane, kronični učinci su oni koji se javljaju dugoročno. Mnogi metali su:
- Kancerogeni: uzrokovati rak.
- Teratogena: negativno utječu na razvoj.
- Mutageno: oštetiti DNK.
- Neurotoksično: negativno utječu na neuronske i kognitivne funkcije.
- Endokrini disruptori: ponašaju se ili ometaju hormone.
- Oni čak mogu oštetiti imunološki sustav organizama.
Bioakumulacija
Teški metali također imaju neizravne učinke na živa bića jer jesu bioakumulirati u organizmima a kreću se kroz prehrambene mreže. Mnogi metali, kao što su organski spojevi žive, su lipofilni, tj. topljiviji u masti nego u vodi, te stoga imaju tendenciju nakupljanja u masnom tkivu životinje. Iako se mnogi metali nalaze u niskim koncentracijama, reda veličine dijelova po trilijunu (ppt), oni mogu ili ne moraju biti izravno toksični za živa bića, međutim, zbog bioakumulacije, mogu se akumulirati na vrlo otrovnim razinama u organizmima.
Biomagnifikacija
Biomagnifikacija je proces kojim se lipofilni metali kreću u lancu ishrane, od plijena do grabežljivca. Primjerice, fitoplankton pri filtriranju vode nakuplja lipofilne metale u vašem tijelu, pa će koncentracija metala u tijelu postati veća nego u vodi. Kada zooplankton konzumira fitoplankton, dio tih metala se prenosi u masti zooplanktona, povećavajući zauzvrat njihovu koncentraciju u odnosu na fitoplankton. Taj se proces nastavlja prema vrhu prehrambenog lanca. To kaže vrlo uobičajeno pravilo svaka trofička razina sposobna je akumulirati do deset puta više toksičnosti od prethodne trofičke razine.
Ako želite pročitati više članaka sličnih Kontaminacija teškim metalima u vodi, preporučamo da unesete našu kategoriju Onečišćenja.
