Тяжелые металлы в воде - это примеси, высокое содержание которых опасно для здоровья и окружающей среды. Формально таковыми считаются металлы с плотностью выше, чем у железа.
К тяжелым относят около 40 металлов, из них около 10 являются особо опасными. Тяжелые металлы характеризуются:
Стойкостью;
Токсичностью даже в небольших количествах;
Способностью легко накапливаться и тяжело выводиться.
Как тяжелые металлы попадают в воду
Загрязнение может происходить искусственными или естественными способами. К естественным относят:
Контакт природных источников воды с горными породами, в которых содержатся тяжелые металлы. Постепенно горные породы растворяются, и происходит высвобождение тяжелых металлов;
Попадание поверхностной воды, дождевой или талой, в подземные источники. Поверхностная вода является самой загрязненной;
Выпадение кислотных дождей - любые осадки, при которых происходит понижение водородного показателя из-за загрязнения воздуха кислотными оксидами;
Извержение вулканов.
Но все же основной урон наносит промышленная деятельность человека. Искусственные способы загрязнения воды тяжелыми металлами:
Нефтепереработка;
Электростанции, сжигающие уголь;
Черная и цветная металлургия;
Металлообработка;
Машиностроение;
Добыча и переработка руды;
Сжигание отходов;
Использование автотранспорта на бензине;
Сельскохозяйственная деятельность - в частности, удобрение почвы и отходы животноводческих комплексов.
Сперва тяжелые металлы искусственным путем попадают в почву, затем смываются водой.
Основные тяжелые металлы
Все тяжелые металлы можно разделить по степени опасности. На первом месте стоят самые опасные и токсичные, например - ртуть. Этот жидкий металл однозначно является самым ядовитым из всего перечня тяжелых металлов. Концентрация ртути в воде больше чем 0,0005 мг на литр уже является токсичной.
Ртуть сперва попадает в воздух, затем оказывается в воде. Она выделяется при сжигании промышленных отходов, угля на электрических станциях, а также при производстве аккумуляторов. В результате происходит накопление ртути в грунтовых водах.
Попадая в водоемы и океаны, ртутная вода загрязняет рыбу и прочих водных обитателей. Загрязненная рыба и морепродукты становятся одним из источников тяжелых металлов для человека. Попадая в организм, ртуть постепенно разрушает все системы и органы. Она может проникать даже в мозг.
К очень опасным относится и свинец - он также отравляет весь организм человека. Это один из самых распространенных в окружающей среде тяжелых металлов. Он может попадать в воду из природных минералов, содержащих свинец. Также он выделяется в процессе добычи и обработки металлов и сплавов, содержится в автомобильных выхлопах, бытовых отходах.
Кадмий - еще один весьма токсичный тяжелый металл. Опасным является не кадмий в чистом виде, а любые его соединения в концентрации от 0,001 мг/л. Этот тяжелый металл попадает в воду как при естественных процессах (выщелачивание руд цветных металлов), так и выбросов рудообрабатывающих предприятий в сточные воды.
Также кадмием загрязняется и воздух - например, в процессе горения угля на теплоэлектростанциях. А уже из воздуха металл попадает на землю и в воду. Главным образом кадмий накапливается в почках и печени человека.
К среднему классу относятся такие металлы, как:
Цинк - содержится в воде в виде растворимых соединений (сульфаты и хлориды). Ядовита концентрация от 5 мг/л;
Кобальт - содержится в природе;
Никель - способен влиять на структуру ДНК человека. В воду попадает преимущественно из горных пород. Представляет опасность в концентрации от 0,1 мг/л;
Медь - опасность представляют некоторые ее соединения в концентрации от 1 мг/л. В больших количествах нарушает работу головного мозга вплоть до возникновения психоорганических заболеваний. Таких как болезнь Альцгеймера;
Молибден - входит в состав природных минералов;
Сурьма;
Хром.
Это еще не все тяжелые металлы, полный перечень включает около 4 десятков наименований.
Как определить, много ли в воде тяжелых металлов
Высокую концентрацию некоторых тяжелых металлов в воде можно определить самостоятельно. Например:
Если много марганца, на сантехнике появляется буро-черный налет. Вода же приобретает вяжущий привкус, ее цвет желтеет.
Свинец придает воде сладковатый вкус.
Железо придает воде металлический привкус, делает ее мутной. На сантехнике остается рыжий налет.
Но все же большинство тяжелых металлов никак нельзя обнаружить исходя из вида, вкуса или запаха воды. Та же ртуть, самый опасный металл, не имеет ни вкуса, ни запаха. И даже наблюдая какие-то особенности водопроводной воды, можно сделать только предположение, но никак не стопроцентный вывод.
Неплохим вариантом для домашней проверки могут стать тест-полоски на содержание тяжелых металлов, которые имеются в свободной продаже. При помощи таких полосок можно получить общее представление о загрязненности воды. Но все же лучшим способом точно определить содержание тяжелых металлов в воде будет лабораторный анализ.
Исследование воды на тяжелые металлы
Самый достоверный результат даст лабораторное исследование. Такой анализ максимально точно покажет, в каком количестве в воде присутствует тот или иной тяжелый металл.
Важно правильно взять пробу воды для исследования. Какие есть нюансы:
Если вода берется из скважины, ее нужно сперва прокачать в течение 30 минут. Из аккумулятора брать материал на пробу нельзя, результат не будет достоверным;
Если проверяется вода из колодца, необходимо извлечь 5-10 ведер воды. Слить их в одну большую емкость и производить забор пробы оттуда.
Если вода берется из-под крана, то перед забором пробы нужно сливать ее в течение 10-15 минут, сильным напором.
Когда нужная подготовка выполнена, осуществляется непосредственно забор в тару. Тарой может служить чистая пластиковая бутылка 1,5 л - новая или из-под питьевой воды без добавок.
Емкость ополаскивается той же водой, которая будет браться на анализ;
Наполняется до самых краев небольшой струйкой, чтобы избежать появления пузырьков;
Плотно закрывается и прячется в темное место, либо оборачивается тканью;
Отвозится в лабораторию в течение ближайших пары часов. При этом нельзя допускать нагрева или охлаждения воды в бутылке.
Есть 3 способа выявления тяжелых металлов в лаборатории:
Фотометрический анализ - это избирательное поглощение электромагнитного излучения.
Люминесцентный анализ - исследуется интенсивность излучения, которое образуется при выделении избыточной энергии молекулами тяжелых металлов.
Атомно-эмиссионная спектрометрия - изучают спектры испускания свободных атомов и ионов.
Результат анализа воды на тяжелые металлы будет готов в течение недели - в зависимости от вида исследования. Он будет предоставлен в удобной для клиента форме, в том числе в виде электронного отчета.
В каких случаях стоит проверить воду в лаборатории
Проверка на тяжелые металлы не будет лишней в любом случае. Но особенно она рекомендуется в следующих ситуациях:
При обеспечении дома водой из подземных источников. В этом случае обязательна полная проверка качества воды;
При переезде - чтобы проверить качество питьевой воды на новом месте;
Если качество питьевой воды заметно изменилось. Например, появился незнакомый запах, привкус или цвет;
При подборе очищающего фильтра для водопроводной воды или воды из скважины. Такой выбор сильно зависит от химического состава конкретной воды;
При выборе производителя питьевой воды в бутылках. Не все компании отличаются порядочностью и следуют должным стандартам.
Также контроль содержания тяжелых металлов в воде обязателен для жителей определенных регионов. Например, живущим вблизи промышленных предприятий.
Вред тяжелых металлов для здоровья
Высокое содержание тяжелых металлов в воде негативно сказывается на состоянии здоровья человека. Организм способен выводить тяжелые металлы, однако это очень длительный процесс. Когда их поступает слишком много, они не успевают выводиться и начинают накапливаться в органах и тканях.
Каждый тяжелый металл имеет свои последствия для здоровья. В общем виде отравление тяжелыми металлами можно описать так:
Снижение когнитивных функций - внимания, памяти, концентрации;
Нарушения сна;
Быстрая утомляемость и апатия;
Рост новообразований, в том числе злокачественных (канцерогенный эффект);
Хрупкость костей, вследствие чего становится легче получить перелом;
Проблемы с пищеварительными органами - возникают язвы, гастриты и пр.;
Страдает нервная система - некоторые тяжелые металлы очень нейротоксичны. Как минимум, появляется эмоциональная неустойчивость, максимум - развиваются психические заболевания;
Появляются проблемы с сердцем и сосудами: головные боли, головокружения, сердечная недостаточность.
Наблюдается общее снижение иммунитета - человек начинает чаще болеть.
Все эти последствия могут наступить в результате длительного употребления воды с солями тяжелых металлов. Особенно драматично такое загрязнение сказывается на детях, значительно замедляя их умственное и физическое развитие.
Польза тяжелых металлов для здоровья
Вред тяжелых металлов не однозначен. В микродозах практически любое химическое соединение является полезным и даже необходимым для нормальной работы организма.
Какую пользу могут нести тяжелые металлы в умеренных или малых количествах:
Ртуть - ее микродозы помогают регулировать биохимические процессы в организме;
Кобальт - принимает участие в синтезе витамина B12, гормонов щитовидной железы, ДНК и РНК.
Свинец - помогает восстановлению тканей, участвует в обмене кальция, регулирует уровень гемоглобина в крови.
Мышьяк - регулирует обмен фосфора и кальция. Полезен для ЖКТ в небольших количествах - мышьяк содержится в минеральных водах и в мумие.
Кадмий - участвует в углеводном обмене и активации ферментов;
Цинк - участвует в образовании белков и ДНК, способствует заживлению ран, укреплению иммунитета.
Вред тяжелых металлов для экологии
Тяжелые металлы загрязняют окружающую среду на всех уровнях: воздух, почва, вода. Если они привносятся извне, то есть в результате деятельности человека, то сперва попадают либо в воздух, либо в воду - путем сброса промышленных отходов в водоемы. А оттуда уже проникают в почву.
В природных же условиях наоборот: тяжелые металлы попадают в воду преимущественно из почвы, путем естественных процессов. Они содержатся в почве в составе различных минералов. Исключение - кислотные осадки, которые загрязняют и почву, и воду одновременно.
Наличие тяжелых металлов в природе негативным образом влияет не только на человека. Страдает также животный и растительный мир на всех уровнях. Тяжелые металлы влияют на нормальное функционирование живых организмов, замедляют рост растений. Только некоторые живые организмы отличаются стойкостью к тяжелым металлам.
Как очистить воду от тяжелых металлов
Чтобы выбрать метод очистки, необходимо предварительно сделать развернутый анализ. Самые популярные методы в быту и промышленности:
Обратный осмос - это метод очищения, при котором вода под большим напором проходит через специальную мембрану. Мембрана задерживает до 98 процентов примесей, содержащихся в воде, в том числе тяжелые металлы и их соединения. Все благодаря небольшим отверстиям,
Добавление реагентов в воду, например: гидроксиды калия и натрия, карбонат или сульфид натрия. В результате такой химической реакции тяжелые металлы становятся нетоксичными соединениями. Выбор реагента зависит от химического состава конкретной воды, так как некоторые соединения способны легко восстанавливаться после такого воздействия.
Метод ионного обмена - для этого используются специальные смолы или волокнистые материалы, нацеленные конкретно на взаимодействие с тяжелыми металлами. Они вступают с ними в химическую реакцию и производят их замещение.
Электродиализ - дорогостоящий метод, применяется сравнительно редко. Тяжелые металлы устраняются из воды путем воздействия электрическим полем.
Нанофильтрация - удаление тяжелых металлов из воды при помощи нанофильтров. Это мембраны с очень мелкими отверстиями, ими могут служить керамика, полиамиды, ацетат целлюлозы. Метод нанофильтрации подходит в случае несильных загрязнений либо в качестве финального этапа очистки воды.
Comments