Загрязнение воды тяжелыми металлами: опасность для водной среды, последствия и способы предотвращения

Питьевая вода в прозрачном стакане внушает доверие внешним видом и прекрасно утоляет жажду. Но говорить о гарантированной безопасности этой воды нельзя.

Всегда остаётся вероятность попадания в гидросферу тяжелых металлов из загрязненной человеком водной среды.

Опасность загрязнения водоемов и мирового океана данными элементами связана с тем, что тяжелые металлы в воде не обнаруживаются органолептически, то есть не заметны на вкус, запах и цвет.

Их присутствие в чашке чая или скважине на дачном участке определит только химическая лаборатория, располагающая методиками анализа и необходимым оборудованием для контроля качества вод.

Понятие и определение

К тяжелым металлам с точки зрения химии относят элементы таблицы Менделеева, обладающие металлическим свойствами и относительной атомной массой выше 50. Другой критерий — плотность, равная или превышающая удельный вес железа (7,8 г/см³).

Но в водоочистке и медицине понятие «тяжелые металлы» трактуется шире. Этот термин объединяет вещества с металлическими свойствами, наносящие серьезный ущерб людям и экосистемам.

Самыми опасными являются следующие элементы:

• хром (51,9);
• никель (58,7);
• кобальт (58,9);
• медь (63,5);
• цинк (65,4);
• мышьяк (74,9);
• кадмий (112,4);
• ртуть (200,6);
• свинец (207,2).

С чем связана опасность?

В гидросферу тяжелые металлы попадают в ходе природных процессов и в результате человеческой деятельности.

Загрязнение водоемов и водотоков природными тяжелыми элементами происходит тогда, когда пластовые воды растворяют минералы горных пород, а частицы почвы, разрушенной эрозиями, уносятся в водоемы вместе с атмосферными осадками.

Тяжелые металлы берутся в почве, а затем мигрируют в гидросферу в результате трёх естественных процессов в природе:

1. Прямое обогащение. Чернозём на Алтае естественно обогащен мышьяком в концентрации 100-150 мг/кг.

2. Нарушение баланса между химическими элементами. Содержание мышьяка в странах Южной Азии превышает 200 мкг/л при норме 10 мкг/л. Причина — нарушение буферной роли почвы, в сдвиге оптимального соотношения мышьяка и железа в водонасыщенных осадках, где благодаря присутствию пирита образуется восстановительная среда.

3. Активизация литогенных тяжелых элементов. В почве западной части США в фосфоритных месторождениях и сопряженных с ними углистоглинистых сланцах содержится селен (Se) в концентрации 700 мг/кг при норме для почв США 0,4 мг/кг. В момент орошения этих участков для нужд сельского хозяйства селен почвы становится подвижным и переносится в водоемы с потоками дренажной воды. Концентрация Se в телах животных и тканях водолюбивых растений достигает уровня 3000 мг/кг. Гибель скота в штатах Айдахо, Юта и Вайоминг учёные связывают с высоким содержанием селена, содержащегося в воде и растениях этих территорий.

Природное загрязнение гидросферы тяжелыми металлами нельзя игнорировать, но большинство токсичных элементов в воду сбрасывает всё же человек, непрерывно наращивающий масштабы промышленного производства и сельскохозяйственной деятельности.

Источники антропогенного загрязнения водоемов

К таковым относятся:

• горнодобывающие заводы;
• тепловые электростанции;
• заводы, производящие пластмассу, композиты, краски;
• металлургическая промышленность;
• нефтеперегонные заводы и предприятия по добыче нефти;
• металлургические комбинаты;
• заводы по производству электротехники и гальванического оборудования;
• комбинаты по выпуску удобрений;
• свалки бытовых отходов и крупные промышленные полигоны.

Недостаточное очищение промышленных и бытовых стоков, а также смыв удобрений с полей загрязняет поверхностные водоемы, ощутимо затрудняя их использование. При повреждении водоупорных горизонтов ядовитые вещества с поверхности способны просочиться в подземные водотоки, поэтому водозаборные скважины также не защищены от агрессивных антропогенных воздействий.

Последствия

Тяжелые металлы из поверхностных и подземных вод при недостаточной очистке проникают в систему водоснабжения, и затем с питьевой водой попадают в организм человека. Тяжёлые металлы склонны к биоаккумуляции – накоплению в органах и тканях с течением времени.

С каждой чашкой чая, если вода загрязнена, незаметные токсиканты проникают в тело человека. Тяжелые металлы опасны тем, что они сохраняются быстрее, чем они расщепляются (метаболизируются) или выводятся из организма.

Концентрация токсичных химических веществ в организме со временем увеличивается и с определенного момента начинает негативно воздействовать на здоровье.

Люди становятся восприимчивыми к простудам, страдают аллергией, мышечными болями. Нарушается память, снижаются умственные способности, появляется вялость или наоборот нервозность. При длительном воздействии тяжелых металлов на организм человека развиваются состояния, имитирующие болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз.

Повторный длительный контакт с некоторыми тяжелыми металлами и их соединениями провоцирует онкологические заболевания.

Последствия загрязнения вод мирового океана различными видами металлом мы свели в таблицу:

Способы предотвращения

На сооружениях очистки используют несколько способов удаления тяжелых металлов из воды. Выбор метода зависит от концентрации элементов в воде и степени загрязнения жидкости.

Заключение

Решить проблему многолетнего антропогенного загрязнения воды тяжелыми металлами можно только путем улучшения экологической обстановки в стране и мире, поскольку даже современные методы очистки воды не позволяют досконально удалить все вредные примеси. И у себя дома не лишним будет установить фильтр для воды, чтобы самому не стать таким фильтром.