Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Źródła metali ciężkich w środowisku (antropogeniczne i natu

No description
by

Marzena Kotarba

on 15 January 2016

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Źródła metali ciężkich w środowisku (antropogeniczne i natu

Rtęć (Hg, łac. hydrargyrum, z gr. hydrargyros – płynne srebro)
Metale ciężkie:
To pierwiastki o gęstości większej od 4,5 g/cm3.
• w reakcjach chemicznych wykazują tendencję do oddawania elektronów.
• w stanie stałym i ciekłym charakteryzują się dobrą przewodnością cieplną i elektryczną.
• posiadają połysk metaliczny.
• mają wysoką temperaturę topnienie i wrzenia.
• są kowalne i ciągliwe, a ich pary są najczęściej jednoatomowe.
• wykazują właściwości redukujące.
• do metali ciężkich zaliczamy: Cu, Co, Cr, Cd, Fe, Zn, Pb, Sn, Hg, Mn, Ni, Mo.
Podział metali:
Metale ciężkie mogą być u ludzi przyczyną zatruć ostrych jak i przewlekłych.
Silne działanie toksyczne wykazują związki łatwo rozpuszczalne w wodzie i płynach ustrojowych.
Ołów (Pb, łac. plumbum)
Chrom (Cr, łac. chromium)
Źródła metali ciężkich w środowisku (antropogeniczne i naturalne)
Źródła zanieczyszczeń środowiska
Metale ciężkie, podobnie jak wiele innych chemicznych substancji, mogą występować naturalnie w środowisku oraz trafiać do niego jako rezultat działalności człowieka. Źródła zanieczyszczeń środowiska wspomnianymi metalami mogą w związku z tym być:
Naturalny
Naturalnymi źródłami zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego ołowiem są głównie pyły i gazy pochodzące z wybuchów wulkanów i pożarów lasów (te ostatnie raczej uruchamiają ołów już obecny w środowisku). Źródła te dostarczają do gleby 1800 t tego metalu rocznie.
Marzena Kotarba, gr 6A.
Naturalne:
Obieg i migracja metali ciężkich w naturalnym środowisku przyrodniczym związane są głównie z takimi procesami jak:
Antropogeniczne:
różne gałęzie przemysłu
energetyka
komunikacja
gospodarka komunalna
wysypiska odpadów
przemysł chemiczny
nawozy i odpady stosowane do nawożenia
energetyka oparta na spalaniu węgla kamiennego i brunatnego
kopalnictwo rud i hutnictwo
spaliny
Zawartość w skorupie ziemskiej [%]
Żelazo 5,6
Mangan 0,095
Chrom 0,0102
Nikiel 0,0084
Cynk 0,007
Miedź 0,006
Kobalt 0,0025
Molibden 1,2x10-4
Kadm 1,5x10-5
Rtęć 8,5x10-6
Metale ciężkie można podzielić na dwie grupy:
metale niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmów tzw. mikroelementy (należą do nich np.
Zn, Cu, Fe, Cr3+
).
metale całkowicie zbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmów, wręcz zaburzające procesy życiowe (należą do nich np.
Pb, Cd, Hg, Cr, Ni
).
Drogi przedostawania się do organizmu:
Dostaje się do organizmu poprzez układ oddechowy, z pożywieniem i wodą. Najlepiej, bo w około 50% resorbowany jest przez układ oddechowy .
Antropogeniczny:
Działalność człowieka - kopalnie, huty, motoryzacja, przemysł, a także rolnictwo (głównie nawozy fosforowe i pestycydy) - to około 440 tys. ton w ciągu roku. Zawartość różnych izotopów ołowiu w glebie może być praktycznym wskaźnikiem umożliwiającym określenie, jaka ilość tego pierwiastka pochodzi ze źródeł naturalnych, a jaka została wprowadzona na skutek działalności człowieka.
Związki chromu, które w warunkach przemysłowych występują w postaci par i mgieł wchłaniane są głównie przez układ oddechowy.
Chrom może być także pobierany z pokarmem ale nie jest wówczas toksyczny dla organizmu, gdyż pod wpływem soków trawiennych Cr (VI) jest redukowany do Cr (III) i w tej postaci nie wchłania się.
Drogi przedostawania się do organizmu:
Toksyczne działanie:
zależy głównie od postaci jego występowania;
związki Cr(VI) są 100-1000 razy bardziej toksyczne niż związki Cr(III);
Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem zalicza Cr (VI) do I grupy, tj. do grupy o udowodnionym epidemiologicznie działaniu kancerogennym.
Naturalny:
Chrom jest obecny wszędzie dookoła nas -
w powietrzu, wodzie i glebie
. Znajduje się również w wielu produktach spożywczych. Podobnie jak w przypadku innych składników mineralnych, jego zawartość w pożywieniu jest niska i zmienia się w zależności od ekspozycji środowiskowej na chrom oraz sposobu wytwarzania produktu.
Dobrym źródłem chromu jest
mięso, skorupiaki, ryby, jaja, produkty zbożowe pełnoziarniste, orzechy oraz niektóre owoce i warzywa
.
Antropogeniczny:
Materiały zawierające chrom w swoim składzie, z jakimi człowiek spotyka się na co dzień to m.in. cement (hipoalergiczny, nie zawiera Cr6+), środki wybielające, niektóre farby i lakiery, środki wybielające i skóry garbowane chromowo.
Krokoit (chromian ołowiu), stosowany jako żółty pigment, jest powszechnie używany ze względu na jaskrawą barwę i odporność na fotodegradację. Inne pigmenty oparte na chromie to np. czerwień chromowa (zasadowy chromian ołowiu) i zieleń tlenkowa.
Nikiel (Ni, łac. niccolum)
Drogi przedostawania się do organizmu:
dostaje się do ludzkiego organizmu poprzez układ oddechowy i pokarmowy;
należy do mikroelementów, czyli pierwiastków, które spełniają w organizmie ważne funkcje;
spełnia rolę aktywatora niektórych enzymów oraz wpływa na aktywność hormonalną.
Naturalny
Nikiel występuje w sposób naturalny w przyrodzie – w wodzie, powietrzu i glebie. Zakres stężeń niklu w poszczególnych jego źródłach prezentuje się następująco:
Woda 5 - 100 µg/L
Gleba 5 - 500µg/g
Rośliny 0.5 - 5 µg/g
Zwierzęta 0.1 - 5 µg/g
Antropogeniczny
Nikiel dostaje się do środowiska przy produkcji przemysłowej – np. wytwarzaniu stali nierdzewnej i galwanizacji (niklowaniu). Stopy niklu i miedzi są stosowane do wyrobu monet, sztućców, armatury hydraulicznej itp. Używany jest również często do produkcji oprawek okularów, co może powodować alergie kontaktowe u osób nadwrażliwych na nikiel.
Kadm (Cd, łac. cadmium)
Drogi przedostawania się do organizmu:
dostaje się do organizmu poprzez układ oddechowy lub pokarmowy,
bardzo dobrze wchłania się przez układ oddechowy, nawet do 40%,
odkłada się głównie w wątrobie i nerkach.
Naturalny
Głównymi źródłami naturalnej emisji kadmu do atmosfery są: działalność wulkaniczna i procesy wietrzenia skał. Kadm jest naturalnym składnikiem skorupy ziemskiej i występuje w niej w stosunkowo niewielkiej ilości. Jego zawartość wynosi zaledwie 0,00005%.
Antopogeniczny:
Głównym źródłem zanieczyszczenia atmosfery, gleby i wód powierzchniowych kadmem są:
przemysł hutniczy (huty cynku)
przemysł chemiczny
fabryki baterii i akumulatorów.
Stosowanie w tych przemysłach odpowiednich technologii może znacznie ograniczy emisję tego pierwiastka. Stopień zatrucia środowiska zależy w znacznej mierze od rodzaju używanych w przemyśle materiałów. Poważnym źródłem skażenia kadmem na terenie byłej NRD były pyły z elektrowni opalanych węglem brunatnym. Lokalne zanieczyszczenie środowiska może być również spowodowane nawozami naturalnymi:
odchodami zwierzęcymi i ściekami komunalnymi
. Pośrednim źródłem kadmu mogą tu być m.in.
fosforany stosowane jako dodatek mineralny do pasz.
Drogi przedostawania się do organizmu:
rtęć i jej związki są wchłaniane przez układ oddechowy, skórę i przewód pokarmowy. Pary rtęci łatwo resorbują się przez pęcherzyki płucne;
rtęć przenika przez łożysko do płodu.
Głównymi naturalnymi źródłami rtęci w środowisku są
wybuchy wulkaniczne, wyziewy podwodne, odparowanie rtęci z powierzchni lądów i oceanów oraz wietrzenie i erozja minerałów zawierających ten metal
(złoża występują w różnego rodzaju skałach osadowych, w wierzchnich warstwach skorupy ziemskiej). Erozyjna działalność czynników zewnętrznych jest najsilniejsza w poziomach przypowierzchniowych, w których rtęć występuje najczęściej. Te naturalne uwarunkowania sprzyjają szybkiemu i skutecznemu uwalnianiu rtęci do środowiska. Naturalnymi źródłami emisji rtęci do powietrza są ponadto procesy geotermiczne oraz wegetacja roślin.
Naturalne
Antropogeniczne
Spalanie węgla jest jednym z podstawowych procesów zanieczyszczenia środowiska rtęcią, a wśród istniejących instalacji spalania węgla za dominujące w zanieczyszczeniu atmosfery uznaje się ciepłownictwo komunalne i indywidualne.
Większość związków rtęci w węglu (65% do 70%) występuje w połączeniu z siarką, najczęściej pirytem. Rtęć występuje również z popiołem mineralnym i z frakcją organiczną w węglu, co stanowi pozostałe 30% do 35%.
Istotnym źródłem rtęci są zakłady przemysłowe przeprowadzające przestarzałe procesy technologiczne, a także nieprawidłowo zabezpieczone składowiska niektórych odpadów i zakłady ich unieszkodliwiania.
Zwiększone stężenia rtęci notowane są również wokół hut metali kolorowych, zakładów przemysłu papierniczego, chloro-sodowego i farmaceutycznego oraz produkcji lamp wyładowczych (rtęciowych), urządzeń pomiarowych (termometrów i manometrów rtęciowych), baterii i elementów uzbrojenia.
Bibliografia:
E. Bezak-Mazur, Elementy Toksykologii Środowiskowej, Skrypt, Wydawnictwo Politechniki
Śląskiej, Kielce 1999
T. Dutkiewicz, Chemia Toksykologiczna, Państwowy Zakład wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1974
Jośko-Ochojska J. (red) Higiena, epidemiologia i zdrowie publiczne. Podręcznik dla studentów. Wydawnictwo ŚUM, Katowice, 2012
http://www.innowrota.pl/sites/default/files/images/A.Bielicka-Gie%C5%82do%C5%84_2.pdf
http://www.rtec.republika.pl/rtec/srodowisko.htm
http://rocznikswietokrzyski.pl/wp-content/uploads/2015/01/010.pdf
Drogi wydalania z organizmu:
Wydalany jest bardzo powoli. Z organizmu ludzkiego związki ołowiu są wydalane przede wszystkim z moczem (76%), kałem (16%), potem (8%) oraz mlekiem kobiecym.
Arsen (As, łac. arsenicum)
Drogi przedostawania się do organizmu:
Arsen i jego związki wchłaniają się przez:
układ oddechowy
w postaci
pyłu, dymu lub gazu
przewód pokarmowy
przy bezpośrednim kontakcie przez skórę.
Rozpuszczalne sole arsenu są wchłaniane z
błon śluzowych i przez układ oddechowy
.
Jedną z najczęstszych przyczyn ostrych zatruć arsenem jest przyjęcie go w celach samobójczych albo morderczych.
Zatrucia przemysłowe mają charakter przewlekły i zdarzają się przy pracach związanych z wytapianiem rud lub bezpośrednim kontakcie tego pierwiastka ze skórą.
W postaci naturalnej występuje jako arsenopiryt. Do źródeł naturalnych arsenu w atmosferze zaliczamy: wybuchy wulkanów, falowanie powierzchni mórz, procesy mikrobiologiczne itp.
Źródła antropogeniczne to: spalanie węgla, wydobycie surowców mineralnych, produkcja akumulatorów, nawożenie gleb, przemysł hutniczy i metalurgiczny. Dodatkowo związki arsenu są używane jako środki konserwujące w przemyśle garbarskim, środki do nasycania drewna, fungicydy i insektycydy (w ujęciu historycznym).
Poza tym związki arsenu były szeroko stosowane w medycynie m.in. w leczeniu łuszczycy, kiły, chorób tropikalnych powodowanych przez pełzaki zimnicy, świdrowce. W latach 70. XX wieku zaczęto stosować tlenek arsenu (III) w leczeniu choroby nowotworowej, między innymi ostrej białaczki.
Naturalne
Antropogeniczne:
Glin (w technice: aluminium;
Al, łac. aluminium)
Drogi przedostawania się do organizmu:
Występuje w żywności skażonej podczas produkcji lub ma z nią bezpośredni kontakt, np. poprzez opakowania w przemyśle spożywczym. Źródłami tego metalu dla człowieka są także dodatki stosowane w żywności w celu przedłużenia trwałości czy polepszenia walorów smakowych (np. sole glinowe).
Naturalny
Pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej (8%) glin zajmuje po tlenie i krzemie trzecie miejsce wśród wszystkich pierwiastków, a pierwsze wśród metali.
Ze względu na dużą reaktywność występuje
wyłącznie w stanie związanym
, najczęściej w sieciach krystalicznych trudno rozpuszczalnych minerałów, zawsze jako Al3+. W postaci
skaleni
(albit; anortyt; ortoklaz) i
mik
(np. biotyt, muskowit) jest składnikiem
skał magmowych
. Rozpowszechnione w przyrodzie są również minerały ilaste:
kaolinit
,
montmorylonit
,
illit
, będące produktami wietrzenia
glinokrzemianów
.
Czysty tlenek glinu występuje w przyrodzie jako
korund
. Kryształy tlenku glinu, zabarwione odpowiednio śladowymi ilościami bądź tlenków chromu (III), bądź tlenków żelaza i tytanu, znane są jako
kamienie szlachetne – rubin i szafir
. Minerałami o znaczeniu technicznym są:
boksyt
oraz
kriolit
.
Antropologiczny
Antropogeniczne źródła glinu to
spalanie węgla i odpadów oraz przemysł metalurgiczny i cementowy
. Jednak również
zakwaszanie gleb
zwiększa zawartość tego pierwiastka ponieważ ulega on wypłukaniu z minerałów (w naturze nie występuje czysty glin).
Wykorzystuje się go też powszechnie jako składnik wielu leków, m.in.
przeciw biegunce, przy nadkwasocie, chorobie wrzodowej czy jako środek przeciwwymiotny
.
Sposoby ograniczania narażenia środowiskowego na metale ciężkie
Ograniczenie środowiskowego narażenia na metale ciężkie jest związane po pierwsze z ograniczeniem emisji tych substancji do środowiska za pomocą stosowania przez przedsiębiorców najlepszych dostępnych technologii – BAT (Best Available Technologies) i zintegrowanych zasad ochrony środowiska. Efektywność tych rozwiązań może zapewnić stosowanie działań na każdym etapie produkcji
Na każdym etapie cyklu życia produktu należy tak prowadzić działania, aby ograniczyć lub całkowicie wyeliminować emisję szkodliwych substancji do środowiska oraz zminimalizować powstawanie odpadów już u źródła. Ze względu na trwałość metali ciężkich w środowisku niezbędne jest również podjęcie działań związanych z rekultywacją i bioremediacją terenów najbardziej nimi zanieczyszczonych.
Antropogeniczne
Dawniej duże ilości rtęci dostawały się do środowiska w wyniku działalności rolniczej. Stosowano specjalne rtęciowe zaprawy nasienne, które chroniły nasiona przed chorobami powodowanymi przez grzyby. W późniejszym okresie zakazano jednak stosowania tych środków.
Jako przemysłowe źródła zanieczyszczenia rtęcią można wymienić także procesy otrzymywania cementu i wapna, rafinacji ropy naftowej, produkcji smoły i asfaltu oraz wytwarzanie koksu.
Rtęć stosowana jest także m.in. do produkcji farb ochronnych i amalgamatów dentystycznych. Używana jest jako katalizator przy produkcji niektórych tworzyw sztucznych.
Całkowita zawartość danego metalu w próbce środowiskowej jest tylko częściową informacją analityczną. Rozmieszczenie form chemicznych danego pierwiastka w różnych frakcjach materiałów środowiskowych rzutuje na jego dostępność dla organizmów żywych.
W celu uzyskania informacji o rzeczywistym oddziaływaniu metalu konieczne jest ilościowe określenie udziału poszczególnych form chemicznych i fizycznych danego pierwiastka.
Zawartość glinu w powietrzu atmosferycznym zależy od procesów wietrzenia
glinokrzemianów występujących w skałach i glebach oraz od czynników
antropogenicznych. W zależności od pory roku, pogody i wiatru zawartość glinu ulega znacznym zmianom.
Glin znajduje się we wszystkich wodach naturalnych i wodociągowych.
Może występować w formie rozpuszczalnej i nierozpuszczalnej, w związkach
organicznych i związkach nieorganicznych.
Minerały glinu:
Szlachetne odmiany korundu: rubin (odmiana o barwie czerwonej) i szafir (odmiana o barwie niebieskiej lub innej).
Półszlachetne odmianu korundu: szafir oraz rubin gwiaździsty; leukoszafir (biały i bezbarwny); szafir arbuzowy (dwubarwny); ametyst orientalny (fioletowy); padparadża (żółty lub pomarańczowy).
Wszystkie barwne korundy – poza czerwonym, szarym i brunatnym – traktowane są jako odmiany szafiru.
Ogólna dostępność oraz postępujące zakwaszenie środowiska przyrodniczego stanowią potencjalne czynniki wpływające na wzrost mobilności tego metalu, a zarazem jego toksycznego działania na organizm ludzki.
Full transcript