فلزات سنگین در آب

فلزات سنگین در آب در نتیجه هوازدگی خاک‌ها و سنگ‌ها، فوران‌های آتشفشانی، و از انواع فعالیت‌های انسانی شامل استخراج، پردازش یا استفاده از فلزات و یا مواد حاوی آلاینده‌های فلزی وارد سیستم‌های آبی می‌شوند.

رایج ترین آلاینده های فلزات سنگین عبارتند از آرسنیک، کادمیوم، کروم، مس، نیکل، سرب و جیوه. اصطلاح “فلز سنگین” تا حدودی نادقیق است، اما شامل بیشتر فلزات با عدد اتمی بیشتر از 20 می شود و فلزات قلیایی، قلیایی خاکی، لانتانیدها و اکتینیدها را شامل نمی شود.

چگونه فلزات وارد آب شیرین می شوند؟

انواع مختلفی از منابع آلاینده وجود دارد: منابع نقطه ای (آلودگی موضعی)، که در آن آلاینده ها از منابع منفرد و قابل شناسایی می آیند. نوع دوم منابع آلاینده، منابع غیرنقطه ای هستند، جایی که آلاینده ها از منابع پراکنده (و اغلب شناسایی آنها دشوار است) می آیند.

تنها چند نمونه از آلودگی فلزی موضعی وجود دارد، مانند هوازدگی طبیعی بدنه‌های سنگ معدن و ذرات فلزی کوچک که از نیروگاه‌های زغال‌سوز از طریق دودکش‌های موجود در هوا، آب و خاک اطراف کارخانه می‌آیند.

شایع ترین آلودگی فلزی در آب شیرین از شرکت های معدنی ناشی می شود.

آنها معمولاً از سیستم زهکشی معدن اسیدی برای رهاسازی فلزات سنگین از سنگ معدن استفاده می کنند، زیرا فلزات در محلول اسیدی بسیار محلول هستند.

پس از فرآیند زهکشی، محلول اسید را در آب های زیرزمینی پراکنده می کنند که حاوی سطوح بالایی از فلزات است.

اثرات ورود فلزات سنگین به آب

هنگامی که PH آب کاهش می یابد، حلالیت فلز افزایش می یابد و ذرات فلز متحرک تر می شوند.

به همین دلیل است که فلزات در آب های نرم سمی تر هستند.

فلزات می توانند در رسوبات پایینی، جایی که سال ها در آنجا باقی می مانند، محبوس شوند.

جریان‌هایی که از مناطق معدنی تخلیه می‌شوند اغلب بسیار اسیدی هستند و حاوی غلظت بالایی از فلزات محلول با آبزیان کم هستند.

آلودگی فلزی موضعی و پراکنده باعث آسیب زیست محیطی می شود زیرا فلزات زیست تخریب پذیر نیستند.

بر خلاف برخی از آفت کش های آلی، فلزات را نمی توان به اجزای کمتر مضر در محیط تجزیه کرد. کمپبل و استوکس (1985) دو واکنش متضاد ارگانیسم را به سمیت فلز با کاهش pH توصیف کردند:

– اگر تغییر کمی در گونه زایی وجود داشته باشد و اتصال فلز در سطح بیولوژیکی ضعیف باشد، کاهش pH باعث کاهش رقابت برای مکان های اتصال یون های هیدروژن می شود.

– در مواردی که اثر اتصال قوی فلز در سطح بیولوژیکی وجود دارد، اثر کاهش pH افزایش قابلیت دسترسی فلز خواهد بود.

به طور کلی شکل یونی یک فلز سمی تر است، زیرا می تواند با یون های دیگر ترکیبات سمی ایجاد کند.

واکنش‌های انتقال الکترون که با اکسیژن در ارتباط هستند می‌توانند منجر به تولید اکسی رادیکال‌های سمی شوند، مکانیزم سمیتی که امروزه در حیوانات و گیاهان اهمیت قابل توجهی دارد.

برخی از اکسیرادیکال‌ها، مانند آنیون سوپراکسید (O2-) و رادیکال هیدروکسیل (OH-)، می‌توانند باعث آسیب جدی سلولی شوند.

برخی از آلاینده های معدنی به میزان بیشتری نسبت به سایرین توسط موجودات زنده جذب می شوند.

این در فاکتور Bioconcentration (BCF) منعکس می شود که می تواند به صورت زیر بیان شود: BCF = غلظت ماده شیمیایی در ارگانیسم / غلظت ماده شیمیایی در محیط.

محیط زیست موجودات آبزی معمولاً آب یا رسوبات با مواد شیمیایی معدنی است.

مواد شیمیایی سمی می توانند در بافت های گونه ها، به ویژه بافت های چربی ذخیره شوند. تجمع زیستی کادمیوم در حیوانات در مقایسه با سایر فلزات زیاد است، زیرا به سرعت جذب شده و به آرامی دفع می شود.

همچنین حساسیت افراد یک گونه خاص به یک آلاینده ممکن است تحت تأثیر عواملی مانند جنس، سن یا اندازه باشد.

به طور کلی غلظت فلزات در بی مهرگان با جرم بدن آنها رابطه معکوس دارد. در ماهی، مراحل جنینی و لاروی معمولاً بیشترین حساسیت را نسبت به آلاینده ها دارند.

موجودات اعماق دریا احتمالاً مستقیماً تحت تأثیر غلظت فلزات در رسوبات قرار می گیرند.

سمیت فلزات سنگین آب

برخی از فلزات مانند منگنز، آهن، مس و روی از ریز مغذی‌های ضروری هستند.

آنها در غلظت های مناسب برای زندگی ضروری هستند، اما در مقادیر زیاد، این مواد شیمیایی می توانند سمی باشند.

در عین حال، قرار گرفتن در معرض مزمن کم با فلزات سنگین می تواند در دراز مدت اثرات جدی بر سلامتی داشت باشد.

تحمل به فلزات نیز در بی مهرگان و ماهی ها ثبت است.

قزل آلای رنگین کمان پس از قرار گرفتن در معرض 24 ساعت با غلظت مس 0.55 میلی گرم در لیتر، 55 درصد مهار جذب سدیم و 4 درصد کاهش میل ترکیبی برای سدیم را نشان داد که منجر به کاهش کلی غلظت سدیم کل سولفیدریل شد.

پروتئین غنی (Lauren and McDonald 1987a,b). پروتئین به عنوان یک متالوتیونین در نظر گرفته شد.

این پروتئین های با وزن مولکولی کم حاوی بسیاری از اسیدهای آمینه غنی از گوگرد هستند که برخی از فلزات را به هم متصل کرده و سم زدایی می کنند.

پیش تیمار ارگانیسم با دوزهای کم یک فلز ممکن است سنتز متالوتیونئین را تحریک کرده و تحمل را در طی مواجهه بعدی ایجاد کند

سمیت فلزات

برای حفاظت از سلامت انسان، حداکثر غلظت مجاز فلزات در آب های طبیعی که توسط آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) توصیه میگردد عبارت است از:

حداکثر غلظت مجاز (MPC) فلزات مختلف در آب های طبیعی برای حفاظت از سلامت انسان.

جیوه، سرب و کادمیوم حتی در مقادیر کم مورد نیاز هیچ موجودی نیست.

از آنجایی که فلزات در pH خنثی یا پایه نامحلول هستند، pH های 7 یا بالاتر تصویری بسیار گمراه کننده از میزان آلودگی فلزات ارائه می دهند. بنابراین در برخی موارد ممکن است به طور قابل توجهی کل غلظت فلزات در آب های طبیعی را دست کم بگیرد.  

جهت سفارش و خریدفلزات سنگین در آب از صفحه فروشگاه بازدید کنید .