Ионы тяжелых металлов

Содержание
  1. ОФС.1.2.2.2.0012.15 Тяжелые металлы
  2. Определение тяжелых металлов в растворах лекарственных средств
  3. Метод 1.
  4. Метод 2.
  5. Определение тяжелых металлов в зольном остатке органических лекарственных средств
  6. Тяжелые металлы в воде – Очистка воды от тяжелых металлов
  7. Виды тяжелых металлов и их опасность для человека
  8. Важность своевременной проверки воды на содержание тяжелых металлов
  9. Правильность отбора проб – важная составляющая
  10. Заказ анализа воды на тяжелые металлы в лаборатории «НОРТЕСТ»
  11. Тяжелые металлы
  12. Свойства тяжелых металлов
  13. Определение тяжелых металлов
  14. Самый тяжелый металл
  15. Применение тяжелых металлов
  16. Список тяжелых металлов: виды и особенности
  17. Определение тяжёлых металлов
  18. Сколько элементов включает список тяжёлых металлов?
  19. Влияние на организм человека
  20. Загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами
  21. Особенности распространения в природе самых токсичных металлов
  22. Область применения тяжёлых металлов
  23. Тяжелые металлы в воде: проблемы в водопользовании и очистка
  24. Определение содержания тяжелых металлов в воде
  25. Гост по питьевой воде на содержание тяжелых металлов
  26. Методы очистки воды от тяжелых металлов

ОФС.1.2.2.2.0012.15 Тяжелые металлы

Ионы тяжелых металлов

Описанные ниже методы определения содержания примесей тяжелых металлов (свинец, ртуть, висмут, сурьма, олово, кадмий, серебро, медь, молибден, ванадий, рутений, платина, палладий) в лекарственных средствах основаны на образовании окрашенных сульфидов.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Тяжелые металлы                                              ОФС.1.2.2.2.0012.15
Взамен ГФ
XII, ч. 1, ОФС 42-0059-07

Описанные ниже методы определения содержания примесей тяжелых металлов (свинец, ртуть, висмут, сурьма, олово, кадмий, серебро, медь, молибден, ванадий, рутений, платина, палладий) в лекарственных средствах основаны на образовании окрашенных сульфидов. Кроме указанных элементов окрашенные сульфиды образуют железо в количестве более 0,05 % и мышьяк.

В качестве источника сульфидов используют раствор натрия сульфида (метод 1) или тиоацетамидный реактив (метод 2).

После проведения реакции интенсивность окраски испытуемого раствора сравнивают с окраской эталонного раствора. Окраска, появившаяся в испытуемом растворе, не должна превышать окраску эталонного раствора.

Определение считается достоверным, если в эталонном растворе наблюдается слабое коричневое окрашивание по сравнению с контрольным раствором.

Определение тяжелых металлов в растворах лекарственных средств возможно для субстанций, образующих прозрачные, бесцветные растворы и не влияющих на взаимодействие ионов металлов с сульфид-ионом вследствие наличия комплексообразующих свойств. В остальных случаях определение проводят из сульфатной золы или после другого способа минерализации испытуемого лекарственного средства.

Предельно допустимое содержание тяжелых металлов, метод испытания и условия подготовки испытуемого образца должны быть указаны в фармакопейной статье.

Определение тяжелых металлов в растворах лекарственных средств

Испытуемый раствор.

10 мл раствора испытуемого образца, приготовленного, как указано в фармакопейной статье.

Эталонный раствор. К 2 мл стандартного раствора свинец-иона (5 мкг/мл) прибавляют 8 мл воды.

Контрольный раствор. 10 мл воды.

Примечание. Если при приготовлении испытуемого раствора используется органический растворитель, то эталонный, контрольный и стандартный раствор свинец-иона готовят с использованием того же растворителя.

Метод 1.

К полученным растворам прибавляют по 1 мл уксусной кислоты разведенной 30 %, 2 капли 2 % раствора натрия сульфида, перемешивают и через 1 мин сравнивают окраску растворов.

В сравниваемых растворах допустима слабая опалесценция от выделившейся серы.

Метод 2.


К полученным растворам прибавляют по 2 мл ацетатного буферного раствора рН 3,5, перемешивают, прибавляют по 1 мл тиоацетамидного реактива, перемешивают и через 2 мин сравнивают окраску растворов.

Определение тяжелых металлов в зольном остатке органических лекарственных средств

Испытуемый раствор.

Зольный остаток, полученный после сжигания 1,0 г (если не указано иначе в фармакопейной статье) испытуемого образца в присутствии серной кислоты концентрированной, обрабатывают при нагревании на сетке 2 мл насыщенного раствора аммония ацетата, нейтрализованного раствором натрия гидроксида, прибавляют 3 мл воды и фильтруют в пробирку через беззольный фильтр, предварительно промытый 1 % раствором уксусной кислоты, а затем горячей водой. Тигель и фильтр промывают 5 мл воды, пропуская её через тот же фильтр в ту же пробирку.

Эталонный раствор. В тигель помещают серную кислоту концентрированную в количестве, взятом для сжигания испытуемого образца, и далее поступают как с испытуемым образцом, но промывание тигля и фильтра производят лишь 3 мл воды, после чего к фильтрату прибавляют 2 мл стандартного раствора свинец-иона (5 мкг/мл).

Контрольный раствор. Готовят так же, как и испытуемый раствор, но без испытуемого образца.

Далее определение проводят любым из описанных выше методов определения тяжелых металлов в растворах лекарственных средств.

Примечание. Определению тяжелых металлов из зольного остатка наличие солей железа в препаратах не мешает.

Стандартные растворы свинец-иона

Стандартный раствор 100 мкг/мл свинец-иона. 0,0799 г свинца нитрата помещают в мерную колбу вместимостью 500 мл и растворяют в 50 мл воды с добавлением 0,5 мл азотной кислоты концентрированной, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.

Стандартный раствор 5 мкг/мл свинец-иона. 5,0 мл стандартного раствора свинец-иона (100 мкг/мл свинец-иона) помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают. Срок хранения 1 сут.

Приведенные выше методы не являются селективными и могут быть использованы только для определения предельного суммарного содержания перечисленных тяжелых металлов в лекарственных средствах.

Для количественного определения отдельных ионов следует использовать следующие методы:

  • атомно-абсорбционную спектрометрию;
  • атомно-эмиссионную спектрометрию с индуктивно связанной плазмой;
  • масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой.

Методики количественного определения тяжелых металлов в лекарственных средствах должны быть валидированы и описаны в фармакопейной статье.

Скачать в PDF ОФС.1.2.2.2.0012.15 Тяжелые металлы

Источник: https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-2-2-2-0012-15-tyazhelye-metally/

Тяжелые металлы в воде – Очистка воды от тяжелых металлов

Ионы тяжелых металлов

Тяжелые металлы – это группа веществ, различающихся по атомной массе, плотности, токсичности и уровню распространения в природной среде.

Тяжелыми считаются металлы, плотность которых достигает более высоких значений, чем у железа.

К такой категории относится сразу несколько химических элементов, в числе которых: свинец, медь, никель, ртуть, кобальт и сурьма. В отдельных случаях в нее включают мышьяк.

Стоит отметить, что в определенном количестве, которое предусмотрено природой, металлы требуются человеческому организму для нормальной работы, но превышенные концентрации могут привести к пагубным последствиям.

Тяжелые металлы встречаются человеку повсеместно – в воздухе, воде, пище и даже косметике. Их источниками могут стать как промышленные выбросы, так и эрозия осадочных и горных пород.

И пусть известно, что попадания их в организм следует избегать, это не всегда представляется возможным – по этой причине столь важно время от времени осуществлять анализ продукта на повышенное содержание таких элементов.

Виды тяжелых металлов и их опасность для человека

В зависимости от типа элемента, различается тип его воздействия на организм, а также причины, по которым он попадает в воду.

  • Свинец оказывается в воде при возникновении коррозийных процессов в водопроводных трубах. Также загрязнение данным металлом может быть вызвано эрозией почвы. Опасность свинца состоит в том, что в отличие от большинства других веществ, он не удаляется при кипячении. Более того, его концентрация в таком случае увеличивается из-за испарения части воды.
  • Кобальт оказывается в воде чаще всего из-за расположенных рядом с источниками производственных мощностей. Отравление кобальтом может вызвать сердечную недостаточность, заболеваний щитовидной железы, а также потерю аппетита и нарушение обоняния. В некоторых случаях возможно даже развитие бронхиальной астмы.
  • Цинк опасен тем, что при избыточной концентрации может заметно снизить иммунитет, а также привести к появлению симптомов астмы.
  • Кадмий попадает в воду из-за деятельности мусороперерабатывающих заводов, предприятий металлургической промышленности. Микроэлемент является высокотоксичным и способен нанести вред многим системам в организме – вещество атакует органы дыхания и ЖКТ, нарушает работу центральной и периферической нервных систем. Постоянное воздействие на организм вещества рискует привести к анемии.
  • Ртуть является жидким металлом и попадает в воду из естественных источников или сточных вод промышленных предприятий. Будучи чрезвычайно токсичным для человека веществом, оно разделяется по происхождению, которое может быть природным и антропогенным. Как и марганец, ртуть вызывает отравление организма, а также действует на нервную систему, мешая ее нормальной работе.

В высокой концентрации данная группа веществ может оказывать серьезное воздействие на человеческий организм.

Несмотря на то, что каждый элемент уникален по своим свойствам, в то же время все вещества объединяет более агрессивная атака на детский организм.

Тяжелые металлы вызывают задержку физического и умственного развития у детей. Подобное происходит при продолжительном приеме воды, загрязненной данными веществами.

Главной опасностью тяжелых металлов является умение накапливаться в организме и в последствии не выводиться.

В этой связи и проявляются регулярные проблемы со здоровьем, так как ионы тяжелых металлов осаждаются в органах человеческого тела, а в случаях с высокой концентрацией даже приводят к мутации.

Металлы опасны прежде всего для жизненно-важных органов, например, печени и почек, так как снижают их фильтрационную способность.

В зависимости от типа вещества, предельно допустимая концентрация может отличаться. Так, у меди и цинка она составляет 1 мг/л, в то время как у кадмия и ртути она значительно ниже – 0,001 мг/л и 0,0005 мг/л соответственно.

Подробная информация об услугеХимический Анализ Воды

Важность своевременной проверки воды на содержание тяжелых металлов

Очистка воды от загрязнения тяжелыми металлами – это необходимость. Своевременное вмешательство и определение точного уровня концентрации веществ позволит избежать каких-либо осложнений и заболеваний. Испытательный центр «НОРТЕСТ» предоставляет услуги по анализу воды на тяжелые металлы, используя собственную лабораторию и современное оборудование.

Тяжелые металлы в воде определяются при помощи нескольких методик, в зависимости от их типа, а также причины появления. Самыми популярными являются три вида исследований, о каждом из которых нужно рассказать подробнее.

  1. Атомно-эмиссионная спектрометрия. АЭС представляет собой объединение методик элементного анализа, которые основываются на исследовании спектров испускания свободных атомов и ионов. Чаще всего спектры регистрируются в диапазоне длин волн 200-1000 Нм.
  2. Фотометрический анализ. Данный вид исследований представляет собой избирательное поглощение электромагнитного излучения. При ФА задействуется сразу несколько способов анализа, в числе которых визуальная фотометрия, спектрофотометрия и фотоколориметрия.
  3. Флуориметрический анализ, который еще называют люминесцентным, основывается на исследовании интенсивности излучения, возникающего при выделении избыточной энергии молекулами тестируемого вещества. Молекулы при этом находятся в возбужденном состоянии.

В лабораторных условиях чаще всего используется фотометрический метод, которые позволяет получить информацию о составе воды заметно быстрее.

Однако, оптимальный вариант зависит от конкретного случая, вида поставленной задачи и возможностей лаборатории.

Испытательный центр «НОРТЕСТ» предлагает заказать анализ воды на тяжелые металлы для обнаружения одного или нескольких элементов сразу с высокой точностью.

Правильность отбора проб – важная составляющая

Чтобы обеспечить точность результатов исследований и минимизировать погрешность, важно правильно подойти к процессу отбора проб. Отметим, что он зависит от источника воды.

  1. В случае с забором воды из систем городского водоснабжения используется чистая тара объемом от 1,5 л. Перед помещением воды в емкость необходимо сливать ее из крана в течение 10 минут, сполоснуть тару и после этого залить воду в бутылку, предварительно побеспокоившись об отсутствии пузырьков воздуха. Проба должна быть сдана в тот же день.
  2. При заборе из скважины нельзя брать воду из гидроаккумулятора. Предварительно также требуется прокачать скважину в течение 30 минут, после чего повторить вышеописанные процедуры.
  3. Если необходимо отобрать пробу из колодца, потребуется подготовить большую емкость и набрать в нее от 5 до 10 ведер воды, чтобы получить среднее значение по всем показателям. Далее повторяется процедура из первого пункта.

Как видите, самостоятельный отбор проб – это вполне реально, однако в таком случае всегда есть вероятность допустить ошибку, которая непосредственным образом повлияет на точность результатов. Чтобы избежать подобного, рекомендуется обратиться в квалифицированную лабораторию, специалисты которой осуществят отбор проб в соответствии со всеми стандартами и правилами.

Заказ анализа воды на тяжелые металлы в лаборатории «НОРТЕСТ»

Помимо самих исследований, сотрудники испытательного центра «НОРТЕСТ» помогут разработать комплекс решений, направленных на улучшение качества воды – это также касается выбора оптимального способа очистки. В зависимости от ситуации, это может быть:

  • Сорбция – поглощение сорбентами имеющихся в воде примесей.
  • Ионный обмен – процесс обмена ионами с примесями и получение соединений, которые не несут вреда.
  • Электролиз – процесс распада химических соединений под влиянием электрического тока.
  • Обратный осмос – пропускание влаги через полупроницаемую мембрану.

Компания «НОРТЕСТ» – это квалифицированный испытательный центр, оснащенный по последнему слову техники. Обладая многолетним опытом в области исследований воды, мы используем наиболее эффективные способы анализа воды на наличие тяжелых металлов, гарантируя высокую точность результата с минимальной погрешностью.

Начиная отбором проб и заканчивая подготовкой результатов, наши специалисты неукоснительно следуют предусмотренным инструкциям и стандартам, установленным государством. Обратившись к нам, можно рассчитывать на индивидуальный подход к конкретной проблеме, а также быстрое выполнение задачи по определению концентрации тяжелых металлов без каких-либо нарушений.

Источник: https://nortest.pro/stati/tyazhelye-metally-v-vode.html

Тяжелые металлы

Ионы тяжелых металлов

На сегодняшний день известно порядка 40 различных трактовок термина «тяжелые металлы», и совершенно невозможно выделить одну наиболее правильную. Так, каждое определение тяжелых металлов будет включать свой перечень элементов согласно с теми или иными критериями.

Зачастую характеристика тяжелых металлов основывается на: атомной массе, плотности, токсичности, распространенности в природной среде, степени вовлеченности в природные и техногенные циклы. Например, основным критерием может являться минимальная относительная атомная масса, равная 50.

Согласно данной особенности, под список «тяжелых металлов» попадут абсолютно все металлы, начиная с ванадия, вне зависимости от их плотности. Однако, в других определениях данного термина именно плотность является главной характеристикой, на основе которой и составляется перечень, и она должна быть более или равной 8 г/см3 (плотность железа).

Согласно данному критерию в список «тяжелых металлов» будут включены следующие элементы: свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт, а вот олово уже будет исключено из данного списка, так оно более легкое. Кроме того, также в основе классификации металлов могут находится и другие значения пороговой плотности (например, в 5 г/см3) или атомной массы.

Таким образом, к некоторым группа тяжелых металлов могут попадать элементы, которые являются хрупкими или металлоидами (например, висмут или мышьяк, соответственно). В связи с этим, термин «тяжелые металлы» рассматривается с медицинской и природоохранной точек зрения.

Это позволяет при составлении списка тяжелых металлов основываться не только на физических и химический свойствах элемента, но и на его биологической активности, токсичности, а также объеме его применения в хозяйственной деятельности.

Однако, все же в большинстве случаев, в список тяжелых металлов входит 40 элементов, имеющие относительную плотность, превышающую 6. Не смотря на то, что термин «тяжелые металлы» и «токсичные металлы» принято считать синонимами, все же количество опасных металлов существенно меньше, что не может не радовать.

В первую очередь интерес представляют элементы, имеющие самое широкое и активное использование в производстве, в результате чего происходит их накопление в окружающей среде, что и представляет опасность здоровью человечества с точки зрения их биологической активности и токсичности. Среди таковых следует выделить свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.

Свойства тяжелых металлов

Тяжелые металлы в атмосфере представляют собой органические и неорганические соединения. Они могут присутствовать как пыль, аэрозоль, или же иметь газообразную элементную форму (например, ртуть).

Стоит отметить, что свинец, кадмий, медь и цинк в виде аэрозоля включают в себя, главным образом, субмикронные частицы, диаметр которых составляет примерно 0,5 – 1 мкм.

А вот частицы никеля и кобальта в виде аэрозоля представляют собой крупнодисперсные частицы, имеющие диаметр, превышающий 1 мкм. Их образование, в основном, происходит во время сгорания дизельного топлива.

В водной среде тяжелые металлы могут быть представлены в виде трех основных форм: взвешенных частиц, коллоидных частиц, а также растворенных соединений.

Последние представляют собой свободные ионы и растворимые комплексные соединения с органическими (гуминовые и фульвокислоты) и неорганическими (галогены, сульфаты, фосфаты, карбонаты) лигандами.

Форма нахождения элемента в воде определяется гидролизом, который очень сильно влияет на нахождение указанных элементов в водной среде. Огромное количество тяжелых металлов переносится посредством поверхностных вод во взвешенном состоянии.

тяжелых металлов в почвах представлено водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Первые, главным образом, представляют собой хлориды, нитраты, сульфаты, а также органические комплексные соединения. Следует сказать, что часто отмечается связь ионов тяжелых металлов с минералами почвы, как часть кристаллической решетки.

В таблице представлены биогеохимические свойства тяжелых металлов, оценка которых осуществлялась по трем главным критериям: высокая (В), умеренная (У), низкая (Н).

Стоит отметить, что к биогеохимическим свойствам тяжелых металлов относятся токсичность, канцерогенность, растворимость и многие другие, которые выражены у них по-разному.

Однако, существует два основных свойства, на основе которых и определяется степень опасности того или иного тяжелого металла для живого организма в зависимости от концентрации.

К данным свойствам относятся: биохимическая активность и органическая форма распространения.

Определение тяжелых металлов

На сегодняшний день есть две главные группы аналитических методов, которые позволяют определять тяжелые металлы (например, в воде или почве), а именно:

  • электрохимические методы;
  • спектрометрические методы.

Стоит отметить что вторая группа постепенно сдает свои позиции и уступает электрохимическим методам.

Среди спектрометрических методов следует выделить наиболее распространенный – атомно-абсорбционную спектрометрию с разной атомизацией образцов. В том случае, когда необходимо определить несколько элементов одновременно, главным методом определения выступают атомная эмиссионная спектрометрия с индукционно связанной плазмой, а также масс-спектрометрия с индукционно связанной плазмой.

Для того, чтобы определить тяжелые металлы электрохимическими способами пробу переводят в водный раствор. К электрохимическим методам относятся: полярографический (вольтамперометрический), потенциометрический, кулонометрический, кондуктометрический и многие другие.

Стоит отметить, что бывают ситуации, когда невозможно определить тяжелые металлы с помощью лишь только одного метода, тогда используются сразу несколько методов с дальнейшим титрованием.

Данные методы основываются на анализе вольт-амперных характеристик, потенциалов ион-селективных электродов, интегрального заряда, который служит для того, чтобы искомый метал выпал в осадок на электроде электрохимической ячейке, электропроводности раствора и т.д. Указанные способы позволяют определять тяжелые металлы до 10-9 моль/л.

Группа спектральных анализов является включает в себя множество различных методов, с помощью которых осуществляется определение тяжелых металлов. Прежде всего, она включает в свой перечень атомный эмиссионный анализ, атомный абсорбционный анализ, спектрофотометрию, масс-спектрометрию, спектрометрию с индуктивно связанной плазмой, рентгеноспектральный анализ.

В отдельных случаях, когда концентрация тяжелых металлов находится в достаточно небольшой концентрации, то они определяются, зачастую, несколькими методами спектрометрии.

Иногда, для определения тяжелых металлов, следует прибегнуть к комплексным методам, которые сочетают в себе как спектральные, как и электрохимические способы. Одним из таких методов является спектрополяриметральный анализ.

Самый тяжелый металл

Определить и назвать один единственный самый тяжелый металл невозможно, так как критерии определения «тяжести» металла могут быть совершенно разными. Об этом шла речь в начале данной статьи.

Таким образом, одним из самых тяжелых металлов является свинец, которому не уступают цинк, олово, железо, и медь, однако он не может носить титул самого тяжелого металла. Например, свинец существенно уступает жидкому металлу – ртути. Так, если поместить в ртуть кусочек свинца, то он не утонет, а будет уверенно держаться на ее поверхности.

Бутылка с ртутью объемом в 1 литр будет весить 14 кг. Но, не смотря на это, и ртуть не является самым тяжелым металлом, так как золото и платина тяжелее ртути в полтора раза.

Опережают золото и платину редкие металлы – иридий и осмий, которые в два раза тяжелее железа. Итак, самые тяжелые металлы, согласно их удельному весу:

  • цинк – 7,1;
  • олово – 7,3;
  • железо – 7,8;
  • медь – 8,9;
  • свинец – 11,3;
  • ртуть – 13,6;
  • золото – 19,3;
  • платина – 21,5;
  • иридий – 22,4;
  • осмий – 22,5

Если же взять за основную характеристику тяжелых металлов плотность, то список будет отличаться, и в него войдут следующие элементы:

  • тантал – 16,67 г/см3;
  • уран – 19,05 г/см3;
  • вольфрам – 19,29 г/см3;
  • золото – 19,29 г/см3;
  • плутоний – 19,80 г/см3;
  • нептуний – 20,47 г/см3;
  • рений – 21,01 г/см3;
  • платина – 21,40 г/см3;
  • осмий – 22,61 г/см3;
  • иридий – 22,65 г/см3;

Однако, существует перечень металлов, которых общепринято считать тяжелыми. Основные тяжелые металлы:

  • свинец;
  • ртуть;
  • медь;
  • кадмий;
  • кобальт.

Особенности тяжелых металлов заключаются в том, что все они обладают высокой токсичностью и в некоторых случаях несут угрозу здоровью и жизни живых организмов. Кроме этого, они обладают способностью к биоаккумуляции и биомагнификации.

Применение тяжелых металлов

В далекие времена появившиеся первые металлы в жизни человека существенно облегчили его существование на Земле. Ведь металл является более прочным материалом, чем камень или дерево. Из металла получались более продуктивные орудия труда, более разрушительное оружие, а также более надежная защита.

Кроме этого, из металла люди также научились изготавливать украшения, посуду, различные ритуальные предметы, а также предметы повседневного обихода. На сегодняшний день человечеству известно порядка 70 металлов, часть из которых, согласно разным определениям и критериям отбора, являются тяжелыми.

Благодаря своим уникальным свойствам и особенностям, тяжелые металлы нашли свое применение во многих сферах человеческой деятельности, в частности, в машиностроении, судостроении, авиастроении, медицине, производстве техники и электроники, строительстве, в производстве посуды, украшений, а также вещей повседневного обихода.

Например, свинец используется для покрытия различной аппаратуры  с целью ее защиты от коррозии.

Также его используют в качестве оболочки кабелей, которые прокладываются под землей, в воде или любой другой влажной среде.

Для зажигания двигателей внутреннего сгорания все так же используются свинцовые аккумуляторы, не смотря на то, что уже в природе давно существуют никелевые аккумуляторы, однако, стоимость последних значительно выше.

Ртуть также нашла свое широкое применение в электротехнике, электронике, приборостроении, металлургии, химии (изготовление термометров, барометров, реле, лампы дневного света, кварцевые ртутные лампы) и т.д.

Медь благодаря своему низкому удельному сопротивлению и высокой теплопроводности, достаточно широко используется в электротехнике – она является основным материалом, из которого производят силовые и другие кабели, провода, другие проводники. Из меди изготавливают различные теплообменники – радиаторы охлаждения, кондиционирования, отопления, компьютерные кулеры, тепловые трубки и многое другое.

Данные элементы добываются из руды тяжелых металлов – изначально извлекается руда, после чего осуществляется ее обогащение и затем при помощи химического или электролитического восстановления уже получается сам металл.

Тяжелые металлы в еде и везде

Источник: http://mining-prom.ru/cvetmet/metallurgy/tyazhelye-metally/

Список тяжелых металлов: виды и особенности

Ионы тяжелых металлов

Из всех 104 известных человечеству на сегодня химических элементов 82 составляют металлы. Они занимают видное место в жизни людей в промышленной, биологической и экологической сфере. Современная наука подразделяет металлы на тяжёлые, лёгкие и благородные. В этой статье мы рассмотрим список тяжёлых металлов и их особенности.

Определение тяжёлых металлов

Изначально тяжёлыми металлами принято было называть тех их представителей, которые имеют атомную массу выше 50.

Однако употребление названного термина на сегодняшний день происходит чаще не с химической точки зрения, а в зависимости от их воздействия на загрязнение окружающей среды.

Таким образом, список тяжёлых металлов включает те металлы и металлоиды (полуметаллы), которые загрязняют элементы человеческой биосферы (почву, воду). Давайте рассмотрим их.

Сколько элементов включает список тяжёлых металлов?

На сегодня не существует единого мнения относительно количества элементов в названном перечне, поскольку нет общих критериев, относящих металлы к тяжёлым. Тем не менее, список тяжёлых металлов может быть сформирован в зависимости от различных свойств металлов и их признаков. К ним относят:

  • Атомный вес. Исходя из этого критерия, к названным принадлежат более 40 элементов с атомной массой, превышающей 50 а.е.м (г/моль).
  • Плотность. Исходя из этого критерия, тяжёлыми считаются те металлы, у которых плотность равна или превосходит плотность железа.
  • Биологическая токсичность объединяет тяжёлые металлы, негативно влияющие на жизнедеятельность человека и живых организмов. В их списке порядка 20 элементов.

Влияние на организм человека

Большинство названных веществ оказывают негативное воздействие на все живые организмы. Ввиду значительной атомной массы, они плохо транспортируются и накапливаются в тканях человека, вызывая различные заболевания. Так, для человеческого организма кадмий, ртуть и свинец признаны как самые опасные и самые тяжёлые металлы.

Список токсичных элементов группируется по степени опасности по так называемым правилам Мертца, согласно которым наиболее токсичные металлы имеют наименьший диапазон экспозиции:

  1. Кадмий, ртуть, таллий, свинец, мышьяк (группа самых опасных металлических ядов, превышение допустимых норм которых способно привести к серьёзным психо-физиологическим нарушениям и даже к летальному исходу).
  2. Кобальт, хром, молибден, никель, сурьма, скандий, цинк.
  3. Барий, марганец, стронций, ванадий, вольфрам

Это однако не означает, что ни один из элементов, сгруппированных выше, по правилам Мертца, не должен присутствовать в человеческом организме.

Напротив, список тяжёлых металлов насчитывает в нем эти и ещё более 20 элементов, небольшая концентрация которых не только не опасна для жизнедеятельности человека, но и необходима в метаболических процессах, особенно железо, медь, кобальт, молибден и даже цинк.

Загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами

Элементами биосферы, подвергающимся загрязнению тяжёлыми металлами, являются почва и вода.

Чаще всего виновниками этого выступают металлургические предприятия, перерабатывающие лёгкие и тяжёлые цветные металлы.

Список загрязняющих агентов также пополняют предприятия по сжиганию мусора, автомобильные выхлопы, котельные, химико-производственные, типографические компании и даже электростанции.

Чаще всего токсинами являются: свинец (автомобильное производство), ртуть (пример распространения: разбитые в быту градусники и люминесцентные осветительные приборы), кадмий (образуется в результате сжигания мусора).

Кроме этого, большинство заводов в производстве используют тот или иной элемент, который может быть охарактеризован как тяжёлый.

Металл группы, список которой был приведен выше, в виде отходов поступает чаще всего в водоёмы и далее по трофической цепи доходит до человека.

Кроме техногенных факторов загрязнения природы тяжёлыми металлами, существуют также природные – это извержения вулканов, в лаве которых обнаружено повышенное содержание кадмия.

Особенности распространения в природе самых токсичных металлов

Ртуть в природе более всего локализуется в водной и воздушной среде. В воды мирового океана ртуть поступает из промышленных сливов, также встречаются пары ртути, образующиеся вследствие горения угля. Токсичные соединения аккумулируются в живых организмах, особенно в морепродуктах.

Свинец имеет широкую область распространения. Он накапливается и в горах, и в почве, и в воде, и в живых организмах, и даже в воздухе, в виде выхлопных газов от автомобилей. Конечно, свинец поступает в окружающую среду и в результате антропологического действия в виде отходов от промышленной отрасли и неутилизированных отходов (аккумуляторы и батарейки).

А источником загрязнения окружающей среды кадмием являются сточные воды промышленных предприятий, а также природные факторы: выветривание медных руд, вымывание почв, а также результаты вулканической активности.

Область применения тяжёлых металлов

Несмотря на токсичность, современная промышленность создаёт огромное множество полезных продуктов, перерабатывая тяжёлые цветные металлы, список которых включает сплавы меди, цинка, свинца, олова, никеля, титана, циркония, молибдена и др.

Медь – высокопластичный материал, из которого получаются разнообразные провода, трубы, кухонная утварь, украшения, кровельное покрытие и многое другое. Кроме того, она широко используется в машиностроении и кораблестроительстве.

Цинк обладает высокими антикоррозийными свойствами, поэтому распространено использование цинковых сплавов для покрытия металлических изделий (т. н. оцинковка). Области применения продуктов из цинка: строительство, машиностроение, полиграфия (изготовление печатных форм), ракетостроение, химическая промышленность (производство лаков и красок) и даже медицина (антисептические средства и др.).

Свинец легко плавится, поэтому используется в качестве сырья во многих отраслях: лакокрасочной, химической, автомобильной (входит в состав аккумуляторов), радиоэлектронной, медицинской (изготовление защитных фартуков для пациентов во время прохождения рентген-исследований).

Источник: https://FB.ru/article/300068/spisok-tyajelyih-metallov-vidyi-i-osobennosti

Тяжелые металлы в воде: проблемы в водопользовании и очистка

Ионы тяжелых металлов

Жидкость занимает больший объем в организме человека. Выполнение физиологических функций в человеческом теле, зависит от степени загрязнения воды тяжелыми металлами. Для поддержания обменных процессов в организме, требуется не менее 2 литров жидкости в день. И, на первое место в потреблении питьевых ресурсов, выходит очистка воды от тяжелых металлов.

Определение содержания тяжелых металлов в воде

Понятие «тяжелый металл» относится к сфере охраны природы и здравоохранения. В эту группу относят полуметаллы и металлы, имеющие токсичные свойства и поражающую биологическую активность. Немало металлов входит в перечень необходимого микроэлементного уровня для нормального протекания биологических процессов и  функционирования систем живого организма.

Токсичные химические элементы, попадая в организм человека с водой, имеют свойство аккумулироваться. Но, большую опасность представляет их способность к биомагнификации.

Когда по пищевой цепочке: загрязненная вода – растения или почва – рыба или животное – человек, тяжелые металлы увеличивают свое вредоносное действие в сотни раз.

Понимание, к чему приводит загрязнение воды тяжелыми металлами, подвигло человечество на внимательное отношение к природным ресурсам.

Гост по питьевой воде на содержание тяжелых металлов

Таблица 1. ПДК тяжелых металлов в воде

ПоказателиСанПиН 2.1.4.1074-01ВОЗЕС
Ед. изм.ПДКПоказ. вред.Класс опасн.
Алюминий (Al3+)мг/л0,5с.-т20,20,2
Барий (Ва2+)мг/л0,1с.-т20,70,1
Ванадий (V)мг/л0,1с.-т30,1
Железо (Fe, суммарно)мг/л0,3(1,0)орг.30,30,2
Кадмий (Cd, суммарно)мг/л0,001с.-т20,0030,005
Кобальт (Со)мг/л0,1с.-т2
Медь (Сu, суммарно)мг/л1орг.32,0(1,0)2,0
Мышьяк (As, суммарно)мг/л0,05с.-т20,010,01
Ртуть (Hg, суммарно)мг/л0,0005с.-т10,0010,001
Свинец (Pb, суммарно)мг/л0,03с.-т20,010,01
Селен (Se, суммарно)мг/л0,01с.-т20,010,01
Серебро (Ag+)мг/л0,0520,1
Хром (Cr3+)мг/л0,5с.-т3
Хром (Cr6+)мг/л0,05с.-т30,050,05
Цианиды (CN-)мг/л0,035с.-т20,070,05
Цинк (Zn2+)мг/л5орг.33,05,0

Примечания:

с.-т – санитарно-токсикологический показатель;

орг. – органолептический показатель;

значения в скобках, могут приниматься в отдельных районах по указанию санитарного врача.

Как видно из таблицы, многие химические элементы находятся в виде различных лиганд, гидролизных или полимеризованных комплексов.

Кроме прямого удаления загрязнений, немалое значение придается очистке воды от ионов тяжелых металлов и их соединений.

Если присутствует значительное количество ионов тяжелых металлов в воде, увеличивается токсичность элемента из-за проявления кумулятивного эффекта.

Насыщенность токсичными химическими элементами питьевых ресурсов оценивается не только по их общему содержанию, но и по связанным и свободным формам, учитываются и соли тяжелых металлов в воде.

Распознавание нежелательных примесей сложной формы, проводят спектрометрическим или электрохимическим способом. Важное место в точном определении концентрации тяжелых металлов в воде занимает атомно-абсорбционная спектрометрия. Она подразделяется:

  • на FAAS – плазменная атомизация;
  • на GF AAS – электротермическая атомизация в графитовой ванночке.

Для выделения спектров нескольких металлов одновременно применяют эмиссионную или масс-спектрометрию, с плазмой связанной индукцией. Электрохимический способ распознавания основан на анализе вольт-амперных характеристик. Это сложные лабораторные методы определения уровня загрязнения воды тяжелыми металлами, на фото показаны:

  • химическая лаборатория городской водозаборной станции;
  • спектрометрический прибор для измерения тяжелых металлов в воде.

Методы очистки воды от тяжелых металлов

В зависимости от результатов проведенного анализа воды на тяжелые металлы, выбирается метод очистки, иногда их приходится комбинировать. Это может быть:

  • использование сорбентов для поглощения
  • перевод в нерастворимые соединения через ионный обмен;
  • мембранный фильтр воды для тяжелых металлов;
  • гальваническая очистка;
  • применение магнитного поля;
  • дистилляция с последующим конденсированием.

Абсорбенты и мембранные фильтры, самые простые и недорогие способы очистки, и нашли широкое применение в бытовых очистных устройствах. Выпаривание, слишком энергозатратный метод и редко применяется,  несмотря на высокий уровень очищения жидкости.

Ионно-обменный метод очистки дает высокие результаты по удалению примесей. Технология реализуется с помощью ионообменных смол, собирающих на своей поверхности ионы тяжелых металлов. Регенерацию смолы проводят кислотой. Металлы в ионной форме могут осаждаться с помощью изменения pH до значения 9,0÷10,5. И затем, отделяют осадок от жидкости.

При высоком насыщении жидкости ионами меди, хорошие результаты дает гальванический процесс. В загрязненную воду опускают электроды с пористой структурой и большой активной поверхностью. При подаче электричества, ионы меди восстанавливают атомарное состояние и осаждаются на электроде.

На водоочистных станциях, куда попадают и городские и производственные стоки, применяют цикличные процессы обработки воды, куда последовательно включают несколько операций.

Источник: https://oskada.ru/obrabotka-i-ochistka-vody/tyazhelye-metally-v-vode-problemy-v-vodopolzovanii-i-ochistka.html

Ваш лекарь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: