Тяжёлые металлы

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.