Тяжелые металлы в воде: проблемы в водопользовании и очистка

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.

предлагает качесвенные дозаторы для пищевой промышленности https://www.signal-pack.com/oborudovanie/dozatory-dlya-pishevoy-promishlennosti/, у которых отсутствуют какие-либо вредные вещества в составе.

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.

Типология по составу

Минеральные частицы

Речной песок совместно с алюмосиликатами и другими нерастворимыми неорганическими оксидами и солями составляет большую часть взвешенных минеральных частиц. В воду частицы такого рода попадают в процессе водной или ветровой эрозии берегов и прибрежных почв, а также путём абразии берегов водоёма.

Органические частицы

Органические взвешенные частицы – это примеси, попадающие в водоёмы в результате промышленной деятельности предприятий мясной, рыбной, молочной продукции; заводов по производству различных органических веществ, например, полимеров.

Органические частицы попадают в водоёмы со сточными водами бытовых отходов. В таких стоках много микропластика – мельчайших частиц, образующихся при распаде пластмассовых изделий. Такие взвеси могут представлять опасность для природы. Дело в том, что пластиковая крошка не подвержена биодеградации, плавает на поверхности воды и в её приповерхностном слое. Из-за этого она попадает в пищевой цикл водных обитателей, становясь причиной снижения уровня их популяции, ухудшения экологической ситуации.

Смешанные

Смешанными называются взвеси, которые содержат органические и неорганические частицы. Практически все взвеси, наблюдаемые в природных водоёмах, являются смешанными.

Антропогенная деятельность тоже приводит к образованию смешанного типа стоков, например, на предприятиях целлюлозно-бумажной, нефтедобывающей, фармацевтической промышленности. Сам факт отношения взвеси к смешанному типу не является негативным, поскольку на опасность указывает не классификация взвеси, а информация о её химическом составе.

ГОСТ по питьевой воде на содержание тяжелых металлов

Таблица 1. ПДК тяжелых металлов в воде

Показатели	СанПиН 2.1.4.1074-01				ВОЗ	ЕС
	Ед. изм.	ПДК	Показ. вред.	Класс опасн.
Алюминий (Al3+)	мг/л	0,5	с.-т	2	0,2	0,2
Барий (Ва2+)	мг/л	0,1	с.-т	2	0,7	0,1
Ванадий (V)	мг/л	0,1	с.-т	3	0,1	–
Железо (Fe, суммарно)	мг/л	0,3(1,0)	орг.	3	0,3	0,2
Кадмий (Cd, суммарно)	мг/л	0,001	с.-т	2	0,003	0,005
Кобальт (Со)	мг/л	0,1	с.-т	2	–	–
Медь (Сu, суммарно)	мг/л	1	орг.	3	2,0(1,0)	2,0
Мышьяк (As, суммарно)	мг/л	0,05	с.-т	2	0,01	0,01
Ртуть (Hg, суммарно)	мг/л	0,0005	с.-т	1	0,001	0,001
Свинец (Pb, суммарно)	мг/л	0,03	с.-т	2	0,01	0,01
Селен (Se, суммарно)	мг/л	0,01	с.-т	2	0,01	0,01
Серебро (Ag+)	мг/л	0,05	–	2	–	0,1
Хром (Cr3+)	мг/л	0,5	с.-т	3	–	–
Хром (Cr6+)	мг/л	0,05	с.-т	3	0,05	0,05
Цианиды (CN-)	мг/л	0,035	с.-т	2	0,07	0,05
Цинк (Zn2+)	мг/л	5	орг.	3	3,0	5,0

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.

Взвеси, растворенные и взвешенные вещества

Взвеси – частный случай суспензии. Они являются гетерогенными системами (грубодисперсными системами с твёрдой дисперсной фазой и жидкой фазой – дисперсионной средой), в отличие от растворённых веществ, которые образуют гомогенные системы – истинные растворы. Взвеси не относят к коллоидным системам, поскольку в случае суспензий твёрдая фаза подвергается оседанию под действием силы тяготения – седиментации – что, наряду с размером частицы (размер частиц в взвесях более 1 мкм, а в коллоидных системах – от 0,001 мкм и до 1 мкм), и отличает взвеси от коллоидных растворов.

Взвешенные вещества делят на органические и неорганические. Распространенные разновидности взвешенных частиц – нерастворимый диоксид кремния (речной песок), ил, планктон.

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.

Органолептические свойства воды и ВВ

Органолептика – анализ материала на основе восприятия его органами чувств: обонянием, осязанием, зрением, вкусом, слухом. Воде присущи органолептические свойства, определяемые этим методом.

Мутность

Степень мутности воды зависит от наличия в ней взвешенных мелкодисперсных примесей. Мутность – функция насыщенности воды этими частицами. Возможны случаи, когда менее насыщенные взвеси будут более мутными из-за типа взвешенных частиц.

Определяется данный показатель на полевых испытаниях фотометрически и/или визуально (ГОСТ 1030-81 «Вода хозяйственно-питьевого назначения. Полевые методы анализа»). При визуальном определении степени мутности воды используется пробирка стеклянная, лист тёмной бумаги и, при необходимости, источник света. Результатом такого испытания является определение градации мутности воды:

• мутность не заметна (отсутствует);
• слабая опалесценция;
• опалесценция;
• слабая мутность;
• мутность;
• сильная мутность.

Цветность

Цветностью воды называется органолептически определимое свойство природной прозрачной воды иметь какой-либо колористический оттенок из-за присутствия в её составе гуминовых веществ, оксидов железа и прочих окрашивающих соединений. Определяется цветность аналогично мутности, однако, в качестве фона используется не тёмный, а светлый лист бумаги. Цветность воды, в соответствии с ГОСТ 1030-81 имеет следующие градации:

• бесцветная;
• слабо-желтоватая;
• светло-желтая;
• желтая;
• интенсивно желтая.

Запах и привкус

Вкус воды определяется только при отсутствии подозрений об её загрязнённости. Производится этот анализ набором воды в рот и удержанием ее в течение нескольких секунд без проглатывания. По итогу, записывают данные ощущений интенсивности вкуса по пятибалльной шкале (в соответствии с ГОСТ 3351-74), учитывая характер привкуса:

• соленый;
• кислый;
• щелочной;
• металлический;
• гнилостный;
• др.

Запах воде придают летучие пахнущие вещества, присутствующие в ней изначально и попавшие вместе со стоками. Наличие запахов характерно для органических жидких соединений. Обычно для определения запаха пробу воды сначала анализируют при температуре 20℃, а затем – 60℃. Запахи субъективно разделяют на естественные (запах ила, гнилостный запах, торфяной запах, травянистый запах, плесневый или грибной запах и др.) и искусственные (запах нефтепродуктов, запах хлора, уксуса, фенола и др. органических и неорганических пахучих веществ и соединений). Интенсивность запаха может меняться от полного его отсутствия до очень сильного:

• отсутствие запаха;
• слабый запах;
• заметный запах;
• отчётливый запах;
• очень сильный запах.

Оборудование для контроля над стоками

При подключении канализационной сети предприятия к системе городской канализации необходимо обеспечить наличие специального контрольного канализационного колодца. При этом он должен находиться за пределами предприятия, чтобы обеспечить свободный доступ к нему контролирующих органов.

Такие колодцы должны быть оборудованы приспособлениями для отбора проб стоков. При необходимости, на потенциально опасных предприятиях должны быть смонтированы системы автоматического контроля над состоянием сточных вод.

Сброс в городскую систему стоков, в которых хотя бы по одному показателю превышена ПДК, не допускается.

В случае наличия в канализационных стоках большого количества солей, необходимо предусмотреть их предварительную очистку или выполнять процедуру обессоливания.

Только общее ответственное отношение к проблемам очистки бытовых и промышленных стоков может привести к улучшению экологической обстановки в вашей местности. Особенно это актуально для районов с высокой техногенной нагрузкой.

Какие факторы влияют на ХПК

Факторов, способных повлиять на состав вредных веществ и на показатель кислотности жидкости, есть масса. Один из ключевых факторов – это совокупность биохимических процессов, происходящих в самом водоеме. Вследствие этих процессов вещества вступают в реакции друг с другом и образовывают новые, которые по структуре могут отличаться от предыдущих и иметь другой химический состав.

Эти вещества могут поступать в водоем следующим образом:

• вместе с атмосферными осадками;
• вместе с бытовыми или хозяйственными сточными водами;
• с подземными и поверхностными сточными водами.

Их структура и состав могут быть очень разными, в частности, которые из них могут быть устойчивыми по отношению к окислителям. В зависимости от этого фактора нужно выбирать наиболее эффективный окислитель для тех или иных веществ.

В поверхностных водах органические вещества могут иметь взвешенный, растворенный или коллоидный вид. Окисляемость отличается для фильтрованных и нефильтрованных проб. Природные же воды менее подвержены загрязнению органикой естественного происхождения.

Поверхностные воды имеют более высокую степень окисляемости по сравнению с такими типами вод, как:

• подземные;
• грунтовые и прочие.

Например, горные реки и озера имеют окисление в районе 2–3 мг на кубический дециметр, реки с болотным питанием – 20 мг/куб. дм и равнинные водоемы – от 5 до 12 соответственно.

Существенный фактор, который влияет на окисляемость – это сезонные изменения, происходящие в гидробиологическом и гидрологическом режимах.

Также окисляемость водоема может меняться под воздействием человеческой деятельности, в зависимости от сферы деятельности людей в водоем поступают загрязнения того или иного вида.

Нормативы платы за сброс ВВ

Нормативы платы за сброс взвешенных веществ определяется в соответствии с постановлением правительства РФ от 13.09.2016 N 913 «О ставках платы за негативное воздействие на окружающую среду и дополнительных коэффициентах». В соответствии с этим документом, нормы платы за сброс взвешенных веществ составляют от 937 до 977,2 р/тонна, а ставка платы зависит от коэффициента, определяемого как обратная сумма допустимого увеличения содержания ВВ при сбросе сточных вод к его фоновому показателю по содержанию ВВ.

Опасность и польза взвешенных веществ

Взвешенные вещества могут не иметь губительных свойств, а некоторые из них могут быть даже полезны. Пример пользы взвесей – сапропель. Как и обычный ил он является донным отложением, однако, в соединении с природными органическими веществами – гумусом, битумами – обладает полезными для человека свойствами. Именно сапропель называют лечебной грязью. Помимо медицинского применения, его также используют в сельском хозяйстве для удобрения аграрных культур и для подкормки животных. Сапропель – качественная минеральная добавка богатая на соли кальция, железа и фосфора.

Опасность взвешенных веществ зависит от состава этих частиц. Например, микрочастицы пластика – серьёзная экологическая проблема из-за отсутствия биологических путей деградации таких частиц. Минеральные взвеси опасны, если загрязнённая ими вода используется в пищу.

Несколько слов о бытовых стоках

Абсолютно неправильным является мнение, что данные требования распространяются только на производственные предприятия. Достаточно часто работниками городских водоканалов обнаруживаются незаконные врезки в системы отвода ливневых вод, дренажные системы.

И если в бытовых стоках нет смысла искать тяжелые металлы или радиоактивные вещества, то от наличия органического материала они не избавлены. Поэтому ПДК так же законно распространяются на бытовые стоки.

А если речь заходит о крупных комплексах частных сооружений, отопление которых осуществляется при помощи котельных, технологический процесс которых предполагает сброс технологических жидкостей в систему канализации, тут уже стоит вопрос и о содержании в стоках и сульфатов, и хлоридов. То есть вполне возможно может стать вопрос о том, что будет необходима очистка сточных вод от фосфатов и других солей.

ХПК и БПК в качестве критериев загрязнений вод

Значение ХПК включает в себя суммарное содержание в жидкости органических веществ в объеме израсходованного связанного кислорода на их окисление. ХПК – это общий показатель загрязнений промышленных и природных вод.

А вот такой показатель, как БПК определяет количество растворенного кислорода, который потрачен на окисление бактериями органических веществ в нужном объеме жидкости.

Для одинаковых проб по величине ХПК будет выше показателя БПК, поскольку больше веществ подвергается химическому окислению.

Определение концентрации ВВ

Методики измерения

Основной метод анализа – гравиметрический. Суть подхода состоит в очистке пробы воды через фильтры с их дальнейшим высушиванием до постоянной массы при определённой температуре. Более подробно об этом в РД 52.24.468-2005 «Взвешенные вещества и общее содержание примесей в водах. Методика выполнения измерений массовой концентрации гравиметрическим методом» и ПНД Ф 14.1:2:4:254-2009 «Методика измерений массовых концентраций взвешенных веществ и прокаленных взвешенных веществ в пробах питьевых, природных и сточных вод гравиметрическим методом».

Обзор приборов и средств измерения

Для измерения количества взвешенных веществ в пробе воды используются:

• Лабораторные весы (ГОСТ Р 53228)
• Мерные цилиндры (ГОСТ 1770)
• Механические часы (ГОСТ 3145)
• Воронки лабораторные (ГОСТ 25336)
• Стаканы и стаканчики (ГОСТ 25336)
• Чашки биологические (чашки Петри) (ГОСТ 25336)
• Эксикатор (ГОСТ 25336)
• Пинцет, шпатель (ГОСТ 21241 и ГОСТ 9147)
• Сушильный шкаф и/или тигель (ТУ 64-1-909-80)
• Электроплитка с регулируемой мощностью нагрева (ГОСТ 14919)
• Прибор вакуумного фильтрования (ТУ 3616-001-32953279).

Как и для других видов лабораторных измерений, все приборы и средства измерения должны быть проверены и соответствовать условиям соответствующих ГОСТов.

Условия измерения

Для выполнения измерений в лаборатории следует соблюдать условия, соответствующие требованиям нормативно-технической документации (например, ПНД Ф 14.1:2:4.254-09), а именно:

• Температура окружающего воздуха от 16 до 28℃
• Атмосферное давление от 84 до 106 кПа
• Относительная влажность не более 80% при температуре 25℃
• Частота переменного тока 50±1 Гц
• Напряжение в сети 220±22 В

Квалификация оператора

Как и многие другие методы хим. анализа вод, анализ на содержание взвешенных веществ должны проводить лица с квалификацией техника-химика или лаборанта-химика, ознакомленные с техникой гравиметрического анализа.

Исследование талой воды на наличие тяжёлых металлов и влияние их на рост и развитие растений

Тяжелыми металлами называют элементы периодической системы Менделеева, которые обладают металлическими свойствами и имеют большой молекулярный вес.

Здесь мы постараемся поговорить о том, какой вред для человека несут тяжелые металлы, в каких регионах Украины распространены те или иные загрязнители, каково их характерное влияние на здоровье человека. А в самом конце обязательно познакомим вас с технологией обратного осмоса, которая не пропустит опасные ионы в вашу воду и пищу.

Какие воды загрязнены?

Важно понимать, что большинство солей тяжелых металлов попадают в окружающую среду антропогенным путем — в основном из выбросов добывающих и обрабатывающих предприятий, а также тепловых электростанций.

Самым объемным источником загрязнения являются сточные воды, которые сливаются в поверхностные водоемы с недостаточным уровнем очистки. Следующим путем внесения тяжелых металлов являются дымовые газы, которые осаждаются на поверхность земли и смываются с нее в источники воды. И еще одним, пожалуй, самым серьезным типом загрязнения являются воды, которые образуются при затоплении шахтных выработок, в таком случае происходит загрязнение даже подземных вод.

Максимальный риск отравления солями тяжелых металлов возникает при использовании воды с поверхностных водоемов и колодцев без последующей очистки. В тех случаях, когда загрязнены подземные воды, также не рекомендуется потребление воды из скважин. Прежде всего это касается промышленных регионов восточной Украины.

Марганец в воде

Мы начинаем с этого металла, поскольку после железа, о котором мы говорили в отдельной статье, он самый распространенный загрязнитель скважинных вод.

Признаками наличия марганца в вашей воде является черный, серый, темно-коричневый налет на трубах и сантехнике. Вкус такой воды обычно вяжущий, в цвет желтоватый. Руки при длительном контакте могут темнеть, ногтевые пластины чернеть. При высоких концентрациях этого минерала в воде может появляться черный осадок.

На изображении показана разница между налетами, образованными водой с большим содержанием только железа и водой, которая дополнительно содержит марганец.

Вещество относится к третьей группе токсикантов, т.е является умеренно опасным.

И если самые неприятные последствия от приема “железной воды” это регулярные запоры, то с марганцем все сложнее. Несмотря на то, что он участвует в процессах ферментации, кроветворения, формировании костной ткани, избыток этого металла в организме может негативно сказываться на здоровье человека. Основные последствия регулярного употребления воды с повышенным содержанием марганца — это проблемы центральной нервной системы, которые проявляются сонливостью, слабостью, а иногда даже длительными депрессивными расстройствами. Исследования также подтвердили, что его избыток способен отрицательно влиять на ЖКТ, почки или костную ткань. Последнее критично для детей, существует заболевание опорно-двигательного аппарата, которое именуют “марганцевым рахитом”.

Основными источниками поступления марганца в поверхностные воды являются процессы выщелачивания железомарганцевых руд и других содержащих марганец минералов. Что касается природного его содержания в скважинной воде, то причиной тому являются процессы разложения живых организмов.

Свинец в воде

Норматив свинца в питьевой воде для Украины 0,01 мг/л, что, впрочем, соответствует и международным нормам. Отравляющей дозой является уже 1 мг/л, свинец отнесен ко 2-рой группе токсичности.

Свинец в поверхностных водах на территории Украины распространен практически везде. Степень загрязнения зависит от развития промышленности и насыщенности трафика. В больших городах и в поселках, расположенных возле оживленных трасс, в поверхностных водах часто наблюдаются превышения ПДК (предельно допустимой концентрации), т.е пить воду из колодцев или источников обычно рискованно. Кстати, стоит учитывать, что свинец в небольших концентрациях придает воде приятный сладковатый вкус.

Среди поражающих действий можно выделить поражение нервной и кроветворной систем, сердечно-сосудистой и выделительной систем, половую функцию женщин и мужчин. Также существуют исследования, которые подтверждают канцерогенное действие свинца, максимально высокую токсичность он имеет для детей младшего возраста, так как они усваивают его до 40%, в то время, как взрослые — не более 10%.

Cвинец опасно влияет на нервную систему, его последствия в первую очередь сказываются на детях. Свинцовая энцефалопатия сопровождается эпилептическими приступами, головной болью и пр. В зависимости от степени отравления симптомы могут отличаться и проявляться с разной интенсивностью. У детей отравление свинцом способно приводить к снижению уровня умственного развития, а также к проблемам со слуховой и зрительной реакцией.

Еще одним распространенным следствием является анемия, она характерна для детей и схожа с классической железодефицитной анемией. Также часто встречаются нарушения в работе почек (обратимая и необратимая нефропатии).

Влияние на сердечно-сосудистую систему и ЖКТ весомо меньше, чем на ЦНС, но оно также отмечается в развитии брадикардии и неспецифических реакций.

Основными источниками поступления свинца в воду и в окружающую среду в целом являются:

• природные источники (природные минералы, содержащие свинец, все же являются одним из основных его источников);
• цветная (98%) и черная металлургия (2%) — это процессы получения самого металла, сплавов, а также обработки содержащего сырья;
• машиностроение, топливная промышленность и энергетика — загрязнение обусловлено использованием этилированных бензинов, которые приводят к выбросу токсинов в атмосферу с последующим их попаданием в водоемы. В многих развитых странах практически не используются такие бензины, в Украине их использование уменьшено, но не запрещено;
• химическая промышленность — производство пигментов. В наше время производство таких красок минимизировано;
• транспортные предприятия — все тоже использование бензинов;
• бытовые отходы — этот момент очень важен, люди выбрасывают в общие контейнеры органический мусор и аккумуляторы. Сдача бытовых, автомобильных аккумуляторов на переработку может иметь значительное влияние на окружающую среду.

Загрязнение вод металлами

Металлы принадлежат к числу главных неорганических загрязнителей пресных и морских вод. Это, в основном, соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути.

Острота проблемы загрязнения водной среды токсичными металлами определяется:

• высокой концентрацией соединений тяжелых металлов в прибрежных районах океана и внутренних морях;

• образованием высокотоксичных металлоорганических комплексов, которые как включаются в абиотический компонент экосистемы, так и поглощаются гидробионтами;

• накоплением металлов гидробионтами в дозах, опасных для человека.

Основные источники поступления токсичных металлов в водную среду – прямое загрязнение и сток с суши. Кроме того, важная роль в загрязнении гидросферы металлами принадлежит атмосферному переносу.

На поверхность Мирового океана ежегодно выпадает 200 кт свинца и 5 кт ртути. Вклад атмосферных выпадений свинца в его общий поток в Мировой океан в настоящее время уже превышает геохимический вклад этого элемента с речными стоками. Для кадмия поступления в океан за счет атмосферных выпадений и прямого стока с суши близки, а для ртути атмосферный поток составляет около 25% общего поступления в океанскую среду. Сейчас уже признано, что главным источником поступления тяжелых металлов в окружающую среду является не металлургическое производство, а сжигание угля. Ежегодное сжигание 2,4 млрд. т каменного и 0,9 млрд. т бурого угля рассеивает в окружающей среде 200 кт мышьяка и 224 кт урана, а мировое производство этих металлов составляет только 40 и 30 кт соответственно.

Как уже сказано выше, важную роль в загрязнении гидросферы металлами играют сточные воды.

Естественно, что наибольшее загрязнение металлами приходится на моря и те части океана, где антропогенная активность высока. Более других загрязнены воды Персидского и Аденского заливов Индийского океана, экваториальная часть Тихого океана, воды течения Гольфстрим в Атлантике, Северное и Средиземное моря.

Мышьяк широко распространен в содержащих фосфаты породах и соответственно встречается в виде примесей в фосфатных удобрениях или детергентах, производимых их этого сырья. Обычные формы мышьяка в природе: H3AsO3, As(OH)3, H3AsO4.

Некоторое количество мышьяка используется в качестве пестицида в виде арсенатов натрия и меди для опрыскивания плодовых деревьев. Но основными антропогенными источниками мышьяка являются сжигание угля и выплавка металлов. Если средние концентрации мышьяка в воздухе больших городов составляют 0,01–0,56 мкг м–3, то вблизи плавильных предприятий (на расстоянии нескольких км) 1,5–7,9 мкг м–3, а содержание мышьяка в летучей золе угольных электростанций составляет 43–312 мг кг–1 (Мышьяк, 1985).

У человека острое отравление мышьяком вызывает появление металлического вкуса во рту, рвоту, сильные боли в животе, острую сердечно-сосудистую и почечную недостаточность, судороги. Хроническая интоксикация (при потреблении воды, содержащей более 0,1 мкг л–1 мышьяка) вызывает гиперпигментацию, кератоз, рак кожи (Гарин и др., 2001). Смертельная доза для мышьяка составляет – 0,06 – 0,2 г (от 1 до 2,5 мг As кг–1 массы тела) (Мышьяк, 1985).

Ежегодно добывается примерно 3,5 Мт свинца, а с учетом повторного извлечения из отходов производство свинца составляет 4,1 Мт год-1. Загрязнение природных вод и воздуха свинцом происходит в результате процесса обжига и плавки свинцовых руд с целью получения металлического свинца, за счет выбросов отходов с производств, использующих свинец, а также при сжигании угля, древесины и других органических материалов, включая городские отходы. Кроме того, значительные количества свинца попадают в окружающую среду благодаря использованию свинцовых труб для водопроводов и свинцово-кислотных аккумуляторов.

До сих пор серьезными источниками загрязнения окружающей среды остаются алкильные соединения свинца. Только за последние 40 лет примерно 10 Мт свинца переработано в тетраэтилсвинец, который используется в качестве антидетонаторной присадки в автомобильном бензине. Из антропогенных источников свинца этот считается важнейшим.

Количество свинца, ежегодно попадающего в океан в результате применения алкилсвинца в качестве антидетонатора дизельного топлива, оценивается в 25 кт.

Pb(CH2CH3)4 добавляется в бензин, что позволяет двигателям работать при больших давлениях. В бензин добавляют также CH2Cl–CH2Cl и CH2Br–CH2Br. В результате сгорания топлива свинец попадает в атмосферу в виде аэрозольных частиц PbBrCl размером менее 2 мкм, попадающих в легкие и оседающих там:

Pb(CH2CH3)4 + С2Н4Г2 + 16О2 = PbГ2 + 10СО2 + 12Н2О (Г=Cl или Br) (Ершов, 2003).

Общее содержание свинца в водах Мирового океана составляет 2,8 Мт при средней концентрации 2 10-3 мкг л-1.

Свинец в организме человека накапливается в костях, вытесняя соли кальция. Кроме того, он депонируется в мышцах, печени, почках, селезенке, головном мозге, сердце и лимфатических узлах. Для свинцовой интоксикации характерна «свинцовая колика» – резкий спазм сосудов, повышение артериального давления, спастико-атонические явления в кишечнике, появление судорожных припадков, развивается гипохромная анемия (Гарин и др., 2001). Смертельная доза свинца для человека составляет 20–50 г.

Ртуть относится к числу наиболее токсичных металлов, чаще других встречаемых в окружающей среде. Ртуть – один из самых редких элементов с очень низким содержанием в земной коре. Она встречается в природе в виде красного сульфида, циннабара, черного сульфида и в виде жидкой ртути.

Главные антропогенные источники ртути:

· сжигание ископаемого топлива;

· выбросы промышленных предприятий, из которых наиболее важны сбросы сточных вод с электролизных фабрик по производству хлорощелочей и едкого натра и предприятий, где сульфат ртути используется в качестве катализатора;

· использование в сельском хозяйстве различных биоцидов, содержащих ртутные соединения.

Было подсчитано, что в результате деятельности человека в окружающую среду ежегодно поступает до 10 кт ртути, из которых 3 кт – за счет сжигания ископаемого топлива. В морскую среду попадает около 5 кт ртути, общее ее количество в водах Мирового океана равно 10 Мт при средней концентрации 0,01-0,03 мкг л-1.

Существуют бактерии, которые переводят минеральную ртуть в монометил (или метил) ртути (CH3Hg+)

Ртуть токсична для фитопланктона, поэтому загрязнение ртутью существенно снижает первичную продукцию морских экосистем. Фито- и зоопланктон аккумулирует ртуть в широком диапазоне концентраций 30- 3 800 мкг кг-1 сухой массы, показатель аккумуляции ртути может превышать 40 000.

Ее ПДС для водоемов принято не более 0,005 мг л-1. В континентальных и океанических водах концентрация ртути составляет примерно 1 мкг кг-1. Фактическое содержание ртути в водах рек промышленно развитых стран превышает ПДС в 2-4 раза, а содержание ее в тканях рыб нередко в 100-200 раз превышает таковое в природных водах. В тканях, например тунца, концентрация может достигать 120 мкг кг-1.

Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов (особенно крабов и рыб). (Рамад, 1981).

Смертельная доза солей ртути для человека составляет 0,5 г.

Болезнь Минамата. В Японии болезнь Минамата дважды наблюдалась – в 1953 г. в бухте Минамата, в 1965 г. в районе Ниигаты. В декабре 1953 г. жители г. Минамата стали свидетелями страшных явлений. Множество кошек, собак и даже птиц умирало прямо на улице в конвульсиях. Некоторые обезумевшие кошки бросались в воду – поведение, не свойственное животному, известному своей водобоязнью. А через несколько недель уже сами жители стали страдать от неведомой болезни, получившей впоследствии название «болезнь Минамата». На первом этапе заболевания больные чувствуют онемение губ и конечностей. Затем начинаются нарушения зрительной (сужение поля зрения), слуховой и речевой функций (речь становится затрудненной, а фразы все более и более бессвязными). Походка больного делается неуверенной и шатающейся, как у пьяного. Появляются признаки нарушения психики и слабоумия. Смерть наступает или довольно быстро – после нескольких дней конвульсий, или какое-то время спустя – от осложнений на легкие.

Вначале предполагалось, что болезнь вызвана неизвестным вирусом. Анализ клинической картины показал, что болезнь вызвана ртутным отравлением. Впервые слово «ртуть» было произнесено в июле 1959 г.

Появление в 1965 г. подобного заболевания в районе Ниигаты, расположенном далеко от Минаматы, послужило еще одним доказательством способности метилртути вызывать эту болезнь. 5 человек из 30 тяжело заболевших погибли. Все они питались рыбой, выловленной в реке Агано. А в нее попадали сточные воды другого предприятия, синтезирующего ацетальдегид. Этот завод принадлежал могущественному японскому концерну «Шова Денко».

Только в сентябре 1968 г. министр здравоохранения Японии официально заявил, что причиной болезни Минамата явились сточные воды завода Чиссо (Рамад, 1981; Эрхард, 1984)

Неорганическая ртуть использовалась в качестве катализатора для производства ацетальдегида и винилхлорида на фабрике Чиссо Компании Лтд. По неосторожности и ртуть, и метилртуть в течение десятилетия сбрасывались в залив Минамата, соединенный с межостровным морем Яцуширо, крайне слабо сообщавшимся с Тихим океаном на оконечности острова Кюши в западной части Японии.

К 1987 г. правительство признало 1742 пациента жертвами болезни Минамата, возможное число пострадавших оценивается как 5000.

В 1984 г. правительством Японии была начата перекачка загрязненного грунта в специальную область внутри залива Минамата. Общий объем подлежащего обезвреживанию грунта составил 582 000 м3. Общая стоимость работ оценивается в $ 500 млн. К 2011 г. планируется полная очистка от ртути (Зилов, 2006).

В природе кадмий, как правило, ассоциирован с цинком и их разделение экономически нерентабельно.

Кадмий широко используется в электронной промышленности, производстве пластмасс, красителей, растворителей. Наиболее известно его использование в никеле-кадмиевых аккумуляторах.

В окружающей среде кадмий присутствует в виде двухвалентного иона, осаждаемого в виде карбоната:

Cd2+ + CO32- = CdCO3↓

В кислой среде ионы кадмия освобождаются:

CdCO3 + 2H+ = Cd2+ + CO2↑ + H2O

К основным антропогенным источникам поступления кадмия в окружающую среду относятся горнорудные и металлургические предприятия, а также сточные воды. Курение поставляет в окружающую среду 6–11 т кадмия ежегодно (Гадаскина, 1988).

Всего воды Мирового океана содержат примерно 140 Мт кадмия при средней концентрации 0,1 мкг л–1. Кадмий накапливается водными животными, но не концентрируется в пищевых цепях (Израэль, 1989).

Кадмий – один из самых опасных токсикантов. Токсичность кадмия связана со схожестью химических свойств с цинком. При этом он связывается с серой более прочно, чем цинк и, следовательно, вытесняет цинк из многих ферментов, в которых тот используется как кофактор. Естественно, эти ферменты прекращают функционировать. Смертельной может быть доза 30–40 мг.

В организм человека кадмий попадает, в основном, с растительной пищей. Однажды поглощенное количество кадмия выводится из человеческого организма чрезвычайно медленно (0,1 % сут.–1). Самые ранние симптомы отравления кадмием – поражение почек, нервной системы и половых органов. Затем возникают острые костные боли в спине и ногах, нарушаются функции легких (Гарин и др., 2001).

Болезнь Итай-итай. Эта болезнь связана с кадмием, хотя связь неорганического кадмия с болезнью не так очевидна, как в случае с болезнью Минамата. Тем не менее, кадмий признан ведущим фактором, вызвавшим болезнь. Благодаря активности компании Мицуи, добывающей и производящей цинк, свинец, серебро и золото, кадмий с 1920-х годов попадал в воды р. Джинцу в центральной части Японии. Эти воды затем использовались для рисовых полей. Кадмий концентрировался в рисовых зернах. Фермеры ели содержащий кадмий рис в течение нескольких десятилетий. Кадмий вызывал ренальную тубулярную дисфункцию, остеомаляцию[28] и остеопороз[29]. Наиболее характерным симптомом болезни была острая боль в костях, что и выразилось в названии болезни «итай-итай» по-японски соответствует английскому «ouch-ouch» или русскому «ай, болит!». Несмотря на то, что большое число жертв должно было быть и в период с 1920-го по 1950-е годы, официального признания болезнь не получала до 1967 г. Число жертв, умерших от болезни составило 396 (305 женщин и 91 мужчина) на 1 426 хозяйств в загрязненной области.

Восстановление примерно 50 % почв (200 га) было осуществлено путем глубокой вспашки в 1991 г. Верхние 30 см почвы, особенно сильно загрязненные кадмием, были перемещены вниз. Кадмий из донных осадков р. Джинзу продолжает распространяться по окрестным полям во время наводнений (Зилов, 2006).

Ртуть в воде

Все знают, как выглядят шарики ртути из разбившегося градусника, их принято считать большой угрозой для здоровья, но давайте поговорим о растворимых соединениях ртути.

Cоединения ртути попадают в атмосферу, а затем в воду из неорганических соединений, которые образуются в процессах сжигания угля на электростанциях, сжигания промышленных отходов, производства аккумуляторов.

Также второй группой токсичных веществ, которые образуется в процессе работы бактерий в водоемах и океане, являются органические соединения ртути. Одним из самых распространенных из них является метилртуть, как раз ее обнаруживают в рыбе и моллюсках, которых есть не рекомендуется, при этом Украине нет системных критических повышений ее уровня.

В качестве примера промышленного загрязнения ртутью можно привести месторождение “Никитовка” в Горловке. С 2014 года из-за фактической оккупации шахта находилась в состоянии “сухой консервации”, с 2021 года оборудование начало сдаваться на металолом, а в 2021 году было отключено насосное оборудование, что привело к подтоплениям. Уровень загрязнения поверхностных и подземных вод в том районе делает их непригодными для питья.

Еще один пример — территория завода “Радикал” в Киеве, которая на данный момент не обработана окончательно и несет определенные угрозы. Но в вопросе загрязнения питьевой воды этот фактор можно не учитывать, поскольку вода из централизованной системы водоснабжения Киева не подвергается действию ртути. Также некритичное повышение уровней ртути можно наблюдать в городах, где расположены тепловые станции, работающие за счет сжигания угля.

Тяжелые металлы в водопроводной воде

Тяжелые металлы в водопроводной воде или Нужен ли нам металлолом в организме?

Свинец в водопроводной водеВо многих домах до сих пор используются свинцовые водопроводные трубы — они очень долговечные. Там, где свинцовых труб нет, обязательно есть свинцовый припой. В результате употребления этих материалов и появляется в питьевой воде свинец.
Свинец не имеет ни вкуса ни запаха, поэтому определить есть он в питьевой воде или нет, можно только проведя химический анализ. Но в принципе, можно обойтись и без него: посмотрев на свои водопроводные трубы вы сами без труда сможете определить стоит ли вам опасаться за свое здоровье. Если трубы серые на вид и их можно легко поцарапать острым предметом — это свинец, и естественная коррозия происходящая в водопроводе обязательно приводет к попаданию его в питьевую воду. Предельно допустимая концентрация свинца в водопроводной воде не должна превышать 0,01-0,03 мг/л. Вода с повышенным содержанием свинца может вызывать острые или хронические отравления у человека. Острое отравление опасно тем, что может привести к смерти. Хроническое отравление свинцом развивается при постоянном употреблении малых концентраций свинца. Свинец имеет свойство накапливаться в тканях организма, его излюбленная локализация в теле — это волосы, ногти и слизистая оболочка десен ( при этом образуется так называемая свинцовая кайма на деснах). Свинец также очень часто поражает центральную и периферическую нервную систему, кишечник, почки. Основным механизмом действия свинца блокада им работы ферментов, которые участвуют в синтезе гемоглобина. В результате этого гемоглобин утрачивают способность переносить кислород, что приводит к развитию анемии и хронической недостаточности кислорода в организме. Помимо нарушения кислородного транспорта свинец блокирует образование витамина D, который необходим, для усвоения кальция в костях. Употребление воды с высоким содержанием свинца беременными женщинами повышает риск преждевременных родов и развития врожденных уродств у плода, приводит к возникновению бесплодия. У детей, в организм которых попадает повышенное количество свинца – снижается IQ, часто развиваются пороки сердца. Превышение ПДК свинца отмечается в питьевой воде Калужской и Рязанской областей. Избавиться от свинца в питьевой воде можно только путем фильтрации или электролиза, кипячение воды в этом случае бесполезно.

Ртуть в водопроводной воде.

Предельно допустимая концентрация ртути в водопроводной питьевой воде составляет 0,0005 мг/ л. Ртуть повреждает любую ткань, с которой она контактирует, но самый большой вред она наносит нервной системе и почкам. Употребление внутрь дозы ртути, превышающей предельно допустимую, вызывает нарушение психики, потерю кожной чувствительности, слуха, зрения, речи, клинические судороги, сердечно-сосудистый коллапс. Поступление небольшого количества ртути провоцирует развитие острой почечной недостаточности, тяжелых заболеваний пищеварительного тракта. Опасны даже малые дозы: нижние границы содержания ртути в питьевой воде при которых она бы не накапливалась в организме до сих пор не установлены. При употреблении малых доз ртути беременными женщинами у новорожденных детей обнаруживают уродства развития и врожденные тяжелые заболевания головного мозга. Одним из основных источников ртути (на 85 %) в окружающей среде является деятельность промышленных предприятий. Превышение гигиенических норм ртути выявлено в Белгородской, Московской и Вологодской областях. Играет роль и естественное повышенное содержание ртути в воде некоторых регионов, например на Горном Алтае.

Молибден в питьевой водеРекомендуемое содержание молибдена в питьевой воде составляет 0,07 мг/ л. Молибден придает воде слабо вяжущий вкус. В дозах 10-15 мг/л этот элемент вызывает повышение уровня мочевой кислоты в крови человека, остеопороз костей, боли в кистях и стопах, увеличение размеров печени (гепатомегалия), функциональные расстройства пищеварительного тракта, печени и почек. Селен в питьевой водеПредельно допустимое содержание селена в питьевой воде составляет 0,01 мг/л. При однократном поступлении в организм большой дозы селена возникают признаки острого отравления, такие как рвота, диарея, боль в животе, озноб, дрожание и онемение конечностей. Постоянное употребление повышенных концентраций селена приводит к развитию заболевания, называемого селеноз. Оно проявляется расстройствами в работе органов пищеварительного тракта, обесцвечиванием и повышенным выпадением волос, истончением и ломкостью ногтей, различными дерматитами, кариесом зубов. Медь в водопроводной водеБезопасная суточная доза меди составляет 0,5 мг/кг массы тела. Исходя из этой дозы рассчитывается предельно допустимая концентрация меди в питьевой воде: 1-2 мг/л. Концентрация меди более 3 мг/л может вызвать острое нарушение функции желудочно-кишечного тракта, которое будет сопровождаться тошнотой, рвотой, диареей. Особенно осторожно нужно относится к питьевой воде людям, страдающим или перенесшим заболевания печени (например, вирусный гепатит). Т.к собственный обмен меди в организме у них нарушен, даже небольшие ее концентрации, содержащиеся в воде приводят к развитию цирроза печени. Наиболее чувствительны к повышенной концентрации меди в воде грудные дети, находящиеся на искусственном вскармливании. У них еще в младенческом возрасте при употреблении такой воды существует реальная, угроза развития цирроза печени. Железо в водопроводной водеПовышенная концентрация железа возникает при использовании стальных и чугунных водопроводных труб, разрушающихся из-за коррозии. Особенно неблагополучными в данном отношении считаются Москва и Санкт-Петербург, где мягкая вода усиливает коррозию. «Железистая вода» первоначально прозрачна, но при отстаивании или нагреве приобретает желтовато-бурую окраску, что является причиной ржавых подтеков на сантехнике. На вкус такая вода приобретает характерный «железистый» привкус. Регулярное употребление питьевой воды с повышенным содержанием железа, может привести к развитию заболевания, которое носит название гемохроматоз и характеризуется отложением соединений железа в органах и тканях человека. Железо природного происхождения попадает в питьевую воду из подземных источников центральных и южных областей России, а также Сибирского региона. Железо в концентрации, троекратно превышающей норму (ПДК – 0,3 мг/л), присутствует в водопроводах Томской, Вологодской, Тамбовской, Архангельской, Челябинской, Тверской, Новосибирских области.Марганец в водопроводной воде В ряде научных исследований установлено, что количество марганца в питьевой воде, превышающего норму (ПДК – 0,1 мг/л) негативно влияет на развитие беременности, оказывает токсический и мутагенный эффект на организм человека. Содержание марганца в питьевой воде напрямую зависит от деятельности расположенных поблизости промышленных предприятий. Марганец в концентрации, превышающей норму в три раза, содержится в водопроводной воде Томской, Вологодской, Тамбовской, Архангельской, Челябинской, Тверской, Новосибирской области. Алюминий в водопроводной водеОсновным источником алюминия в водопроводной воде являются вещества, применяемые в процессе обработки воды на очистных станциях – коагулянты. Ежедневно в организм человека поступает от 5 до 20 мг алюминия, значительная часть которого приходится на питьевую воду. Было установлено, что в повышенных дозах алюминий обладает нейротоксическим эффектом, вызывающим старческое слабоумие. Кроме того, алюминий вымывает из организма кальций, что особенно опасно для растущего организма. Превышение ПДК алюминия зафиксировано в питьевой воде Архангельской, Самарской и Омской областей.При подготовке статьи использованы материалы информационного пособия «Питьевая вода и здоровье населения» (выпуск 1: «Влияние химического состава питьевой воды на здоровье человека»). М., 2002, под общей редакцией профессора Е.Н. Беляева. Как удалить тяжелые металлы из водопроводной воды?Тяжелые металлы из водопроводной воды можно удалить, используя любой из аппаратов, производимых фирмой „ESPERON“, так как они выполняют две основные функции: фильтра и ионизатора. В качестве фильтров они очищают воду от:

• Хлора
• Тяжелых металлов
• Солей жесткости
• Лекарственных средств и гормоновВ качестве ионизаторов они:
• разделяют нейтральные молекулы воды на положительно и отрицательно заряженные ионы (аппараты, действующие на основе электролиза) или же насыщают воду отрицательными ионами (аппараты на основе керамики полудрагоценных камней )

Бесплатный векторный CSS-код beautifier заботится о вашем грязном коде и удаляет все нежелательные беспорядки. Чтобы начать работу, перейдите в Очиститель CSS.

Кадмий в воде

Это тяжелый металл, который имеет серьезные побочные действия. В питьевой воде ПДК для кадмия 0,001 мг/дм³, все соединения кадмия токсичны, он относится ко второму классу опасности. Его действие основано на способности связывать серосодержащие кислоты и ферменты, вследствие чего кадмий является нефро- и гепатотоксичным. Следствиями острого отравления могут быть повышение артериального давления, почечная и легочная недостаточность, патологии сердечно-сосудистой системы.

Стоит отметить, что кадмий является канцерогеном и способен накапливаться в организме человека. В отличие от ранее упомянутой ртути, он не способен проникать в мозг, поэтому не обладает нейротоксичностью.

Самыми серьезными загрязнителями вод кадмием являются предприятия горно-металлургического комплекса Украины. Они сосредоточены в районе Кривого Рога, Мариуполя, Днепродзержинска и Никополя. На территориях, приближенных к производствам, загрязнены как все поверхностные, так и подземные воды, поэтому самым безопасным источником остается вода из водопровода, по возможности дочищенная.

Опасность тяжелых металлов

У данных веществ имеется достаточно высокая биологическая активность, именно по этой причине они считаются очень вредными. Это свойство дает им возможность очень просто внедряться в обменный процесс человека, он вытесняют необходимые вещества и нарушают метаболические процессы. В результате начинают развиваться патогенные процессы, ухудшается здоровье.

Как воздействуют на организм некоторые виды тяжелых металлов

• Медь. Если концентрация не очень высокая, то может возникнуть болезни костной системы, анемия. При избытке меди поражается печень, возникает такое заболевание, как желтуха.
• Кобальт. При низких концентрациях может развиваться анемия, возникнуть эндемический зоб, отсутствие витамина В12, недостаточный синтез. Высокая концентрация провоцирует угнетение производства витамина В 12.
• Цинк. Провоцирует деление клеток, ускоряет заживление ранок, но также может вызвать развитие раковых клеток.
• Ртуть. Если вдохнуть пары ртути, то они сконцентрируются в мозге. Проявляются постоянные головные боли, головокружение, нервно-психические нарушения, понижается память, развивается скованность, заторможенность, нарушается речь.
• Кадмий. Это вещество способно накапливаться в почках. В избыточном количестве может влиять на деформацию и искривление костей. При этом процесс сопровождается сильной болью, кости становятся очень хрупкими и ломкими. Кадмий способен повышать давление.

Всем известно, что же собой представляют тяжелые металлы, однако все же не все могут точно назвать, какие именно химические элементы относятся к данной категории. Их можно определить по таким категориям, как распространение в природе, атомная масса, плотность, токсичность, геохимические цикли, биохимические циклы.

Цинк в воде

Цинк является микроэлементом, который в малых количествах участвует в ферментном обмене, а также в образовании стероидных гормонов, инсулина и пр., при повышении содержания может вызвать специфичные заболевания.

В воде могут содержаться растворимые соединения цинка, часто это сульфаты и хлориды. При интоксикации солями цинка наблюдаются изменения в почках, а при критическом повышении дозы — желтуха. Стоит отметить, что при длительном воздействии он вызывает снижение содержания кальция в крови и в костях, таким образом нарушается метаболизм фосфора и развивается остеопороз. Также при системном воздействии цинк имеет канцерогенные свойства и может вызывать бесплодие.

Основными источниками его поступления в воду являются металлургические и машиностроительные предприятия, также значимый вклад вносят химико-фармацевтическая, деревообрабатывающая и текстильная промышленности.

На территории Украины загрязнение поверхностных вод цинком характерно для городов с развитой металлургической и машиностроительной промышленностью: Кривой Рог, Мариуполь и пр.

Никель и кобальт в воде

Никель является важным микроэлементом, чрезмерные количества которого приводят к повышенной возбудимости центральной нервной системы, анемии, аллергическим реакциям. Никель способен влиять на структуру ДНК и повышает риск новообразований. Что касается кобальта, то его последствия схожи и могут вызывать также сердечные заболевания.

В Украине месторождения никеля и кобальта расположены в Кировоградской и Николаевской областях. Единственным обогатительным предприятием является Побужский ферроникелевый комбинат в Кировоградской области. Что касается производства никелированных изделий, то они распространены в основном в Полтавской, Днепропетровской, Кировоградской областях. Также отмечено превышение ПДК никеля в Яворовском водохранилище Львовской области, на месте которого ранее был серный карьер. Встречаются и другие локальные повышения уровня этих токсикантов.

Мышьяк в воде

Мышьяк — это один из самых популярных в средние века ядов. Даже совсем низкое содержание солей мышьяка в питьевой воде является опасным для человека. Он оказывает токсичное влияние на все системы человеческого организма и может приводить к смерти.

Источниками природного загрязнения мышьяком являются некоторые природные минералы, но чаще он вносится в воду антропогенным путем. К таким источникам принадлежат предприятия цветной металлургии, сталеплавильные заводы и работающие на угле тепловые станции. Также активно используются пестициды с небольшим содержанием мышьяка, смыв которых регулярно производится в воды.

Высокий уровень мышьяка в поверхностных водах наблюдается на территории бассейна реки Тиса на территории Западной Украины.

Как очистить воду от тяжелых металлов?

Обратный осмос является самой оптимальной технологией очистки воды от тяжелых металлов. Он удалит металлы в воде, а также токсичные органические вещества. Прочитать о технологии подробнее можно тут.

Ионный обмен обеспечивает снижение содержания тяжелых металлов и жесткости, он часто используется на станциях централизованной водоподготовки. Детальнее прочитать об ионном обмене можно тут.

Также для удаления марганца и железа используются специфические каталитические материалы, которые переводят их в нерастворимую форму и задерживают эти частицы.

Какой метод очистки чаще всего используется в быту?

Обратный осмос

Удаление тяжелых металлов из жидкости, предназначенной для пищевых целей, в домах белорусов часто осуществляется фильтрами на основе обратного осмоса. Это достаточно сложные многоступенчатые системы, которые довольно быстро, поэтапно избавляют влагу от вредоносных примесей.

Плюс фильтра – он эффективно справляется практически со всеми загрязнениями. После такой системы можно быть уверенным в качестве используемой жидкости.

Сорбция

В бытовых фильтрах сорбционную очистку осуществляют картриджи на основе активированного угля. Помимо тяжелых металлов, они удаляют хлор, хлористые соединения, органику, а также неприятные привкусы и запахи. Угольные картриджи являются основой проточных фильтров, их устанавливают на стадии предварительной очистки перед мембраной обратного осмоса.

Активированный уголь с его сорбционными свойствами используется при создании картриджей для большинства видов питьевых фильтров – кувшинов, настольных, проточных, осмотических и пр.

Если вы хотите обезопасить себя от вредоносного воздействия тяжелых металлов, очистить от них воду, рекомендуем вам использовать обратноосмотическую или проточную систему от надежного производителя.

Очистка воды: способы и методы, современные технологии обработки до питьевой

Всем нам необходимо употреблять жидкость без вредных примесей, но нынешний уровень экологии оставляет желать лучшего. Поэтому сегодня особенно актуальна очистка питьевой воды: современные методы и способы обработки постоянно совершенствуются, и именно они будут в фокусе нашего внимания. Рассмотрим те варианты, которыми можно воспользоваться в промышленных и домашних условиях для удаления посторонних и опасных для здоровья элементов при заборе из скважины или другого источника.

Сразу отметим, что принципиально разных технологий несколько – можно разбить их на 4 группы:

В последние годы и даже десятилетия наблюдается стойкая тенденция к комбинированию: не ограничиваясь какой-то одной нишей, приемы и средства грамотно сочетают для повышения их эффективности. Использование тех или иных инструментов и мер зависит от целого ряда факторов, в числе которых и степень загрязнения, и характер примеси, и ее концентрация, и другие показатели. Теперь рассмотрим каждое семейство подробнее.

Биологические методы и способы очистки воды

Показывают хорошую результативность и по праву считаются передовыми. В случае с любым из них ключевую работу выполняют живые организмы – одно- и многоклеточные, грибки, бактерии, водоросли. Поэтому важно правильно подобрать их: так, те же Nitrosomonas быстро заставят осесть азотосодержащие соединения, но будут малоэффективны, когда потребуется удалить фосфор.

Такие помощники могут образовывать целые колонии, скапливающиеся в сточных каналах – активный ил: вязкую массу черного или коричневого цвета с сырым запахом. Еще один вариант их семейств – зооглеи шарообразной или другой формы.

Биометоды могут использоваться на следующих объектах:

водоемы естественного или искусственного происхождения;

масштабные очистные сооружения;

поля фильтрации – глина, торф, песок, суглинок, пропускающие сквозь себя воду в больших объемах;

метатенки – резервуары, в которых осуществляется анаэробная стабилизация стоков и осадков.

аэро- и окситенки – комплексы принудительного насыщения кислородом.

В первом и втором случае нежелательные примеси убирают микроорганизмы, проживающие в почве. В третьем с загрязнениями борется загрузочный материал, защищенный биопленкой – слоем бактерий-аэробов. В четвертом не нужен кислород и производится подача концентрированного осадка из отстойников. В пятом применяется активный ил.

Физические способы очистки воды

Они являются традиционными, но до сих пор распространены – главным образом на первых этапах восстановления высоких органолептических свойств рассматриваемой среды. Позволяют убрать крупные включения и существенно облегчить последующие технологические операции.

Наиболее актуальными из них остаются:

различные варианты фильтрования,

Теперь – подробнее о каждом. В первом случае жидкость в течение какого-то срока содержится в специальном резервуаре, и за это время загрязнения оседают на дне и стенках емкости (из-за гравитации). Во втором поток направляется через ряд сит, решеток и аналогичных улавливателей, задерживающих твердые и легко отделяющиеся частицы примесей. В обоих ситуациях выполняется так называемая грубая очистка воды – это механическое устранение нежелательных элементов. Есть еще и тонкая, и ее можно проводить при фильтрации, пуская среду через пористый материал (в роли которого может выступать песок или другие кварцевые соединения мелких фракций). Результат – улучшение цвета, прозрачности, запаха и вкуса.

И, наконец, ультрафиолетовая обработка, которая проводится дополнительно. УФ-волны частотой 200-400 нм запускают фотохимические реакции, повреждающие РНК и ДНК микробов, вирусов и прочих вредителей. Таким образом осуществляется обеззараживание жидкости без изменения ее структуры или уровня экологичности.

Химические способы водоочистки

Все они сводятся к правильному подбору ингредиентов и активизации нужных процессов – либо выпадения осадка, либо разложения на безопасные составляющие.

Методы данной категории можно условно разделить на 3 подгруппы:

Первый случай основан на кислотно-щелочном взаимодействии – выравнивается pH-уровень. Для этого нужно добавить в жидкость либо недостающую среду, либо средства-активаторы. Например, для стоков это либо Ca(OH)2 (известковое молоко) или Na2CO3, либо отходящие газы со значительной концентрацией NO2, CO2 или SO2.

Но как быть тогда, когда примеси не вступают в реакцию с вышеперечисленными соединениями? Нужно использовать более сильные вещества, обычно хлорсодержащие: Cl2, ClO2, NaClO, KClO, Ca(ClO)2. Не менее популярны H2O2, KMnO4, K2Cr2O7, O2 и O3 – запускающие реакции оксидации, в результате которых вредные добавки становятся либо менее токсичными, либо легче удаляемыми.

Ранее очистка воды химией путем хлорирования широко использовалась в централизованных системах водоснабжения. Ее применяли из-за низкой стоимости, впечатляющей эффективности и антибактериального действия реагентов. Но со временем стали проявляться и недостатки: по мере износа коммуникационных линий вероятность повторного загрязнения становилась выше, всегда оставался риск не соблюсти дозировку, что оборачивалось появлением токсинов в жидкости.

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

Поэтому сейчас все чаще отдают предпочтение озонированию, ведь O3 абсолютно безопасен в любых своих концентрациях, а результативность его даже лучше. Единственный его минус в том, что получать его в больших объемах пока проблематично.

Физико-химические методы водоочистки

Это обширная и разнообразная группа, объединенная характерной особенностью – комбинированным воздействием. Осуществление механических операций дополняется использованием химических реактивов, благодаря чему твердые и жидкие частицы, растворенные газы, тяжелые металлы, микробы, бактерии удаляются эффективнее.

Удобны своей универсальностью: не только убирают всевозможные примеси, но и могут быть применимы на любом этапе, как уже во время глубокого воздействия на жидкость, так и при предварительной ее нормализации.

Так как их достаточно много, выделим ключевые:

Основные способы очистки воды

Рассмотрим те из них, которые максимально актуальны, то есть используются сегодня чаще всего в силу каких-либо причин (экономичны, повсеместно распространены и тому подобное). Сюда же включим и наиболее перспективные варианты, за которыми будущее.

Механическая фильтрация

Подкупает своей легкостью и заключается в улавливании нерастворенных частиц, слишком крупных для прохождения через решето, сито или мембрану. Пускаете поток сквозь такой улавливатель, и жидкость свободно протекает, а лишние элементы остаются на стенках преграды – все предельно просто.

Главные объекты применения – муниципальные станции, осуществляющие регулярные заборы из озер, рек и других открытых источников и выполняющие централизованную подачу в городские дома и квартиры.

Эффективность напрямую зависит от размеров ячеек фильтра, которые определяются материалом, диаметром, формой сечения каналов-отверстий. Так, колонки с активированным углем останавливают частицы размером 100-1000 мк, чего недостаточно для препятствования микроорганизмам (которые от 0,4 до 3 мк) и блокировки значительной части нерастворенных примесей (они от 0,1 до 20 мк).

Ионный обмен

Распространенный процесс очистки воды, предназначенный для снижения концентрации солей жесткости и улучшения потребительских качеств жидкости.

Реализуется по следующей схеме:

поток пропускают через загрузку в виде органической смолы (сегодня уже чаще используется синтетическая, чем натуральная);

запускаются реакции, в ходе которых фильтрующий материал отдает заряженные частицы хлора и натрия, а взамен получает магний и кальций;

выравнивается pH-уровень и происходит умягчение.

Бытовые установки, функционирующие по этому принципу, вряд ли справятся с серьезным загрязнением, но зато они работают долго. В более серьезных и дорогих промышленных системах предусмотрена возможность восстановления полезных свойств – регенерирующими растворами, обогащенными OH- и H+.

Обратный осмос

Метод позволяет убирать вирусы и бактерии, соли, газы, коллоиды, а также проводить опреснение и очистку стоков. Согласно ему, поток подают через специальную мембрану, пропускающую жидкость, но блокирующую растворенные примеси (в том числе и полезные). Для максимальной эффективности требуется загрузка в виде активированного угля. Результат приближенный к дистилляту.

Хотя минусы тоже есть – в числе недостатков:

сравнительная дороговизна оборудования,

малая производительность (в среднем 1 л/ч),

необходимость в предварительной механической фильтрации,

высокий процент сброса среды в дренаж – до 70%,

нужные микроэлементы приходится добавлять в отдельном порядке.

SF-mix ручной до 0,8 м3/ч

АМЕТИСТ — 02 М до 2 куб.м./сут.

Аэрационная установка AS-1054 VO-90

Поэтому продолжают искать альтернативу.

Электрохимическая очистка

Под действием тока запускаются ОВ-реакции, в результате чего уничтожаются все микроорганизмы. Быстрое и доступное в реализации решение, потому нашло применение в России. На Западе же со временем заметили, что одновременно разрушаются и структурные связи молекул, поэтому стараются использовать более щадящие варианты.

Дистилляция

Суть в том, чтобы сначала заставить жидкость испаряться, а после – конденсироваться. Меняя свою форму, многокомпонентные примеси разделяются на фракции, которые затем легче отделить от питьевой среды.

Работающие по данному принципу системы должны быть загружены активированным углем, эффективно впитывающим высоколетучие и низкомолекулярные соединения. Преимущество метода в простоте и сравнительно хорошей эффективности, недостаток в том, что на его реализацию уходит много времени.

Сорбция: сорбенты и фильтры на их основе

В этом случае ненужные элементы поглощаются наполнителем улавливателя. При его правильном выборе степень удаления достаточно высокая.

Наиболее часто используемое действующее вещество – активированный уголь: сегодня его производят в огромных объемах и потребляют миллионами тонн. Он универсален, а площадь пор на 1 г достигает 1500-2000 м2.

Безреагентные фильтрующие обезжелезиватели

Применяемые в системах централизованного сообщения способы очистки воды, основанные на реакциях оксидации, отличаются своей экологичностью. Они насыщают жидкость кислородом, провоцирующим выпадение примесей в осадок, удалить который сравнительно просто. Таким образом можно убрать марганец, сероводород, железо. Затраты минимальны, так как не требуется приобретать какие-либо компоненты.

С аэрацией

В этом случае используется обычный воздух, который можно взять прямо из атмосферы. В нем достаточно O2 для запуска ОВ-процессов. С целью ускорения и повышения эффективности можно обеспечить его подачу с нагнетанием и/или с распылением.

Ультрафиолетовые и озоновые фильтры

Используются для обеззараживания, так как отлично уничтожают вирусы с бактериями.

Первые устанавливаются в медучреждениях и бассейнах; их ниша несколько ограничена высоким электропотреблением и необходимостью в высоком качестве техобслуживания.

Вторые нашли себя в городских домах и дачных поселках, в ресторанах и даже в лабораториях; они не нуждаются в реагентах – УФ-лучи замечательно убивают споровые и вегетативные организмы, не изменяя полезных свойств жидкости.

Методы очистки воды от тяжелых металлов

обратный осмос – используется чаще всего, так как универсальный и позволяет расправиться со всеми вредными соединениями;

поглощение примесей сорбентами – на втором месте из-за доступности активированного угля;

ионный обмен – дороже, чем предыдущие (приходится тратиться на регенерацию смол), но тоже эффективный;

электролиз – наряду с высокой результативностью очистки имеет обратную сторону – связи между молекулами частично разрушаются.

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 929CH/RO (охлаждение/нагрев)

Диспенсер напольный AquaPro 311 (пустой, без охлаждения)

Все они помогают избавиться от Mn, Fe, Pb, Hg, Cu.

Способы обезжелезивания

Разделим их на 3 категории:

1. Отстаивание – простое, доступное каждому, требующее наличия объемного резервуара и запаса времени. Fe+2 будет медленно окисляться и оседать на внутренних поверхностях емкости.
2. Безреагентные – электролиз, аэрация, биологическая оксидация, электромагнитное воздействие. При любом из них реакции протекают с нормальной для них скоростью.
3. Каталитические – коагуляция, обработка перманганатом калия или гипохлоритом натрия. В каждом из случаев провоцируется убыстрение процессов с целью образования осадка.

Походные технологии очистки воды: основные методы

На природе, собираясь напиться из сомнительного источника, следует принять одну из таких мер:

• Проведите фильтрацию – возьмите бутылку, закройте ее горлышко тканью, на которую насыпьте песок (или мелкий древесный уголь). После чего пропустите сквозь такой примитивный улавливатель жидкость и только после этого употребляйте ее.
• Осуществите дистилляцию – поставьте трубу так, чтобы оба конца ее смотрели вверх, наполните ее, с двух сторон накройте кастрюлями с тканью внутри, разведите костер. Вода будет превращаться в пар и конденсироваться в посуде. После останется только затушить пламя, подождать, пока поверхности остынут, и выжать ткань.
• Прокипятите то, что набрали, в течение 10-30 минут – да, примитивно, но дает хоть какой-то результат.
• Проведите дезинфекцию – в 1 литре разведите 2 чайные ложки поваренной соли и дайте настояться в течение получаса. А если пугает вкус, лучше заранее запаситесь таблетками для обеззараживания и использовать их.

Способы очистки воды в домашних условиях

Бытовой фильтр будет самым современным вариантом, но если его нет, можно:

• Отстаивать – во вместительной емкости, на протяжении 8 часов; это поможет выветрить хлористые соединения и некоторые тяжелые металлы; но употребляйте только верхние 3/4, а от остатка избавьтесь.
• Обогащать кремнием – нужно промыть кусочки этого минерала, положить в трехлитровую банку, а затем залить и подождать 2-3 дня. После этого жидкость можно пить. Ничто не мешает повторно использовать столь полезные камушки, но не забывайте еженедельно убирать с их поверхности налет.
• Фильтровать активированным углем – сшить марлевый мешочек и частично заполнить его гранулами (или толчеными таблетками) этого сорбента; ну а потом просто пустить через него струю – каждая капля будет очищаться; есть лишь один недостаток, и он в том, что через 5-7 суток такой уловитель придет в негодность и потребуется сделать новый.
• Обогащать ионами серебра – взять какое-нибудь украшение, желательно 999 пробы, положить в стеклянную емкость, залить и оставить часов на 8-10. Антибактериальный эффект драгоценного металла обеспечит эффективное обеззараживание.

Химические и физические методы и средства: очистка воды замораживанием

Превращаясь в лед, H2O меняет структуру: ее кристаллическая решетка становится упорядоченной, а посторонним элементам в ней просто не останется места. Вы увидите это, если наполните бутылку и отправите ее в холодильник: даже при самой низкой температуре какая-то часть жидкости не замерзнет, оставаясь мутноватой. Вылейте ее – это и есть примеси или, на жаргоне, «рассол». Ну а все, что осталось, можно отогревать и употреблять.

Выше мы описали самую примитивную схему, но ведь уже придуманы более эффективные и правильные (но все равно достаточно простые) варианты заморозки. Предлагаем вам тройку наиболее популярных.

Метод А. Д. Лабзы

По нему необходимо:

заполнить водой банку объемом 1,5 л, но не доверху, а оставив немного незанятого пространства;

поставить емкость в холодильник, причем на картонную подкладку (нужно обеспечить дну теплоизоляцию);

посмотреть, насколько быстро замерзнет половина – обычно на это уходит до 10 часов;

слить «рассол», растопить оставшийся лед и использовать его для питья.

Способ А. Маловичко

В соответствии с ним следует:

залить эмалированную кастрюлю жидкостью, уже прошедшей фильтрацию;

отправить емкость на улицу (при стабильно сильном минусе) или в холодильник;

достать через 3-4 часа, посмотреть, насколько сильно схватилась вода, слить все, что можно (львиную долю объема) в другой резервуар;

поставить последний в морозилку, снова на 180-240 минут, а образовавшийся на предыдущем этапе лед выбросить (в нем и скопились вредные вещества);

по прошествии времени вытащить тару, снова слить, но использовать уже оставшуюся замерзшую часть.

Технология братьев Залепухиных

Действуя по нему:

нагреваете жидкость до 95-96 0, то есть до так называемого «белого ключа», до мелких пузырьков;

снимаете кастрюлю с плиты и быстро охлаждаете в большей емкости, например, в заполненном тазу;

а дальше используете одну из описанных выше схем, допустим, предложенную Лабзой, она проще.

Мы кратко рассмотрели актуальные химические и физические способы очистки воды. Для получения еще более подробной информации обращайтесь к специалистам компании «Вода Отечества» за бесплатной консультацией: они ответят на все вопросы и помогут подобрать бытовой или промышленный фильтр, установку, систему – максимально эффективное решение для вашего случая.

Источник https://chistiy-timashevsk.ru/resursy/pdk-stochnyh-vod.html

Источник https://eko-pushkin.ru/voprosy-i-problemy/zagryaznenie-vody-tyazhelymi-metallami-2.html

Источник https://ovteh.ru/blog/ochistka-vody-sposoby-i-metody-sovremennye-tehnologii-obrabotki-do-pitevoj