Главные источники поступления тяжелых металлов в наш дом

Обновлено: 05.01.2025

Среди химических веществ, загрязняющих окружающую среду (воздух, воду, почву) тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу веществ, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека. Высокая токсичность и опасность тяжелых металлов для здоровья человека, возможность их рассеяния в окружающей среде диктует необходимость контроля и разработки мер защиты от них.

Источники загрязнения биосферы тяжелыми металлами :

-предприятия черной и цветной металлургии (аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие поверхностные воды);

- машиностроения (гальванические ванны меднения, никелирования, хромирования, кадмирования);

-заводы по переработке аккумуляторных батарей, -автомобильный транспорт.

Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью в окружающей среде, растворимостью в воде, сорбцией (поглощением) почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека.

Согласно прогнозам, тяжелые металлы могут стать более опасными загрязнителями, чем отходы АЭС.

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомными массами более 50 а.е.м. Число наиболее опасных тяжелых металлов, если учитывать их токсичность, стойкость, способность накапливаться в окружающей среде, а так же масштабы распространения значительно меньше указанного

( Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.)

В организм человека они попадают с продуктами питания и водой, а также через органы дыхания. В организме человека тяжелые металлы образуют сложные соединения, которые вызывают поражение живой ткани, что приводит к нарушениям работы отдельных систем или организма в целом.

О вредности тяжелых металлов можно судить по ПДК, значения которых для наиболее опасных элементов приведено в таблице

Наименование Условное обозначение Среднесуточная ПДК, мг/м 3 № группы опасности
Свинец Pb 0,0003
Ртуть Hg 0,0003
Никель Ni 0,0002
Селен Se 0,00005
Мышьяк As 0,0003
Кадмий Cd 0,001
Медь Cu 0,002
Марганец Mn 0,001
Цинк Zn 0,05
Олово Sn 0,05

В то же время некоторые тяжелые металлы крайне необходимы организму.

Железо входит в состав гемоглобина крови и многих окислительных ферментов. Его недостаток в организме может вызвать такое заболевание, как анемия (малокровие). Суточная норма поступления железа в организм – 15 мг. Из продуктов много железа содержится в печени (особенно в свиной), зелени петрушки, яичном желтке, фруктах и овощах.

Медь входит в состав окислительных ферментов. Функции меди тесно связаны с функциями железа. Медь необходима, она влияет на процесс роста. Суточное поступление меди в организм – 2-5 мг. Наиболее богаты медью говяжья печень, печень палтуса и трески.

Кроме того, организм постоянно нуждается в ничтожно малых следовых количествах кобальта, стронция, марганца, цинка, цезия и других металлов. Но роль их в обмене веществ очень велика.

В качестве примера рассмотрим наиболее распространенные из тяжелых металлов, такие как свинец и ртуть.

Свинец Pb

 Плотность — 11,3415 г/см³ (при 20 °C)

 Температура плавления — 327,4 °C

 Температура кипения — 1740 °C

Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д

В организм человека проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. Удаляется из организма очень медленно, вследствие чего накапливается в костях, печени и почках.

Отравление свинцом называется “сатурнизм”. Свинец и его соединения являются политропными ядами (т.е. действуют на разные органы и системы организма) и вызывают в основном изменения в нервной и сердечно-сосудистой системах, а также нарушения ферментативных реакций, витаминного обмена, снижают иммунобиологическую активность человека.

Высокая степень риска свинцового отравления отмечается у детей младшего возраста. Это объясняется тем, что детский организм сорбирует до 40 % поглощенного с пищей свинца, в то время как организм взрослого человека — всего от 5 до 10 %. Все соединения свинца очень ядовиты, особенно его органические производные. Соединения свинца откладываются в костях, а также в мышцах и печени. Действие свинца связано с глубоким нарушением обменных процессов, в первую очередь белкового обмена, минерального (кальция и фосфора) обмена и витаминного обмена. Наиболее частыми формами отравления свинцом являются малокровие, свинцовые колики, плеврит, гепатит. Уже при небольших дозах наступают нарушение кроветворных функций костного мозга и разрушение эритроцитов, что ведет к малокровию.

Ртуть – жидкий металл серебристо-белого цвета. Плотность – 13,52 г/см 3 , ТПЛ=-39°C, ТИСП=22-23°C, ТК=357°C. Он находит широкое применение при изготовлении термометров, светильников, ламп дневного света, измерительных приборов (манометров, барометров), в приготовлении препаратов для защиты дерева от гниения.

Пары ртути проникают в пористые материалы и там оседают, ртуть переходит в жидкое состояние. При повышении температуры ртуть вновь испаряется и этот процесс может повторяться многократно. При этом ПДК может превышаться в десятки тысяч раз.

Например, если в комнате площадью S=12 м 2 (объем комнаты составит V = 30 м 3 ) разбить градусник, в котором содержится 0,6 г ртути, и не удалить ртуть, то при температуры выше 23° С произойдет ее испарение и концентрация ртути превысит ПДК в

Средства защиты от ртути:

для органов дыхания:

- при незначительных концентрациях, необходимо пользоваться промышленным противогазом, оснащенным противогазовой коробкой черного цвета, имеющей маркировку буквы «Г» или респиратором РПГ-60Г;

- при повышенной концентрации, более 1мг/м 3 , необходимо пользоваться только изолирующим противогазом;

для кожи: специальная одежда.

Первая помощь при отравлении ртутью:

- при попадании ртути в желудочно-кишечный тракт необходимо промыть желудок водой с добавлением 20 – 30 г. активированного угля или водой с яичным белком, после чего дать молоко, а затем слабительное;

- при отравлении через органы дыхания больному необходим покой и немедленная медицинская помощь.

Основные методы удаления пролитой ртути (демеркуризация):

- механический: используя пластинку станиоля (бумагу) ртуть тщательно собрать и удалить в безопасное место;

- химический: приготовить раствор из 10 л воды, 20 мг марганцовокислого калия, 50 мг соляной кислоты и обильно смочить место разлива ртути; после высыхания это место промыть мыльной водой; вместо марганцовокислого калия для удаления ртути может быть использовано хлорное железо.

Тяжелые металлы в организм человека очень часто попадают с продуктами питания при использовании эмалированной посуды. Если эмаль имеет матовый цвет или сколы, то в пищу могут попадать кадмий, сурьма, цинк, кобальт, хром, свинец, медь, мышьяк и др. Такая посуда практическому использованию не подлежит.

Источники тяжелых металлов

Самый длинный в Санкт-Петербурге подземный пешеходный переход начинается из наземного вестибюлястанции метро «Выборгская».

Влияние тяжёлых металлов на грибы и бактерии

Тяжёлые металлы — это элементы периодической системы химических элементов, Д.И. Менделеева, их более 40. Тяжелые металлы являются сильнейшими по отрицательному действию на живые организмы и наиболее распространенными химическими загрязнителями. Пищевые продукты и питьевая вода способствуют поступлению в организм почти всех химических элементов, в том числе и тех, что в определенных концентрациях, являются токсичными. В настоящее время под токсикантами окружающей среды понимают такие вредные вещества, которые распространяются в окружающей нас среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения и в связи с этим оказывают скрытое вредное воздействие на животных или растения, а в конечном итоге, на человека. Это могут быть природные ядовитые вещества, например те, что рассеиваются при извержении вулканов, однако, подлинные токсиканты – это, как правило, те ядовитые вещества, которые сам человек неосмотрительно включает в круговорот веществ природы. К ним относятся пестициды и тяжелые металлы. Группа «тяжелых металлов» во многом совпадает с понятием «микроэлементы». Отсюда свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами.

В связи с развитием промышленности, транспорта, использования минеральных удобрений, количество тяжелых металлов в окружающей среде становится опасным для человека. Молодое поколение более подвержено токсическому воздействию тяжёлых металлов – ослабляется рост и развитие, нарушается деятельность нервной системы, возможно развитие аутоиммунитета, при котором иммунная система разрушает свои собственные клетки. В настоящее время все острее стоит проблема, связанная с отравлением людей тяжёлыми металлами. Меня заинтересовали вопросы, связанные с влияние тяжёлых металлов на живые организмы, которым я не придавал большого значения, но теперь эта тема для меня является очень интересной и познавательной, так как, изучая другие науки , я узнал, что происходит рост населения, развитии науки и техники, которые приводят к тому, что деятельность человека становится фактором разрушения окружающей среды, вмешательство человека в природные процессы обостряет проблемы, связанные со здоровьем человека.

Источники тяжелых металлов

Для понимания процессов миграции и аккумуляции тяжелых металлов важно учитывать и разграничивать источник их поступления в окружающую среду. В самом общем плане выделяют естественные (природные) и техногенные источники тяжелых металлов.

Первичное вместилище тяжелых металлов на планете - верхняя мантия, базальты и граниты, поэтому естественным источником тяжелых металлов для почв являются горные породы (осадочные, магматические, метаморфические), на продуктах выветривания которых сформировался почвенный покров. Осадочные породы, воды океана, живое вещество - уже вторичные резервуары, содержащие тяжелые металлы. Насыщенность разных горных пород тяжелыми металлами существенно различается, хотя в сравнении с другими химическими элементами их содержание в горных породах невелико.

Кроме горных пород, естественными источниками тяжелым металлов для основных компонентов биосферы являются термальные воды и рассолы (Br, Sr, As, Pb,V, Se, Cu и др.), космическая и метеоритная пыль, вулканические газы, вулканические извержения: например кадмий обнаружили сравнительно недавно в продуктах извержения вулкана Этна на острове Сицилия в Средиземном море.

Техногенное поступление тяжелых металлов в биосферу связано с разнообразными источниками. К важнейшим из них относятся:

1. Карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд

2. Предприятия цветной и черной металлургии

3. Электростанции, сжигающие уголь

4. Сжигание различных отходов

5. Металлообрабатывающие предприятия

7. Минеральные и органические удобрения, сточные воды и отходы животноводческих комплексов

Внимание экологов к техногенным источникам поступления тяжелых металлов в биосферу объясняется все возрастающими объемами промышленных выбросов и отходов. Установлено, что загрязнение тяжелыми металлами превышает природные поступления: по Pb – в 18,3; по Cd – в 8,8; по Zn –в 7,2 раза.

Основными источниками атмосферного загрязнения являются тепловые электростанции (27%), предприятия черной металлургии (24,3%), предприятия по добыче и переработке нефти (15,5%), транспорт (13,1%), предприятия цветной металлургии (10,5%), а также предприятия по добыче и изготовлению строительных материалов (8,1%), химическая промышленность (1,3%). В почвенном покрове наиболее мощные потоки тяжелых металлов возникают вокруг предприятий черной и цветной металлургии, причем более 95 % их попадает в почвы в виде техногенной пыли, большая часть - в виде сухих осаждений, а 15-25% - с атмосферными осадками.

Подсчитано, металлургические предприятия ежегодно выбрасывают на поверхность земли более 150 тыс. тонн меди, 120 тыс. тонн цинка, около 90 тыс. тонн свинца, 12 тыс. тонн никеля, 1,5 тыс. тонн молибдена, около 800 тонн кобальта и около 30 тонн ртути. На 1 грамм черновой меди отходы медиплавильной промышленности содержат 2,09 тонн пыли, в составе которой содержится до 15% меди, 60% окиси железа и по 4% мышьяка, ртути, цинка и свинца. Отходы машиностроительных и химических производств содержат до 1 тыс. мг/кг свинца, до 3 тыс. мг/кг меди, до 10 тыс. мг/кг хрома и железа, до 100 г/кг фосфора и до 10 г/кг марганца и никеля. В Силезии вокруг цинковых заводов громоздятся отвалы с содержанием цинка от 2 до 12% и свинца от 0,5 до 3%, а в США эксплуатируют руды с содержанием цинка 1,8%.

С выхлопными газами на поверхность почв попадает более 250 тыс. тонн свинца в год; это главный загрязнитель почв свинцом.

Тяжелые металлы попадают в почву вместе с удобрениями, в состав которых они входят как примесь, а также и с биоцидами.

В дополнение к техногенным источникам тяжелых металлов, загрязняющих почву через атмосферу, часть их поступает в почвенный покров с удобрениями, пестицидами, осадками сточных вод, отходами промышленности и бытовым мусором.

Тяжелыми металлами

Особенности тяжелых металлов как загрязнителей. Особую группу загрязняющих веществ составляют тяжелые металлы. Их особенность определяется следующими специфическими свойствами, отличающими их от других загрязнителей.

1. Говоря о тяжелых металлах, как о загрязнителях, следует предполагать их концентрацию в пределах техногенных аномалий, вызванных природными или техногенными процессами в десятки и сотни раз превышающие нормальное среднестатистическое (фоновое) их содержание в незагрязненных ландшафтах.

Тяжелые металлы сложно соотносятся с микроэлементами, под которыми подразумеваются элементы, облигатные для растительных и животных организмов (по А.П. Виноградову), содержание которых изменяется величинами n x 10 -2 - n х 10 -5 %.

Они необходимы для нормального протекания метаболических процессов в растениях, содержатся в клеточном веществе всех живых организмов. Их недостаток приводит к резкому ухудшению процессов обмена веществ, гибели растений и животных.

2. Тяжелые металлы способны накапливаться в растительности и животных организмах (в том числе в организме человека) до высокотоксичных уровней, вызывая снижение их жизненных функций, а также приводя их к гибели.

3. Тяжелые металлы активно включаются в биологический круговорот, что приводит к быстрому (активному) загрязнению важнейших жизнеобеспечивающих природных сред (питьевой воды, воздуха и пищевых продуктов), то есть: обладают высокой технофильностью — показателем интенсивности участия в загрязнении среды обитания человека. К примеру, рассеивание в среде обитания ртути и свинца составляет 80–90% от их годового производства (182).

4. В отличие от органических загрязняющих веществ, тяжелые металлы не подвержены деструкции. В ходе миграции они лишь меняют уровень содержания или формы нахождения.

Накапливаясь в почвах, крайне медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Первый период полуудаления (т.е. удаления половины от начальной концентрации), для почв в условиях лизиметра сильно варьирует: для цинка — от 70 до 510 лет, для кадмия — от 13 до 1100 лет, для меди — от 310 до 1500 лет и для свинца от 740 до 5900 лет (65).

Сельскохозяйственные источники загрязнения почв тяжелыми металлами. Среди основных сельскохозяйственых источников поступления тяжелых металлов в почву выделяется: орошение сточными водами, применение различных видов органических и минеральных удобрений (табл. 2.58)

Нормирование содержания загрязнителей в почве. Важнейшим условием организации земледелия на загрязненных территориях является детальная, научно обоснованная информация об уровнях загрязнения почв сельскохозяйственных угодий. Необходимым условием установления уровня загрязнения почвенного покрова являетсясистема нормирования содержания загрязнителя в почве.

Основы нормирования химических веществ в том числе тяжелых металлов в почве базируются на принципе опережения токсических исследований по сравнению с внедрением в народное хозяйство токсичных веществ, принципе приоритетности медицинских и биологических показателей в установлении нормативов по сравнению с другими требованиями (например, экономическими) и концепции пороговости воздействия.

Тяжелые металлы в домашней и рабочей обстановке

Всякому живому существу от природы дан спаситель­ный страх, он заставляет его избегать тяжелых ситуаций. Однако неблагоприятное экологическое воздействие чаще всего нельзя увидеть, а раз человек не воспринимает опас­ность своими органами чувств, то он и не боится ее, тем бо­лее если она подстерегает его в собственном доме. Речь идет о «домашней экологии». В этом словосочетании присутству­ет некая тавтология: оикос ~ по-греч. дом, место, где ты жи­вешь, и. логия - наука об отношениях организмов и обра­зуемых ими сообществ между собой и окружающей средой. Понятно, что здесь речь идет об окружающей нас среде, об ее опасностях, о том, как избежать последних - и дома, и на работе.

До недавнего времени мало кто представлял себе, как много надо знать о разнообразных рисках проживания в до­ме. Оказалось, что важнейший источник влияния на наше здоровье - качество окружающей среды в собственной квар­тире! Как известно, членами семьи с наиболее уязвимой им­мунной системой являются дети, старики и, разумеется, больные люди, так как именно они проводят большую часть времени дома.

Статья 42 Конституции РФ гарантирует право на дос­товерную информацию об окружающей нас среде. Но такого рода информацию мы должны добывать сами, должны знать, что неблагоприятно для жизни в нашем доме, обнаружить это и допытаться устранить. По статистическим данным объ­единения «Экологическая безопасность», 90% квартир в больших городах требуют устранения сразу нес*й льких фак­торов экологического риска - и химических, и физических. Что касается воды, поступающей к нам по водопроводу» то в ней присутствуют оксиды тяжелых металлов и Другие неор­ганические взвеси, попадая в нее не из водохранилища, а по пути следования по изношенным трубам. В связ* с этим сте " пень загрязнения водопроводной воды в различных районах города неодинакова. В большинстве случаев ВОДУ перед употреблением кипятят (это освобождает ее at микроорга­низмов, но отнюдь не от тяжелых металлов или нефтепро­дуктов), иногда ее вымораживают, сливая лезамерзшую часть (это тоже не гарантирует полной очистки)' Во многих семьях используют бытовые фильтры, но не все фильтры справляются со своей задачей, а неправильно подобранный фильтр может создать лишь иллюзию очистки воды (напри­мер, от тяжелых металлов) и тем самым принести вред. Фильтры на водопроводном кране могут очистить питьевую воду от тяжелых металлов только если они добр° качествен " ные. Нельзя употреблять для питья воду из кран а с горячей водой, так как это не питьевая, а техническая воД а -

Что касается качества воздуха в нашем доме, то оно, естественно, зависит от района проживания, от уличной ок­ружающей среды, от того, как часто проветривается поме­щение. В воздухе наших квартир обнаруживаются пары од­ного из самых токсичных металлов - ртути (наРР име Р> в по­мещении был когда-то разбит термометр или тонометр). Может оказаться и свинец из запрещенных, но все ец * е при­меняемых добавок к бензинам; его оксиды проникают в квартиру с расположенной под окнами автомагистрали. По­доконники, стены и другие строительные конструкции могут содержать радиоактивные тяжелые металлы, пО павшие туда из карьеров при изготовлении.

Обо всем этом надо осведомиться и при пр 0живан ш, и при переезде на новую квартиру, в то время как чаще инте­ресуются близостью метро, высотой потолка, но не интен­сивностью автотранспорта на улице или величиной автосто­янки во дворе. Именно поэтому после своего переезда (а лучше бы до него) следует обратиться в объединение «Эко­логической безопасности» с просьбой проанализировать эко­логическое состояние своего нового жилища. Эти не столь уж дорогостоящие и долговременные мероприятия позволят существенно нормализовать «металлическую» или электро­магнитную обстановку в любом помещении.

Многие товары и препараты, используемые в быту, со­держат тяжелые металлы, например, неорганические пиг­менты красок. Соединения тяжелых металлов используются в качестве стабилизаторов и катализаторов при получении полимерных материалов, из которых изготовляют синтетиче­ские ткани, пластмассы, резину. Даже косметические препа­раты содержат тяжелые металлы, например, пудра - оксиды цинка и титана, тени для век - высокодисперсный порошок алюминия, краска для ресниц - оксиды железа и ртути и т.п. Тяжелые металлы из разных производственных процессов переходят в известном количестве в потребительские изде­лия. Но все же главные источники поступления тяжелых ме­таллов в наш дом - водопроводная вода, выхлопные газы ав­томашин, используемые краски и пластики.

В большинстве установок для сжигания бытового му­сора отсутствует контроль за содержанием тяжелых метал­лов, поэтому в доме, расположенном близко к предприятию по переработке отходов, существует вероятность воздейст­вия летучих форм тяжелых металлов. В таком случае необ­ходимо привлечь внимание администрации района и общест­венности к контролю за данным предприятием. Что касается проблемы, связанной с наличием тяжелых металлов в крас­ках, то не следует использовать краску, содержащую свинец.

Если в доме или в офисе стены уже окрашены такой краской, нужно удалить старую облупившуюся краску, а затем по­крыть поверхность краской на водяной основе. Краску, со­держащую свинец, легко обнаружить по трещинам и харак­терному шелушению. Надо сделать все возможное, чтобы уберечь детей от воздействия свинца: дети в десять раз более подвержены воздействию свинца, чем взрослые.

Еще один из основных источников тяжелых металлов - это бытовой мусор. Нельзя выбрасывать аккумуляторные ба­тареи любого типа в мусорный ящик, нужно найти организа­цию, которая принимает использованные батареи. Ртутные термометры, люминесцентные и ртутные лампы нельзя про­сто выбрасывать или разбивать! Термометры, лампы, а также разлитую (потом собранную) ртуть надо сдавать в соответст­вующие организации, имеющие возможность их обезвре­дить. Поверхность, на которой были собраны капли ртути, надо оставить на несколько часов под слоем порошка серы или влажной соли хлорид-иона (лучше FeCb); при этом ртуть образует малорастворимые соединения, которые мож­но удалить механически, многократно протирая загрязненное место влажной тряпкой.

Опасность от тяжелых металлов существует и на дач­ном участке. Бордоская жидкость, используемая против парши, является препаратом меди и ядовита для человека: доза в 1 г при попадании через нос вызывает рвоту и тяже­лые отравления. При отравлении наблюдаются сильный оз­ноб и повышение температуры, область желудка болезненна, живот вздут. Железный купорос малотоксичен, однако при попадании в организм человека он вызывает тошноту и боли в желудке, рвоту, понос. Медный купорос, применяемый для дезинфекции ран плодовых деревьев и корней саженцев, еще более токсичен

.Большое значение чистого воздуха в любом рабочем помещении известно давно. Для защиты работающего пер­сонала предусмотрены нормы ПДК (предельно допустимые концентрации в воздухе на рабочем месте), соблюдение ко­торых защищает работника от воздействия любых, в том числе и «металлических», веществ. Принимаются также и такие меры, как, например, использование перчаток и другой защитной одежды, запрет на прием пищи на рабочем месте и др. Опасные металлы могут быть и в тех помещениях, где нет непосредственного производственного их контакта с ра­ботающими: они поступают из воздуха соседних помещений и могут сорбироваться на мебели и других предметах обихо­да. Примером может служить ртуть, пары которой оседают даже на волосах человека. Менее летучие металлосодержа- щие соединения накапливаются в помещениях на различных поверхностях, преимущественно на текстиле (одежда, зана­веси, ковры). Воздействие химических веществ на человека, находящегося в закрытом помещении, происходит не только через воздух (при вдыхании), но и посредством кожного кон­такта. Снижению загрязнения воздуха в жилых и рабочих помещениях должно быть уделено самое серьезное внима­ние.

Глава 3 пути загрязнения тяжелыми металлами среды обитания

Огромное влияние живого существа на ис­торию атмосферы связано не с нахожде­нием его в газовой среде, но с газовым об­меном - с созданием живым веществом но­вых газов, выделяемых в атмосферу, и с их поглощением.

В. Вернадский (1950)

Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни за­паха, тебя невозможно описать. Тобою на­слаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя говорить, что ты необходима для жизни: ты - сама жизнь!

А. Сент-Экзюпери (1940)

Соединения тяжелых металлов в атмосфере

Воздействие тяжелых металлов на окружающую среду и целом определяется многими факторами и, в частности, их поведением в атмосфере. Химические превращения в атмо­сфере могут приводить к образованию более или, наоборот, менее токсичных форм (не первоначально выбрасываемых) и нлиять на их сток из атмосферы. Размеры аэрозольных час­тиц, как уже говорилось, определяют время жизни тяжелых металлов в атмосфере и соответственно те расстояния, на ко­торые они могут переноситься от источника выброса. Суще­ствует достаточно свидетельств тому, что загрязнение окру­жающей среды тяжелыми металлами приняло крайне опас­ную форму, и срочная необходимость значительного сниже­ния их выбросов в атмосферу стала очевидной. Однако вы­работка обоснованных мер, направленных на сокращение этих выбросов, невозможна без понимания процессов мигра­ции тяжелых металлов в атмосфере, начиная с их эмиссии и кончая осаждением на подстилающую поверхность.

Что касается разных форм существования тяжелых ме­таллов в атмосфере, то поставщиками их могут быть как природные, так и антропогенные источники. К природным источникам относятся ветровая эрозия почв и горных пород, вулканическая деятельность, лесные пожары, диспергирова­ние морской воды, некоторые биологические процессы. Био­логическое происхождение имеют до 50% поступающих в атмосферу кадмия, меди, марганца, свинца, цинка, а также мышьяка и сурьмы, и свыше 50% селена и молибдена. Био­логические источники включают процессы транспирации растений, поступление в атмосферу пыльцы и спор. Но глав­ным считается процесс микробиологического метилирова­ния, приводящий к образованию летучих органических со­единений тяжелых металлов, испаряющихся в воздух из поч­вы и с поверхности водоемов. В настоящее время метилиро­вание установлено для ртути, свинца, мышьяка, олова, сурь­мы и селена. В атмосфере количество тяжелых металлов биологического происхождения сильно зависит от антропо­генного загрязнения среды. Последнее тоже приводит ко все возрастающему количеству метилированных соединений тя­желых металлов (СНз)хМ в атмосфере. А основными источ­никами поступления тяжелых металлов за счет хозяйствен­ной деятельности человека являются: сжигание органическо­го топлива, угля и нефти; автотранспорт; первичная и вто­ричная обработка чугуна, стали и цветных металлов; произ­водство ферросплавов, равно как химическая, нефтехимиче­ская, цементная и горнодобывающая промышленность.

Из оценки годового поступления тяжелых металлов в атмосферу Европы следует, что по абсолютным величинам преобладающим является свинец, и в конце 80-х гг. в атмо­сферу стран Европы поступало порядка 33 тыс. т этого ме­талла в год. За свинцом следуют цинк (13,2 тыс. т в год) и никель (5,6 тыс. т в год). Однако если оценивать антропоген­ный поток в атмосферу относительно запасов рассматривае­мых элементов в литосфере, то первым в ряду окажется кад­мий, а затем в порядке убывания свинец > мышьяк > цинк > > никель > кобальт > селен.

Что касается химического состава чистого сухого воз­духа, то он содержит в основном азот, кислород и доли % аргона, все остальные газы лишь в следах. Для оценки пове­дения аэрозолей металлов в атмосфере и их влияния на со­став и качество окружающей среды следует учитывать их форму и агрегатное состояние. Газообразные или сорбиро­ванные на твердых оксидах кремния S1O2 частицы солей свинца из выхлопа автотранспорта и пылевой металл из про­изводственных процессов могут иметь размеры более 10 мкм и быстро оседают; от 5 до 0,1 мкм образуют устойчивые сус­пензии, а частицы менее 1 мкм ведут себя подобно газам. Отличительное свойство таких аэрозолей - их неустойчи­вость. Седиментация, испарение, конденсация, электромаг­нитные поля, броуновское движение, звуковые и другие вол­ны способны вызывать изменения в аэродисперсной системе, и проявление каждого из этих факторов зависит от химиче­ских свойств самого аэрозоля.

Расчеты поступления тяжелых металлов в атмосферу из природных и антропогенных источников позволили оценить долю эмиссии металлов от каждого конкретного вида произ­водства, а также и общий антропогенный вклад выбросов в атмосферу.

Таким образом, основным источником свинца является сжигание автомобильного топлива; кадмия, мышьяка, меди и цинка - цветная металлургия; кобальта, никеля, ванадия и селена ~ теплоэнергетика; что касается ртути, то для нее источником являются цветная металлургия, сжигание топ­лива и химическая промышленность. Антропогенный вклад для большинства тяжелых металлов превышает 60% (а по некоторым оценкам - даже и выше) от общего их поступ­ления в атмосферу.

Промышленные процессы, в результате которых про­исходят выбросы, являются высокотемпературными. При этом значительная часть тяжелых металлов (вследствие их летучести) эмитирует в атмосферу в газообразной или мел­кодисперсной форме, а более крупные частично удаляются золо- и пылеулавливающими устройствами. Но даже и при попадании в атмосферу крупные пылевые частицы не пере­носятся на большие расстояния, они оседают под действиемсилы тяжести непосредственно вблизи источника. Безуслов­но, они отрицательно воздействуют на локальном уровне, однако они безвредны с точки зрения регионального или глобального загрязнения. Для человека наиболее опасными являются частицы размером от 0,5 до 5 мкм, так как более крупные задерживаются в полости носа, а более мелкие вы­дыхаются.

В настоящее время, когда количество выбрасываемых в окружающую среду химических веществ огромно (до 400 тыс. наименований) и их воздействие все чаще проявляется уже на уровне экосистем, возникла необходимость «приори­тетного» перечня таких веществ в атмосфере, подлежащих первоочередному строгому контролю. В СНГ установлены следующие ПДК: для 145 веществ (и 20 их комбинаций) в атмосферном воздухе; почти 500 веществ - в водоемах сани- тарно-бытового использования, 32 веществ - в морском океане и только для нескольких веществ в почве. Таким об­разом, имеет место разная глубина исследования загрязнения сфер по схеме пресная вода > воздух > соленая вода > почва. В табл. 12 приведены значения ПДК для 7 типов металличе­ских токсикантов в атмосфере.

Величина ПДК в воздухе для некоторых металлосодержащих токсикантов, мкг/м 3

Читайте также: