Μεταξύ των ετών 1800 και 1945, τα πρώτα χημικά προϊόντα άρχισαν να κατασκευάζονται και να χρησιμοποιούνται εκθετικά καθώς ο πληθυσμός αυξανόταν. Τα περισσότερα από αυτά τα προϊόντα κατασκευάζονταν από μέταλλα ή παράγωγα. Την ίδια στιγμή που αυξήθηκε η χρήση χημικών προϊόντων, αυξήθηκε και η εμφάνισή τους στα νερά. Τα βαρέα μέταλλα προέρχονται κυρίως από τη φύση, αλλά όταν η δομή τους τροποποιείται ή έρχονται σε επαφή με ζωντανά όντα μπορούν να προκαλέσουν επιπτώσεις στην υγεία, ακόμη και θάνατο και να αποσταθεροποιήσουν τα υδάτινα οικοσυστήματα. Στο Green Ecologist θα σας εξηγήσουμε πώς συμβαίνει η ρύπανση από βαρέα μέταλλα στο νερό και οι συνέπειές της.
Τι είναι τα βαρέα μέταλλα και παραδείγματα
Τα βαρέα μέταλλα είναι μια ομάδα χημικών στοιχείων των οποίων το ατομικό βάρος είναι μεταξύ 63,55 (χαλκός) και 200,59 g / mol (υδράργυρος) και η πυκνότητά τους κυμαίνεται μεταξύ 4 και 7 g / cm3. ο πιο χρησιμοποιούμενα και γνωστά βαρέα μέταλλα για τα περιβαλλοντικά τους προβλήματα είναι:
- Μόλυβδος (Pb).
- Υδράργυρος (Hg).
- Ψευδάργυρος (Zn).
- Κάδμιο (Cd).
- Χαλκός (Cu).
- Μολυβδαίνιο (Mo).
- Μαγγάνιο (Mn).
- Νικέλιο (Ni), μεταξύ άλλων.
Περιλαμβάνονται επίσης και άλλα ελαφρύτερα τοξικά στοιχεία όπως:
- Αλουμίνιο (Al).
- Βηρύλλιο (Be).
- Αρσενικό (As).
Τα βαρέα μέταλλα προέρχονται από α μεγάλη ποικιλία γραμματοσειρών, φυσικά και τεχνητά:
- ο Φυσικές πηγές αντιστοιχούν σε ορυκτά πλούσια σε μέταλλα από πετρώματα ή ηφαίστεια.
- ο ανθρωπικές πηγές ή τεχνητές αντιστοιχούν σε κοιτάσματα εξόρυξης, βιομηχανίες και πηγές ενέργειας και ό,τι σχετίζεται με τη μεταφορά τους.
Διάφορα βαρέα μέταλλα είναι απαραίτητα για την καλή λειτουργία του οικοσυστήματος. Μέταλλα όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος και το μολυβδαίνιο είναι απαραίτητα για τα φυτά και τα ζώα, καθώς αποτελούν μέρος ενζύμων και άλλων πρωτεϊνών. Για παράδειγμα, η αιμοκυανίνη, μια πρωτεΐνη του πλάσματος του αίματος που είναι υπεύθυνη για την ανταλλαγή αερίων στα μαλακόστρακα, τα μαλάκια και τα αραχνοειδή, περιέχει χαλκό. Ειδικά στη θάλασσα, αλλά και στο γλυκό νερό, ο σίδηρος δρα ως περιοριστικός παράγοντας στην πρωτογενή παραγωγή, ενώ το μολυβδαίνιο ως περιοριστικός παράγοντας στον ρυθμό δέσμευσης του αζώτου. Αυτά τα μέταλλα πρέπει να είναι εμφανίζεται φυσικά σε χαμηλές συγκεντρώσεις αλλά εάν είναι σε υψηλότερες συγκεντρώσεις, έστω και ελαφρώς, μπορεί να είναι τοξικά. Άλλα βαρέα μέταλλα όπως το αρσενικό, το κάδμιο, ο μόλυβδος και ο υδράργυρος είναι απλά τοξικά και δεν απαιτούνται σε βιολογικές δραστηριότητες.
Πώς συμβαίνει η ρύπανση από βαρέα μέταλλα στο νερό
Εμφανίζεται περιβαλλοντική ρύπανση με βαρέα μέταλλα όταν ενταθεί η εξαγωγή και χρήση αυτών. Η αστική ανάπτυξη συνέβαλε επίσης στην είσοδο βαρέων μετάλλων στο περιβάλλον, αφού για να αστικοποιηθεί είναι απαραίτητο να μεταμορφωθεί το έδαφος και το υπόβαθρο από κάτω. Επιπλέον, τα ακατέργαστα λύματα, τα στραγγίσματα χωματερής ή η απόρριψη απορριμμάτων στο περιβάλλον αποτελούν επίσης πηγή μόλυνσης από βαρέα μέταλλα.
ο βιομηχανική και μεταλλευτική δραστηριότητα Είναι υπεύθυνο για την απελευθέρωση στο περιβάλλον μολύβδου, υδραργύρου, καδμίου, αρσενικού και χρωμίου, επιβλαβών τόσο για την ανθρώπινη υγεία όσο και για άλλα έμβια όντα.
Μεγάλο μέρος της διαφοράς απελευθερώνεται από το ανακύκλωση μπαταριών και βιομηχανικών απορριμμάτων όπως συγκολλήσεις, μέταλλα, επιστρώσεις καλωδίων κ.λπ. Ο μόλυβδος μολύνει το νερό μέσω των υδατοδιαλυτών αλάτων που παράγονται κυρίως στη βιομηχανία του βαφή και πυροτεχνήματα, στην κατασκευή εφυαλωμένης κεραμικής, στις τεχνικές φωτοθερμογραφίας και χρωματισμού γυαλιού, στην παραγωγή χημικών ουσιών όπως ο τετρααιθυλικός μόλυβδος (αντικρούσεις στη βενζίνη) και στη μεταλλευτική βιομηχανία, μεταξύ άλλων.
Ο υδράργυρος έχει το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό ότι σε περιβαλλοντική κατάσταση βρίσκεται σε υγρή κατάσταση. Ωστόσο, δεν είναι τόσο τοξικό όσο οι ατμοί και τα παράγωγά του. Ορισμένες ενώσεις υδραργύρου προέρχονται από εργοστάσια πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) και άλλες χλωριωμένες ενώσεις, μυκητοκτόνα χρώματα και φυτοφάρμακα, εκρηκτικοί πυροκροτητές και πλαστικά, από εξορυκτικές δραστηριότητες όπως η εξόρυξη κιννάβαρης (ορυκτό θειούχου υδραργύρου), χρυσού και αργύρου και από διυλιστήρια πετρελαίου.
ΕΝΑ μικρό μέρος της ρύπανσης των υδάτων με υδράργυρο προέρχεται από το βιολογική δραστηριότητα. Ορισμένα αναερόβια βακτήρια που ζουν στον πυθμένα των λιμνών είναι ικανά να μετατρέπουν τον υδράργυρο και άλλα ανόργανα παράγωγα σε οργανικές ενώσεις υδραργύρου με διαδικασίες μεθυλίωσης (προσθήκη ομάδων -CH3).
Ένα άλλο ιδιαίτερα τοξικό μέταλλο είναι το κάδμιο, το οποίο τείνει να σχηματίζει υδατικές ενώσεις. Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες ενώσεις καδμίου στη βιομηχανία είναι σύμπλοκα αλογονιδίων, κυανιούχο και αμίνη. Το κάδμιο μολύνει το νερό κυρίως από απορρίψεις λυμάτων ακατέργαστα από βιομηχανίες όπως φινίρισμα μετάλλων, ηλεκτρονικά, κράματα σιδήρου και παραγωγή σιδήρου και ψευδαργύρου, παραγωγή χρωστικών (χρώματα και χρωστικές), μπαταρίες (κάδμιο, νικέλιο), πλαστικοί σταθεροποιητές, μυκητοκτόνα, επεξεργασίες όπως ηλεκτροαπόθεση και χρήση σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.
Ορισμένα παράγωγα του καδμίου χρησιμοποιούνται ως καταλύτες και τα άλατα οργανικών οξέων τους (λαυρικό, στεατικό ή βενζοϊκό κάδμιο) χρησιμοποιούνται ως σταθεροποιητές φωτός και θερμοκρασίας σε πλαστικά. Αυτοί οι σταθεροποιητές μπορούν να μολύνουν τα τρόφιμα εάν αποθηκεύονται σε πλαστικά που τους περιέχουν.
Τα κυανίδια, που προέρχονται από τη βιομηχανία γαλβανισμού, από διυλιστήρια και από τον καθαρισμό μετάλλων, απορρίπτονται στα λύματα, μολύνοντας τα υδάτινα οικοσυστήματα. Άλλα μέταλλα όπως το αρσενικό, ο χαλκός και το χρώμιο χρησιμοποιούνται ευρέως ως συντηρητικά ξύλου και τέφρα άνθρακα Περιέχουν ίχνη πολλών βαρέων μετάλλων.
Γενικά, τα βαρέα μέταλλα, εκτός από το αρσενικό, το μολυβδαίνιο και το σελήνιο, είναι ελάχιστα διαλυτά σε αλκαλικά νερά (pH> 7) και μπορούν να συνδεθούν με οργανικά σωματίδια. Με αυτόν τον τρόπο, τα μέταλλα μπορούν να εμφανιστούν σε πολύ υψηλές τοξικές συγκεντρώσεις σε νερά που είναι φαινομενικά καθαρά, παρθένα και διαυγή, όπως τα ολιγοτροφικά νερά ενός ορεινού ποταμού. Οι συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων μπορεί να είναι ιδιαίτερα υψηλές σε μαλακά νερά που ρέουν μέσα από περιοχές με ορυκτά θείου ή υπολείμματα εξόρυξης.
Συνέπειες βαρέων μετάλλων στο νερό
Τα βαρέα μέταλλα είναι ισχυροί παράγοντες που έχουν σημαντικές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα του γλυκού νερού. Αυτά τα μέταλλα βρίσκονται συνήθως σε χαμηλές συγκεντρώσεις, σε μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) ή μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb), γεγονός που καθιστά δύσκολο και δαπανηρό τον εντοπισμό τους.
Υπάρχουν ορισμένοι βιοδείκτες όπως τα υδρόβια μακροασπόνδυλα που μπορούν να συσσωρεύουν βαρέα μέταλλα στον εξωσκελετό τους, ακόμη και για εβδομάδες και μήνες. Για παράδειγμα, οι προνύμφες δρυοκολάπτη είναι καλές βιοδείκτες μέσης συγκέντρωσης μετάλλου όπως το κάδμιο και το μολυβδαίνιο σε ορεινά ρεύματα που επηρεάζονται από τις εκλύσεις λυμάτων ορυχείων.
Αν και τα μέταλλα βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις, έχουν μια σειρά από συνέπειες στα οικοσυστήματα, που θα εξηγήσουμε παρακάτω.
Θανατηφόρες και υποθανατηφόρες επιδράσεις στους οργανισμούς
Οι επιπτώσεις των βαρέων μετάλλων μπορούν να ταξινομηθεί ως οξεία ή χρόνια. Οξείες επιδράσεις συμβαίνουν σε σύντομο χρονικό διάστημα και συνήθως καταλήγουν να σκοτώνουν ή να βλάπτουν σοβαρά τους οργανισμούς. Τυπικές υποθανατηφόρες επιδράσεις είναι ο μειωμένος ρυθμός ανάπτυξης και οι αλλαγές στη συμπεριφορά ή την ανάπτυξη.
Από την άλλη πλευρά, οι χρόνιες επιδράσεις είναι αυτές που εμφανίζονται μακροπρόθεσμα. Πολλά μέταλλα είναι:
- Καρκινογόνος: προκαλούν καρκίνο.
- Τερατογόνος: έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην ανάπτυξη.
- Μεταλλαξιογόνο: βλάβη στο DNA.
- Νευροτοξικό: επηρεάζουν αρνητικά τις νευρωνικές και γνωστικές λειτουργίες.
- Ενδοκρινικοί διαταράκτες: ενεργεί όπως ή παρεμβαίνει στις ορμόνες.
- Μπορούν ακόμη και να βλάψουν το ανοσοποιητικό σύστημα των οργανισμών.
Βιοσυσσώρευση
Τα βαρέα μέταλλα έχουν επίσης έμμεσες επιπτώσεις στα έμβια όντα επειδή είναι βιοσυσσωρεύονται στους οργανισμούς και κινούνται μέσω των τροφικών ιστών. Πολλά από τα μέταλλα, όπως οι οργανικές ενώσεις του υδραργύρου, είναι λιπόφιλα, δηλαδή είναι πιο διαλυτό στο λίπος παρά στο νερό, και επομένως τείνουν να συσσωρεύονται στον λιπώδη ιστό του ζώου. Αν και πολλά μέταλλα βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις, της τάξης των μερών ανά τρισεκατομμύριο (ppt), μπορεί να είναι ή να μην είναι άμεσα τοξικά για τα έμβια όντα, ωστόσο, λόγω της βιοσυσσώρευσης, μπορούν να συσσωρευτούν σε πολύ τοξικά επίπεδα στους οργανισμούς.
Βιομεγέθυνση
Η βιομεγέθυνση είναι η διαδικασία με την οποία τα λιπόφιλα μέταλλα ανεβαίνουν στην τροφική αλυσίδα, από θήραμα σε θηρευτή. Για παράδειγμα, το φυτοπλαγκτόν όταν φιλτράρει το νερό συσσωρεύει λιπόφιλα μέταλλα στο σώμα σας και επομένως η συγκέντρωση των μετάλλων θα γίνει υψηλότερη στο σώμα παρά στο νερό. Όταν το ζωοπλαγκτόν καταναλώνει το φυτοπλαγκτόν, ένα μέρος αυτών των μετάλλων μεταφέρεται στα λίπη του ζωοπλαγκτού, αυξάνοντας με τη σειρά τους τη συγκέντρωσή τους σε σχέση με αυτή του φυτοπλαγκτού. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται προς την κορυφή της τροφικής αλυσίδας. Αυτό λέει ένας πολύ κοινός κανόνας κάθε τροφικό επίπεδο είναι ικανό να συσσωρεύει έως και δέκα φορές περισσότερη τοξικότητα από το προηγούμενο τροφικό επίπεδο.
Αν θέλετε να διαβάσετε περισσότερα άρθρα παρόμοια με Μόλυνση από βαρέα μέταλλα στο νερό, συνιστούμε να εισαγάγετε την κατηγορία Ρύπανση.
