Tussen de jaren 1800 en 1945 werden de eerste chemische producten geproduceerd en exponentieel gebruikt naarmate de bevolking groeide. De meeste van deze producten waren gemaakt van metalen of derivaten. Terwijl het gebruik van chemische producten toenam, nam ook hun verschijning in het water toe. Zware metalen komen meestal uit de natuur, maar wanneer hun structuur wordt gewijzigd of als ze in contact komen met levende wezens, kunnen ze gezondheidseffecten en zelfs de dood veroorzaken en aquatische ecosystemen destabiliseren. In Groene Ecoloog gaan we het je uitleggen hoe vervuiling door zware metalen optreedt in water en de gevolgen daarvan.
Wat zijn zware metalen en voorbeelden?
Zware metalen zijn een groep chemische elementen waarvan het atoomgewicht tussen 63,55 (koper) en 200,59 g / mol (kwik) ligt en hun dichtheden tussen 4 en 7 g / cm3. De meest gebruikte en bekende zware metalen voor hun milieuproblemen zijn:
- Lood (Pb).
- Mercurius (Hg).
- Zink (Zn).
- Cadmium (Cd).
- Koper (Cu).
- Molybdeen (Mo).
- Mangaan (Mn).
- Nikkel (Ni), onder andere.
Andere lichtere gif.webptige elementen zijn ook inbegrepen, zoals:
- Aluminium (Al).
- Beryllium (Be).
- Arseen (As).
Zware metalen komen uit een grote verscheidenheid aan lettertypen, zowel natuurlijk als kunstmatig:
- De Natuurlijke bronnen ze komen overeen met mineralen die rijk zijn aan metalen uit gesteente of vulkanen.
- De antropische bronnen of kunstmatige komen overeen met mijnafzettingen, industrieën en energiebronnen en alles wat met hun transport te maken heeft.
Verschillende zware metalen zijn essentieel voor het goed functioneren van het ecosysteem. Metalen zoals ijzer, koper, zink en molybdeen zijn nodig voor planten en dieren omdat ze deel uitmaken van enzymen en andere eiwitten. Zo bevat hemocyanine, een bloedplasma-eiwit dat verantwoordelijk is voor de gasuitwisseling in schaaldieren, weekdieren en spinachtigen, koper. Vooral in zee, maar ook in zoet water, is ijzer een beperkende factor in de primaire productie, terwijl molybdeen een beperkende factor is in de snelheid van stikstofbinding. Deze metalen moeten van nature voorkomend bij lage concentraties maar als ze in hogere concentraties zijn, zelfs in geringe mate, kunnen ze gif.webptig zijn. Andere zware metalen zoals arseen, cadmium, lood en kwik zijn gewoon gif.webptig en zijn niet vereist bij biologische activiteiten.
Hoe vervuiling door zware metalen optreedt in water
Milieuvervuiling met zware metalen verschijnt wanneer de winning en het gebruik hiervan wordt geïntensiveerd. Stedelijke ontwikkeling heeft ook bijgedragen aan het binnendringen van zware metalen in het milieu, aangezien het voor verstedelijking noodzakelijk is om de bodem en het onderliggende gesteente te transformeren. Daarnaast zijn ook onbehandeld rioolwater, percolaat van stortplaatsen of het storten van afval in het milieu een bron van verontreiniging door zware metalen.
De industriële en mijnbouwactiviteit Het is verantwoordelijk voor het vrijkomen in het milieu van lood, kwik, cadmium, arseen en chroom, die schadelijk zijn voor zowel de menselijke gezondheid als andere levende wezens.
Veel van het lood komt vrij uit de recycling van batterijen en industrieel afval zoals lassen, metalen, kabelcoatings, enz. Lood vervuilt het water door middel van in water oplosbare zouten die voornamelijk worden gegenereerd in de industrie van de verf en pyrotechniek, onder meer bij de vervaardiging van geglazuurd aardewerk, bij fotothermografie en glaskleuringstechnieken, bij de productie van chemicaliën zoals tetraethyllood (anti-klopmiddel in benzine) en in de mijnbouw.
Kwik heeft de bijzondere eigenschap dat het zich in een milieutoestand in een vloeibare toestand bevindt. Het is echter niet zo gif.webptig als zijn dampen en derivaten. Sommige kwikverbindingen zijn afkomstig van: polyvinylchloride fabrieken (PVC) en andere gechloreerde verbindingen, schimmeldodende verven en pesticiden, explosieve ontstekers en kunststoffen, afkomstig van mijnbouwactiviteiten zoals de winning van cinnaber (kwiksulfidemineraal), goud en zilver en door olieraffinaderijen.
EEN klein deel van de vervuiling van het water met kwik komt uit de biologische activiteiten. Sommige anaërobe bacteriën die op de bodem van meren leven, zijn in staat kwik en andere anorganische derivaten om te zetten in organische kwikverbindingen door methyleringsprocessen (toevoeging van -CH3-groepen).
Een ander bijzonder gif.webptig metaal is cadmium, dat de neiging heeft om waterige verbindingen te vormen. De meest gebruikte cadmiumverbindingen in de industrie zijn halogenidecomplexen, cyanide en amine. Cadmium vervuilt het water voornamelijk door: afvalwaterlozingen ruw uit industrieën zoals metaalafwerking, elektronica, ijzerlegeringen en ijzer- en zinkproductie, pigmentproductie (verven en kleurstoffen), batterijen (cadmium, nikkel), plastic stabilisatoren, fungiciden, behandelingen zoals elektrodepositie en het gebruik ervan in kernreactoren.
Sommige derivaten van cadmium worden gebruikt als katalysatoren en hun organische zuurzouten (lauraat, stearaat of cadmiumbenzoaat) worden gebruikt als licht- en temperatuurstabilisatoren in kunststoffen. Deze stabilisatoren kunnen voedsel besmetten als ze worden bewaard in plastic dat ze bevat.
Cyaniden, afkomstig van de galvanische industrie, van raffinaderijen en van metaalreiniging, worden geloosd op afvalwater en vervuilen aquatische ecosystemen. Andere metalen zoals arseen, koper en chroom worden veel gebruikt als: houtconserveringsmiddelen en steenkoolas Ze bevatten sporen van veel zware metalen.
Over het algemeen zijn zware metalen, behalve arseen, molybdeen en selenium, slecht oplosbaar in alkalisch water (pH > 7) en kunnen ze zich binden aan organische deeltjes. Op deze manier kunnen metalen in zeer hoge gif.webptige concentraties voorkomen in wateren die ogenschijnlijk zuiver, ongerept en helder zijn, zoals de oligotrofe wateren van een bergrivier. De concentraties van zware metalen kunnen vooral hoog zijn in zacht water dat door gebieden met zwavelmineralen of mijnresiduen stroomt.
Gevolgen van zware metalen in water
Zware metalen zijn krachtige middelen die aanzienlijke effecten hebben op zoetwaterecosystemen. Deze metalen worden doorgaans in lage concentraties aangetroffen, in delen per miljoen (ppm) of delen per miljard (ppb), waardoor ze moeilijk en duur te detecteren zijn.
Er zijn enkele bio-indicatoren zoals aquatische macro-invertebraten die zware metalen in hun exoskelet kunnen ophopen, zelfs gedurende weken en maanden. Spechtlarven zijn bijvoorbeeld goed bio-indicatoren van gemiddelde metaalconcentratie zoals cadmium en molybdeen in bergstromen die worden aangetast door lozingen van mijnafvalwater.
Hoewel metalen in lage concentraties zijn, hebben ze een reeks van: gevolgen voor ecosystemen, die we hieronder zullen uitleggen.
Dodelijke en subletale effecten op organismen
De effecten van zware metalen kunnen: worden geclassificeerd als acuut of chronisch. Acute effecten treden in korte tijd op en leiden meestal tot het doden of ernstig beschadigen van de organismen. Typische subletale effecten zijn verminderde groeisnelheid en veranderingen in gedrag of ontwikkeling.
Aan de andere kant zijn chronische effecten effecten die op de lange termijn optreden. Veel metalen zijn:
- kankerverwekkend: kanker veroorzaken.
- Teratogeen: negatieve effecten hebben op de ontwikkeling.
- mutageen: DNA beschadigen.
- neurotoxisch: negatieve invloed hebben op neuronale en cognitieve functies.
- Hormoonontregelaars: werken als of interfereren met hormonen.
- Ze kunnen zelfs het immuunsysteem van organismen beschadigen.
Bioaccumulatie
Zware metalen hebben ook indirecte effecten op levende wezens omdat ze: bioaccumuleren in organismen en ze bewegen door voedselwebben. Veel van de metalen, zoals de organische verbindingen van kwik, zijn lipofiel, dat wil zeggen, ze zijn beter oplosbaar in vet dan in water, en hebben daarom de neiging zich op te hopen in het vetweefsel van het dier. Hoewel veel metalen in lage concentraties worden aangetroffen, in de orde van grootte van delen per biljoen (ppt), kunnen ze al dan niet direct gif.webptig zijn voor levende wezens, maar door bioaccumulatie kunnen ze zich in organismen in zeer gif.webptige niveaus ophopen.
Biomagnificatie
Biomagnificatie is het proces waarbij lipofiele metalen omhoog gaan in de voedselketen, van prooi tot roofdier. Zo verzamelt fytoplankton bij het filteren van water lipofiele metalen in je lichaam, waardoor de concentratie van metalen in het lichaam hoger zal worden dan in water. Wanneer het zoöplankton het fytoplankton consumeert, wordt een deel van deze metalen overgebracht naar de vetten van het zoöplankton, waardoor hun concentratie ten opzichte van die van het fytoplankton toeneemt. Dit proces gaat door naar de top van de voedselketen. Een veel voorkomende regel zegt dat: elk trofisch niveau kan tot tien keer meer toxiciteit accumuleren dan het vorige trofische niveau.
Als u meer artikelen wilt lezen die vergelijkbaar zijn met Vervuiling door zware metalen in water, raden we u aan om onze categorie Vervuiling in te voeren.
