دانلود تحقیق آلوده کننده های فلزی

فلزات سمی: Toxle Metals الودگی های محیطی به اشگال مختلقی نظیر افت کش ها ، پاک کننده ها ، ذرات معلق و غیره هستند .

اخیرا فلزات سمی به انوان یک آلودگی جدید و شاید خطر ناک تر از سایر الودگی های محیطی شناخته شده اند .

در این فصل ما تمام مشکلات ایجاد شده توسط فلزات سمی در محیط برسی و سپسبه جزئیات مطره شده دو نمونه ویژه ، جیوه و سرب ، می پردازیم .

1)فلزات و طبقه بندی آنها : Metals snd their classification 84 عنصور 106 عنصور شناخته شده به عنوان فلز دسته بندی شده اند و از این جهت آلودگی فلزات متنوع می باشد .

تمام فلزات عنوان شده برای محیط خطر افرین نمی باشند .

تعداد غیر سمی ، و تعدادی از فلزات ، حتی اگر سمی باشند خیلی کم یاب بوده یا ترکیبات انها غیر قابل حل بوده است .

نتیجتا فقت تعدادی کمی از فلزات جزء الوده کننده های محیطی در نظر گرفته شده اند .

درر مباحث الودگی های فلزات از عناوین فلزات سنگین و فلزات کمیاب استفاده می شود .

فلزهای سنگین آنهایی که دانسته اید بین گرم بر سانتی متر مکعب دارند .

( 5 برابر دانسیته آب ) .

فلزات با دانسته کمتر از 5 به عنوان فلزات سبک طبقه بندی شده اند .

طبقه بندی در نشان داده است یک اشتباه متداول در بحث آلودگی فلزات این این است که تمام آلوده کننده های فلزی را بی توجه بدانسته آنها به عنوان فلزات سبک طبقه بندی می کنند .

معمولا فلزات که در وسعتی برابر یا کمتر است 1/0 درصد ( هزار ) در پوسته زمین وجود دارند ، به فلزات کمیاب موسوم اند .

اکسیژن در گستردگی معادل 500 میلیون مرتبه بیشتر از تعدادی از فلزات کمیاب یافت می شود .

سیلیوس و اکسیژن ، هر دو غیر فلز ، جمعا حدود 3 ، ( 3/74 درصد ) از وزن کل پوسته زمین محسوب می شود .

تنوع گسترده در فراوانی های عنصر کمیاب در جدول نشان داده می شود .

فراوانی باریوم برای مثال ، 5000 برابر جیوه و 1000 برابر طلا می باشد .

فلزات کمیاب به دلیل تاثیر بر محیط زیست و موجودات زنده ، عمدتا بسیار مهم تر از فلزات دیگر هستند .

در حقیقت تعدادی از فلازا ت برای موجودات زنده ضروری می باشند .

2)موجبات آلودگی فلزات : Causes of Metal Pollution فلزات جزو مهمترین مواد و اولین عناصری که توسط انسان شناخته شده اند و مهمترین نقش را در توسعه تمدن ایجاد کردند .

امروز یک فلز نظیر اورانیم ، راه حلی ، برای حمل مبرم ترین مشکل بشر یعنی کمبود انرژی ، شناخته شده است .

در فرایند ایجاد فلزات مورد استفاده ، سنگ معدن فلزات را از ضخایر زیر زمینی استخراج کرده گداخته و تصفیه نموده تا فلز به دست آید .

سپس این فلزات را به اجناس مصرفی تبدیل و بعد از استفاده آنها به دور ریخته .

اجناس مصرفی تبدیل و بعد از استفاده آنها به دور ریخته می شوند .

در طی هر یک از این مراحل ، فلزات به محیط افزوده می شوند .

حفر معادن موجب می شود که سنگهایی که از نظر ذخایر فلزی غنی هستند در معرض شدید هوا قرار گیرند .

گداختن و خالص سازی اغلب موجب به وجود آمدن مقادیر کمی از محولات فرعی فلزات می شوند .

در طول استفاده از فلزات ، خوردگی ، سائیدگی و زنگ زدگی رخ می دهد که منجر به وارد شدن زیان به محیط می گردد .

در بسیاری از موارد استفاده از مواد حاوی فلز منجر به آزاد شدن مستقیم فلز به محیط می شود .

نظیر جدول 1 فراوانی عناصر انتخابی در پوسته زمین .

فنیل مورکوریک استات به عنوان قارچ کش و تتراتیل سرب افزونی که به بنزین اضافه می شود .

علاوه بر استفاده مستقیم از فلزات فعالیت های دیگر انسانی نیز باعث ایجاد آلوودگی فلزی در محیط می شود .

برای مثال سوزاندن سوخت فسیلی بنزین (حاوی مواد افزونی) منبع صدور فلزات به اتمسفر می باشد .

فلزات کم چرخه های طبیعی شناخته شده در آن فلزات از سنگ ها به خاک و به موجودات زنده ، سپس به آب و تشکیل رسوبات تغییر مکان داده و سر انجام به سنگها باز می گردند وجود دارند .

درجه موجودات زنده در معرض غلظت های طبیعی کمی ، از فلزات کمیاب ، به عنوان مثال غذا و آب آشامیدنی قرار می گیرند .

3)سرنوشت آلوده کننده های فلزی : FATE OF Metallic Pollutants علیرغم منابعی با وسعت زیاد ، اغلب آلوده کننده های فلزی سرانجام به آبهای سطحی و زیر زمینی منته می شوند .

ضایعات فلزی بسیاری از اعمال صنعتی مایع می باشند که به راحتی به آبهای طبیعی می رسند .

علاوه بر این مقادیر زیادی از فلزات به هوا رها شده ، و نهایتا فرود می آیند یا بوسیله نشست کردن به سطح زمین می رسندد فلزاتی که به صورت ضایعات جامدند و بوسیله صاف کردن از آب جدا می شوند .

محلول حاصل از ترکیبات فلزی سرانجام به آبهای سطحی و غیر سطحی می پیوندند .

بقایای کشاورزی و ضایعات حفاری معادن و فاضلابهای خانگی در مقادیر فلزاتی که در آبهای سطحی یافت می شوند سهیم اند .

4) دلایلی مربوط به آلوده کننده های فلزی Reasons for Concern About Metallic Contaminats پاییداری فلزات در محیط مشکلات بخصوصی را ایجاد می کنند .

فلزات نمی توانند مانند آلوده کننده های آلی از طریق شیمیایی یا فرایند های زیستی در طبیعت تجزیه شوند .

ترکیبات فلزی می توانند تغییر یابند اما فلزات نا مرغوب همچنان باقی می مانند .

اینچنین واکنش های در فلزات سمی تر مثل جیوه صورت می گیرد .

پایداری فلزات اجازه نمی دهد که در فصول قابلب توجه توسط آب یا هوا منتقل شوند .

یکی از نتایج مهم پایداری آنها وسعت زیستی فلزات در زنجیره های غذایی می باشند .

در نتیجه این فرایند سطوح فلزات در اعضای بالتر در زنجیره می توانند به مقادیر بتا چندین برابر آنهایی که در آب یا هوا یافت می شوند ، برسند .

نتیجتا موجب مخاطره افتادن سلامتی گیاهان و جانواران که از این مواد غذایی استفاده می کنند ، می شوند .

انسان تمایل به ذخیره سازی فلزات .

به دلیل نیمه عمر طولانی برخی فلزات (1460 روز برای سرب و 200 روز برای کادمیم ) را در بدن دارد .

پاییداری فلزات در محیط مشکلات بخصوصی را ایجاد می کنند .

جدول 3- فلزاتی که در بدن انسان می توانند ذخیره شوند را نشان می دهد .

تعدادی از فلزات به عنوان الوده کننده با وجود مقادیر بسیار ناچیز توسط گیاهان و حیوانات مورد استفاده قرار گرفته و مشکل الودگی فلزی تاحدی پیچیده می گردد .

جدول 4- صورتی از فلزات ضروری شناخته شده ، چهار فلز اساسی و ضروری ، فلزات سبکی با فراوانی زیاد و نه (‌9)‌ فلز ، فلزات سنگین کمیاب ، است .

فلزات سنگین در ساختمان پروتئین نظیر انزیم ها یا کاتالیزورها زیستی ، مشارکت دارند .

فلزات سبک در محلول به راحتی یون تشکیل می دهند و به خنثی ماندن الکتریکی سلول ها و سیالات بدن کمک می کنند .هم چنین به ثابت ماندن حجم صحیح مایع خون و دیگر سیستم های مایع کمک می کنند.

فلزات بخصوص فلزات کمیاب ، در مقدار مشخص ،‌ سلامتی انسان را به مخاطره می اندازد .

اسامی فلزات کمیاب در جدول 5ـ داده شده است.

دو فلز ،‌جیوه (‌hg ) و برلیوم (BE ) خترناکترین آنها هستند .

نه (9) فلز دیگر موجود در جدول 5- 12 به خطرناکی دو فلز ذکر شده، نمی باشند .

جدول 4 فلزات اساسی و ضروری زندگی بنابر این عملکرد این دو فلز در محیط باید تحت بررسی قرار گیرد .

تعدادی از فلزاتی که دارای اثرات ویژه می باشند در جدول آورده نشده اند ، به علت اینکه درای غلظت پایین در محیط زیست می باشد .

نظیر ، آنتیموان .

جدول 5- خطرناکترین فلزاتی که سلامتی انسان را به مخاطره می اندازد 7) فلز جیوه : M ercury – The Metal جیوه و ترکیبات آن از زمان های بسیار دور ، مورد استفاده انسان بوده است.

خصوصیات شمیایی وفیزیکی مخصوص ، آن را یک جالب در کاربرد علمی و صنعتی ساخته است .

خصوصیات آن عبارتند از : 1- تنها فلزی می باشد که در حرارت اطاق مایع است و دارای نقطه انجماد است که از فلزات دیگر پاین تر است .

2- دارای دامنه طویل مایع ، که شامل تمام درجه حرارت عادی می شود .

3- بالاترین فراریت ( قدرت تبخیر بالا ) را نسبت به فلزات دیگر .

4- بهترین هدایت کننده الکتریسیته می باشد .

5-تعدادی از فلزات در جیوه حل شده و آملگان ( آلیاژ ) تشکیل می دهند .

6-فلز جیوه و ترکیبات آن برای تمامی موجودات زنده ، سهیم می باشند .

این فلزت و ترکیباتش وزن پوسته زمین را تشکیل می دهند .

سنگ معدن اصلی آن ، سینابر است ، که هنگام سوختن ، جیوه تولید می کند .

( رابطه 1-12 ) 8) استفاده صنعتی از جیوه Industrial Use of Mercurty جیوه در صنایع به سه شکل (1) فلز ، (2) ترکیبات آلی ، (3) ترکیبات معدنی ، استفاده می شود .

فلز جیوه ، مایع نقره ای رنگ است .

ترکیبات آلی جیوه شامل گروه های هیدروکربنی آروماتیک یا آلیفاتیک و ترکیبات معدنی جیوه معمولا شامل نمکهای جیوه نظیر کلرایدها یا اکسیژن های جیوه می باشد .

بیشترین مصرف جیوه در طولید دستگاه های الکتریکی است است .

گسترده‌وسیعی از این کاربرد ها نظیر ، لامپ بخار جیوه در بزرگ راهها و همچنین روشنایی صنایع ( کارخانه ) ، است .

کلیدهای الکتریکی بی صدا در منزل ، و باطریهای جیوه ای ، از موارد استفاده‌دیگر اند باطری های جیوه ای دارای عمر طولانی و تونایی کار کردن تحت شرایط دما ی زیا و رطوبت را دارند .

مواد استفاده دیگر جیوه در صنعت کلر – قلیایی می باشد که کلر و سود سوز آور را توسط الکترولیز محلول هاب نمکی تولید می نمایند .

هر دو محلول شیمیای تولید شده مواد شیمیایی با ارزشی که همه ساله به مقدار زیادی تولید می شوند .

نقش جیوه در این فرایند ، عملکرد آن به عنوان کاتد در عمل الکترو لیز می باشد .

یک پرده نازک متحرک از جیوه با فلز سدیم ملغمه به وجود می آورد که از محلول در کاتد تی عمل الکترولز آزاد می شود ملغمه حاصل از پیل الکترولیز با آب واکنش می دهند تا محلولی از را به وجود آورد .

جیوه برای استفاده هی بعدی جمع آوری می گردد .

استفاده جیوه در این عمل بر اساس حالت مایع آن ، قابلیت انتقال الکتریکی و ناتوانی تشکیل ملغمه با فلز سدیم می باشد .

بر اساس خاصیت سمس جیوه بر موجودات زنده استفاده از جیوه و ترکیبات آن در قارچکش ها ، اهمیت زیادی دارد .

این مواد برای نابود کردن قارچ در مواد رنگی و بادزدگی به رنگ اضافه می گردد .

فینیل مرکوری استات اساسا برای این هدف استفاده می شود که درای فرمول زیر است : O Hg _ C در کشوارزی ، ترکیبات آلی جیوه به عنوان پوشش های دانه ای به کار برده می شده اند تا از رشد قارچ روی دانه های کشاورزی جلو گیری کنند استفاده از آفت کش های جیوه توسط در سال 1973 ممنوع اعلام گردیده .

آزاد شدن جیوه در محیط : Mercury Release into the Environment اگر تمام جیوه مصرف شده ، مستقینا وارد ممحیط نشوند .

مقادیر کم ذخیره یا دوباره تشکیل شده ، سرانجام به اتموسفر ، آبهای سطحی و خاک و مخاضن موقتی راه پیدا می کند .

مقادیر زیادی جیوه هنگام تولید عنصر به محیط اضافه می شود .

حدود دو تا سه درصد از جیوه موجود در سنگ معدن به محیط اضافه می گردد .

مقادیر مشابهبی از جیوه از طریق تولید فلزات دیگر منتتشر می شود سوزانن ذغالسنگ منبعی از آودگی محیطی جیوه می باشد .

هم فلز و هم سولفید های آن ( فراوانترین اشکال طبعی ، ) در آب حل می شوند .

بنابر این به شکا اجزاء تولید شده از طریق ممکانیکی وارد محیط می گردد .

در نتیجه این فرایندهای طبیعی و فعالیت های انسانس ، جیوه در تمام محیط زیست ، هوا ، خاک و آب پیدا می شود .

2) مسمومیت ناشی از متیله شدن ( زیستی ) جیوه : Tolcicity and Biological Methylatlon of Mercury افزایش جیوه به محیط به عنوان نتیجه ای از فعالیت های انسانی ، موجب مشکلاتی زیاد شامل ضایعاتوارده به انسان است .

وسعت ین مشکلات مسمومست توسط ترکیبات جیوه .

هر چند مسمومیت جیوه در بدن انسان کاملا شناخته نشده تحقیقات اخیر اطلاعاتی در موارد این مشکلات را مشخص می نماید .

حقایق اساسی عبارتند از : تمام ترکیبات جوه زمانی که به مقدار کافی موجو باشند برای بدن مضر و سمی اند .

ترکیبات مخلتف جیوه تا اندازه ای دارای خصوصیات متنوعی از مسمومیت ، پخش ، ذخیره و طول عمر در بدن می باشد .

انتقاات ( زیستی ) ویژه که در محیط یا بددن اتفاق می افتد ترکیبات جیوه را از شکلی ب شکل دیر تغییر می دهد .

تاثیرات نهایی جیوه در بدن با جلوگیری از عمل آنزیم ها و زیان های سلولی نمایان می شود که به دلیل ت.انایی جیوه در تشکیل پیوند محکممم در گروههای شامل سولفور در ملکول هایی که در نزیم ها و دیواره های سلولی حضور دارند ، می باشد .

چنین اصالی نزیم ها را غیر فعال ، و واکنش هی شیمیایی را که نها در بدن کاتلیزه م کنند به هم می زند .

خواص پوسته و دیوارهای سلولس توسط اتصال جیوه از بین رفته و از فعالیت های عادی سلولس ممانعت می نماید .

زیان وارده بر بدن توسط یوه معمولا داعمی و ایدار و هیچ عملکرد موثری برای ین رفتر شناخته نشده است .

رفتر ترکیبات جیوه در بدن معمولا ب اساس سه دسته مختلف ترکیبات جیوه مورد بررسی قرار می گیرد اشکال غیر عالی جیوه شامل جیوه فلزی و نمک های معدنی جیوه می باشد ، نظیر مزرکوری دی کلورید بسیار سمی که یک نمک محلول است ترکیبات آلی جیوه که خودشامل دو دسته ترکیبات اریل مارکوری ها که بعنوان بخشی از ملکول شامل هیدرو کربن های آروماتیک اند و الکیل مرکوری ها شامل هیدرو کربن هاب الیفاتیک می باشند .

جیوه غیر آلی در بافت های کبد و کلیه جمع و ذخیره می شوندو به این دو عضوصدمه وارد می نمایند .

جیوه به صورت بخار قابلیت زیادی در انتشار از طریق ششها یه خون و سپس به مغز را دارد و ضرر جدی به سیستم عصبی مرکزی وارد می سازد .

به طور عادی ، جیوه غیر آلی به شکل ترکیبی خطرناک نمی تواند برای مدت طولانی در بدن باقی بمن .

اریل مرکرو ها در بدن سریعابه ترکیبات معدنی جیوه شکسته شده و به صورت فوق رفتر می کنند رفتار PMA مورد بحث قرار گرفت به این طریقرفتر می کنرد الکیل مورکوری ها به چند علت ، بیشترین خطررا برای سلامتی ایجاد می کنند .

نها به راحتی در بافت نغز نفوذ کرده و ذخیره می شوند .

از طریق غشاهای بیولوژیکی ( زیستی ) منشر می شوند .

حضور آنها در بدن دراز مدت است .

این مساله باعث افزایش غلظت جیوه در بدن می شود حتی اگر مقدار مصرفی آن خیلی کم باشد نیمه عمر این ترکیبات در بدن 70 روز تخمین زده شده است .

الکیل مرکوری ها از ترکیبات معدنی جیوه توسط عمل موجودات ری زغیر هوازی ویژه تولید می شوند .

این فعل و انفعال در گل و لای رودخانه ها یا دریاچه ها صورت ی گیرد و وسعت اتفاقاتی که در بن آدمی صورت می گیرد شناخته نشده است اما موجودات ریز موجود در روده بعضی از جاناران قادر به انجام این عمل می باشند دسته بندی های جیوه و ارتباط آنها با یکدیگر در شکل 2- خلاصه شده است .

میتتل مرکوری ها و خطرناک ترین و سمی ترین ترکیبات الکبل مرکوری هستند به طرق مختبف ، مستقیم ، غیر مسقیم و عمد یا غیر عمد وارد محیط زیست می شوند .

نقش مستقیم عدی استفاده از میتل مورکوری ها بر روی دان های (دانه گیاهان – کشاورزی ) نمایان می شود .

نقش مستقیم و غیر عمدی هنگامی است که میتل مرکوری ها در صنعت استفاده شده یا به شکل محصول فرعی ذباله فراوره های صنعتی به آبهای طبیعی رها می شوند .

نقش غیر مستقیم هنگامی است که دگر ترکیبات جیوه به وسیله موجودات زیستی متیله می شود .

فلز جیوه و ترکیباتش ، نظیر جیوه معدنی و فنیل مرکوری حاصل از منابع صنعتی بر ااس فرو نشینی در اعماق گل و لای دریا چه به وسیله موجودات ریز غیر هوازی به یا تبدیل می شوند .

ترکیب اخیر خیل فرار بوده و گل و لای به آب رها می گردد .

در محلول های قلیایی پایدار در محیط اسیدی به تبدیل می گردد این یون در آب قابل حل و در بدن موججودات زنده متمرکز (‌ذخیره ) می شود و معمولا در لیپیدی های بدن ظاهر می گردد ، این تجما نتیجه جذب مستقیم یون یا یک توسعه بوسیله یک فرایند ذخیره غذایی می باشد .

فراوانی ترتیب اکسیژن 466000 1سیلیکون 277200 2آلومینیوم 81300 3آهن 50000 4کلسیم 36300 5سدیم 28300 6پتاسیم 25900 7منیزیم 20900 8نیتانیم 4400 9هیدروژن 1400 10فسفر 1180 11منگنز 1000 12 باریم 425 14وانادیم 135 19نیکل 75 23روی 70 24مس 55 26سرب 5/12 36بریلیوم 8/2 46اورانیم 7/2 48قلع 2 51کادمیم 2/0 63جیوه 08/0 67نقره 07/0 68طلا 044/0 71 میانگین برداشت روزانه ( روز / ) فلز غذا و آب هوا مقدار کلی که موجب کل بدن شامل مسمومیت می شودآنتیموان 100/0 0017/0 100 9/7باریم 735/0 030/0 200 22برلیوم 012/0 00004/0 - 03/0بیسموت 20/0 00076/0 - 023/0کادمیم 160/0 0074/0 3 50کرم 245/0 0011/0 200 8/1کبالت 395/ 000012/0 500 5/1مس 325/1 01140/0 500-250 72آهن 15 084/0 - 4200سرب 3/0 046/0 - 120منگنز 4/4 288/0 - 12جیوه 025/0 - - -مولیبدن 335/0 0006/0 - 3/9نیکل 00236/0 - 10نقره 80/0-60/0 60 1قلع 3/7 0006/0 2000 17تیتانیم 375/1 0014/0 - 9اورانیم 05/0 - - 7/0ولندیم 116/0 00916/0 - 22روی 5/14 0168/0 - 2300زیرکوینم 49/0 - - 420 عنصرفراوانی فزات سبکسدیم کاتیون اصلی خارج سلولیمنیزیم بسیاری از آنزیمها را فعال می کندپتاسیم کاتیون اصلی سلولکلسیم جزء اصلی استخوان ، مورد نیاز بعضی از آنزیمهافلزات کمیاب سنگینوانادیم اساسی در گیاه رده پایین ، در جانواران دریایی مشخص و انسانکرم اساسی در حیوانات رده بالا ، مربوط به فعالیت انسولینمنگنز بعضی از آنزیمها را فعال می کندآهن اساسی در هموگلوبین و بسیاری از آنزیم هاکیالت بعضی از آنزیمها را فعال می کند ، در ویتامینمس اسای در اکسایش آنزیمها و هموسیانینروی بسیاری از آنزیمها را فعال می کندملیبدن بعضی از آنزیمها را فعال می کندروی اساسی در موش فلز نوع فلزخطرناک بریلیوم فلزات کمیاب سبکجیوه فلز کمیاب سنگینبعنوان خطرنلک در نظر گرفته می شود : باریم فلز سبک فراوانکادمیم فلز کمیاب سنگینمس فلز کمیاب سنگینسرب فلز کمیاب سنگینمنیزیم فلز کمیاب سنگیننیکل فلز کمیاب سنگینقلع فلز کمیاب سنگینواندیم فلز کمیاب سنگینروی فلز کمیاب سنگین