Mellem årene 1800 og 1945 begyndte de første kemiske produkter at blive fremstillet og brugt eksponentielt, efterhånden som befolkningen voksede. De fleste af disse produkter var lavet af metaller eller derivater. Samtidig med at brugen af kemiske produkter steg, steg deres udseende i vandet også. Tungmetaller kommer for det meste fra naturen, men når deres struktur er ændret, eller de kommer i kontakt med levende væsener, kan de forårsage sundhedseffekter og endda død og destabilisere akvatiske økosystemer. I Grøn Økolog skal vi forklare dig hvordan tungmetalforurening opstår i vand og dens konsekvenser.
Hvad er tungmetaller og eksempler
Tungmetaller er en gruppe kemiske grundstoffer, hvis atomvægt er mellem 63,55 (kobber) og 200,59 g/mol (kviksølv), og deres massefylde varierer mellem 4 og 7 g/cm3. Det mest brugte og kendte tungmetaller for deres miljøproblemer er:
- Bly (Pb).
- Kviksølv (Hg).
- Zink (Zn).
- Cadmium (Cd).
- Kobber (Cu).
- Molybdæn (Mo).
- Mangan (Mn).
- Nikkel (Ni) blandt andet.
Andre lettere gif.webptige elementer er også inkluderet, såsom:
- Aluminium (Al).
- Beryllium (Vær).
- Arsen (As).
Tungmetaller kommer fra en bred vifte af skrifttyper, både naturlig og kunstig:
- Det Naturlige kilder de svarer til mineraler rige på metaller fra grundfjeld eller vulkaner.
- Det antropiske kilder eller kunstige svarer til mineaflejringer, industrier og energikilder og alt relateret til deres transport.
Forskellige tungmetaller er afgørende for, at økosystemet fungerer korrekt. Metaller som jern, kobber, zink og molybdæn er nødvendige for planter og dyr, da de indgår i enzymer og andre proteiner. For eksempel indeholder hæmocyanin, et blodplasmaprotein, der er ansvarlig for gasudveksling i krebsdyr, bløddyr og arachnider, kobber. Især i havet, men også i ferskvand, virker jern som en begrænsende faktor i primærproduktionen, mens molybdæn virker som en begrænsende faktor i hastigheden af kvælstoffiksering. Disse metaller skal være naturligt forekommende i lave koncentrationer men hvis de er i højere koncentrationer, selv lidt, kan de være gif.webptige. Andre tungmetaller som arsen, cadmium, bly og kviksølv er simpelthen gif.webptige og er ikke nødvendige i biologiske aktiviteter.
Hvordan tungmetalforurening opstår i vand
Der opstår miljøforurening med tungmetaller når udvindingen og anvendelsen af disse intensiveres. Byudvikling har også bidraget til tungmetallers indtog i miljøet, da det for at urbanisere er nødvendigt at omdanne jorden og grundfjeldet nedenunder. Derudover er ubehandlet spildevand, perkolat fra lossepladser eller affaldsdumpning i miljøet også en kilde til tungmetalforurening.
Det industri- og minedrift Det er ansvarligt for frigivelse i miljøet af bly, kviksølv, cadmium, arsen og krom, der er skadelige for både menneskers sundhed og andre levende væsener.
Meget af blyet frigives fra genbrug af batterier og industriaffald såsom svejsninger, metaller, kabelbelægninger mv. Bly forurener vand gennem vandopløselige salte, der hovedsageligt genereres i industrien maling og pyroteknik, i fremstillingen af glaseret keramik, i fototermografi og glasfarveteknikker, i produktionen af kemikalier som tetraethylbly (antibank i benzin) og i mineindustrien, bl.a.
Kviksølv har det særlige kendetegn, at det i miljøtilstand er i flydende tilstand. Det er dog ikke så gif.webptigt som dets dampe og derivater. Nogle kviksølvforbindelser kommer fra polyvinylchlorid fabrikker (PVC) og andre chlorerede forbindelser, svampedræbende maling og pesticider, eksplosive detonatorer og plastik, fra minedrift såsom udvinding af cinnober (kviksølvsulfidmineral), guld og sølv og af olieraffinaderier.
EN en lille del af forureningen af vandet med kviksølv kommer fra biologisk aktivitet. Nogle anaerobe bakterier, der lever på bunden af søer, er i stand til at omdanne kviksølv og andre uorganiske derivater til organiske kviksølvforbindelser ved methyleringsprocesser (tilsætning af -CH3-grupper).
Et andet særligt gif.webptigt metal er cadmium, som har tendens til at danne vandige forbindelser. De mest udbredte cadmiumforbindelser i industrien er halogenidkomplekser, cyanid og amin. Cadmium forurener vandet hovedsageligt ved spildevandsudledninger rå fra industrier som metalbearbejdning, elektronik, jernlegeringer og jern- og zinkproduktion, pigmentfremstilling (maling og farvestoffer), batterier (cadmium, nikkel), plaststabilisatorer, fungicider, af behandlinger såsom elektroaflejring og dets anvendelse i atomreaktorer.
Nogle derivater af cadmium bruges som katalysatorer, og deres organiske syresalte (laurat, stearat eller cadmiumbenzoat) bruges som lys- og temperaturstabilisatorer i plast. Disse stabilisatorer kan forurene fødevarer, hvis de opbevares i plast, der indeholder dem.
Cyanider, der kommer fra den galvaniske industri, fra raffinaderier og fra metalrensning, udledes til spildevand og forurener akvatiske økosystemer. Andre metaller som arsen, kobber og krom er meget udbredt som træbeskyttelsesmidler og kulaske De indeholder spor af mange tungmetaller.
Generelt er tungmetaller, undtagen arsen, molybdæn og selen, dårligt opløselige i alkalisk vand (pH> 7) og kan bindes til organiske partikler. På denne måde kan metaller optræde i meget høje gif.webptige koncentrationer i vand, der tilsyneladende er rent, uberørt og klart, såsom det oligotrofe vand i en bjergflod. Tungmetalkoncentrationer kan være særligt høje i blødt vand, der strømmer gennem områder med svovlmineraler eller minerester.
Konsekvenser af tungmetaller i vand
Tungmetaller er kraftige midler, der har betydelige effekter på ferskvandsøkosystemer. Disse metaller findes typisk i lave koncentrationer, i dele per million (ppm) eller dele per milliard (ppb), hvilket gør dem vanskelige og dyre at opdage.
Der er nogle bioindikatorer som akvatiske makroinvertebrater, der kan akkumulere tungmetaller i deres eksoskelet, selv i uger og måneder. For eksempel er spættelarver gode bioindikatorer for gennemsnitlig metalkoncentration såsom cadmium og molybdæn i bjergvandløb påvirket af minespildevandsudledninger.
Selvom metaller er i lave koncentrationer, har de en række af konsekvenser for økosystemer, som vi vil forklare nedenfor.
Dødelige og subletale virkninger på organismer
Virkningerne af tungmetaller kan klassificeres som akut eller kronisk. Akutte virkninger opstår i løbet af kort tid og ender normalt med at dræbe eller beskadige organismerne alvorligt. Typiske subletale effekter er nedsat væksthastighed og ændringer i adfærd eller udvikling.
På den anden side er kroniske effekter dem, der opstår på lang sigt. Mange metaller er:
- Kræftfremkaldende: forårsage kræft.
- Teratogent: har negative effekter på udviklingen.
- Mutagen: beskadige DNA.
- Neurotoksisk: påvirker neuronale og kognitive funktioner negativt.
- Hormonforstyrrende stoffer: virker som eller forstyrrer hormoner.
- De kan endda skade organismers immunsystem.
Bioakkumulation
Tungmetaller har også indirekte effekter på levende væsener, fordi de er bioakkumuleres i organismer og de bevæger sig gennem fødevæv. Mange af metallerne, såsom de organiske forbindelser af kviksølv, er lipofile, dvs. mere opløseligt i fedt end i vand, og har derfor en tendens til at akkumulere i dyrets fedtvæv. Selvom mange metaller findes i lave koncentrationer, i størrelsesordenen dele pr. trillion (ppt), kan de eller måske ikke være direkte gif.webptige for levende ting, men på grund af bioakkumulering kan de ophobes i meget gif.webptige niveauer i organismer.
Biomagnifikation
Biomagnificering er den proces, hvorved lipofile metaller bevæger sig op i fødekæden, fra bytte til rovdyr. For eksempel akkumulerer fytoplankton ved filtrering af vand lipofile metaller i din krop, og derfor vil koncentrationen af metaller blive højere i kroppen end i vand. Når zooplanktonet forbruger fytoplanktonet, overføres en del af disse metaller til dyreplanktonets fedtstoffer, hvilket igen øger deres koncentration i forhold til fytoplanktonets. Denne proces fortsætter mod toppen af fødekæden. En meget almindelig regel siger det hvert trofisk niveau er i stand til at akkumulere op til ti gange mere toksicitet end det tidligere trofiske niveau.
Hvis du vil læse flere artikler, der ligner Tungmetalforurening i vand, anbefaler vi, at du indtaster vores forureningskategori.
