A nehézfémek olyan kémiai elemek , amelyek a fémek tulajdonságaival (beleértve a félfémeket is ) és jelentős atomtömeggel vagy -sűrűséggel rendelkeznek.
A "nehézfémek" fogalmát Leopold Gmelin német kémikus javasolta 1817-ben [1] .
Körülbelül negyven különböző definíciója ismert a nehézfémek kifejezésnek , és lehetetlen ezek közül az egyiket a legelfogadottabbként megjelölni. Ennek megfelelően a nehézfémek listája a különböző meghatározások szerint különböző elemeket fog tartalmazni. Az alkalmazott kritérium 50-nél nagyobb relatív atomtömeg lehet, ebben az esetben a vanádiummal kezdődő összes fém szerepel a listán, függetlenül a sűrűségtől. Egy másik gyakran használt kritérium a sűrűség , amely megközelítőleg egyenlő vagy nagyobb, mint a vas sűrűsége (8 g/cm 3 ), ekkor az olyan elemek szerepelnek a listában, mint az ólom , higany , réz , kadmium , kobalt és például a könnyebb ón . kiesik a listáról. Vannak olyan osztályozások, amelyek a küszöbsűrűség (például az 5 g/cm 3 sűrűség [2] [3] ) vagy az atomtömeg más értékein alapulnak. Egyes besorolások kivételt tesznek a nemes- és ritkafémekre , nem sorolják őket nehézfémek közé, mások kizárják a színesfémeket ( vas , mangán ). Leggyakrabban a "nehézfémek" kifejezést nem vegyi, hanem orvosi és környezetvédelmi szempontból tekintik [4] . Ebbe a kategóriába kerülve nemcsak az elem kémiai és fizikai tulajdonságai vehetők figyelembe, hanem biológiai aktivitása és toxicitása , valamint a gazdasági tevékenységben való felhasználás mértéke is [5] .
A fogalom fentebb ismertetett definícióinak következetlensége kapcsán az angol nyelvű tudományos irodalomban való használatát hosszú ideje kritika éri, és heves viták tárgyát képezi. Az orosz nyelvű tudományos irodalomban e kifejezés használata általában nem kifogásolható [6] .
Számos nehézfém , mint például a vas , réz , cink , molibdén részt vesz a biológiai folyamatokban, és bizonyos mennyiségben nyomelemek a növények, állatok és emberek működéséhez . A nehézfémek és vegyületeik viszont káros hatással lehetnek az emberi szervezetre, felhalmozódhatnak a szövetekben, számos betegséget okozva. A biológiai folyamatokban nem hasznosítható fémek, mint például az ólom és a higany , mérgező fémeknek minősülnek . Egyes elemek, például a vanádium vagy a kadmium , amelyek általában mérgező hatással vannak az élő szervezetekre, előnyösek lehetnek egyes fajok számára [7] .
A Pb 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ és a lágy Lewis savak csoportjába tartozó kationok könnyen erős kovalens kötést képeznek a cisztein aminosav molekulában az SH tiol csoportokkal . Az aktív központjukban tiolcsoportokat tartalmazó enzimek , még kis koncentrációjú nehézfém-ionok hatására is, rendszerint visszafordíthatatlanul gátolnak , ami súlyos anyagcserezavarhoz vezet. [nyolc]
A különböző szennyező anyagok közül a nehézfémek (köztük a higany , ólom , kadmium , cink ) és vegyületeik elterjedtségükkel, nagy toxicitásukkal tűnnek ki, sok közülük az élő szervezetekben is felhalmozódni képes. Széles körben használják különféle ipari termelésben, ezért a tisztítási intézkedések ellenére az ipari szennyvíz nehézfémvegyület- tartalma meglehetősen magas. Házi szennyvízzel, ipari vállalkozások füstjével, porával is a környezetbe kerülnek. Sok fém stabil szerves vegyületet képez, ezeknek a komplexeknek a jó oldhatósága elősegíti a nehézfémek természetes vizekben történő migrációját. Több mint 40 kémiai elem tartozik a nehézfémek közé, de figyelembe véve a toxicitást, a perzisztenciát, a környezetben való felhalmozódási képességet és a mérgező vegyületek terjedésének mértékét, a védekezés megközelítőleg négyszer kevesebb elemet igényel.
A szennyvíz mellett nehézfémvegyületek nagy tömegei jutnak az óceánba a légkörön keresztül, és különféle hulladékok elhelyezésével az óceánokba . A higany , az ólom és a kadmium a legveszélyesebb a tengeri biocenózisokra .
A higany a kontinentális lefolyással (elsősorban az ipari vízelfolyásból) és a légkörön keresztül kerül az óceánba. A légköri por összetétele körülbelül 12 ezer tonna higanyt tartalmaz. Ennek a mennyiségnek akár egyharmada is a higanyt tartalmazó kőzetek ( cinóber ) mállásából keletkezik. Az antropogén eredetű higany elsősorban akkor kerül a légkörbe, amikor szenet égetnek erőművekben. E fém éves ipari termelésének mintegy fele (910 ezer tonna) az óceánba kerül. Egyes baktériumok a mérgező higany-kloridokat még mérgezőbb metil -higanygá alakítják [9] . A higanyvegyületeket számos tengeri és édesvízi élőlény halmoz fel olyan koncentrációban, amely sokszor nagyobb, mint a vízben.
A halak és tenger gyümölcsei fogyasztása többször is a lakosság higanymérgezéséhez vezetett. Így 1977-re 2800 áldozata volt a Minamata-betegségnek , amelynek oka az volt, hogy a higany-kloridot katalizátorként használó vállalkozások szennyvizével bejutottak a Minamata -öbölbe. A higanyvegyületek rendkívül mérgezőek az emberre.
Az ólom a környezet minden összetevőjében megtalálható nyomelem: kőzetekben, talajban, természetes vizekben, a légkörben és az élő szervezetekben. Ezenkívül az ólom emberi tevékenység eredményeként kerül a környezetbe. A tetraetil-ólom üzemanyagokban való használatának betiltása előtt a 21. század elején a járművek kipufogógázai jelentős ólomforrást jelentettek a légkörben. A szárazföldi porral a légkörben az óceán évente 20-30 ezer tonna ólmot kap [9] .
Az ólom élelmiszerrel és vízzel, valamint a levegőből is bejut az emberi szervezetbe. Az ólom kiürülhet a szervezetből, de a lassú eliminációs sebesség a csontokban, a májban és a vesékben való felhalmozódásához vezethet.
A kadmium egy viszonylag ritka és a természetben a cinkásványokban található nyomelem. A természetes vizekbe a talaj kimosódása, a polifém- és rézércek mállása, valamint az ércfeldolgozás, a kohászat és a vegyipar szennyvízével kerül. A kadmium általában nyomokban van jelen az emberi szervezetben. A kadmiumvegyületek szervezet általi felhalmozódása károsítja az idegrendszert, megzavarja a foszfor-kalcium anyagcserét. A krónikus mérgezés vérszegénységhez és csontpusztuláshoz vezet .
| Környezetszennyezés | |
|---|---|
| szennyező anyagok | |
| Légszennyeződés |
|
| Vízszennyezés |
|
| Talajszennyezés | |
| Sugárökológia |
|
| Más típusú szennyezés |
|
| Szennyezés-megelőzési intézkedések | |
| Államközi szerződések | |
| Lásd még |
|
| Periódusos táblázat | |
|---|---|
| Formátumok |
|
| A tételek listája szerint | |
| Csoportok | |
| Időszakok | |
A kémiai elemek családjai |
|
| Periódusos táblázat blokk | |
| Egyéb | |
| |