مقاله بررسی فلزات سنگين

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقاله بررسي فلزات سنگين در 17 صفحه ورد قابل ويرايش

فهرست مطالب

فلزات سنگين ?
?-نقش بهداشتي فلزات سنگين ?
?- شناسايي عوامل آلوده کننده آبها از نظر فلزات سنگين ?
?- فلزات سنگين (اثرات- منابع- کاربرد) ?
?-?- کروم ??
?-?- کبالت ??
?-?- کادميوم ??
?-?- سرب ??
?-?- مس ??
?-?- واناديوم ??
?-?- روي ??
?-?- آرسنيک ??
?-?- جيوه ??
??-?- نيکل ??
??-?- نقره ??
??-?- آلومينيم ??
??-?- آهن ??
منابع ??









فلزات سنگين

در كتب و مراجع گوناگون تعاريف و تفسيرهاي مختلفي از فلزات سنگين به عمل آمده است. علت اطلاق لفظ سنگين، وزن مخصوص بالاتر از 6 گرم بر سانتيمتر مكعب مي‌باشد، كه اين فلزات دارا هستند. اين فلزات داراي نقاط ذوب و جوش بسيار متفاوتي مي‌باشند.

به طوري كه در اين گروه جيوه Hg پائين‌ترين نقطه جوش يعني oc87/38- و موليبدن (Mo) بالاترين نقطه جوش يعني c 0 4612 را دارا مي‌باشد.

اكسيد فلزات سنگين در جدول تناوبي هرچه به طرف گازهاي نادر پيش برويم، در طبيعت پايدارتر است، و در سيستم بيولوژي با مولكول‌هاي آلي ايجاد كمپلكس‌هاي پايدار مي‌نمايد.

حضور برخي از اين عناصر از نظر تغذيه حائز اهميت مي‌باشد. در حالي كه در شرايط مشابه حضور برخي از آنها در بافت زنده مضر مي‌باشد. نياز پستانداران به روي و مس به مراتب بيشتر از يد و سلينيوم و غلظت آهن و روي در بافت‌هاي حيوان ضروري‌تر از منگنز و كبالت مي‌باشد.

برخي عناصر غير ضروري مانند برم (Br) و ربيديوم (Rb) و سيليكون در مقايسه با فلزات كمياب ضروري با غلظت بالا در بافت نرم و خون حضور دارند.

فلزات سنگين نظير آهن- روي و مس براي تعداد زيادي از آنزيم‌ها در حكم يك كانون فعال هستند. اين فلزات در غلظت‌هاي پائين در بدن يافت مي‌شود، ولي اثر فوق‌العاده‌اي در بدن دارند.

فلزات سنگين نظير نقره (Ag)، كادميوم (Cd)، قلع (Sn)، جيوه (Hg)، سرب (Pb)، و فلزاتي كه خاصيت الكترونگاتيويته زيادي دارند مانند مس، نيكل و كبالت، ميل تركيبي شديدي با گروه‌هاي آميني و سولفيدريل دارند.

آنزيم‌ها به وسيله اين فلزات متلاشي شده و قدرت آنزيمي خود را از دست مي‌دهند. به علاوه اين فلزات در عمل سوخت و ساز بدن وارد شده و عمل متابوليسم را مختل مي‌نمايند.

درجه سمي بودن فلزات سنگين را از ميزان الكترونگاتيويتة آنها مي‌توان طبقه بندي نمود، كه به اين ترتيب با پايداري كمپلكس‌هاي مشتق شده از اين فلزات هماهنگي مي‌كند. طبقه‌بندي اين فلزات به صورت زير مي‌باشد.

Hg- Cu- Sn- Pb- Ni- Co- Cd- Fe- Zn- Mn- Mg- Ca- Sr- Cr

1-نقش بهداشتي فلزات سنگين

در دهه گذشته تحقيقات زيادي بر روي اهميت فلزات سنگين در سيستمهاي بيولوژيكي انجام گرفته است. علت اين بررسي‌ها افزايش نگراني كساني بوده است، كه در مناطق صنعتي زندگي مي‌كنند، و در تماس دائمي و مستقيم با اين عناصر بوده‌اند، كه امكان اثر بيولوژيكي محيط بر روي اينها وجود داشته است. در حقيقت نقش عناصر جزيي و اثرات مفيد و مضر آنها بر روي سيستم بيولوژيكي انسان از اهميت خاصي برخوردار است. از 90 عنصر شيميايي كه در پوسته زمين يا اتمسفر وجود دارد، فقط 12 تاي آنها به ميزان زيادي در بدن انسان وجود دارند كه عبارتند از:

Cn- Fe- Mg- Cl- Na- S- K- P- N- H- C- O

از اين عناصر چهارتاي اول 96% وزن كل ارگان زنده را تشكيل مي‌دهد و بقيه 6/3% آن را شامل مي‌گردد، و حدود 70 عنصر باقيمانده 4/0 بقيه را شامل مي‌شوند، كه اينها عناصر جزئي مي‌باشند. چنين بنظر مي‌رسد، كه از اين 70 عنصر 14تاي آنها براي متابوليسم بدن انسان ضروري مي‌باشند.

جورج موريسون عناصر جزئي را به سه دسته تقسيم مي‌كند.

الف) آنهايي كه براي جانوران عالي ضروري مي‌باشند.

ب) آن دسته از عناصر كه ضرورت آنها ممكن مي‌باشد.

ج) آن دسته از عناصر كه ضروري نمي‌باشند.

عناصر ضروري براي متابوليسم بدن انسان عبارتند از: كرم، كبالت، مس، فلوئور، آهن، يد، منگنز، موليبدن، نيكل.

2- شناسايي عوامل آلوده كننده آبها از نظر فلزات سنگين

بطور كلي آبها به چهارطريق ممكن است به فلزات سنگين آلوده شوند.

1- هوا

2- خاك

3- فاضلاب‌هاي صنعتي- خانگي

4- زباله (شيرابه زباله)

پس آبهاي صنعتي- مواد زائد حاصل از فعاليت‌هاي روزمره زندگي، (زباله) و تخليه انواع فضولات حيواني و انساني به داخل آبهاي سطحي و زيرزميني، سهم مهمي در ايجاد اين نوع آلودگي‌ها را، در آب دارا هستند.

احتمال آلوده شدن آبها بخصوص آبهاي سطحي از طريق هوا، (هنگام بارندگي بويژه بارندگي‌هاي شديد بسيار بالاست). مقادير زيادي از انواع آلوده كننده‌ها، نظير مواد موجود در گرد و غبار و گازهاي ناشي از فعاليت‌هاي صنعتي در باران حل شده، و در نتيجه اين آلودگيها به آبهاي پذيرنده وارد مي‌گردد. (به علت PH اسيدي باران، برخي از عناصر مانند كادميوم در آب باران حل مي‌شود).

خاك يكي ديگر از منابع آلودگي آبها مي‌باشد. جنس خاك نقش موثري در آلودگيهاي آب مي‌تواند داشته باشد. به عنوان مثال آب پس از عبور از لايه زيرزميني، كه جنس آن سنگ گالن مي‌باشد؛ به علت وجود سرب در آن، در انتقال سرب پذيرنده نقش دارد؛ و به علت استفاده از آفت‌كش‌ها در كشاورزي و كاربرد كودهاي شيميايي، مقادير معتنابهي از فلزات سنگين مي‌توانند وارد آبها شوند. كيفيت آبها در اثر وجود مواد آلوده كننده بر هم خورده، و در اين ميان تاثير مواد آلوده كننده، مانند فلزات سنگين بيشتر مي‌باشد .

8-3- آرسنيك

آرسنيك شبه فلزي است كه در طبيعت فراوان مي‌باشد و مي‌تواند مسموميت حاد يا مزمن در انسان ايجاد كند. تا كنون هيچ يك از تركيبات آرسنيك بعنوان ماده غذايي لازمي شناخته نشده است. معهذا اين ماده را سابقاً بعنوان محرك رشد به غذاي دامها اضافه مي‌كردند.

آرسنيك به طور طبيعي در محيط مادي يافت مي‌شود، معمولاً وجود آن در طبيعت به شكل تركيب با گوگرد و فلزات ديگري مانند مس، كبالت، سرب، روي و غيره مي‌باشد. آرسنيك در بسياري ازفرآيندهاي صنعتي مانند سراميك سازي، صنايع چرم و دباغي مصرف مي‌شود. سازندگان حشره‌كش‌ها و سموم دفع آفات نباتي جزء اصلي‌ترين مصرف كنندگان آرسنيك محسوب مي‌شوند.

املاح آرسنيك به سرعت از طريق دستگاه گوارش جذب مي‌شوند. آرسنيك از طريق ريه و پوست نيز جذب مي‌گردد. اين موضوع به اثبات رسيده كه آرسنيك 3 ظرفيتي سمي است، و آرسنيك 5 ظرفيتي سميّت چنداني ندارد. احتمال اينكه آرسنيك ايجاد سرطان نمايد مورد ترديد است. و اثر سرطان زا در روي پوست مي‌تواند داشته باشد. حداكثر غلظت مجاز آرسنيك در آب آشاميدني 5% ميلي‌گرم در ليتر مي‌باشد.

9-3- جيوه

بوسيله نمكهاي محلول خود يكي از سمي‌ترين فلزات سنگين مي‌باشد. 1 تا 2 گرم كلرور جيوه كشنده است. با وارد شدن جيوه به معده در دستگاه گوارش اختلال بوجود مي‌آيد. ناراحتي‌هاي عصبي و ضايعات كليوي نيز از عوارض آن است.

با عمل ميكروبي كه در لجن صورت مي‌گيرد ميتل جيوه توليد مي‌شود كه بسيار سمي است و باعث ضايعات عصبي شده و حافظه را مختل و بالاخره ديوانگي و جنون و مرگ را موجب مي‌شود. حتي به مقدار كم نيز اختلالات كروموزومي به بار مي‌آورد.

مهمترين منابع بزرگ جيوه در محيط گازهايي است، كه از پوسته زمين به طور طبيعي خارج مي‌گردد. علاوه بر اين فعاليت‌هاي صنعتي نيز به طور غيرمستقيم بر ميزان جيوه محيط مي‌افزايند. از سال 1500 جيوه براي درمان بيماري سفليس استفاده مي‌شده است. مهمترين زمينه‌هاي كاربرد جيوه عبارتند از: كارخانجات كلر، كه كلروهيدروكسيد سديم توليد مي‌كنند و در رنگهاي نگاهدارنده رنگ دانه در دندانسازي و در كشاورزي (خصوصاً به عنوان چاشني بذر)، كاربرد دارد.

جذب جيوه معدني، از طريق تنفس بخارات جيوه و با تماس طولاني با فلز جيوه، صورت مي‌گيرد. در سال 1960، در بين اعضاء خانواده ماهيگران شهر ساحلي ميناماتاي ژاپن، بيماري عجيبي 111 نفر را عليل كرد، و 43 نفر از آنان را از بين برد. علت اين بيماري، تخليه فاضلاب صنعتي به رودخانه ميناماتا، بعد از سال 1958 بود. در سال 1945 در نيگاتا ، به علت خروج جيوه از يك كارخانه صنعتي، اپيدمي ديگري از همين بيماري (ميناماتاي) به وجود آمد. گياهان نسبت به تركيبات سمي جيوه حساس نيستند، اما مصرف جيوه توسط پرندگان، موجب اختلال در تغذيه و كاهش رشد آنان مي‌گردد. حداكثر غلظت مجاز جيوه در آب آشاميدني 001/0 ميلي‌گرم در ليتر توصيه شده است.

10-3- نيكل

نيكل در همه جا موجود است، و خاكهاي عادي 10-100 ميلي‌گرم در كيلوگرم نيكل دارند. حضور اين فلز، در تجهيزات خط توليد فرايندهاي مواد غذايي، باعث آلودگي مواد غذايي به اين عنصر مي‌گردد. نيكل عنصر نسبتاً غير سمي مي‌باشد. ازدياد ناگهاني آن در آب، دليل آلودگي به فاضلاب صنعتي است. براي حداكثر غلظت مجاز نيكل در آب آشاميدني، مقدار دقيقي به عنوان رهنمود داده نشده است.

11-3- نقره

عنصر نسبتاً كميابي است كه حلاليت آن در آب كم و بين 1/0 تا 10 ميلي‌گرم در ليتر مي‌باشد كه اين مقدار بستگي به PH و غلظت كلريد موجود در محلول دارد.

در پوسته زمين، غلظت نقره در حدود 1/0 ميلي‌گرم، در كيلوگرم مي‌باشد. املاح نقره به علت دارا بودن خاصيت ميكروب‌كشي، به عنوان يك عامل پيشگيري در ضدعفوني آب، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. نقره ممكن است، باعث آرژيريا شود. كه يك بيماري دائمي است و از علائم آن، مايل به قهوه‌اي شدن پوست و چشمان است، و شخص مانند اشباح به نظر مي‌رسد. حداكثر غلظت مجاز نقره در آب آشاميدني، 5% ميلي‌گرم در ليتر است.