Пдк вода природная. Cостав воды

ПДКВ - предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, мг/л. Эта концентрация не должа оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей жизни, а также на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования. ПДКВ.р. - Предельно допустимая концентрация вещества в воде водоёма, используемого для рыбохозяйственных целей, мг/л.
Оценка качества водных экосистем основана на нормативных и директивных документах, использующих прямые гидрогеохимические оценки. В табл. 2.4 в качестве примера приведены критерии оценки химического загрязнения поверхностных вод.
Для воды установлены предельно допустимые концентрации более чем 960 химических соединений, которые объедееинены в три группы по следующим лимитирующим показателям вредности (ЛПВ): санитарно-токсикологическому (с.-т.); общесанитарному (общ.); органолептическому (орг.).
ПДК некоторых вредных веществ в водной среде представлены в табл. 2.1.4.
Самые высокие требования предъявляются к питьевой воде. Государственный стандарт на воду, используемую для питья и в пищевой промышленности (СанПиН 2.1.4.1074-01), определяет благоприятные для человека органолептические показатели воды: вкус, запах, цвет, прозрачность, а также безвредность её химического состава и эпидемиологическую безопасность.
Таблица 2.1.4
ПДК вредных веществ в водных объектах хозяйственно-питьевого и
культурно-бытового водопользования, мг/л
(ГН 2.1.5.689-98)

Вещества	ЛПВ	пдк
1	2	3
/>Бор	С.-т.	0,5
Бром	С.-т.	0,2
Висмут	С.-т.	0,1
Гексахлорбензол	С.-т.	0,05
Диметиламин	С.-т.	0,1
Дифтордихлорметан (фреон)	С.-т.	10
Диэтиловый эфир	Орг.	0,3
Железо	Орг.	0,3
Изопрен	Орг.	0,005
Кадмий	С.-т.	0,001
Карбофос	Орг.	0,05
Керосин:
Окисленный	Орг.	0,01
Осветительный (ГОСТ 4753-68)	Орг.	0,05
Технический	Орг.	0,001
Кислота:
Бензойная	Общ.	0,6
Дифенилуксусная	Общ.	0,5
Масляная	Общ.	0,7
Муравьиная	Общ.	3,5
Уксусная	Общ.	1,2
Кислоты жирные синтетические	Общ.	0,1
С5-С20
Марганец	Орг.	0,1
Медь	Орг.	1
Метанол	С-т.	3
Молибден	С-т.	0,25
Мочевина	Общ.	1
Нафталин	Орг.	0,01
Нефть:
Многосернистая	Орг.	0,1
Прочная	Орг.	0,3
Нитраты по:
NO3-	С-т.	45
NO2-	С-т.	3,3
Полиэтиленамин	С-т.	0,1
Тиоцианаты	С-т.	0,1
Ртуть	С-т.	0,0005
Свинец	С-т.	0,03
Сероуглерод	Орг.	1
Скипидар	Орг.	0,2
Сульфиды	Общ.	Отсутствие
Тетраэтилсвинец	С-т.	Отсутствие
Трибутилфосфат	Общ.	0,01

Питьевая вода в любое время года не должна содержать менее 4 г/м кислорода, а наличие в ней минеральных примесей (мг/л) не должно превышать: сульфатов (SO4 -) - 500; хлоридов (Cl -) - 350; железа (Fe2+ + Fe3+) - 0,3; марганца (Mn2+) - 0,1; меди (Cu2+) - 1,0; цинка (Zn2+) - 5,0; алюминия (Al) - 0,5; метафосфатов (PO3 ") - 3,5; фосфатов (PO4
3") - 3,5; сухого остатка - 1000. Таким образом, вода пригодная для питья, если ее общая минерализованность не превышает 1000 мг/л. Очень малая минерализованность воды (ниже 1000 мг/л) тоже ухудшает её вкус, а вода, вообще лишённая солей (дистиллированная), вредна для здоровья, так как её употребление нарушает пищеварение и деятельность желез внутренней секреции. Иногда по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается содержание сухого остатка до 1500 мг/л.
Показатели, характеризующие загрязнение водоёмов и питьевой воды веществами, отнесёнными к 3 и 4 классам опасности, а также физико-химические свойства и органолептические характеристики воды относятся к дополнительным. Их используют для подтверждения степени интенсивности антропогенного загрязнения водоисточников, установленного по приоритетным показателям.
Применение различнх критериев оценки качества вод должно основываться на преимуществе требований того водопользования, чьи критерии жестче. Например, если водный объект одновременно служит для питьевых и рыбохозяйственных целей, то к оценке качества вод могут предъявлять более строгие требования (экологические и рыбохозяйственные).
ПХЗ-10 (показатель химического загрязнения). Этот показатель особенно важен для территорий, где загрязнение химическими веществами наблюдается сразу по нескольким веществам, каждый из которых многократно превышает ПДК. Его расчитывают только при выявлении зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.
Расчет ведут по десяти соединениям, максимально превышающим ПДК, по формуле:
ПХЗ-10 = С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + С3/ПДК3 + ...С10/ПДК10,
где Сь С2, С3 ... Сю - концентрация химических веществ в воде: ПДК- рыбохозяйственные.
При определении ПХЗ-10 для химических веществ, по которым относительно удовлетворительное значение загрязнения вод отсутствует, отношение С/ПДК условно принимают равным 1.
Для установления ПХЗ-10 рекомендуют проводить анализ воды по максимально возможному числу показателей.
В дополнительные показатели включены общепринятые физикохимические и биологические характеристики, дающие общее представление о составе и качестве вод. Эти показатели используют для дополнительной характеристики процессов, происходящих в водных объектах. Кроме того, в дополнительные характеристики включают показатели, учитывающие способность загрязняющих веществ накапливаться в донных отложениях и гидробионтах.
Коэффициент донной аккумуляции КДА вычисляют по формуле:
КДА = Сд.о./Св,
где Сд. о. и Св - концентрация загрязняющих веществ соответственно в донных отложениях и воде.
Коэффициент накопления в гидробионтах:
Кн = Сг/Св,
где Сг - концентрация загрязняющих веществ в гидробионтах.
Критические концентрации химических веществ (КК) определяют по методике определения критических концентраций загрязняющих веществ, разработанной Госкомгидрометом в 1983 г.
Усредненные значения КК некоторых загрязняющих веществ составляют, мг/л: медь - 0,001 ...0,003; кадмий - 0,008... 0,020; цинк - 0,05...0,10; ПХБ - 0,005; бенз(а)пирен - 0,005.
При оценке состояния водных экосистем достаточно надежными показателями являются характеристики состояния и развития всех экологических групп водного сообщества.
При выделении рассматриваемых зон используют показатели по бактерио-, фито-, и зоопланктону, а также по ихтиофауне. Кроме того, для определения степени токсичности вод применяют интегральный показатель - биотестирование (на низших ракообразных). При этом соответствующая токсичность водной массы должна наблюдаться во всех основных фазах гидрологического цикла.
Основные показатели по фито- и зоопланктону, а также по зообентосу приняты на основании данных региональных служб гидробиологического контроля, характеризующих степень экологической деградации пресноводных экосистем.
Параметры показателей, предлагаемые для выделения на данной территории зон, должны формироваться на материалах достаточно продолжительных наблюдений (не менее трёх лет).
Следует иметь в виду, что индикаторные значения видов могут быть различны в разных климатических зонах.
При оценке состояния водных экосистем важны показатели по ихтиофауне, особенно для уникальных, особо охраняемых водных объектов и водоёмов первой и высшей рыбохозяйственной категории.
БПК - биологическая потребность в кислороде - количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ (исключая процессы нитрификации) за определенное время инкубации пробы (2, 5, 20, 120 суток), мг О2 /л воды (БПКп - за 20 суток, БПК5 - за 5 суток).
Окислительный процесс в этих условиях осуществляется за счет микроорганизмов, использующих органические компоненты в качестве пищи. Метод БПК состоит в следующем. Исследуемую сточную воду после двухчасового отстаивания разбавляют чистой водой, взятой в таком количестве, чтобы содержащегося в ней кислорода с избытком хватило для полного окисления всех органических веществ в сточной воде. Определив содержание растворенного кислорода в полученной смеси, её оставляют в закрытой склянке на 2, 3, 5, 10, 15 суток, определяя содержание кислорода по истечении каждого из перечисленных периодов времени (период инкубации). Уменьшение количества кислорода в воде показывает, сколько его за это время израсходавано на окисление органических веществ, находящихся в сточной воде. Это количество, отнесенное к 1 л сточной воды, и является показателем биохимического потребления кислорода сточной водой за данный промежуток времени (БПК2, БПКз, БПК5, БПКю, БПК15).
Следует отметить, что биохимическое потребление кислорода не включает его расход на нитрификацию. Поэтому полное БПК следует проводить до начала нитрификации, которая начинается обычно спустя 15-20 суток. БПК сточных вод рассчитывается по формуле:
БПК = [(а1 ~ Ь1) ~ (а2 ~ b2)] Х 1000
V ’
где ai - концентрация кислорода в подготовленной для определения пробе в начале инкубации (в «нулевой день »), мг/л; а2 - концентрация кислорода в разбавляющей воде в начале инкубации, мг/л; b1 - концентрация кислорода в пробе в конце инкубации, мг/л; b2 - концентрация кислорода в разбавляющей воде в конце инкубации, мг/л; V - объем сточной воды, содержащейся в 1 л пробы, после всех произведенных разбавлений, мл.
ХПК - химическая потребность в кислороде, определенная би- хроматным методом, т.е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, мг О2/л воды.
Химическое потребление кислорода, выраженное числом миллиграммов кислорода на 1 л сточной воды, вычисляют по формуле:
Хпк - 8(а - b)х N1000
V ’
где а - объем раствора соли Мора, израсходованного на титрование в холостом опыте, мл; b - объем того же раствора, израсходованного на титрование пробы, мл; N - нормальность титрованного раствора соли Мора; V - объем анализируемой сточной воды, мл; 8 - эквивалент кислорода.
По отношению БПКп/ХПК судят об эффективности биохимического окисления веществ.

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воде

регламентируются рядом нормативных документов, обеспечивающих экологическую безопасность водных ресурсов. В Республике Беларусь, Украине и Российской Федерации вначале использовались нормативы, принятые раннее в СССР, это:

«Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения », СанПиН 4630-88, Министерство здравоохранения СССР, 4.06.1988 и Дополнения: №1 (N 5311-90, от от 28.12.90), №2 (N 5793-91 от 11.07.91), №3 (N 6025-91 от 21.10.91).2). «» СанПиН 4631-88, Министерство здравоохранения СССР, 6.07.1988.3). «Правила охраны поверхностных вод », Госкомприроды СССР, от 21.02.1991, Предельно допустимые концентрации нормированных веществ в воде рыбохозяйственных водных объектов (представляется Главрыбводом Минрыбхоза СССР).

Кроме этих нормативных документов в начальный период становления новых государств руководствовались Республиканскими Водными Кодексами, действовавшими в каждой республике СССР. В дальнейшем в Республике Беларусь, Украине и Российской Федерации были разработаны и утверждены свои законодательные акты по нормированию предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воде (ПДК) с целью обеспечения экологической безопасности водоемов и водопользования.

Нормативная база в Республике Беларусь:

Водный Кодекс Республики Беларусь от 30 апреля 2014 г. № 149-ЗПринят Палатой представителей 2 апреля 2014 года Одобрен Советом Республики 11 апреля 2014 года.

Гигиенические нормативы 2.1.5.10-21-2003. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Министерство здравоохранеия Республики Беларусь, Постановление от 12. 12. 2003 № 163.

О некоторых вопросах нормирования качества воды рыбохозяйственных водных объектов . Постановление Министерства природных ресурсов и окружающей среды Республики Беларусь и Министерства здравоохранеия Республики Беларусь № 43/42 от 8 мая 2007г.

Нормативная база в Украине:

Водный Кодекс Украины . Постановление Верховной Рады № 214/95-ВР от 06.06.95, ВВР, 1995, № 24, ст.190

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов санитарно-бытового водопользования и требования к составу и свойствам воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования регламентируется СанПиНом 4630-88 и тремя Дополнениями к данным Санитарным правилам и нормам: №1 (N 5311-90 , от от 28.12.90), №2 (N 5793-91 от 11.07.91), №3 (N 6025-91 от 21.10.91).

«Санитарные правила и нормы охраны прибрежных вод морей от загрязнения в местах водопользования населения » СанПиН 4631-88, Министерство здравоохранения СССР, 6.07.1988.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в морской воде указаны в Приложении к «Правилам охраны внутренних морских вод и территориальных морей Украины от загрязнения и засорения », утвержденного постановлением Кабинета Министров Украины № 431 от 29.03.2002 г.

Нормативная база в Российской Федерации:

«Водный кодекс Российской Федерации» от 03.06.2006 N 74-ФЗ (ред. от 28.11.2015) (с изменениями и дополнениями, вступившими в силу с 01.01.2016).

СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Постановление Министерства здравоохранения Российской Федерации от 22 июня 2000 г.

Гигиенические нормативы 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования», Постановление Министерства здравоохранения Российской Федерации, 2003 от 30 апреля 2003 г. N 78 (с изменениями от 28 сентября 2007 г.)

Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010г. №20 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения»

Об утверждении Положения о мерах по сохранению водных биологических ресурсов и среды их обитания . Постановление № 380 Правительства РФ от 29.04.2013

Таблица. ПДК некоторых химических веществ в водных объектах и водоемах.

Извините, страница ещё в разработке.

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ПДК) ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ – это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.

В атмосферу поступает множество примесей от различных промышленных производств и автотранспорта. Для контроля их содержания в воздухе нужны вполне определенные стандартизированные экологические нормативы, поэтому и было введено понятие о предельно допустимой концентрации. Величины ПДК для воздуха измеряются в мг/м 3 . Разработаны ПДК не только для воздуха, но и для пищевых продуктов, воды (питьевая вода, вода водоемов, сточные воды), почвы.

Предельной концентрацией для рабочей зоны считают такую концентрацию вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение всего рабочего периода не может вызвать заболевания в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Предельные концентрации для атмосферного воздуха измеряются в населенных пунктах и относятся к определенному периоду времени. Для воздуха различают максимальную разовую дозу и среднесуточную.

В зависимости от значения ПДК химические вещества в воздухе классифицируют по степени опасности. Для чрезвычайно опасных веществ (пары ртути, сероводород, хлор) ПДК в воздухе рабочей зоны не должна превышать 0,1 мг/м 3 . Если ПДК составляет более 10 мг/м 3 , то вещество считается малоопасным. К таким веществам относят, например, аммиак.

Таблица 1. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ некоторых газообразных веществ в атмосферном воздухе и воздухе производственных помещений
Вещество	ПДК в атмосферном воздухе, мг/м 3	ПДК в воздухе произв. помещений, мг/м 3
Диоксид азота	Максимальная разовая 0,085 Среднесуточная 0,04	2,0
Диоксид серы	Максимальная разовая 0,5 Среднесуточная 0,05	10,0
Монооксид углерода	Максимальная разовая 5,0 Среднесуточная 3,0	В течение рабочего дня 20,0 В течение 60 мин.* 50,0 В течение 30 мин.* 100,0 В течение 15 мин.* 200,0
Фтороводород	Максимальная разовая 0,02 Среднесуточная 0,005	0,05
* Повторные работы в условиях повышенного содержания СО в воздухе рабочей зоны могут проводиться с перерывом не менее 2 часов

ПДК устанавливаются для среднестатистического человека, однако ослабленные болезнью и другими факторами люди могут почувствовать себя дискомфортно при концентрациях вредных веществ, меньших ПДК. Это, например, относится к заядлым курильщикам.

Величины предельно допустимых концентраций некоторых веществ в ряде стран существенно различаются. Так, ПДК сероводорода в атмосферном воздухе при 24-часовом воздействии в Испании составляет 0,004 мг/м 3 , а в Венгрии – 0,15 мг/м 3 (в России – 0,008 мг/м 3).

В нашей стране нормативы предельно допустимой концентрации разрабатываются и утверждаются органами санитарно-эпидемиологической службы и государственными органами в области охраны окружающей среды. Нормативы качества окружающей среды являются едиными для всей территории РФ. С учетом природноклиматических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий для них могут быть установлены нормативы предельно допустимой концентрации, отражающие особые условия.

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений их концентраций к ПДК не должна превышать единицу, однако это выполняется далеко не всегда. По некоторым оценкам, 67% населения России живут в регионах, где содержание вредных веществ в воздухе выше установленной предельно допустимой концентрации. В 2000 содержание вредных веществ в атмосфере в 40 городах с суммарным населением около 23 млн. человек время от времени превышало предельно допустимую концентрацию более чем в десять раз.

При оценке опасности загрязнения в качестве образца сравнения служат исследования, проводимые в биосферных заповедниках. А вот в крупных городах природная среда далека от идеальной. Так, по содержанию вредных веществ Москву-реку в пределах города считают «грязной рекой» и «очень грязной рекой». На выходе Москвы-реки из Москвы содержание нефтепродуктов в 20 раз больше предельно допустимых концентраций, железа – в 5 раз, фосфатов – в 6 раз, меди – в 40 раз, аммонийного азота – в 10 раз. Содержание серебра, цинка, висмута, ванадия, никеля, бора, ртути и мышьяка в донных отложениях Москвы-реки превышает норму в 10–100 раз. Тяжелые металлы и другие ядовитые вещества из воды попадают в почву (например, при половодьях), растения, рыбу, сельскохозяйственную продукцию, питьевую воду, как в Москве, так и ниже по ее течению в Подмосковье.

Химические методы оценки качества окружающей среды очень важны, однако они не дают прямой информации о биологической опасности загрязняющих веществ – это задача биологических методов. Предельно допустимые концентрации являются определенными нормами щадящего воздействия загрязняющих веществ на здоровье человека и природную среду.

Елена Савинкина

Вредных элементов являются установленным государственными актами правил. Несоблюдение указанных в нем предельных значений является правонарушением, за которое на нарушителей возлагается ответственность в соответствии с законом. Норматив ПДК в воде дает указания о тех предельных значениях загрязняющих веществ, содержание которых не влечет за собой нанесение ущерба для здоровья или жизни человека.

Основными источниками токсичных элементов являются многочисленные функционирующие предприятия промышленного комплекса. Их выбросы достаточно сильно почву и воду. Химические элементы, которые оказывают отрицательное влияние на окружающую нас среду, принято делить на группы в зависимости от степени их опасности для человека. К ним относят вещества, обладающие опасностью:

Чрезвычайной;

Высокой;

Умеренной.

Существует также группа опасных элементов.

ПДК в воде различных отражены в специально разработанных таблицах. Также существуют различные формулы, использование которых позволяет произвести расчет предельного допуска токсинов. Их применяют специалисты для осуществления контрольных мероприятий за используемой человеком водой. Такие действия может осуществить и любой из нас. Для этого достаточно проанализировать состояние питьевой воды в вашем доме и сравнить его с допустимыми нормами нахождения в ней различных элементов. Например, содержание в миллиграммах на литр не должно быть выше:

Сухого остатка - 1000;

Сульфатов - 500;

Хлоридов - 350;

Цинка - 5;

Железа - 0,3;

Марганца - 0,1;

Остаточных полифосфатов - 3,5.

Общая не должна превышать семи миллиграмм на литр.

Большое значение имеет и контроль над состоянием почвы. Именно земля служит аккумулятором и фильтром различных соединений. ПДК которые постоянно сбрасываются в почву, должна также соответствовать нормативам, так как постоянная миграция в ее верхних слоях достаточно сильно загрязняет всю окружающую среду.

Согласно санитарно-гигиеническим нормам, в почве может находиться не более:

0,02 мг/кг бензапирена;

3 мг/кг меди;

130 мг/кг нитратов;

0,3 мг/кг толуола;

23 мг/кг цинка.

При превышении ПДК в воде, органы, занимающиеся контролем состояния окружающей среды, будут определять причину этого явления. Довольно часто на увеличение в природе количества химических веществ оказывают влияние обычные бытовые отходы. В настоящее время особенно острой является проблема очистки водоемов от соединений фосфата и азота. Для того чтобы решить эту задачу, можно использовать три различных подхода:

Химический;

Биологический;

Совокупность первых двух методов.

Доведение до нормативного значения ПДК в воде с использованием химической очистки предполагает образование металфосфатов, которые, будучи нерастворимыми, оседают на дне специальной емкости. Данный процесс происходит при помощи реагентов. Использование метода химической очистки находит широкое применение на промышленных предприятиях. Проведение данных работ возможно только специально обученными сотрудниками.

Если при очистке воды используются фосфорные или Р-бактерии, то этот метод является биологическим. Это современный натуральный подход к недопущению превышения ПДК. Специальные зоны очистных емкостей снабжаются поочередно аэробными и анаэробными бактериями. Такой метод применяется в биофильтрах, септиках и аэротенках.

Совокупность биологического и химического способов используется в очистных системах, где возникает необходимость ускорения и усиления реакций разложения нечистот.

Тяжелые металлы — очень опасные токсические вещества. В наши дни, мониторинг уровня разных таких веществ особо важен в промышленных и городских районах.

Хотя все знают, что такое тяжелые металлы , не все знают какие химические элементы всё-таки входят в эту категорию. Есть очень много критерий, по которому, разные учёные определяют тяжелые металлы: токсичность, плотность, атомная масса, биохимические и геохимические циклы, распространение в природе. По одним критериям в число тяжелых металлов входят мышьяк (металлоид) и висмут (хрупкий металл).

Общие факты про тяжелые металлы

Известно более 40 элементов, которые относят к тяжелым металлам. Они имеют атомную массу больше 50 а.е. Как не странно именно эти элементы обладают большой токсичностью даже при малой кумуляции для живых организмов. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo…Pb, Hg, U, Th…все они входят в эту категорию. Даже при их токсичности, многие из них являются важными микроэлементами , кроме кадмия, ртути, свинца и висмута для которых не нашли биологическую роль.

По другой классификации (а именно Н. Реймерса) тяжелые металлы — это элементы которые имеют плотность больше 8 г/см 3 . Таким образом получится меньше таких элементов: Pb, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, Ni, Co, Sb.

Теоретически, тяжелыми металлами можно назвать всю таблицу элементов Менделеева начиная с ванадия, но исследователи нам доказывают, что это не совсем так. Такая теория вызвана тем, что не все они присутствуют в природе в токсических пределах, да и замешательство в биологических процессах для многих минимальна. Вот почему в эту категорию многие включают только свинец, ртуть, кадмий и мышьяк. Европейская Экономическая Комиссия ООН не согласна с этим мнением и считает что тяжелые металлы это — цинк, мышьяк, селен и сурьма. Тот же Н. Реймерс считает, что удалив редкие и благородные элементы из таблицы Менделеева, остаются тяжелые металлы. Но и это тоже не правило, другие к этому классу добавляют и золото, платину, серебро, вольфрам, железо, марганец. Вот почему я вам говорю, что не всё ещё понятно по этой теме…

Обсуждая про баланс ионов различных веществ в растворе, мы обнаружим, что растворимость таких частиц связанно со многими факторами. Главные факторы солюбилизации являются рН, наличие лигандов в растворе и окислительно-восстановительный потенциал. Они причастны к процессам окисления этих элементов с одной степени окисления к другой, в которой растворимость иона в растворе выше.

В зависимости от природы ионов, в растворе могут происходить различные процессы:

гидролиз,
комплексообразование с разными лигандами;
гидролитическая полимеризация.

Из-за этих процессов, ионы могут переходить в осадок или оставаться стабильными в растворе. От этого зависит и каталитические свойства определённого элемента, и его доступность для живых организмов.

Многие тяжелые металлы образуют с органическими веществами довольно стабильные комплексы. Эти комплексы входят в механизм миграции этих элементов в прудах. Почти все хелатные комплексы тяжелых металлов устойчивы в растворе. Также, комплексы почвенных кислот с солями разных металлов (молибден, медь, уран, алюминий, железо, титан, ванадий) имеют хорошую растворимость в нейтральной, слабощелочной и слабокислой среды. Это факт очень важен, потому что такие комплексы могут продвигаться в растворенном состоянии на большие расстояния. Самые подверженные водные ресурсы — это маломинерализованные и поверхностные водоёмы, где не происходит образование других таких комплексов. Для понимания факторов, которые регулируют уровень химического элемента в реках и озерах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю свободных и связанных форм металла.

В результате миграции тяжелых металлов в металлокомплексы в растворе могут произойти такие последствия:

В первых, увеличивается кумуляция ионов химического элемента за счёт перехода этих из донных отложений в природные растворы;
Во вторых, возникает возможность изменения мембранной проницаемости полученных комплексов в отличие от обычных ионов;
Также, токсичность элемента в комплексной форме может отличаться от обычной ионной формы.

Например, кадмий, ртуть и медь в хелатные формы, имеют меньшую токсичность, чем свободные ионы. Вот почему не правильно говорить о токсичности, биологической доступности, химической реакционной способности только по общему содержанию определённого элемента, при этом, не учитывая долю свободных и связанных форм химического элемента.

Откуда же берутся тяжелые металлы в нашу среду обитания? Причины присутствия таких элементов могут быть сточные воды с разных промышленных объектов занимающийся черной и цветной металлургией, машиностроением, гальванизацией. Некоторые химические элементы входят в состав пестицидов и удобрений и таким образом могут быть источником загрязнения местных прудов.

А если войти в тайны химии, то самым главным виновником повышения уровня растворимых солей тяжелых металлов является кислотные дожди (закисление). Понижение кислотности среды (уменьшение рН) тянет за собою переход тяжелых металлов из малорастворимых соединений (гидроксиды, карбонаты, сульфаты) в более хорошо растворимые (нитраты, гидросульфаты, нитриты, гидрокарбонаты, хлориды) в почвенном растворе.

Ванадий (V)

Надо отметить в первую очередь, что загрязнение этим элементом натуральными способами маловероятна, потому что этот элемент очень рассеян в Земной коре. В природе обнаруживается в асфальтах, битумах, углях, железных рудах. Важным источником загрязнения является нефть.

Содержание ванадия в природных водоёмах

Природные водоёмы содержит ничтожное количество ванадия:

в реках — 0,2 — 4,5 мкг/л,
в морях (в среднем) — 2 мкг/л.

В процессах перехода ванадия в растворённом состоянии очень важны анионные комплексы (V 10 O 26) 6- и (V 4 O 12) 4- . Также очень важны растворимые ванадиевые комплексы с органическими веществами, типа гумусовых кислот.

Предельно-допустимая концентрация ванадия для водной среды

Ванадий в повышенных дозах очень вреден для человека. Предельно-допустимая концентрация для водной среды (ПДК) составляет 0,1 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах, ПДК рыбхоз ещё ниже — 0,001 мг/л.

Висмут (Bi)

Главным образом, висмут может поступать в реки и озера в результате процессов выщелачивания минералов содержащих висмут. Есть и техногенные источники загрязнения этим элементом. Это могут быть предприятия по производству стекла, парфюмерной продукций и фармацевтические фабрики.

Содержание висмута в природных водоёмах

Реки и озера содержат меньше микрограмма висмута на литр.
А вот подземные воды могут содержать даже 20 мкг/л.
В морях висмут как правило не превышает 0,02 мкг/л.

Предельно-допустимая концентрация висмута для водной среды

ПДК висмута для водной среды — 0,1 мг/л.

Железо (Fe)

Железо — химический элемент не редкий, оно содержится во многих минералах и пород и таким образом в природных водоёмах уровень этого элемента повыше других металлов. Оно может происходить в результате процессов выветривания горных пород, разрушения этих пород и растворением. Образуя разные комплексы с органическими веществами из раствора, железо может быть в коллоидальном, растворённом и в взвешенном состояниях. Нельзя не упомнить про антропогенные источники загрязнения железом. Сточные воды с металлургических, металлообрабатывающих, лакокрасочных и текстильных заводов зашкаливают иногда из-за избытка железа.

Количество железа в реках и озерах зависит от химического состава раствора, рН и частично от температуры. Взвешенные формы соединений железа имеют размер более 0,45 мкг. Основные вещества которые входят в состав этих частиц являются взвеси с сорбированными соединениями железа, гидрата оксида железа и других железосодержащих минералов. Более малые частицы, то есть коллоидальные формы железа, рассматриваются совместно с растворенными соединениями железа. Железо в растворённом состоянии состоит из ионов, гидроксокомплексов и комплексов. В зависимости от валентности замечено что Fe(II) мигрирует в ионной форме, а Fe(III) в отсутствии разных комплексов остаётся в растворённом состоянии.

В балансе соединений железа в водном растворе, очень важно и роль процессов окисления, так химического так и биохимического (железобактерии). Эти бактерии ответственны за переход ионов железа Fe(II) в состояние Fe(III). Соединения трехвалентного железа имеют склонность гидролизовать и выпадать в осадок Fe(OH) 3 . Как Fe(II), так и Fe(III) склоны к образованию гидроксокомплексов типа — , + , 3+ , 4+ , + , в зависимости от кислотности раствора. В нормальных условиях в реках и озерах, Fe(III) находятся в связи с разными растворёнными неорганическими и органическими веществами. При рН больше 8, Fe(III) переходит в Fe(OH) 3 . Коллоидные формы соединений железа самые малоизучены.

Содержание железа в природных водоёмах

В реках и озерах уровень железа колеблется на уровне n*0,1 мг/л, но может повыситься вблизи болот до несколько мг/л. В болотах железо концентрируется в форме солей гуматов (соли гуминовых кислот).

Подземные водохранилища с низким рН содержат рекордные количества железа — до нескольких сотен миллиграммов на литр.

Железо — важный микроэлемент и от него зависят разные важные биологические процессы. Оно влияет на интенсивность развития фитопланктона и от него зависит качество микрофлоры в водоёмах.

Уровень железа в реках и озерах имеет сезонный характер. Самые высокие концентрации в водоёмах наблюдаются зимою и летом из-за стагнации вод, а вот весною и осенью заметно снижается уровень этого элемента по причине перемешивания водных масс.

Таким образом, большое количество кислорода ведёт к окислению железа с двухвалентной формы в трехвалентной, формируясь гидроксид железа, который падает в осадок.

Предельно-допустимая концентрация железа для водной среды

Вода с большим количеством железа (больше 1-2 мг/л) характеризуется плохими вкусовыми качествами. Она имеет неприятный вяжущий вкус и непригодна для промышленных целей.

ПДК железа для водной среды — 0,3 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,1 мг/л.

Кадмий (Cd)

Загрязнение кадмием может возникнуть во время выщелачивания почв, при разложения разных микроорганизмов которые его накапливают, а также из-за миграции из медных и полиметаллических руд.

Человек тоже виноват в загрязнении этим металлом. Сточные воды с разных предприятий занимающеюся рудообогащением, гальваническим, химическим, металлургическим производством могут содержать большие количества соединений кадмия.

Естественные процессы по снижению уровня соединений кадмия являются сорбция, его потребление микроорганизмами и выпадение в осадок малорастворимого карбоната кадмия.

В растворе, кадмий находится, как правило, в форме органо-минеральных и минеральных комплексов. Сорбированные вещества на базе кадмия — важнейшие взвешенные формы этого элемента. Очень важна миграция кадмия в живых организмов (гидробиониты).

Содержание кадмия в природных водоёмах

Уровень кадмия в чистых реках и озерах колеблется на уровне меньше микрограмма на литр, в загрязнённых водах уровень этого элемента доходит до нескольких микрограммов на литр.

Некоторые исследователи считают, что кадмий, в малых количествах, может быть важным для нормального развития животных и человека. Повышенные концентрации кадмия очень опасных для живых организмов.

Предельно-допустимая концентрация кадмия для водной среды

ПДК для водной среды не превышает 1 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — меньше 0,5 мкг/л.

Кобальт (Co)

Реки и озера могут загрязниться кобальтом как следствие выщелачивания медных и других руд, из почв во время разложения вымерших организмов (животные и растения), ну и конечно же в результате активности химических, металлургических и металлообрабатывающих предприятии.

Главные формы соединений кобальта находится в растворенном и взвешенном состояниях. Вариации между этими двумя состояниями могут происходить, из-за изменений рН, температуры и состава раствора. В растворённом состоянии, кобальт содержится в виде органических комплексов. Реки и озера имеют характерность, что кобальт представлен двухвалентным катионом. При наличии большого количества окислителей в растворе, кобальт может окисляться до трехвалентного катиона.

Он входит в состав растений и животным, потому что играет важную роль в их развитии. Входит в число основных микроэлементов. Если в почве наблюдается дефицит кобальта, то его уровень в растениях будет меньше обычного и как следствие могут появиться проблемы со здоровьем у животных (возникает риск возникновения малокровия). Этот факт наблюдается особенно в таежно-лесной нечерноземной зоне. Он входит в состав витамина В 12 , регулирует усвоение азотистых веществ, повышает уровень хлорофилла и аскорбиновой кислоты. Без него растения не могут наращивать необходимое количество белка. Как и все тяжелые металлы, он может быть токсичным в больших количествах.

Содержание кобальта в природных водоёмах

Уровень кобальта в реках варьирует от несколько микрограммов до миллиграммов на литр.
В морях в среднем уровень кадмия — 0,5 мкг/л.

Предельно-допустимая концентрация кобальта для водной среды

ПДК кобальта для водной среды — 0,1 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,01 мг/л.

Марганец (Mn)

Марганец поступает в реки и озера по таким же механизмам, как и железо. Главным образом, освобождение этого элемента в растворе происходит при выщелачивании минералов и руд, которые содержат марганец (черная охра, браунит, пиролюзит, псиломелан). Также марганец может поступать вследствие разложения разных организмов. Промышленность имеет, думаю, самую большую роль в загрязнении марганцем (сточные воды с шахт, химическая промышленность, металлургия).

Снижение количества усваиваемого металла в растворе происходит, как и в случае с другими металлами при аэробных условиях. Mn(II) окисляется до Mn(IV), вследствие чего выпадает в осадок в форме MnO 2 . Важными факторами при таких процессах считаются температура, количество растворённого кислорода в растворе и рН. Снижение растворённого марганца в растворе может возникнуть при его употреблении водорослями.

Мигрирует марганец в основном в форме взвеси, которые, как правило, говорят о составе окружающих пород. В них он содержится как смесь с другими металлами в виде гидроксидов. Преобладание марганца в коллоидальной и растворенной форме говорят о том что он связан с органическими соединениями образуя комплексы. Стабильные комплексы замечаются с сульфатами и бикарбонатами. С хлором, марганец образует комплексы реже. В отличие от других металлов, он слабее удерживается в комплексах. Трехвалентный марганец образует подобные соединения только при присутствии агрессивных лигандов. Другие ионные формы (Mn 4+ , Mn 7+)менее редки или вовсе не встречаются в обычных условиях в реках и озерах.

Содержание марганца в природных водоёмах

Самыми бедными в марганце считаются моря — 2 мкг/л, в реках содержание его больше — до 160 мкг/л, а вот подземные водохранилища и в этот раз являются рекордсменами — от 100 мкг до несколько мг/л.

Для марганца характерны сезонные колебания концентрации, как и у железа.

Выявлено множество факторов, которые влияют на уровень свободного марганца в растворе: связь рек и озер с подземными водохранилищами, наличие фотосинтезирующих организмов, аэробные условия, разложение биомассы (мертвые организмы и растения).

Немаловажная биохимическая роль этого элемента ведь он входит в группу микроэлементов. Многие процессы при дефиците марганца угнетаются. Он повышает интенсивность фотосинтеза, участвует в метаболизме азота, защищает клетки от негативного воздействия Fe(II) при этом окисляя его в трехвалентную форму.

Предельно-допустимая концентрация марганца для водной среды

ПДК марганца для водоёмов — 0,1 мг/л.

Медь (Cu)

Такой важной роли для живых организмов не имеет ни один микроэлемент! Медь — один из самых востребованных микроэлементов. Он входит в состав многих ферментов. Без него почти ничего не работает в живом организме: нарушается синтез протеинов, витаминов и жиров . Без него растения не могут размножаться. Всё-таки избыточное количество меди вызывает большие интоксикации во всех типов живых организмов.

Уровень меди в природных водоёмах

Хотя медь имеет две ионные формы, чаще всего в растворе встречается Cu(II). Обычно, соединения Cu(I) трудно растворимые в растворе (Cu 2 S, CuCl, Cu 2 O). Могут возникнуть разные акваионны меди при наличии всяких лигандов.

При сегодняшнем высоком употреблении меди в промышленности и сельское хозяйство, этот металл может послужить причиной загрязнения окружающей среды. Химические, металлургические заводы, шахты могут быть источниками сточных вод с большим содержанием меди. Процессы эрозии трубопроводов тоже имеют свои вклад в загрязнении медью. Самыми важными минералами с большим содержанием меди считаются малахит, борнит, халькопирит, халькозин, азурит, бронтантин.

Предельно-допустимая концентрация меди для водной среды

ПДК меди для водной среды считается 0,1 мг/л, в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз меди уменьшается до 0,001 мг/л.

Молибден (Mo)

Во время выщелачивания минералов с высоким содержанием молибдена, освобождаются разные соединения молибдена. Высокий уровень молибдена может замечаться в реках и озерах, которые находятся рядом с фабриками по обогащению и предприятиями занимающиеся цветной металлургией. Из-за разных процессов осаждения труднорастворимых соединений, адсорбции на поверхности разных пород, а также употребления водными водорослями и растениями, его количество может заметно уменьшится.

В основном в растворе, молибден может находиться в форме аниона MoO 4 2- . Есть вероятность присутствия молибденоорганических комплексов. Из-за того что при окисления молибденита формируются рыхлые мелкодисперсные соединения, повышается уровень коллоидального молибдена.

Содержание молибдена в природных водоёмах

Уровень молибдена в реках колеблется между 2,1 и 10,6 мкг/л. В морях и океанах его содержание — 10 мкг/л.

При малых концентрациях, молибден помогает нормальному развитию организма (так растительного, как и животного), ведь он входит в категорию микроэлементов. Также он является составной частью разных ферментов как ксантиноксилазы. При недостатке молибдена возникает дефицит этот фермента и таким образом могут проявляться отрицательные эффекты. Избыток этого элемента тоже не приветствуется, потому что нарушается нормальный обмен веществ.

Предельно-допустимая концентрация молибдена для водной среды

ПДК молибдена в поверхностных водоёмах должен не превышать 0,25 мг/л.

Мышьяк (As)

Загрязнены мышьяком в основном районы, которые находятся близко к минеральным рудников с высоким содержанием этого элемента (вольфрамовые, медно-кобальтовые, полиметаллические руды). Очень малое количество мышьяка может произойти при разложении живых организмов. Благодаря водным организмам, он может усваиваться этими. Интенсивное усваивание мышьяка из раствора замечается в период бурного развития планктона.

Важнейшими загрязнителями мышьяком считаются обогатительная промышленность, предприятия по производству пестицидов , красителей, а также сельское хозяйство.

Озера и реки содержат мышьяк в два состояния: во взвешенном и растворённом. Пропорции между этими формами может меняться в зависимости от рН раствора и химической композиции раствора. В растворённом состоянии, мышьяк может быть трехвалентном или пятивалентном, входя в анионные формы.

Уровень мышьяка в природных водоёмах

В реках, как правило, содержание мышьяка очень низкое (на уровне мкг/л), а в морях — в среднем 3 мкг/л. Некоторые минеральные воды могут содержать большие количества мышьяка (до несколько миллиграммов на литр).

Больше всего мышьяка могут, содержат подземные водохранилища — до несколько десяток миллиграммов на литр.

Его соединения очень токсичны для всех животных и для человека. В больших количествах, нарушаются процессы окисления и транспорт кислорода к клеткам.

Предельно-допустимая концентрация мышьяка для водной среды

ПДК мышьяка для водной среды — 50 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — тоже 50 мкг/л.

Никель (Ni)

На содержание никеля в озерах и реках влияют местные породы. Если рядом с водоёмом находятся месторождения никелевых и железно-никелевых руд концентрации могут быть и ещё больше нормального. Никель может поступить в озера и реки при разложении растениях и животных. Сине-зеленые водоросли содержат рекордные количества никеля по сравнению с другими растительными организмами. Важные отходные воды с высоким содержанием никеля освобождаются при производстве синтетического каучука, при процессах никелирования. Также никель в больших количествах освобождается во время сжигания угля, нефти.

Высокий рН может послужить причиной осаждения никеля в форме сульфатов, цианидов, карбонатов или гидроксидов. Живые организмы могут снизить уровень подвижного никеля, употребляя его. Важны и процессы адсорбции на поверхности пород.

Вода может содержать никель в растворённой, коллоидальной и взвешенной формах (баланс между этими состояниями зависит от рН среды, температуры и состава воды). Гидроксид железа, карбонат кальция, глина хорошо сорбируют соединения содержащие никель. Растворённый никель находится в виде комплексов с фульвовой и гуминовой кислот, а также с аминокислотами и цианидами. Самой стабильной ионной формой считается Ni 2+ . Ni 3+ , как правило, формируется при большом рН.

В середине 50ых годов никель был внесён в список микроэлементов, потому что он играет важную роль в разных процессах как катализатор. В низких дозах он имеет положительный эффект на кроветворные процессы. Большие дозы всё-таки очень опасны для здоровья, ведь никель — канцерогенный химический элемент и может спровоцировать разные заболевания дыхательной системы. Свободный Ni 2+ более токсичный, чем в форме комплексов (примерно в 2 раза).

Уровень никеля в природных водоёмах

Предельно-допустимая концентрация никеля для водной среды

ПДК никеля для водной среды — 0,1 мг/л, а вот в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,01 мг/л.

Олово (Sn)

Природными источниками олова являются минералы, которые содержат этот элемент (станнин, касситерит). Антропогенными источниками считаются заводы и фабрики по производству разных органических красок и металлургическая отрасль работающая с добавлением олова.

Олово — малотоксичный металл, вот почему употребляя пищу из металлических консервов мы не рискуем своим здоровьем.

Озера и реки содержат меньше микрограмма олова на литр воды. Подземные водохранилища могут содержать и несколько микрограммов олова на литр.

Предельно-допустимая концентрация олова для водной среды

ПДК олова для водной среды — 2 мг/л.

Ртуть (Hg)

Главным образом, повышенный уровень ртути в воде замечается в районах где есть месторождения ртути. Самые частые минералы — ливингстонит, киноварь, метациннабарит. Сточная вода с предприятий по производству разных лекарств, пестицидов, красителей может содержать важные количества ртути. Другим важным источником загрязнения ртутью считаются тепловые электростанции (которые используют как горючее уголь).

Его уровень в растворе уменьшается главным образом за счёт морских животных и растений, которые накапливают и даже концентрировать ртуть! Иногда содержание ртути в морских обитателей поднимается в несколько раз больше чем в морской среде.

Природная вода содержит ртуть в две формы: взвешенную (в виде сорбированных соединений) и растворённую (комплексные, минеральные соединения ртути). В определённых зонах океанов, ртуть может появляться в виде метилртутных комплексов.

Ртуть и его соединения очень токсичны. При больших концентрациях, имеет отрицательное действие на нервную систему, провоцирует изменения в крови, поражает секрецию пищеварительного тракта и двигательную функцию. Очень опасны продукты переработки ртути бактериями. Они могут синтезировать органические вещества на базе ртути, которые во много раз токсичнее неорганических соединений. При употреблении рыбы, соединения ртути могут попасть в наш организм.

Предельно-допустимая концентрация ртути для водной среды

ПДК ртути в обычной воде — 0,5 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — меньше 0,1 мкг/л.

Свинец (Pb)

Реки и озера могут загрязняться свинцом натуральным путём при смывании минералов свинца (галенит, англезит, церуссит), так и антропогенным путём (сжигание угля, применение тетраэтилсвинца в топливе, сбросы фабрик по рудообогащению, сточные воды с шахт и металлургических заводов). Осаждение соединений свинца и адсорбция этих веществ на поверхности разных пород являются важнейшими натуральными методами понижения его уровня в растворе. Из биологических факторов, к уменьшению уровня свинца в растворе ведут гидробионты.

Свинец в реках и озерах находится во взвешенной и растворённой форме (минеральные и органоминеральные комплексы). Также свинец находится в виде нерастворимых веществ: сульфаты, карбонаты, сульфиды.

Содержание свинца в природных водоёмах

Про токсичность этого тяжелого металла мы наслышаны. Он — очень опасный даже при малых количествах и может стать причиной интоксикации. Проникновение свинца в организм осуществляется через дыхательную и пищеварительную систему. Его выделение из организма протекает очень медленно, и он способен накапливаться в почках, костях и печени.

Предельно-допустимая концентрация свинца для водной среды

ПДК свинца для водной среды — 0,03 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,1 мг/л.

Тетраэтилсвинец

Он служит в качестве антидетонатора в моторном топливе. Таким образом, основными источниками загрязнения этим веществом — транспортные средства.

Это соединение — очень токсичное и может накапливаться в организме.

Предельно-допустимая концентрация тетраэтилсвинца для водной среды

Предельно-допустимый уровень этого вещества приближается к нулю.

Тетраэтилсвинец вообще не допускается в составе вод.

Серебро (Ag)

Серебро главным образом попадает в реки и озера из подземных водохранилищах и как следствие сброса сточных вод с предприятий (фотопредприятия, фабрики по обогащению) и рудников. Другим источником серебра могут быть альгицидные и бактерицидные средства.

В растворе, самые важные соединения являются галоидные соли серебра.

Содержание серебра в природных водоёмах

В чистых реках и озерах, содержание серебра — меньше микрограмма на литр, в морях — 0,3 мкг/л. Подземные водохранилища содержат до несколько десяток микрограммов на литр.

Серебро в ионной форме (при определённых концентрациях) имеет бактериостатический и бактерицидный эффект. Для того чтобы можно было стерилизовать воду при помощи серебра, его концентрация должна быть больше 2*10 -11 моль/л. Биологическая роль серебра в организм ещё недостаточно известна.

Предельно-допустимая концентрация серебра для водной среды

Предельно-допустимая серебра для водной среды — 0,05 мг/л.