آلوده كننده هاي فلزي

فلزات سمي: Toxle Metals
الودگي هاي محيطي به اشگال مختلقي نظير افت كش ها ، پاك كننده ها ، ذرات معلق و غيره هستند . اخيرا فلزات سمي به انوان يك آلودگي جديد و شايد خطر ناك تر از ساير الودگي هاي محيطي شناخته شده اند . در اين فصل ما تمام مشكلات ايجاد شده توسط فلزات سمي در محيط برسي و سپسبه جزئيات مطره شده دو نمونه ويژه ، جيوه و سرب ، مي پردازيم .

۱)فلزات و طبقه بندي آنها :
Metals snd their classification

۸۴ عنصور ۱۰۶ عنصور شناخته شده به عنوان فلز دسته بندي شده اند و از اين جهت آلودگي فلزات متنوع مي باشد . تمام فلزات عنوان شده براي محيط خطر افرين نمي باشند . تعداد غير سمي ، و تعدادي از فلزات ، حتي اگر سمي باشند خيلي كم ياب بوده يا تركيبات انها غير قابل حل بوده است . نتيجتا فقت تعدادي كمي از فلزات جزء الوده كننده هاي محيطي در نظر گرفته شده اند .

درر مباحث الودگي هاي فلزات از عناوين فلزات سنگين و فلزات كمياب استفاده مي شود . فلزهاي سنگين آنهايي كه دانسته ايد بين گرم بر سانتي متر مكعب دارند . ( ۵ برابر دانسيته آب ) . فلزات با دانسته كمتر از ۵ به عنوان فلزات سبك طبقه بندي شده اند . طبقه بندي در نشان داده است يك اشتباه متداول در بحث آلودگي فلزات اين اين است كه تمام آلوده كننده هاي فلزي را بي توجه بدانسته آنها به عنوان فلزات سبك طبقه بندي مي كنند . معمولا فلزات كه در وسعتي برابر يا كمتر است ۱/۰ درصد ( هزار ) در پوستة زمين وجود دارند ، به فلزات كمياب موسوم اند . اكسيژن در گستردگي معادل ۵۰۰ ميليون مرتبه بيشتر از تعدادي از فلزات كمياب يافت مي شود . سيليوس و اكسيژن ، هر دو غير فلز ، جمعا حدود ۳ ، ( ۳/۷۴ درصد ) از وزن كل پوستة زمين محسوب مي شود . تنوع گسترده در فراواني هاي عنصر كمياب در جدول نشان داده مي شود .

فراواني باريوم براي مثال ، ۵۰۰۰ برابر جيوه و ۱۰۰۰ برابر طلا مي باشد . فلزات كمياب به دليل تاثير بر محيط زيست و موجودات زنده ، عمدتا بسيار مهم تر از فلزات ديگر هستند .
در حقيقت تعدادي از فلازا ت براي موجودات زنده ضروري مي باشند .

۲)موجبات آلودگي فلزات : Causes of Metal Pollution
فلزات جزو مهمترين مواد و اولين عناصري كه توسط انسان شناخته شده اند و مهمترين نقش را در توسعة تمدن ايجاد كردند . امروز يك فلز نظير اورانيم ، راه حلي ، براي حمل مبرم ترين مشكل بشر يعني كمبود انرژي ، شناخته شده است . در فرايند ايجاد فلزات مورد استفاده ، سنگ معدن فلزات را از ضخاير زير زميني استخراج كرده گداخته و تصفيه نموده تا فلز به دست آيد . سپس اين فلزات را به اجناس مصرفي تبديل و بعد از استفاده آنها به دور ريخته .

جدول ۱ : فراواني عناصر انتخابي در پوستة زمين
فراواني ترتيب
فراواني فلزات
اكسيژن ۴۶۶۰۰۰ ۱
سيليكون ۲۷۷۲۰۰ ۲
آلومينيوم ۸۱۳۰۰ ۳

آهن ۵۰۰۰۰ ۴
كلسيم ۳۶۳۰۰ ۵
سديم ۲۸۳۰۰ ۶

پتاسيم ۲۵۹۰۰ ۷
منيزيم ۲۰۹۰۰ ۸
نيتانيم ۴۴۰۰ ۹
هيدروژن ۱۴۰۰ ۱۰
فسفر ۱۱۸۰ ۱۱
منگنز ۱۰۰۰ ۱۲

فلزات كمياب انتخابي
باريم ۴۲۵ ۱۴
واناديم ۱۳۵ ۱۹
نيكل ۷۵ ۲۳
روي ۷۰ ۲۴

مس ۵۵ ۲۶
سرب ۵/۱۲ ۳۶
بريليوم ۸/۲ ۴۶
اورانيم ۷/۲ ۴۸
قلع ۲ ۵۱
كادميم ۲/۰ ۶۳

جيوه ۰۸/۰ ۶۷
نقره ۰۷/۰ ۶۸
طلا ۰۴۴/۰ ۷۱

اجناس مصرفي تبديل و بعد از استفاده آنها به دور ريخته مي شوند . در طي هر يك از اين مراحل ، فلزات به محيط افزوده مي شوند . حفر معادن موجب مي شود كه سنگهايي كه از نظر ذخاير فلزي غني هستند در معرض شديد هوا قرار گيرند . گداختن و خالص سازي اغلب موجب به وجود آمدن مقادير كمي از محولات فرعي فلزات مي شوند . در طول استفاده از فلزات ، خوردگي ، سائيدگي و زنگ زدگي رخ مي دهد كه منجر به وارد شدن زيان به محيط مي گردد . در بسياري از موارد استفاده از مواد حاوي فلز منجر به آزاد شدن مستقيم فلز به محيط مي شود . نظير جدول ۱ فراواني عناصر انتخابي در پوسته زمين .

فنيل موركوريك استات به عنوان قارچ كش و تتراتيل سرب افزوني كه به بنزين اضافه مي شود . علاوه بر استفادة مستقيم از فلزات فعاليت هاي ديگر انساني نيز باعث ايجاد آلوودگي فلزي در محيط مي شود . براي مثال سوزاندن سوخت فسيلي بنزين (حاوي مواد افزوني) منبع صدور فلزات به اتمسفر مي باشد . فلزات كم چرخه هاي طبيعي شناخته شده در آن فلزات از سنگ ها به خاك و به موجودات زنده ، سپس به آب و تشكيل رسوبات تغيير مكان داده و سر انجام به سنگها باز مي گردند وجود دارند . درجه موجودات زنده در معرض غلظت هاي طبيعي كمي ، از فلزات كمياب ، به عنوان مثال غذا و آب آشاميدني قرار مي گيرند .

۳)سرنوشت آلوده كننده هاي فلزي :
FATE OF Metallic Pollutants

عليرغم منابعي با وسعت زياد ، اغلب آلوده كننده هاي فلزي سرانجام به آبهاي سطحي و زير زميني منته مي شوند . ضايعات فلزي بسياري از اعمال صنعتي مايع مي باشند كه به راحتي به آبهاي طبيعي مي رسند . علاوه بر اين مقادير زيادي از فلزات به هوا رها شده ، و نهايتا فرود مي آيند يا بوسيله نشست كردن به سطح زمين مي رسندد فلزاتي كه به صورت ضايعات جامدند و بوسيلة صاف كردن از آب جدا مي شوند . محلول حاصل از تركيبات فلزي سرانجام به آبهاي سطحي و غير سطحي مي پيوندند . بقاياي كشاورزي و ضايعات حفاري معادن و فاضلابهاي خانگي در مقادير فلزاتي كه در آبهاي سطحي يافت مي شوند سهيم اند .

۴) دلايلي مربوط به آلوده كننده هاي فلزي
Reasons for Concern About Metallic Contaminats

پاييداري فلزات در محيط مشكلات بخصوصي را ايجاد مي كنند . فلزات نمي توانند مانند آلوده كننده هاي آلي از طريق شيميايي يا فرايند هاي زيستي در طبيعت تجزيه شوند . تركيبات فلزي مي توانند تغيير يابند اما فلزات نا مرغوب همچنان باقي مي مانند . اينچنين واكنش هاي در فلزات سمي تر مثل جيوه صورت مي گيرد . پايداري فلزات اجازه نمي دهد كه در فصول قابلب توجه توسط آب يا هوا منتقل شوند . يكي از نتايج مهم پايداري آنها وسعت زيستي فلزات در زنجيره هاي غذايي مي باشند . در نتيجه اين فرايند سطوح فلزات در اعضاي بالتر در

زنجيره مي توانند به مقادير بتا چندين برابر آنهايي كه در آب يا هوا يافت مي شوند ، برسند . نتيجتا موجب مخاطره افتادن سلامتي گياهان و جانواران كه از اين مواد غذايي استفاده مي كنند ، مي شوند . انسان تمايل به ذخيره سازي فلزات . به دليل نيمه عمر طولاني برخي فلزات (۱۴۶۰ روز براي سرب و ۲۰۰ روز براي كادميم ) را در بدن دارد .

جدول ۳- فلزاتي كه در بدن انسان مي توانند ذخيره شوند را نشان مي دهد .
ميانگين برداشت روزانه ( روز / )
فلز غذا و آب هوا مقدار كلي كه موجب كل بدن شامل
مسموميت مي شود

آنتيموان ۱۰۰/۰ ۰۰۱۷/۰ ۱۰۰ ۹/۷
باريم ۷۳۵/۰ ۰۳۰/۰ ۲۰۰ ۲۲
برليوم ۰۱۲/۰ ۰۰۰۰۴/۰ – ۰۳/۰
بيسموت ۲۰/۰ ۰۰۰۷۶/۰ – ۰۲۳/۰
كادميم ۱۶۰/۰ ۰۰۷۴/۰ ۳ ۵۰
كرم ۲۴۵/۰ ۰۰۱۱/۰ ۲۰۰ ۸/۱
كبالت ۳۹۵/ ۰۰۰۰۱۲/۰ ۵۰۰ ۵/۱
مس ۳۲۵/۱ ۰۱۱۴۰/۰ ۵۰۰-۲۵۰ ۷۲

آهن ۱۵ ۰۸۴/۰ – ۴۲۰۰
سرب ۳/۰ ۰۴۶/۰ – ۱۲۰
منگنز ۴/۴ ۲۸۸/۰ – ۱۲
جيوه ۰۲۵/۰ – – –
موليبدن ۳۳۵/۰ ۰۰۰۶/۰ – ۳/۹
نيكل ۰۰۲۳۶/۰ – ۱۰

نقره ۸۰/۰-۶۰/۰ ۶۰ ۱
قلع ۳/۷ ۰۰۰۶/۰ ۲۰۰۰ ۱۷
تيتانيم ۳۷۵/۱ ۰۰۱۴/۰ – ۹
اورانيم ۰۵/۰ – – ۷/۰
ولنديم ۱۱۶/۰ ۰۰۹۱۶/۰ – ۲۲
روي ۵/۱۴ ۰۱۶۸/۰ – ۲۳۰۰
زيركوينم ۴۹/۰ – – ۴۲۰

تعدادي از فلزات به عنوان الوده كننده با وجود مقادير بسيار ناچيز توسط گياهان و حيوانات مورد استفاده قرار گرفته و مشكل الودگي فلزي تاحدي پيچيده مي گردد . جدول ۴- صورتي از فلزات ضروري شناخته شده ، چهار فلز اساسي و ضروري ، فلزات سبكي با فراواني زياد و نه (‌۹)‌ فلز ، فلزات سنگين كمياب ، است .
فلزات سنگين در ساختمان پروتئين نظير انزيم ها يا كاتاليزورها زيستي ، مشاركت دارند . فلزات سبك در محلول به راحتي يون تشكيل مي دهند و به خنثي ماندن الكتريكي سلول ها و سيالات بدن كمك مي كنند .هم چنين به ثابت ماندن حجم صحيح مايع خون و ديگر سيستم هاي مايع كمك مي كنند.

فلزات بخصوص فلزات كمياب ، در مقدار مشخص ،‌ سلامتي انسان را به مخاطره مي اندازد . اسامي فلزات كمياب در جدول ۵ـ داده شده است. دو فلز ،‌جيوه (‌hg ) و برليوم (BE ) خترناكترين آنها هستند . نه (۹) فلز ديگر موجود در جدول ۵- ۱۲ به خطرناكي دو فلز ذكر شده، نمي باشند .

جدول ۴ فلزات اساسي و ضروري زندگي

عنصر
فراواني فزات سبك
سديم كاتيون اصلي خارج سلولي
منيزيم بسياري از آنزيمها را فعال مي كند
پتاسيم كاتيون اصلي سلول

كلسيم جزء اصلي استخوان ، مورد نياز بعضي از آنزيمها
فلزات كمياب سنگين
واناديم اساسي در گياه رده پايين ، در جانواران دريايي مشخص و انسان
كرم اساسي در حيوانات رده بالا ، مربوط به فعاليت انسولين
منگنز بعضي از آنزيمها را فعال مي كند

آهن اساسي در هموگلوبين و بسياري از آنزيم ها
كيالت بعضي از آنزيمها را فعال مي كند ، در ويتامين
مس اساي در اكسايش آنزيمها و هموسيانين
روي بسياري از آنزيمها را فعال مي كند
مليبدن بعضي از آنزيمها را فعال مي كند
روي اساسي در موش

بنابر اين عملكرد اين دو فلز در محيط بايد تحت بررسي قرار گيرد . تعدادي از فلزاتي كه داراي اثرات ويژه مي باشند در جدول آورده نشده اند ، به علت اينكه دراي غلظت پايين در محيط زيست مي باشد . نظير ، آنتيموان .

جدول ۵- خطرناكترين فلزاتي كه سلامتي انسان را به مخاطره مي اندازد
فلز نوع فلز
خطرناك
بريليوم فلزات كمياب سبك
جيوه فلز كمياب سنگين

بعنوان خطرنلك در نظر گرفته مي شود :
باريم فلز سبك فراوان
كادميم فلز كمياب سنگين
مس فلز كمياب سنگين
سرب فلز كمياب سنگين
منيزيم فلز كمياب سنگين
نيكل فلز كمياب سنگين

قلع فلز كمياب سنگين
وانديم فلز كمياب سنگين
روي فلز كمياب سنگين

۷) فلز جيوه : M ercury – The Metal
جيوه و تركيبات آن از زمان هاي بسيار دور ، مورد استفاده انسان بوده است. خصوصيات شميايي وفيزيكي مخصوص ، آن را يك جالب در كاربرد علمي و صنعتي ساخته است . خصوصيات آن عبارتند از : ۱- تنها فلزي مي باشد كه در حرارت اطاق مايع است و داراي نقطه انجماد است كه از فلزات ديگر پاين تر است . ۲- داراي دامنه طويل مايع ، كه شامل تمام درجه حرارت عادي مي شود . ۳- بالاترين فراريت ( قدرت تبخير بالا ) را نسبت به فلزات ديگر . ۴- بهترين هدايت كننده الكتريسيته مي باشد . ۵-تعدادي از فلزات در جيوه حل شده و آملگان ( آلياژ ) تشكيل مي دهند . ۶-فلز جيوه و تركيبات آن براي تمامي موجودات زنده ، سهيم مي باشند . اين فلزت و تركيباتش وزن پوسته زمين را تشكيل مي دهند . سنگ معدن اصلي آن ، سينابر است ، كه هنگام سوختن ، جيوه توليد مي كند .

( رابطه ۱-۱۲ )

۸) استفاده صنعتي از جيوه Industrial Use of Mercurty
جيوه در صنايع به سه شكل (۱) فلز ، (۲) تركيبات آلي ، (۳) تركيبات معدني ، استفاده مي شود . فلز جيوه ، مايع نقره اي رنگ است . تركيبات آلي جيوه شامل گروه هاي هيدروكربني آروماتيك يا آليفاتيك و تركيبات معدني جيوه معمولا شامل نمكهاي جيوه نظير كلرايدها يا اكسيژن هاي جيوه مي باشد .