Страшно опасные: тяжелые металлы в воде

Страшно опасные: тяжелые металлы в воде

То, что грязную и мутную воду пить не стоит, знают даже дети. Однако земля, пыль и даже бактерии в жидкости — это далеко не все опасные элементы, которые в ней встречаются.

В воде могут быть и куда более страшные враги человеческого здоровья — тяжелые металлы.

Что это такое?

Под термином «тяжелые металлы» принято понимать элементы, чья относительная атомная масса превышает 50 единиц, или чья плотность составляет более 8 г/см3. К ним относят около 40 единиц.

С учетом токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения, особого контроля требует только ¼. Сам термин получил широкое распространение больше не как химический, а как медицинский или природоохранный.

Все химические элементы в малых количествах нужны человеческому организму для нормального роста и функционирования. Но избыток некоторых металлов приводит к развитию патологий, болезням, нервным расстройствам.

Источником опасных веществ сегодня часто становится вода, не прошедшая надлежащую очистку, либо вода из родников, расположенных в местах загрязнения. Даже жидкость из водопровода в жилых домах иногда опасна для питья.

Что такое тяжелые металлы, расскажет видео:

Виды

Какие элементы относят к этой группе:

1. Свинец. Самый распространенный металл из группы «тяжелых». Содержится в окружающей среде повсеместно: в почве, горных породах, грунтовых водах, атмосфере и живых организмах.
2. Ртуть. Жидкий металл. Естественным образом попадает в глубокие грунтовые воды. Часто накапливается в рыбе и морских ракообразных.
3. Кадмий. В природе встречается редко и только в минералах цинка. Поступает в природные воды в результате смыва почв, выветривания полиметаллических и медных руд.
4. Цинк. В природе в чистом виде не встречается. Его добывают из полиметаллических руд с содержанием от 1 до 4% сульфида цинка.
5. Кобальт. Распространенный элемент. Месторождения находятся в Европе, Африке, США и Австралии.
6. Медь. Встречается в естественной среде в самородном виде и в составе соединений. Токсичны для человека некоторые из них.
7. Молибден. В природе в чистом виде не встречается. Залегает глубоко в земной коре. Незначительно присутствует в природной пресной и морской воде.
8. Марганец. 14-й по распространенности элемент на Земле. На морском дне глубиной более 3-х км образуются воды сильно насыщенные марганцем.

Некоторые химики относят сюда еще алюминий, бериллий, кремний и мышьяк. Железо относят в группу условно, поскольку оно в больших количествах ухудшает цвет и вкус воды, что уже выступает явной преградой для ее употребления.

Все вещества в воду попадают не в чистом виде, а в виде ионов и солей, которые порой еще более токсичны.

ПДК

Абсолютно чистой воды в природе не существует. В ней в любом случае будут какие-то минимальные остатки минералов, металлов и микроэлементов.

Разработаны предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в воде бытового и хозяйственного назначения, при которых она считается пригодной для питья и использования.

Каков вред и опасность для человека?

В воде ионы тяжелых металлов обладают большей биологической активностью, а значит им легче внедриться в организм и влиять на него:

1. I класс опасности:
   • ртуть наиболее опасна и токсична, вызывает головные боли, нервные расстройства, тахикардию, бессонницу, хроническую усталость, подавляет нормальное функционирование нервной системы.
2. II класс опасности:
   • свинец — он не исчезает даже при кипячении, отравляет все органы и системы, накапливается в костях и печени;
   • кадмий — 2 класс опасности присущ не чистому металлу, а любым его соединениям, вызывает анемию, проблемы с сердцем, отек легких, развитие гипертонии;
   • кремний — избыток кремния взывает проблемы с суставами, органами дыхания, увеличивается риск образования камней в почках и желчном пузыре.
3. III класс опасности:
   • железо — нужно для поддержания гемоглобина и нормального кислородного обмена, но его переизбыток приводит к рвоте, тошноте, болям в кишечнике и желудке, повреждениям мозга и печени;
   • медь — в малых дозах обезвреживает отравляющие вещества, но в большом сама становится ядом, накапливается в мозге, провоцирует тремор, нарушения речи, психозы, болезнь Альцгеймера;
   • цинк — пагубно влияет на пищеварительную систему, провоцирует рвоту, диарею, боли в желудке, анорексию.

Ионы тяжелых металлов в совокупном воздействии провоцируют рак, подавляют выработку гормонов и даже повреждают структуру ДНК.

Источники

Их делят на естественные и искусственные (вызванные деятельностью человека). К естественным причисляют грунтовые воды, вымывание полиметаллической руды, извержения вулканов, кислотные дожди.

К искусственным или антропогенным относят:

• выбросы в атмосферу с фабрик и промышленных предприятий;
• автомобильные выхлопы;
• свалки;
• металлургическая промышленность;
• машиностроение;
• сточные воды;
• с/х деятельность.

Постепенное увеличение примесей тяжелых металлов в воде происходит при ее испарении. Аналогично при кипячении не все элементы удаляются, поэтому кипячение, как метод очистки воды, в данном случае не актуален.

Методы проверки и выявления содержания примесей

Современные лабораторные исследования водяных проб позволяют выяснить наличие тяжелых металлов в жидкости тремя способами:

1. Фотометрический анализ. Основан на избирательном поглощении электромагнитного излучения.
2. Атомно-эмиссионная спектрометрия. Это исследование спектров испускания свободных атомов и ионов вещества.
3. Флуориметрический или люминесцентный анализ. Предполагает исследование интенсивности излучения, возникающего при выделении избыточной энергии молекулами тестируемого вещества.

Определение тяжелых металлов в воде в домашних условиях, видео-инструкция:

Технологии и способы очистки сточных вод

На водоочистных сооружениях используют несколько способов. На их выбор влияет степень загрязнения и концентрация тех или иных элементов в жидкости:

1. Ионный обмен. Это обмен между ионами в растворе и ионами на поверхности твердой фазы — ионита (смолы). Плюс — очистка от Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd и цианидов. Недостаток способа — вторичное загрязнение воды после восстановления.
2. Нанофильтрация. Прогонка воды через и вдоль микрофильтров из полиамида, керамики, целлюлозы. Подходит для заключительного этапа очистки либо для умеренных загрязнений.
3. Реагентный. Предполагает химическое превращение высокотоксичных растворов в нетоксичные соединения путем добавления в воду различных концентратов. Концентраты формируются исходя из первичных проб воды. Недостатки метода: часто требуется доочистка, дороговизна реагентов.

Заключение

Тяжелые металлы в воде опасны для человека. Эта проблема — результат многолетнего прогресса. Решить ее можно только путем улучшения экологической обстановки, поскольку даже современные методы очистки воды не позволяют досконально удалить все вредные примеси.

Тяжелые металлы в воде

Рассказываем, откуда тяжелые металлы попадают в воду и как поступать, чтобы не пить чай со свинцом.

Причины появления тяжелых металлов в воде

Население планеты и темпы потребления ресурсов растут, промышленность развивается, количество отходов увеличивается, как и размах антропогенного загрязнения окружающей среды. Одно из последствий — попадание солей тяжелых металлов в почву и воду.

Источники:

• Выбросы ТЭС, мусоросжигательных заводов, добывающих и обрабатывающих предприятий, со временем оседающие на почве, откуда они вследствие природного круговорота смываются в водоемы;
• Сточные воды с металлургических, химических, сельскохозяйственных и горнодобывающих комбинатов, попадающие в реки, озера и водохранилища;
• Старые трубы и ремонт водопроводных сетей;
• Латунные фитинги (из сплава меди и цинка).

Конечно, есть и «натуральные» источники вроде извержения вулканов или выветривания горных пород, однако их «вклад» в загрязнение значительно меньше, чем роль технологического прогресса и урбанизации.

Вред для организма человека

Если пить нефильтрованную воду из крана, колодца или скважины, то, несмотря на ее прозрачность и свежесть, можно непреднамеренно «утяжелиться». В зависимости от элемента и его губительного воздействия, ПДК в воде варьируется от 0,0005 мг/л (как у ртути) до 1 мг/л (как у меди и цинка — и вовсе не потому, что они безвредны, а потому, что латунные фитинги очень распространены и этот верхний порог был поднят искусственно).

Влияние тяжелых металлов на биологические процессы в организмах еще недостаточно изучена. Среди последствий звучат заболевания суставов, нарушение работы печени и почек, анемия, нервные расстройства, злокачественные образования.

Одно можно сказать точно: при продолжительном приеме загрязненной воды все эти вещества особенно агрессивно атакуют детский организм, вызывая задержку физического и умственного развития. Не хотелось бы подвергать ни себя, ни своих близких даже призрачному риску, правда?

Что делать, если в воде много железа — профессиональные и народные методы очистки

Колодец или скважина в частном доме – это неизменный плюс для всего подсобного хозяйства, но что делать, если из крана течет не живительная влага, а жижа с неприятным цветом и запахом. Очистка воды от железа и марганца – одна из самых распространенных проблем, с которой сталкиваются жители частного сектора и обладатели дач, где есть независимый источник. Для того чтобы не испортить здоровье, существует немало способов убрать тяжелый металл из жидкости и не подвергать риску свою семью.

Когда пить — вредно!

В скважине частного дома железо обычно присутствует в коллоидной форме, которая проявляется в характерном цвете и запахе, а обилие этого элемента в воде – это естественные природные процессы. Этот металл в нормальной концентрации полезен для организма, но когда его избыток, то это рано или поздно скажется на ухудшении здоровья.

Чем опасно повышенное содержание железа в организме:

• увеличивается вероятность онкологических заболеваний;
• образовываются камни в печени и почках;
• нарушается работа сердечнососудистой системы;
• повышается утомляемость и слабость.

Особенно опасна такая вода для детского организма, который наиболее восприимчив к усвоению ненужных элементов.

Норма железа в питьевой воде

В магистральных водопроводах норма железа в питьевой воде четко регулируется СанПин 0,3 мг./литр. Какое количество присутствует в скважине на даче или в частном домовладении без специальных анализов – никто не скажет. Можно, конечно, сделать экспертизу, но выявить первые признаки опасности для здоровья можно самостоятельно.

Как выглядит вода с большим содержанием железа

Явных признаков достаточно много, чтобы сразу понять, что жидкость из-под крана представляет угрозу для здоровья. Первое, если из скважины течет не прозрачная, а желтоватая жидкость. Второе – это осадок коричневого цвета на кастрюлях и чайнике. При обилии металла в момент закипания можно увидеть пену бурого оттенка.

Что определяет повышенное содержание железа в воде:

• явный привкус металла;
• желтоватый оттенок, который выпадает в осадок при отстаивании и кипячении;
• жидкость оставляет подтеки на поверхности сантехники;
• неприятный запах.

При первых признаках повышения железа такую воду нежелательно пить и готовить на ней еду, нужно сразу принимать меры по очистке. Современные производители предоставляют много вариантов, чтобы убрать тяжелый металл, поэтому нужно только выбрать подходящий, исходя из объемов и потребностей в жидкости.

Удаляем железо в воде из скважины

Процесс очистки достаточно прост. Принцип работы любой системы заключается во вступлении в реакцию активного вещества с металлом, растворенном в воде и удалении его в осадок. Стоит отметить, что все реагенты, используемые при данном способе очистки, безопасны и не несут угрозу для здоровья человека.

Система обезжелезивания с каталитическими и автокаталитическими загрузками

Позволяет очистить воду с содержанием металла до 3 мг/литр. Процесс избавления от железа и марганца заключается во взаимодействии реагента, часто он изготавливается на основе других металлов и кислорода, растворенного в воде. Путем простой химической реакции тяжелые составляющие жидкости опадают в осадок и задерживаются фильтрами, которые достаточно периодически промывать проточной водой. Стоимость такого фильтра – 20-25 тыс. рублей.

Система обезжелезивания на основе ионообменных смол

Подойдет для очистки питьевой воды с содержанием железа до 5 мг/литр. Очищает жидкость на основании химической реакции, но катализатором является не другие металлы и кислород, а специальная смола, которая вступает в реакцию с металлами на ионном уровне. Такой способ очистки считается наиболее удобным для потребителей при небольших количествах тяжелых металлов в воде. Стоимость системы 25-30 тыс. рублей.

Рекомендуем: Потекла труба – что можно сделать, чтобы не вызывать сантехника?

Компрессорная система обезжелезивания

Используется, когда концентрация железа достигает 10 мг/литр. Система состоит из двух модулей, один из которых нагнетает воздух, второй имеет каталитические загрузки. Под воздействием кислорода и реагента железо выпадает в осадок и скапливается в фильтре. Такая система эффективна не только при избавлении воды от железа, но также она убирает сероводород и марганец. Цена комплексной очистки достигает 50-70 тыс. рублей.

Система обезжелезивания на основе дозации гипохлорита натрия

Рассчитана для очистки, если в воде много железа с концентрацией до 15 мг/литр. Гипохлорит натрия считается мощным реагентом, который вступает в реакцию не только с металлами, но и с сероводородом. Система состоит из целого комплекса: бак с раствором, насос и колоны дозирования и обезжелезивания.

В результате все вредные составляющие в жидкости оседают на фильтрах. Стоимость оборудования варьируется в пределах 50-60 тыс. рублей, а также нужно учесть цену монтажа, потому что самостоятельно его установку не провести.

Комбинированные системы обезжелезивания и умягчения

Жесткость воды в сочетании с повышенным содержанием железа и марганца – это не только опасно для здоровья человека, но и несет дополнительную нагрузку на бытовую технику, которая часто выходит из строя при таком сочетании.

Комбинированные системы работают по принципу два в одном, что включает в комплекс колонну с реагентом, который вступает в реакцию с металлами и колонну с ионообменной смолой, что смягчает жидкость до нормы. Стоимость комплекса будет зависеть от реагентов, которые необходимы для очистки.

Очистка воды от железа в частном доме и на даче своими руками

Если возможности установки дорогостоящего оборудования нет, то можно попробовать народные методы. Очистка воды своими руками, конечно, менее эффективна, но позволит убрать часть примесей, которые портят вкус и цвет жидкости.

Способы удаления железа из воды в быту:

1. Отстаивание. Самый простой метод для дома, когда вода закачивается в емкости и просто выстаивается в течение 24-48 часов. Под воздействием кислорода железо выпадает в осадок, но при этом придется постоянно мыть баки от неприятного склизкого налета.
2. Заморозка. Подойдет для питья на дачном участке. Бутылка наполняется водой и убирается в морозильную камеру, когда жидкость замерзнет на 2/3, незамерзшая часть сливается, а оттаявший лед можно смело пить.
3. Кипячение. При нагревании жидкости идет бурление, что насыщает ее кислородом, под воздействием которого происходит окисление железа и выпадение его в осадок.
4. Применение минералов. Используется кремний и шунгит, которые укладываются на дне емкости и выдерживаются 48 часов. Природные свойства минералов не только помогут железу выпасть в осадок, но и обеззаразят воду от болезнетворных бактерий.
5. Уголь. Можно сделать простой фильтр самостоятельно. Для этого достаточно завернуть уголь в несколько слоев плотной ткани и пропустить через нее жидкость, на выходе будет чистая и безопасная вода, которую можно пить.

Эти методы давно используются в частных домах и на даче, и они действенные. Но это если употреблять воду в небольших количествах, но при большом потреблении лучше задуматься о приобретении специальных средств и оборудования для удаления вредных примесей из жидкости.

Какие существуют профессиональные методы очистки воды от железа

Последствия сточных вод, естественных процессов в природе и загрязнение окружающей среды заставляет химиков и инженеров ежегодно придумывать и вводить в производство новые методы очищения и улучшения качества жидкости, которая употребляется человеком. На сегодняшний день существует множество способов добиться результата без серьезных финансовых вложений, чем и пользуется большинство жителей частного сектора.

Рекомендуем: Чем лучше накрыть батарею, если в доме слишком жарко?

Аэрация

По сути, этот метод насыщает воду кислородом, при взаимодействии с которым железо и марганец выпадают в осадок. Для скважин и колодцев с небольшим содержанием вредных примесей аэрация поможет провести доочистку, но чаще она используется в комплексных системах совместно с химическими реагентами или ионной технологией. Такой подход к водоснабжению делает жидкость, поступающую в дома, более безопасной.

Очистка воды от железа при помощи реагентов

Метод предполагает быстрое очищение воды и создание осадка вредных элементов путем добавления в емкость химических веществ, несущих функцию окислителей. Обычно в системах бытового назначения используются натрия гипохлорит и калия перманганат. Такой способ очистки весьма эффективен, но требует от потребителя знаний об уровне железа в составе воды и регулярного пополнения системы реагентами.

Безреагентная очистка воды от железа

Часто используется в комплексе с аэрацией, потому что требует жидкости, максимально насыщенной кислородом. При очистке используются природные минералы или синтетические вещества их заменяющие, которые усиливают действие кислорода, чтобы быстрее удалить тяжелые металлы из жидкости. В результате железо оседает в фильтрах, которые достаточно периодически промывать под струей и можно дальше пользоваться системой.

Ионная технология

Удаляет железо, магний и калий из воды на молекулярном уровне. Жидкость, проходя через специальную ионную смолу, очищается, а все вредные элементы собираются на поверхности. Метод достаточно эффективен и безопасен для человека, но требует постоянного контроля над состоянием катализатора металлов. Смолу необходимо регулярно доставать и промывать от осадка.

Системы обратного осмоса

Способна полностью избавить жидкость от вредных примесей и болезнетворных организмов. Работа системы заключается в прохождении воды через мембрану с мельчайшими порами на уровне молекул и сборе на поверхности всех вредных элементов. Такая очистка достаточно эффективна, но делает воду настолько чистой, что ее можно сравнить с дистиллированной, а это может понравиться не всем потребителям.

Какие существуют фильтры для очистки воды от железа

Перед выбором системы и метода избавления жидкости от вредных примесей нужно определить для себя несколько факторов – это скорость работы катализатора, производительность и тип фильтрующего элемента. Если нужна вода только для питья, то не нужно приобретать целый комплекс, человеку в день достаточно одного кувшина.

При необходимости большого количества жидкости, что используется для приготовления пищи и других бытовых нужд, стоит обратить внимание на фильтры, которые монтируются в водопроводную систему.

Системы кувшинного типа

Самый простой вариант для того, чтобы всегда была чистая вода для питья. Обычно кувшин вмещает 1,5-2 литра жидкости, которая проходя через фильтрующий картридж с углем или другим безопасным реактивом, становится пригодной для потребления. Сменные элементы системы продаются во всех магазинах, а менять их надо 1-2 раза в месяц.

Фильтры, которые устанавливаются на кран

Задерживают относительно крупные частицы железа за счет мембраны, но не способны очистить воду полностью. Такие фильтры удобны своей мобильностью, что дает возможность перемещать и подключать их к тому крану, где они наиболее необходимы. Требуют замены сменного элемента один раз в месяц.

Подмоечные фильтры

Состоят из целой системы фильтрации, что позволяет полностью привести в норму избыточное количество железа в воде. Достаточно эффективны и занимают мало места, обычно они устанавливаются под кухонной мойкой и врезаются в систему водоснабжения.

Абсорбирующий элемент может быть изготовлен из песка, угля или природного минерала, а также существуют мембранные фильтры, которые задерживают не только металлы, но и биологические загрязнения. По сути, это мини-станция по очистке жидкости, но имеющая более компактные размеры, чем система.

Выбор способа очистки питьевой воды зависит от степени содержания железа и возможностей системы на подачу того объема, который необходим для комфортного проживания в доме. Главное, при малейших признаках высокого содержания металла принять меры, которые обеспечат всех проживающих живительной влагой в безопасном виде.

Источник https://o-vode.net/kakaya-byvaet/tyazhelye-metally-v-vode

Источник https://www.aquaphor.ru/blog/heavy-metals-in-water

Источник https://mschistota.ru/sovety/ochistka-vody-ot-zheleza.html