Официально такой группы химических элементов не существует. Однако металлурги, аграрии, особенно экологи, оперируют понятием «тяжелые металлы». Этот сегмент привлекает повышенное внимание.
Что представляют собой
Термин «тяжелые металлы» еще двести лет назад пытался ввести в научный оборот немецкий химик Лео Гмелин.
Однако в номенклатуре Международного союза, курирующего вопросы теории и практики химии (IUPAC), такое подразделение отсутствует.
Промышленность
В академических и промышленных кругах циркулирует четыре десятка критериев, по которым металл признается тяжелым.
Самые популярные основания:
- Атомный номер выше 50.
- Плотность 5+ г/см3.
На практике чаще востребован второй критерий.
То есть к тяжелым металлам относятся элементы с плотностью, превышающей 5 г/см3.
В соответствии с ним таковыми считаются:
- Традиционные: железо, медь, хром, марганец, кобальт, олово, свинец, никель, цинк.
- Менее известные: кадмий, молибден, вольфрам, сурьма. Плюс экзотика – галлий, теллур.
- И самые коварные – ртуть, таллий, висмут.
На бытовом уровне они считаются токсичными элементами. Подобное отождествление некорректно.
Не каждый тяжелый металл токсичен, но таким способно стать при благоприятных условиях безобидное вещество.
Экология, медицина
У экологов и врачей свои подходы. Для них тяжелыми металлами являются особо значимые (полезные либо опасные) для биологических организмов элементы.
ООН
Суровее критерии Организации Объединенных наций (ООН). В соответствии с ее экологической доктриной, тяжелыми считаются стабильные металлы либо металлоиды, их соединения (особенно соли тяжелых металлов) с плотностью более 4,5 г/см3.
Критерий действует с 1998 года.
Классификация
Кроме плотности, маркером принадлежности к группе служат температура плавления, степень использования, другие свойства.
На основании этого выделяют следующие виды тяжелых металлов:
- Цветные металлы – цинк, медь, олово, свинец, никель.
- Черные – железо.
- Редкие – галлий, висмут, таллий, кадмий.
- Тугоплавкие – молибден, вольфрам, хром.
- Легкоплавкие – кадмий, кобальт, свинец, ртуть, олово, галлий, таллий, висмут.
Самый тяжелый металл планеты – иридий. Кубик с ребром в 1 см весит 22,6 грамма. Но вещество попадает на Землю только с метеоритами.
В сегменте обычных земных «тяжеловесов» лидирует вольфрам – он на три грамма легче. Это восьмая позиция среди металлов.
Откуда берутся
Естественных поставщиков тяжелых металлов четыре:
- Горное сырье. Чаще это магматические либо осадочные породы.
- Породообразующие минералы. У меди, например, это малахит и другие минералы.
- Вулканы. Частицы вещества извергаются попутно с вулканическими продуктами (газами, гейзерами).
Еще один источник – Вселенная. Вещество заносится в стратосферу метеоритами либо облаками космической пыли.
Получение продукта
На большинстве металлургических комбинатах сырье плавят в доменных и мартеновских печах. Это оборудование из позапрошлого века делает процесс тяжелым, опасным для экологии и человека.
Внедрение «зеленых» технологий продвигается медленно, поскольку требует инвестиций.
Результат недостаточной очистки отходов производства – высокое содержание вредных компонентов. Следствие – загрязнение почвы, воды, воздуха.
Влияние на экологию
Особо опасные загрязнители биосферы – именно тяжелые металлы. Самая вредная форма соединений – соли.
Пути поступления
Загрязнение биосферы происходит следующими способами:
- Металлургия. Выбросы в процессе плавки, обжига. Вымывание тяжелых веществ из отвалов месторождений либо меткомбинатов водой, выветривание.
- Агросектор. Полив плантаций, удобрение полей илом бытовых стоков либо пестицидами.
- Быт. Использование как топлива торфа, угля, другого сырья.
- Автобаны. Свинцом, цинком, кадмием насыщены обочины автострад.
Свинец пропитывает почву минимум на 100 м по обе стороны дороги.
Способы очищения
Почва очищается от такого груза десятилетиями, иногда столетиями.
Концентрация цинка уменьшается наполовину спустя столетие, кадмию требуется вдвое меньше.
Медь исчезает через три столетия, свинец – через десять:
- Токсичные соединения растворяются в воде.
- В почве процесс активируют влажность и растительность.
Флора вытягивает «свои» металлы. Так, лишайники «кушают» цинк, никель, медь.
Токсичность тяжелых металлов возрастает с увеличением атомного номера.
Воздействие на человека
Влияние большинства таких веществ двояко:
- Микродозы цинка, железа, меди задействованы в биологических процессах. Например, поддержании уровня гемоглобина в крови.
- Превышение микродоз опасно: тормозится работа нервной системы, сердца, почек, других органов. Разрушается скелет, идет разбалансировка жизненных процессов.
- Токсичны бесполезные свинец, ртуть.
Отравление организма внешне проявляется как тошнота, рвота, головная боль, нарушение координации движений. Плюс более тяжелые последствия, до летального исхода.
В зоне риска следующие категории:
- Работники меткомбинатов.
- Жители мегаполисов, окрестностей автострад.
- Потребители продуктов со стихийных рынков (не прошедших санитарный контроль).
Уровень загрязненности территории экологи определяют благодаря местным животным.
Чуткие «индикаторы» загрязненности на европейской части – лоси, мышь-полевка, кроты, бурый мишка.
Загрузка...
