Kopalne źródło żelaza. Żelazo - korzyści i szkody dla organizmu

Produkty zawierające duże ilości żelaza są niezbędne w diecie do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Pierwiastek ten odpowiada za produkcję czerwonych krwinek. To właśnie w czerwonych krwinkach znajduje się hemoglobina, która transportuje tlen z płuc do wszystkich żywych komórek w organizmie. Składnikiem hemoglobiny jest żelazo. Niedobór żelaza powoduje, że organizm nie ma wystarczającej ilości tlenu, w efekcie czego cierpimy na anemię. Chorobę można wykryć wykonując badanie krwi. Jakie jeszcze funkcje pełni żelazo w organizmie człowieka?

1. Bierze udział w transporcie tlenu, będąc składnikiem hemoglobiny i mioglobiny, wiąże tlen w czerwonych krwinkach;
2. Odgrywa główną rolę w wytwarzaniu wysokoenergetycznych wiązań fosforowych;
3. Stosowany jako składnik ustroju organizmu, biorący udział w przenoszeniu elektronów;
4. Odpowiada za utrzymanie prawidłowego metabolizmu poprzez udział w reakcjach jodowania tyrozyny. Jest składnikiem enzymów: peroksydazy i katalazy;
5. Bierze udział w tworzeniu składników krwi takich jak krwinki czerwone i krwinki białe. Dzięki temu odpowiada za prawidłowy skład krwi oraz mechanizmy odporności komórkowej i humoralnej.

Niedobór żelaza występuje najczęściej u kobiet cierpiących na obfite miesiączki oraz u osób chorych na nowotwory. Kobiety w ciąży są również podatne na anemię z powodu niedoboru żelaza. Jeśli przyszła mama cierpi na anemię, może to mieć złe konsekwencje dla dziecka: urodzi się słabe i będzie miało niską masę ciała. Kobieta w ciąży powinna dostarczać swojemu organizmowi 26 mg żelaza dziennie.

Źródła żelaza w diecie

Żelazo jest pierwiastkiem najlepiej przyswajalnym z pożywienia. Do produktów bogatych w żelazo zaliczają się:

• wątroba, wieprzowina i kurczak;
• chleb żytni pełnoziarnisty;
• żółtko jaja;
• pietruszka;
• fasola, groch, soja;
• brokuły;
• krewetki;
• polędwica wołowa;
• czerwone mięso;
• warzywa zielone i czerwone.

Żelazo znajdziemy także w sokach z czarnej porzeczki, żurawiny i jagód jarzębiny. Ułatwia wchłanianie żelaza. Wchłanianie tego pierwiastka opóźniają napoje gazowane, herbata i kawa. Zdrowa dieta pomoże uzupełnić niedobory żelaza. Gdy jednak zapotrzebowanie na ten pierwiastek jest większe, należy wspomóc dietę specjalnymi preparatami z żelazem. Przyjmowanie ich jest szczególnie ważne przez kobiety w ciąży, jednak przed ich zażyciem należy skonsultować się z lekarzem.

Nadmiar żelaza w diecie

Nadmiar żelaza w diecie może odkładać się w wątrobie, trzustce i innych narządach, powodując zatrucie. Nadmiar żelaza może również powodować chorobę zwaną hemochromatozą. Przedawkowanie żelaza zwiększa ryzyko chorób serca i raka. Nadmiar żelaza w organizmie może być także przyczyną zaburzeń hormonalnych, bólów szyi, osteoporozy i depresji. Dlatego należy zachować ostrożność przy ilości i jakości suplementów żelaza oraz spożywanej żywności.

Należy pamiętać, że żelazo w żywności należy łączyć z produktami zawierającymi duże ilości witaminy C (np. kapusta kiszona, papryka czerwona, pietruszka, brokuły, czarne porzeczki, pomarańcze), gdyż jest to niezbędne do jego wchłaniania z pożywienia. Planując dietę warto wiedzieć, że pokarmy bogate w wapń i kwas fitynowy zmniejszają wchłanianie tego pierwiastka. Kwas fitynowy występuje w otrębach pszennych, nasionach soi, kawie, herbacie, orzechach i czekoladzie.

Żelazo w czasie ciąży

Żelazo odgrywa ważną rolę w żywieniu kobiet w ciąży, gdyż warunkuje prawidłowy rozwój mózgu i tkanek płodu. Dlatego należy o nie odpowiednio dbać. Jeśli nie dostarczasz wystarczającej ilości żelaza z pożywienia, musisz kupić suplementy żelaza i kapsułki witaminowe.

Przykładowe menu dla kobiet w ciąży i osób z niskim poziomem żelaza

Menu to można stosować w diecie kobiet w ciąży i osób z niedoborami żelaza.

Żelazo jest niezbędne do codziennego funkcjonowania organizmu. Pamiętaj: zdrowa dieta to dieta bogata w żelazo.

Spośród innych mikroelementów na największą uwagę zasługuje żelazo, co nie jest zaskakujące, ponieważ w organizmie człowieka żelazo występuje we wszystkich tkankach i narządach. Jego główne rezerwy skupiają się w czerwonych krwinkach – żelazo to stanowi integralną część białka hemoglobiny, którego najważniejszą funkcją jest zaopatrywanie tkanek i narządów w tlen.

Z gruczoł Powstaje wiele enzymów, reguluje także prawidłowe funkcjonowanie układu odpornościowego i uczestniczy w procesie tworzenia krwi. Większość procesów biochemicznych w komórkach zachodzi przy udziale żelaza, które jest jednym z enzymów utleniających.

Źródła żelaza

Wiele produktów spożywczych zawiera żelazo. Wśród produktów roślinnych bogate w żelazo są warzywa zielone i liściaste: cebula, rzepa, szczaw, sałata, groszek zielony, fasola, soczewica i chrzan, a także kasza gryczana, kakao, ziarna pszenicy i żyta, suszone grzyby.

Nieco mniej żelaza znajduje się w truskawkach, pigwach, jabłkach, morelach, gruszkach i brzoskwiniach, jeżynach, wiśniach, porzeczkach, śliwkach i wszelkich suszonych owocach.

Głównymi dostawcami żelaza wśród produktów pochodzenia zwierzęcego są wątroba cielęca i wołowa, jaja, biała ryba i skorupiaki.

Niedobór i nadmiar żelaza

Niedobór żelaza może wystąpić przy każdej utracie krwi: krwawieniu z nosa, wrzodziejącym i nerkowym, przy wszelkich operacjach lub urazach. Kobiety doświadczają dodatkowej utraty żelaza podczas ciąży i karmienia piersią.

Niedobór żelaza może wystąpić, gdy dochodzi do zaburzeń oddychania komórkowego, które powstają na skutek małej aktywności fizycznej. Złe odżywianie i bezmyślne diety, regularne spożywanie rafinowanej żywności i pokarmów bogatych w fosforany: białego pieczywa, cukru, ciastek, bezużytecznych słodyczy i konserw, mogą również powodować niedobór żelaza w organizmie.

Z powodu niedoboru żelaza rozwija się anemia, pojawia się silne zmęczenie, zmniejsza się zdolność uczenia się i wzrasta wrażliwość na zimno. Dochodzi do utraty wytrzymałości i wydajności, osłabienia mięśni, zaburzenia pracy tarczycy, deformacji paznokci, utraty smaku, zaburzeń nerwowych i bólu całego ciała.

Nadmiar żelaza w organizmie jest nie mniej niebezpieczny niż jego niedobór, a znacznie trudniej go wyeliminować. Duże dawki „chemicznego” żelaza przyjmowanego jako narkotyki mogą wywołać ostre zatrucie u dzieci. U dorosłych przedawkowanie powoduje rozwój choroby niedokrwiennej serca, procesy zapalne w wątrobie i może prowadzić do rozwoju raka.

Ważny! Aby proces wchłaniania żelaza z pożywienia przebiegał lepiej, należy włączyć do diety pokarmy zawierające naturalną witaminę C: napar z dzikiej róży, sok z cytrusów, natkę pietruszki i koperek, cebulę i dymkę itp.

Należy pamiętać, że żelazo znajdujące się w produktach roślinnych jest lepiej wchłaniane, gdy produkty te są łączone z produktami pochodzenia zwierzęcego. Oprócz tego nie należy zapominać także o witaminach, bez których mikroelementy są praktycznie nieprzyswajalne przez organizm.

Spożywane produkty powinny być naturalne, a nie rafinowane. Najlepiej wybierać produkty zawierające odpowiednią ilość żelaza i łączyć je z pokarmami bogatymi w witaminy z grupy B i inne – dzięki temu żelazo będzie lepiej wchłaniane przez organizm.

Idealnym połączeniem żelaza i witaminy C jest pietruszka, seler i koperek.

Wapń, witamina E, fosforany, miedź i cynk nie łączą się dobrze z żelazem, samo żelazo utrudnia wchłanianie chromu.

Nie wszyscy wiedzą, które pierwiastki chemiczne zaliczają się do tej kategorii. Istnieje wiele kryteriów, według których różni naukowcy określają metale ciężkie: toksyczność, gęstość, masa atomowa, cykle biochemiczne i geochemiczne, rozmieszczenie w przyrodzie. Według jednego z kryteriów do metali ciężkich zalicza się arsen (metaloid) i bizmut (kruchy metal).

Ogólne fakty na temat metali ciężkich

Znanych jest ponad 40 pierwiastków zaliczanych do metali ciężkich. Mają masę atomową większą niż 50 au. Co dziwne, pierwiastki te są wysoce toksyczne nawet przy niewielkiej akumulacji dla organizmów żywych. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo...Pb, Hg, U, Th...wszystkie należą do tej kategorii. Mimo swojej toksyczności wiele z nich to ważne pierwiastki śladowe, z wyjątkiem kadmu, rtęci, ołowiu i bizmutu, dla których nie stwierdzono żadnej biologicznej roli.

Według innej klasyfikacji (mianowicie N. Reimersa) metale ciężkie to pierwiastki, które mają gęstość większą niż 8 g/cm 3 . W ten sposób otrzymasz mniej pierwiastków: Pb, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, Ni, Co, Sb.

Teoretycznie cały układ okresowy pierwiastków, począwszy od wanadu, można nazwać metalami ciężkimi, jednak badacze udowadniają nam, że nie jest to do końca prawdą. Teoria ta wynika z faktu, że nie wszystkie z nich występują w przyrodzie w granicach toksycznych, a zamieszanie w procesach biologicznych dla wielu jest minimalne. Dlatego wiele osób zalicza do tej kategorii wyłącznie ołów, rtęć, kadm i arsen. Europejska Komisja Gospodarcza ONZ nie zgadza się z tą opinią i uważa, że ​​metalami ciężkimi są cynk, arsen, selen i antymon. Ten sam N. Reimers uważa, że ​​usuwając pierwiastki rzadkie i szlachetne z układu okresowego, pozostają metale ciężkie. Ale to też nie jest regułą, inni dodają do tej klasy złoto, platynę, srebro, wolfram, żelazo i mangan. Dlatego mówię Wam, że nie wszystko jest w tym temacie jasne...

Omawiając bilans jonów różnych substancji w roztworze, przekonamy się, że rozpuszczalność takich cząstek jest powiązana z wieloma czynnikami. Głównymi czynnikami solubilizacji są pH, obecność ligandów w roztworze i potencjał redoks. Biorą udział w procesach utleniania tych pierwiastków z jednego stopnia utlenienia na drugi, w którym rozpuszczalność jonu w roztworze jest większa.

W zależności od charakteru jonów w roztworze mogą zachodzić różne procesy:

• hydroliza,
• kompleksowanie z różnymi ligandami;
• polimeryzacja hydrolityczna.

W wyniku tych procesów jony mogą wytrącać się lub pozostawać stabilne w roztworze. Od tego zależą właściwości katalityczne danego pierwiastka i jego dostępność dla organizmów żywych.

Wiele metali ciężkich tworzy dość stabilne kompleksy z substancjami organicznymi. Kompleksy te są częścią mechanizmu migracji tych pierwiastków w stawach. Prawie wszystkie kompleksy chelatowe metali ciężkich są trwałe w roztworze. Również kompleksy kwasów glebowych z solami różnych metali (molibdenu, miedzi, uranu, aluminium, żelaza, tytanu, wanadu) mają dobrą rozpuszczalność w środowiskach obojętnych, lekko zasadowych i lekko kwaśnych. Fakt ten jest bardzo istotny, ponieważ takie kompleksy mogą przemieszczać się w stanie rozpuszczonym na duże odległości. Najbardziej wrażliwymi zasobami wodnymi są zbiorniki niskozmineralizowane i powierzchniowe, w których nie dochodzi do powstawania innych tego typu kompleksów. Aby zrozumieć czynniki regulujące poziom pierwiastka chemicznego w rzekach i jeziorach, ich reaktywność chemiczną, biodostępność i toksyczność, konieczna jest znajomość nie tylko całkowitej zawartości, ale także proporcji wolnych i związanych form metalu.

W wyniku migracji metali ciężkich do kompleksów metali w roztworze mogą wystąpić następujące konsekwencje:

1. Po pierwsze, kumulacja jonów pierwiastka chemicznego wzrasta w wyniku przejścia ich z osadów dennych do roztworów naturalnych;
2. Po drugie, istnieje możliwość zmiany przepuszczalności błony powstałych kompleksów, w przeciwieństwie do zwykłych jonów;
3. Również toksyczność pierwiastka w postaci złożonej może różnić się od zwykłej postaci jonowej.

Na przykład kadm, rtęć i miedź w postaci chelatowanej mają mniejszą toksyczność niż wolne jony. Dlatego niewłaściwie jest mówić o toksyczności, biodostępności, reaktywności chemicznej jedynie w oparciu o całkowitą zawartość danego pierwiastka, bez uwzględnienia proporcji wolnych i związanych form pierwiastka chemicznego.

Skąd w naszym środowisku biorą się metale ciężkie? Przyczyną obecności takich pierwiastków mogą być ścieki z różnych obiektów przemysłowych zajmujących się metalurgią żelaza i metali nieżelaznych, inżynierią mechaniczną i galwanizacją. Niektóre chemikalia znajdują się w pestycydach i nawozach, dlatego mogą zanieczyszczać lokalne stawy.

A jeśli zagłębić się w tajniki chemii, głównym winowajcą zwiększania poziomu rozpuszczalnych soli metali ciężkich są kwaśne deszcze (zakwaszenie). Zmniejszenie kwasowości środowiska (spadek pH) powoduje przejście metali ciężkich ze związków słabo rozpuszczalnych (wodorotlenki, węglany, siarczany) do łatwiej rozpuszczalnych (azotany, wodorosiarczany, azotyny, wodorowęglany, chlorki) w roztworze glebowym .

Wanad (V)

Należy przede wszystkim zaznaczyć, że zanieczyszczenie tym pierwiastkiem w sposób naturalny jest mało prawdopodobne, gdyż pierwiastek ten jest bardzo rozproszony w skorupie ziemskiej. W naturze występuje w asfaltach, bitumach, węglach i rudach żelaza. Ropa naftowa jest ważnym źródłem zanieczyszczeń.

Zawartość wanadu w zbiornikach naturalnych

Naturalne zbiorniki wodne zawierają znikomą ilość wanadu:

• w rzekach – 0,2 – 4,5 µg/l,
• w morzach (średnio) - 2 µg/l.

W procesach przejścia wanadu w stanie rozpuszczonym bardzo ważne są kompleksy anionowe (V 10 O 26) 6- i (V 4 O 12) 4-. Bardzo ważne są także rozpuszczalne kompleksy wanadu z substancjami organicznymi, takimi jak kwasy humusowe.

Maksymalne dopuszczalne stężenie wanadu dla środowiska wodnego

Wanad w dużych dawkach jest bardzo szkodliwy dla człowieka. Maksymalne dopuszczalne stężenie dla środowiska wodnego (MPC) wynosi 0,1 mg/l, a w stawach rybackich NDS dla hodowli ryb jest jeszcze niższe – 0,001 mg/l.

Bizmut (Bi)

Głównie bizmut może przedostawać się do rzek i jezior w wyniku procesów wymywania minerałów zawierających bizmut. Istnieją również sztuczne źródła zanieczyszczeń tym pierwiastkiem. Mogą to być fabryki szkła, perfum i farmaceutyków.

Zawartość bizmutu w zbiornikach naturalnych

• Rzeki i jeziora zawierają mniej niż mikrogram bizmutu na litr.
• Jednak woda gruntowa może zawierać nawet 20 µg/l.
• W morzach bizmut zwykle nie przekracza 0,02 μg/l.

Maksymalne dopuszczalne stężenie bizmutu dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie bizmutu dla środowiska wodnego wynosi 0,1 mg/l.

Żelazo (Fe)

Żelazo nie jest rzadkim pierwiastkiem chemicznym, występuje w wielu minerałach i skałach, dlatego w naturalnych zbiornikach poziom tego pierwiastka jest wyższy niż innych metali. Może ono nastąpić w wyniku procesów wietrzenia skał, niszczenia tych skał i rozpuszczania. Tworząc z roztworu różne kompleksy z substancjami organicznymi, żelazo może występować w stanie koloidalnym, rozpuszczonym i zawieszonym. Nie sposób nie wspomnieć o antropogenicznych źródłach zanieczyszczeń żelazem. W ściekach z zakładów metalurgicznych, obróbki metali, farb i lakierów oraz zakładów tekstylnych czasami dochodzi do odkamieniania z powodu nadmiaru żelaza.

Ilość żelaza w rzekach i jeziorach zależy od składu chemicznego roztworu, pH i częściowo od temperatury. Zawieszone formy związków żelaza są większe niż 0,45 µg. Głównymi substancjami tworzącymi te cząstki są zawiesiny z zaabsorbowanymi związkami żelaza, hydratem tlenku żelaza i innymi minerałami zawierającymi żelazo. Mniejsze cząstki, czyli koloidalne formy żelaza, rozważa się łącznie z rozpuszczonymi związkami żelaza. Żelazo w stanie rozpuszczonym składa się z jonów, kompleksów hydroksylowych i kompleksów. W zależności od wartościowości zauważa się, że Fe(II) migruje w formie jonowej, zaś Fe(III) przy braku różnych kompleksów pozostaje w stanie rozpuszczonym.

W bilansie związków żelaza w roztworze wodnym bardzo istotna jest także rola procesów utleniania, zarówno chemicznych, jak i biochemicznych (bakterie żelaza). Bakterie te odpowiadają za przejście jonów żelaza Fe(II) do stanu Fe(III). Związki żelaza mają tendencję do hydrolizy i wytrącania Fe(OH) 3 . Zarówno Fe(II), jak i Fe(III) mają skłonność do tworzenia hydroksykompleksów typu - , + , 3+ , 4+ , ​​+ , w zależności od kwasowości roztworu. W normalnych warunkach w rzekach i jeziorach Fe(III) występuje w połączeniu z różnymi rozpuszczonymi substancjami nieorganicznymi i organicznymi. Przy pH większym niż 8 Fe(III) przekształca się w Fe(OH)3. Najmniej zbadane są formy koloidalne związków żelaza.

Zawartość żelaza w zbiornikach naturalnych

W rzekach i jeziorach poziom żelaza waha się w granicach n*0,1 mg/l, ale w pobliżu bagien może wzrosnąć do kilku mg/l. Na bagnach żelazo koncentruje się w postaci soli humusowych (sole kwasów humusowych).

Podziemne zbiorniki o niskim pH zawierają rekordowe ilości żelaza – do kilkuset miligramów na litr.

Żelazo jest ważnym pierwiastkiem śladowym i zależą od niego różne ważne procesy biologiczne. Wpływa na intensywność rozwoju fitoplanktonu i od tego zależy jakość mikroflory w zbiornikach wodnych.

Poziom żelaza w rzekach i jeziorach ma charakter sezonowy. Największe stężenia w zbiornikach obserwuje się zimą i latem na skutek stagnacji wody, natomiast wiosną i jesienią poziom tego pierwiastka wyraźnie spada na skutek mieszania się mas wodnych.

Zatem duża ilość tlenu prowadzi do utlenienia żelaza z formy dwuwartościowej do trójwartościowej, tworząc wodorotlenek żelaza, który wytrąca się.

Maksymalne dopuszczalne stężenie żelaza dla środowiska wodnego

Woda zawierająca dużą ilość żelaza (powyżej 1-2 mg/l) charakteryzuje się złym smakiem. Ma nieprzyjemny cierpki smak i nie nadaje się do celów przemysłowych.

Maksymalne dopuszczalne stężenie żelaza dla środowiska wodnego wynosi 0,3 mg/l, a w stawach rybackich maksymalne dopuszczalne stężenie dla hodowli ryb wynosi 0,1 mg/l.

Kadm (Cd)

Do skażenia kadmem może dojść podczas wymywania gleby, rozkładu różnych mikroorganizmów, które go gromadzą, a także w wyniku migracji z rud miedzi i polimetali.

Za zanieczyszczenie tym metalem odpowiedzialny jest także człowiek. Ścieki z różnych przedsiębiorstw zajmujących się przeróbką rud, produkcją galwaniczną, chemiczną i metalurgiczną mogą zawierać duże ilości związków kadmu.

Naturalnymi procesami zmniejszania poziomu związków kadmu są sorpcja, jego zużycie przez mikroorganizmy i wytrącanie słabo rozpuszczalnego węglanu kadmu.

W roztworze kadm występuje zwykle w postaci kompleksów organicznych i mineralnych. Najważniejszymi zawieszonymi formami tego pierwiastka są substancje sorbowane na bazie kadmu. Bardzo istotna jest migracja kadmu do organizmów żywych (hydrobionitów).

Zawartość kadmu w zbiornikach naturalnych

Poziom kadmu w czystych rzekach i jeziorach waha się na poziomie mniejszym niż jeden mikrogram na litr, w wodach zanieczyszczonych poziom tego pierwiastka sięga kilku mikrogramów na litr.

Niektórzy badacze uważają, że kadm w małych ilościach może być ważny dla prawidłowego rozwoju zwierząt i ludzi. Podwyższone stężenia kadmu są bardzo niebezpieczne dla organizmów żywych.

Maksymalne dopuszczalne stężenie kadmu w środowisku wodnym

Maksymalne dopuszczalne stężenie dla środowiska wodnego nie przekracza 1 µg/l, a w stawach rybackich maksymalne dopuszczalne stężenie dla hodowli ryb nie przekracza 0,5 µg/l.

Kobalt (Co)

Rzeki i jeziora mogą zostać zanieczyszczone kobaltem w wyniku wymywania miedzi i innych rud z gleb podczas rozkładu wymarłych organizmów (zwierząt i roślin) oraz oczywiście w wyniku działalności przedsiębiorstw chemicznych, metalurgicznych i obróbki metali.

Główne formy związków kobaltu występują w stanie rozpuszczonym i zawieszonym. Różnice między tymi dwoma warunkami mogą wystąpić ze względu na zmiany pH, temperatury i składu roztworu. W stanie rozpuszczonym kobalt występuje w postaci kompleksów organicznych. Rzeki i jeziora mają tę cechę, że kobalt jest kationem dwuwartościowym. W obecności dużej liczby utleniaczy w roztworze kobalt można utlenić do trójwartościowego kationu.

Występuje w roślinach i zwierzętach, ponieważ odgrywa ważną rolę w ich rozwoju. Zawarte w szeregu niezbędnych mikroelementów. Jeśli w glebie wystąpi niedobór kobaltu, wówczas jego poziom w roślinach będzie niższy niż zwykle, co może skutkować problemami zdrowotnymi zwierząt (istnieje ryzyko anemii). Fakt ten obserwuje się szczególnie w strefie nieczarnoziemskiej w lasach tajgi. Wchodzi w skład witaminy B 12, reguluje wchłanianie substancji azotowych, zwiększa poziom chlorofilu i kwasu askorbinowego. Bez niego rośliny nie są w stanie zgromadzić wymaganej ilości białka. Jak wszystkie metale ciężkie, w dużych ilościach może być toksyczny.

Zawartość kobaltu w zbiornikach naturalnych

• Poziom kobaltu w rzekach waha się od kilku mikrogramów do miligramów na litr.
• W morzach średni poziom kadmu wynosi 0,5 μg/l.

Maksymalne dopuszczalne stężenie kobaltu dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie kobaltu dla środowiska wodnego wynosi 0,1 mg/l, a w stawach rybackich maksymalne dopuszczalne stężenie dla hodowli ryb wynosi 0,01 mg/l.

Mangan (Mn)

Mangan przedostaje się do rzek i jezior poprzez te same mechanizmy co żelazo. Uwolnienie tego pierwiastka w roztworze następuje głównie podczas ługowania minerałów i rud zawierających mangan (czarna ochra, brownit, piroluzyt, psilomelan). Mangan może również pochodzić z rozkładu różnych organizmów. Największą rolę w zanieczyszczeniu manganem odgrywa, jak sądzę, przemysł (ścieki kopalniane, przemysł chemiczny, hutnictwo).

Następuje zmniejszenie ilości przyswajalnego metalu w roztworze, podobnie jak w przypadku innych metali w warunkach tlenowych. Mn(II) utlenia się do Mn(IV), w wyniku czego wytrąca się w postaci MnO2. Ważnymi czynnikami w takich procesach są temperatura, ilość rozpuszczonego tlenu w roztworze i pH. Zmniejszenie zawartości rozpuszczonego manganu w roztworze może nastąpić w przypadku jego spożycia przez glony.

Mangan migruje głównie w postaci zawiesiny, co z reguły wskazuje na skład otaczających skał. Zawierają go w postaci mieszaniny z innymi metalami w postaci wodorotlenków. Przewaga manganu w postaci koloidalnej i rozpuszczonej sugeruje, że jest on związany ze związkami organicznymi tworzącymi kompleksy. Stabilne kompleksy występują w przypadku siarczanów i wodorowęglanów. Z chlorem mangan rzadziej tworzy kompleksy. W przeciwieństwie do innych metali jest mniej zatrzymywany w kompleksach. Trójwartościowy mangan tworzy takie związki tylko w obecności agresywnych ligandów. Inne formy jonowe (Mn 4+, Mn 7+) są mniej rzadkie lub w ogóle nie występują w normalnych warunkach w rzekach i jeziorach.

Zawartość manganu w zbiornikach naturalnych

Za najuboższe w mangan uważa się morza - 2 µg/l, w rzekach jego zawartość jest wyższa - do 160 µg/l, ale i tym razem rekordzistami są zbiorniki podziemne - od 100 µg do kilku mg/l.

Mangan charakteryzuje się sezonowymi wahaniami stężenia, podobnie jak żelazo.

Zidentyfikowano wiele czynników wpływających na poziom wolnego manganu w roztworze: połączenie rzek i jezior ze zbiornikami podziemnymi, obecność organizmów fotosyntetycznych, warunki tlenowe, rozkład biomasy (martwych organizmów i roślin).

Ważna rola biochemiczna tego pierwiastka polega na tym, że należy on do grupy mikroelementów. Wiele procesów zostaje zahamowanych z powodu niedoboru manganu. Zwiększa intensywność fotosyntezy, bierze udział w metabolizmie azotu, chroni komórki przed negatywnym działaniem Fe(II) utleniając go do formy trójwartościowej.

Maksymalne dopuszczalne stężenie manganu dla środowiska wodnego

MPC manganu dla zbiorników wynosi 0,1 mg/l.

Miedź (Cu)

Żaden mikroelement nie pełni tak ważnej roli dla organizmów żywych! Miedź jest jednym z najbardziej poszukiwanych mikroelementów. Jest częścią wielu enzymów. Bez tego w żywym organizmie prawie nic nie działa: synteza białek, witamin i tłuszczów zostaje zakłócona. Bez tego rośliny nie mogą się rozmnażać. Mimo to nadmiar miedzi powoduje poważne zatrucie u wszystkich typów organizmów żywych.

Poziomy miedzi w zbiornikach naturalnych

Chociaż miedź ma dwie formy jonowe, najczęściej spotykaną w roztworze jest Cu(II). Zazwyczaj związki Cu(I) są słabo rozpuszczalne w roztworze (Cu2S, CuCl, Cu2O). W obecności różnych ligandów mogą powstawać różne akwaiony miedzi.

Przy dzisiejszym wysokim zużyciu miedzi w przemyśle i rolnictwie, metal ten może powodować zanieczyszczenie środowiska. Źródłem ścieków o dużej zawartości miedzi mogą być zakłady chemiczne, hutnicze i kopalnie. Procesy erozji rurociągów również przyczyniają się do zanieczyszczenia miedzią. Najważniejszymi minerałami o dużej zawartości miedzi są malachit, Bornit, chalkopiryt, chalkozyn, azuryt i bronzantyna.

Maksymalne dopuszczalne stężenie miedzi dla środowiska wodnego

Przyjmuje się, że MPC miedzi dla środowiska wodnego wynosi 0,1 mg/l, w stawach rybnych MPC miedzi w łowiskach jest obniżona do 0,001 mg/l.

Molibden (Mo)

Podczas ługowania minerałów o wysokiej zawartości molibdenu uwalniają się różne związki molibdenu. Wysoki poziom molibdenu można zaobserwować w rzekach i jeziorach znajdujących się w pobliżu zakładów wzbogacania i zakładów metalurgii metali nieżelaznych. Ze względu na różne procesy wytrącania się trudno rozpuszczalnych związków, adsorpcję na powierzchni różnych skał, a także spożycie przez glony wodne i rośliny, jego ilość może zauważalnie się zmniejszyć.

Przeważnie w roztworze molibden może występować w postaci anionu MoO 4 2-. Istnieje możliwość obecności kompleksów organomolibdenowych. Ze względu na to, że podczas utleniania molibdenitu powstają luźne, drobno zdyspergowane związki, wzrasta poziom molibdenu koloidalnego.

Zawartość molibdenu w zbiornikach naturalnych

Poziom molibdenu w rzekach waha się od 2,1 do 10,6 µg/l. W morzach i oceanach jego zawartość wynosi 10 µg/l.

W niskich stężeniach molibden pomaga w prawidłowym rozwoju organizmu (zarówno roślinnego, jak i zwierzęcego), gdyż zaliczany jest do kategorii mikroelementów. Jest także integralną częścią różnych enzymów, takich jak oksygenaza ksantynowa. W przypadku braku molibdenu dochodzi do niedoboru tego enzymu, co może skutkować negatywnymi skutkami. Nadmiar tego pierwiastka również nie jest mile widziany, gdyż zostaje zaburzony prawidłowy metabolizm.

Maksymalne dopuszczalne stężenie molibdenu dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie molibdenu w zbiornikach wód powierzchniowych nie powinno przekraczać 0,25 mg/l.

Arsen (jako)

Zanieczyszczone arsenem są głównie tereny położone w pobliżu kopalń minerałów o dużej zawartości tego pierwiastka (wolfram, rudy miedzi i kobaltu, rudy polimetali). Podczas rozkładu organizmów żywych mogą powstawać bardzo małe ilości arsenu. Dzięki organizmom wodnym może być przez nie wchłaniany. Intensywne wchłanianie arsenu z roztworu obserwuje się w okresie szybkiego rozwoju planktonu.

Do najważniejszych substancji zanieczyszczających arsen zalicza się przemysł przetwórczy, przedsiębiorstwa produkujące pestycydy, barwniki oraz rolnictwo.

Jeziora i rzeki zawierają arsen w dwóch postaciach: zawieszonej i rozpuszczonej. Proporcje pomiędzy tymi postaciami mogą się różnić w zależności od pH roztworu i składu chemicznego roztworu. W stanie rozpuszczonym arsen może być trójwartościowy lub pięciowartościowy, występując w postaciach anionowych.

Poziomy arsenu w naturalnych zbiornikach wodnych

W rzekach zawartość arsenu jest z reguły bardzo niska (na poziomie µg/l), a w morzach średnio 3 µg/l. Niektóre wody mineralne mogą zawierać duże ilości arsenu (do kilku miligramów na litr).

Najwięcej arsenu można znaleźć w podziemnych zbiornikach – do kilkudziesięciu miligramów na litr.

Jego związki są bardzo toksyczne dla wszystkich zwierząt i ludzi. W dużych ilościach zostają zakłócone procesy utleniania i transport tlenu do komórek.

Maksymalne dopuszczalne stężenie arsenu dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie arsenu dla środowiska wodnego wynosi 50 µg/l, a w stawach rybackich maksymalne dopuszczalne stężenie dla hodowli ryb również wynosi 50 µg/l.

Nikiel (Ni)

Lokalne skały wpływają na zawartość niklu w jeziorach i rzekach. Jeżeli w pobliżu zbiornika występują złoża rud niklu i żelaza i niklu, stężenia mogą być nawet wyższe niż normalnie. Nikiel może przedostawać się do jezior i rzek w wyniku rozkładu roślin i zwierząt. Niebieskozielone algi zawierają rekordowe ilości niklu w porównaniu do innych organizmów roślinnych. Podczas produkcji kauczuku syntetycznego w procesach niklowania uwalniane są ważne ścieki o wysokiej zawartości niklu. Nikiel uwalnia się także w dużych ilościach podczas spalania węgla i ropy.

Wysokie pH może powodować wytrącanie się niklu w postaci siarczanów, cyjanków, węglanów lub wodorotlenków. Organizmy żywe mogą zmniejszyć poziom mobilnego niklu poprzez jego spożycie. Ważne są także procesy adsorpcji na powierzchni skał.

Woda może zawierać nikiel w postaci rozpuszczonej, koloidalnej i zawieszonej (równowaga pomiędzy tymi stanami zależy od pH środowiska, temperatury i składu wody). Wodorotlenek żelaza, węglan wapnia i glinka dobrze wchłaniają związki zawierające nikiel. Rozpuszczony nikiel występuje w postaci kompleksów z kwasami fulwowymi i humusowymi, a także z aminokwasami i cyjankami. Ni 2+ jest uważany za najbardziej stabilną formę jonową. Ni 3+ z reguły powstaje przy wysokim pH.

W połowie lat 50. nikiel został wpisany na listę pierwiastków śladowych, ponieważ odgrywa ważną rolę w różnych procesach jako katalizator. W małych dawkach korzystnie wpływa na procesy krwiotwórcze. Duże dawki są nadal bardzo niebezpieczne dla zdrowia, ponieważ nikiel jest rakotwórczym pierwiastkiem chemicznym i może powodować różne choroby układu oddechowego. Wolny Ni 2+ jest bardziej toksyczny niż w postaci kompleksów (około 2 razy).

Poziom niklu w zbiornikach naturalnych

Maksymalne dopuszczalne stężenie niklu dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie niklu dla środowiska wodnego wynosi 0,1 mg/l, natomiast w stawach rybackich maksymalne dopuszczalne stężenie dla hodowli ryb wynosi 0,01 mg/l.

Cyna (Sn)

Naturalnymi źródłami cyny są minerały zawierające ten pierwiastek (stanina, kasyteryt). Za źródła antropogeniczne uważa się zakłady i fabryki produkujące różne farby organiczne oraz przemysł metalurgiczny pracujący z dodatkiem cyny.

Cyna jest metalem mało toksycznym, dlatego nie narażamy zdrowia jedząc żywność z puszek metalowych.

Jeziora i rzeki zawierają mniej niż mikrogram cyny na litr wody. Zbiorniki podziemne mogą zawierać kilka mikrogramów cyny na litr.

Maksymalne dopuszczalne stężenie cyny dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie cyny dla środowiska wodnego wynosi 2 mg/l.

Rtęć (Hg)

Przede wszystkim zwiększone stężenie rtęci w wodzie obserwuje się na obszarach, gdzie występują złoża rtęci. Najpopularniejszymi minerałami są Livingstonit, Cynobr i Metacynabaryt. Ścieki z fabryk produkujących różne leki, pestycydy i barwniki mogą zawierać znaczne ilości rtęci. Innym ważnym źródłem zanieczyszczenia rtęcią są elektrownie cieplne (wykorzystujące węgiel jako paliwo).

Jej poziom w roztworze zmniejsza się głównie za sprawą zwierząt morskich i roślin, które akumulują, a nawet koncentrują rtęć! Czasami zawartość rtęci w organizmach morskich jest kilkakrotnie wyższa niż w środowisku morskim.

Woda naturalna zawiera rtęć w dwóch postaciach: zawieszonej (w postaci sorbowanych związków) i rozpuszczonej (złożone, mineralne związki rtęci). W niektórych obszarach oceanów rtęć może występować w postaci kompleksów metylortęci.

Rtęć i jej związki są bardzo toksyczne. W wysokich stężeniach działa negatywnie na układ nerwowy, powoduje zmiany we krwi, wpływa na wydzielanie przewodu pokarmowego i funkcje motoryczne. Produkty przetwarzania rtęci przez bakterie są bardzo niebezpieczne. Potrafią syntetyzować substancje organiczne na bazie rtęci, które są wielokrotnie bardziej toksyczne niż związki nieorganiczne. Podczas jedzenia ryb związki rtęci mogą przedostać się do naszego organizmu.

Maksymalne dopuszczalne stężenie rtęci dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie rtęci w zwykłej wodzie wynosi 0,5 µg/l, a w stawach rybackich maksymalne dopuszczalne stężenie dla gospodarstw rybackich jest mniejsze niż 0,1 µg/l.

Ołów (Pb)

Rzeki i jeziora mogą być zanieczyszczane ołowiem w sposób naturalny w wyniku wymywania minerałów ołowiu (galena, anglesyt, cerussyt) oraz w sposób antropogeniczny (spalanie węgla, stosowanie tetraetyloołowiu w paliwach, zrzuty z zakładów przerobu rud, ścieki z kopalń i zakładów metalurgicznych rośliny). Wytrącanie związków ołowiu i adsorpcja tych substancji na powierzchni różnych skał to najważniejsze naturalne metody zmniejszania jego poziomu w roztworze. Spośród czynników biologicznych hydrobionty prowadzą do obniżenia poziomu ołowiu w roztworze.

Ołów w rzekach i jeziorach występuje w postaci zawieszonej i rozpuszczonej (kompleksy mineralne i organomineralne). Ołów występuje także w postaci substancji nierozpuszczalnych: siarczanów, węglanów, siarczków.

Zawartość ołowiu w zbiornikach naturalnych

Wiele słyszeliśmy o toksyczności tego metalu ciężkiego. Już w małych ilościach jest bardzo niebezpieczny i może powodować zatrucie. Ołów dostaje się do organizmu przez układ oddechowy i pokarmowy. Jego uwalnianie z organizmu jest bardzo powolne i może gromadzić się w nerkach, kościach i wątrobie.

Maksymalne dopuszczalne stężenie ołowiu dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie ołowiu dla środowiska wodnego wynosi 0,03 mg/l, a w stawach rybackich maksymalne dopuszczalne stężenie dla hodowli ryb wynosi 0,1 mg/l.

Ołów tetraetylowy

Służy jako środek przeciwstukowy w paliwie silnikowym. Zatem głównymi źródłami zanieczyszczeń tą substancją są pojazdy.

Związek ten jest bardzo toksyczny i może kumulować się w organizmie.

Maksymalne dopuszczalne stężenie tetraetyloołowiu dla środowiska wodnego

Maksymalny dopuszczalny poziom tej substancji zbliża się do zera.

Ogólnie rzecz biorąc, tetraetyloołów nie jest dozwolony w wodzie.

Srebro (Ag)

Srebro przedostaje się do rzek i jezior głównie ze zbiorników podziemnych oraz w wyniku zrzutów ścieków z przedsiębiorstw (przedsiębiorstw fotograficznych, zakładów wzbogacania) i kopalń. Innym źródłem srebra mogą być algi i bakteriocydy.

W roztworze najważniejszymi związkami są sole halogenków srebra.

Zawartość srebra w zbiornikach naturalnych

W czystych rzekach i jeziorach zawartość srebra jest mniejsza niż mikrogram na litr, w morzach 0,3 µg/l. Zbiorniki podziemne zawierają do kilkudziesięciu mikrogramów na litr.

Srebro w formie jonowej (w określonych stężeniach) ma działanie bakteriostatyczne i bakteriobójcze. Aby można było sterylizować wodę srebrem, jego stężenie musi być większe niż 2*10 -11 mol/l. Biologiczna rola srebra w organizmie nie jest jeszcze dobrze poznana.

Maksymalne dopuszczalne stężenie srebra dla środowiska wodnego

Maksymalne dopuszczalne stężenie srebra dla środowiska wodnego wynosi 0,05 mg/l.

Redaktor naczelny i administrator serwisu www.! //\\ Wszystkie artykuły publikowane na naszej stronie przechodzą przeze mnie. //\\ Moderuję i zatwierdzam, aby czytelnik uznał to za interesujące i przydatne!