Wie reinigt man Wasser von Schwermetallen?
Schwermetalle sind Elemente aus dem Periodensystem von Mendelejew, die metallische Eigenschaften und ein großes Molekulargewicht haben.
Hier erfahren Sie, welchen Schaden diese Stoffe beim Menschen anrichten können, in welchen Regionen der Ukraine bestimmte Schadstoffe häufig vorkommen und wie sie sich auf die menschliche Gesundheit auswirken. Und schließlich stellen wir Ihnen die Technologie der Umkehrosmose vor, die verhindert, dass gefährliche Ionen in Wasser und Lebensmittel gelangen.
Welches Wasser ist verunreinigt?
Es ist wichtig zu verstehen, dass die meisten Schwermetallsalze durch menschliche Aktivitäten in die Umwelt gelangen - vor allem durch Emissionen von Bergbau- und Verarbeitungsbetrieben sowie von Wärmekraftwerken. Mit anderen Worten, es handelt sich um eine anthropogene Verschmutzung.
Die größte Verschmutzungsquelle sind Abwässer, die ohne ausreichende Behandlung in Oberflächengewässer eingeleitet werden. Eine weitere Quelle für Schwermetalle sind Rauchgase, die sich auf dem Boden absetzen und in Wasserquellen gespült werden. Und eine weitere, vielleicht die schwerwiegendste Art der Verschmutzung ist das Wasser, das bei der Flutung von Bergwerken entsteht, wobei sogar das Grundwasser kontaminiert wird.
Es ist erwähnenswert, dass das maximale Risiko einer Vergiftung durch Schwermetallsalze steigt, wenn Wasser ohne weitere Behandlung aus Oberflächengewässern und Brunnen verwendet wird. In Fällen, in denen das Grundwasser kontaminiert ist, wird der Verzehr von Wasser aus Brunnen ebenfalls nicht empfohlen. Dies gilt vor allem für die Industrieregionen der Ostukraine.
Mangan im Wasser
Beachten Sie, dass Mangan aufgrund der Feinheiten der Übersetzung vom Ukrainischen ins Russische oft als Mangan bezeichnet wird. Wir beginnen mit diesem Metall, weil es nach Eisen, das wir in einem separaten Artikel behandelt haben, die häufigste Verunreinigung von Brunnenwasser ist.
Anzeichen für Mangan in Ihrem Wasser sind schwarze, graue oder dunkelbraune Ablagerungen auf Rohren und Wasserleitungen. Der Geschmack eines solchen Wassers ist in der Regel zähflüssig und von gelblicher Farbe. Die Hände können sich bei längerem Kontakt dunkel verfärben und die Nagelplatten können schwarz werden. Bei hohen Konzentrationen dieses Minerals kann es zu schwarzen Ablagerungen im Wasser kommen.
Die Abbildung zeigt den Unterschied zwischen Wasser mit einem hohen Gehalt an Eisen allein und Wasser, das zusätzlich Mangan enthält, in der Plaquebildung.
Mangan gehört zur dritten Gruppe der Giftstoffe, d.h. es ist mäßig gefährlich, und während die unangenehmsten Folgen des Trinkens von "Eisenwasser" regelmäßige Verstopfungen sind, ist es noch komplizierter. Obwohl es an den Prozessen der Fermentation, der Blutbildung und der Knochenbildung beteiligt ist, kann sich ein Überschuss dieses Minerals negativ auf die Gesundheit eines Menschen auswirken. Die wichtigsten Folgen eines regelmäßigen Konsums von Wasser mit hohem Mangangehalt sind Probleme des zentralen Nervensystems, die sich in Schläfrigkeit, Schwäche und manchmal sogar langfristigen depressiven Störungen äußern. Studien haben auch bestätigt, dass sich ein Überschuss an Mangan negativ auf den Magen-Darm-Trakt, die Nieren und das Knochengewebe auswirken kann. Letzteres ist für Kinder kritisch, da es eine Muskel-Skelett-Erkrankung namens Mangan-Rachitis gibt.
Die Hauptquellen für Mangan in Oberflächengewässern sind Auslaugungsprozesse von Eisen-Mangan-Erzen und anderen manganhaltigen Mineralien. Was seinen natürlichen Gehalt im Brunnenwasser betrifft, so wird er durch die Zersetzung lebender Organismen verursacht.
Blei im Wasser
Der Standard für Blei im Trinkwasser in der Ukraine liegt bei 0,01 mg/l, was den internationalen Standards entspricht. Eine gefährliche Dosis liegt bereits bei 1 mg/l, und Blei wird als giftige Substanz der 2. Gruppe eingestuft.
Blei in Oberflächengewässern ist in der Ukraine fast überall verbreitet. Der Grad der Verunreinigung hängt von der Entwicklung der Industrie und des Verkehrs auf den Autobahnen ab. In großen Städten und Dörfern, die in der Nähe von Autobahnen liegen, überschreitet das Oberflächenwasser beispielsweise häufig den Höchstwert, was bedeutet, dass das Trinken von Wasser aus Brunnen oder Quellen in der Regel riskant ist. Es ist erwähnenswert, dass Blei in geringen Konzentrationen dem Wasser einen angenehm süßlichen Geschmack verleiht.
Zu den schwerwiegenden Auswirkungen gehören Schädigungen des Nerven- und Blutbildungssystems, des Herz-Kreislauf-Systems und der Ausscheidungsorgane sowie eine Beeinträchtigung der Sexualfunktion bei Frauen und Männern. Es gibt auch Studien, die die krebserregende Wirkung von Blei bestätigen. Es ist erwähnenswert, dass Blei für kleine Kinder am giftigsten ist, da sie bis zu 40 % davon aufnehmen, während Erwachsene nicht mehr als 10 % davon aufnehmen.
Blei hat eine gefährliche Wirkung auf das Nervensystem, und auch hier sind vor allem Kinder von den Folgen betroffen. Die Bleienzephalopathie wird von epileptischen Anfällen, Kopfschmerzen usw. begleitet. Je nach Grad der Vergiftung können die Symptome variieren und sich in unterschiedlicher Intensität manifestieren. Bei Kindern kann eine Bleivergiftung zu einem Rückgang der geistigen Entwicklung sowie zu Problemen mit dem Gehör und den visuellen Reaktionen führen.
Eine weitere häufige Folge ist Anämie, die typisch für Kinder ist und dem klassischen Eisenmangel ähnelt. Nierenfunktionsstörungen (reversible und irreversible Nephropathie) sind häufig.
Die Auswirkungen auf das kardiovaskuläre System und den Magen-Darm-Trakt sind deutlich geringer als auf das zentrale Nervensystem, aber sie zeigen sich auch in der Entwicklung von Bradykardie bzw. einer Reihe unspezifischer Reaktionen.
Die Hauptquellen für Blei im Wasser und in der Umwelt sind:
- Nichteisenmetallurgie (98%) und Eisenmetallurgie (2%) - das sind die Prozesse zur Gewinnung des Metalls selbst, Legierungen und die Verarbeitung von Rohstoffen;
- Maschinenbau, Kraftstoffindustrie und Energie - die Umweltverschmutzung wird durch die Verwendung von verbleitem Benzin verursacht, das zur Freisetzung von Giftstoffen in die Atmosphäre und deren anschließenden Eintritt in die Gewässer führt. In vielen Industrieländern wird dieses Benzin praktisch nicht verwendet, während seine Verwendung in der Ukraine zwar eingeschränkt, aber nicht verboten ist;
- Chemische Industrie - Herstellung von Pigmenten. Heutzutage wird die Produktion solcher Farben auf ein Minimum reduziert;
- Transportunternehmen - die gleiche Verwendung von Benzin;
- Hausmüll - dieser Punkt ist sehr wichtig, denn die Menschen werfen organische Abfälle und Batterien in die üblichen Container. Die Rückgabe von Haushalts- und Autobatterien zum Recycling oder zur ordnungsgemäßen Entsorgung kann einen erheblichen positiven Einfluss auf die Umwelt haben.
Quecksilber im Wasser
Jeder weiß, wie Quecksilberkugeln aus einem zerbrochenen Thermometer aussehen. Tatsächlich werden sie allgemein als großes Gesundheitsrisiko angesehen, aber lassen Sie uns über lösliche Quecksilberverbindungen sprechen. Dabei handelt es sich um anorganische Verbindungen, die bei der Verbrennung von Kohle in Kraftwerken, der Verwertung von Industrieabfällen und der Herstellung von Batterien entstehen. So werden Quecksilberverbindungen in die Atmosphäre und dann ins Wasser freigesetzt.
Die zweite Gruppe toxischer Substanzen, die von Bakterien in Gewässern und im Meer gebildet werden, sind organische Quecksilberverbindungen, zu denen auch Methylquecksilber gehört. Es findet sich in Fischen und Schalentieren, die für den Verzehr schädlich sind. In der Ukraine gibt es keine systemisch kritischen Quecksilberwerte im Wasser.
Ein Beispiel für die industrielle Quecksilberverschmutzung ist die Lagerstätte Mykytivka in Horlivka. 2014 wurde die Mine aufgrund der De-facto-Besetzung "eingemottet", 2016 begann man, die Ausrüstung zu verschrotten, und 2018 wurde die Pumpanlage stillgelegt, was zu Überschwemmungen führte. Das Ausmaß der Verunreinigung des Oberflächen- und Grundwassers in dem Gebiet macht es ungeeignet zum Trinken.
Ein weiteres Beispiel ist das Gelände des Radical-Werks in Kiew, das noch nicht vollständig gereinigt ist und gewisse Gefahren birgt. Dieser Faktor kann jedoch bei der Frage der Verunreinigung des Trinkwassers vernachlässigt werden, da das Wasser aus dem zentralen Wasserversorgungssystem in Kiew nicht mit Quecksilber belastet ist. Außerdem ist in Städten mit kohlebefeuerten Wärmekraftwerken ein unkritischer Anstieg der Quecksilberwerte zu beobachten.
Kadmium im Wasser
Dies ist ein Schwermetall, das schwerwiegende Nebenwirkungen hat. Im Trinkwasser liegt der MPC für Cadmium bei 0,001 mg/dm³, und alle Cadmiumverbindungen sind giftig und gehören zur zweiten Klasse der Toxizität. Seine Wirkung beruht auf der Fähigkeit, schwefelhaltige Säuren und Enzyme zu binden, was zu Nephro- und Hepatotoxizität führt. Die Folgen einer akuten Vergiftung können ein Anstieg des Blutdrucks, Nieren- und Lungenversagen sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen sein.
Im Gegensatz zu dem bereits erwähnten Quecksilber kann Cadmium nicht in das Gehirn eindringen und hat daher keine neurotoxische Wirkung.
Die größten Wasserverschmutzer mit Cadmium sind die Unternehmen des Bergbau- und Metallurgiekomplexes der Ukraine, die sich in der Nähe von Kryvyi Rih, Mariupol, Kamianske und Nikopol befinden. Sowohl Oberflächen- als auch Grundwasser sind in den Gebieten in der Nähe der Produktionsanlagen kontaminiert, so dass die sicherste Quelle Leitungswasser ist, das nach Möglichkeit aufbereitet wird.
Zink im Wasser
Zink ist ein Spurenelement, das in geringen Mengen am Stoffwechsel von Enzymen sowie an der Bildung von Steroidhormonen, Insulin usw. beteiligt ist. Wenn der Gehalt zu hoch ist, kann es bestimmte Krankheiten verursachen.
Wasser kann lösliche Zinkverbindungen enthalten, häufig Sulfate und Chloride. Bei einer Vergiftung mit Zinksalzen kommt es zu Veränderungen in den Nieren, und bei einer kritischen Überdosierung kann Gelbsucht auftreten. Es ist erwähnenswert, dass eine längere Exposition zu einem Rückgang des Kalziumgehalts im Blut und in den Knochen führt, wodurch der Phosphorstoffwechsel gestört wird und Osteoporose entsteht.
Die Hauptverursacher von Phosphor im Wasser sind Unternehmen der Metallurgie und des Maschinenbaus, wobei die chemische und pharmazeutische Industrie, die Holzverarbeitung und die Textilindustrie einen erheblichen Beitrag leisten.
In der Ukraine ist die Verschmutzung des Oberflächenwassers durch Zink typisch für Städte mit einer entwickelten Metallurgie- und Maschinenbauindustrie: Kryvyi Rih, Mariupol und andere.
Nickel und Kobalt im Wasser
Nickel ist ein wichtiges Spurenelement, dessen übermäßige Aufnahme zu einer erhöhten Erregbarkeit des zentralen Nervensystems, Anämie und allergischen Reaktionen führt. Nickel kann die Struktur der DNA beeinträchtigen und erhöht das Risiko von Tumoren. Kobalt hat eine ähnliche Wirkung und kann ebenfalls Herzkrankheiten verursachen.
In der Ukraine befinden sich Nickel- und Kobaltvorkommen in den Regionen Kirovohrad und Mykolaiv. Die einzige Anreicherungsanlage ist das Pobuzhsky Ferronickelwerk bei Kropyvnytskyi. Die Produktion von vernickelten Produkten findet hauptsächlich in den Regionen Poltava, Dnipro und Kirovohrad statt. Auch im Yavoriv-Reservoir in der Oblast Lviv, einem ehemaligen Schwefelabbaugebiet, wurde Nickel oberhalb des MPC gefunden.
Es gibt weitere lokale Erhöhungen der Werte dieser Schadstoffe.
Arsen im Wasser
Es sei darauf hingewiesen, dass Arsen aufgrund der Besonderheiten der Übersetzung vom Russischen ins Ukrainische oft Arsen genannt wird. Arsen war im Mittelalter eines der beliebtesten Gifte. Selbst sehr geringe Mengen von Arsensalzen im Trinkwasser sind für den Menschen gefährlich. Es hat eine toxische Wirkung auf alle Systeme des menschlichen Körpers und kann zum Tod führen.
Zu den Quellen natürlicher Arsenverunreinigungen gehören einige natürliche Mineralien, aber häufiger wird Arsen durch anthropogene Einflüsse in das Wasser eingebracht. Zu den Quellen gehören Unternehmen der Nichteisenmetallurgie, Stahlwerke und kohlebefeuerte Wärmekraftwerke.
Auch Pestizide mit einem geringen Arsengehalt werden aktiv eingesetzt, und ihre Auswaschung führt zu einer Kontamination des Grundwassers und damit der Gewässer.
Im Einzugsgebiet des Flusses Tisza in der Westukraine werden hohe Arsenwerte im Oberflächenwasser festgestellt.
Wie reinigt man Wasser von Schwermetallen?
Ein Beispiel für die industrielle Quecksilberverschmutzung ist die Mykytivka-Lagerstätte in Horlivka. 2014 wurde die Mine aufgrund der De-facto-Besetzung "eingemottet", 2016 begann man, die Ausrüstung zum Schrott zu verkaufen, und 2018 wurde die Pumpanlage abgeschaltet, was zu Überschwemmungen führte.
Der Ionenaustausch reduziert den Gehalt an Schwermetallen und Härte und wird häufig in zentralen Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt. Lesen Sie hier mehr über die Ionenaustauschtechnologie.
Um Mangan und Eisen zu entfernen, werden auch spezielle katalytische Materialien verwendet, die sie in eine unlösliche Form umwandeln und die entstandenen Partikel zurückhalten.
