Comment purifier l'eau des métaux lourds ?
Les métaux lourds sont des éléments du tableau périodique de Mendeleïev qui ont des propriétés métalliques et un poids moléculaire élevé.
Nous allons vous expliquer les dommages que ces substances peuvent causer à une personne, dans quelles régions d'Ukraine certains polluants sont courants, et décrire leur impact caractéristique sur la santé humaine. Enfin, nous vous présenterons la technologie de l'osmose inverse, qui empêche les ions dangereux de pénétrer dans l'eau et les aliments.
Quelle eau est contaminée ?
Il est important de comprendre que la plupart des sels de métaux lourds pénètrent dans l'environnement en raison de l'activité humaine, principalement à cause des émissions des entreprises d'extraction et de transformation, ainsi que des centrales thermiques. En d'autres termes, il s'agit d'une pollution anthropique.
La principale source de pollution est constituée par les eaux usées, qui sont déversées dans les masses d'eau de surface sans traitement suffisant. Une autre source de métaux lourds est constituée par les gaz de combustion qui se déposent sur le sol et sont entraînés vers les sources d'eau. Enfin, le type de pollution peut-être le plus grave est l'eau générée par l'inondation des mines, qui contamine même les eaux souterraines.
Il convient de noter que le risque maximal d'empoisonnement par les sels de métaux lourds augmente lorsque l'eau est utilisée sans traitement supplémentaire à partir de masses d'eau de surface et de puits. Dans les cas où les eaux souterraines sont contaminées, la consommation d'eau de puits est également déconseillée. Cela s'applique principalement aux régions industrielles de l'est de l'Ukraine.
Manganèse dans l'eau
Notez qu'en raison des subtilités de la traduction de l'ukrainien au russe, le manganèse est souvent appelé manganèse. Nous commençons par ce métal car, après le fer, dont nous avons parlé dans un autre article, c'est le contaminant le plus courant de l'eau de puits.
Les signes de la présence de manganèse dans votre eau sont des dépôts noirs, gris ou brun foncé sur les tuyaux et la plomberie. Le goût de l'eau est généralement visqueux et jaunâtre. Les mains peuvent s'assombrir en cas de contact prolongé et les ongles peuvent devenir noirs. Lorsque la concentration de ce minéral est élevée, des sédiments noirs peuvent apparaître dans l'eau.
L'image montre la différence entre la plaque formée par une eau à forte teneur en fer seul et celle qui contient en plus du manganèse.
Le manganèse appartient au troisième groupe de substances toxiques, c'est-à-dire qu'il est modérément dangereux, et si les conséquences les plus désagréables de la consommation d'"eau ferrugineuse" sont une constipation régulière, la situation est plus complexe. Bien qu'il soit impliqué dans les processus de fermentation, d'hématopoïèse et de formation des os, un excès de ce minéral peut affecter négativement la santé d'une personne. Les principales conséquences d'une consommation régulière d'eau à forte teneur en manganèse sont des troubles du système nerveux central, qui se manifestent par de la somnolence, de la faiblesse et parfois même des troubles dépressifs à long terme. Des études ont également confirmé que son excès peut avoir des effets négatifs sur le tractus gastro-intestinal, les reins et le tissu osseux. Ce dernier point est crucial pour les enfants, car il existe une maladie musculo-squelettique appelée rachitisme au manganèse.
Les principales sources de manganèse dans les eaux de surface sont les processus de lixiviation des minerais de fer et de manganèse et d'autres minéraux contenant du manganèse. Quant à sa teneur naturelle dans les eaux de puits, elle est due à la décomposition d'organismes vivants.
Le plomb dans l'eau
La norme pour le plomb dans l'eau potable en Ukraine est de 0,01 mg/l, ce qui est conforme aux normes internationales. La dose dangereuse est déjà de 1 mg/l, et le plomb est classé comme substance toxique dans le 2e groupe.
En Ukraine, la présence de plomb dans les eaux de surface est presque partout répandue. Le degré de contamination dépend du développement de l'industrie et de la circulation sur les autoroutes. Par exemple, dans les grandes villes et les villages situés à proximité des autoroutes, les eaux de surface dépassent souvent le PPM, ce qui signifie qu'il est généralement risqué de boire l'eau des puits ou des sources. Il convient de noter qu'en faible concentration, le plomb donne à l'eau un goût sucré agréable.
Parmi les effets néfastes, on peut citer les dommages causés aux systèmes nerveux et hématopoïétique, cardiovasculaire et excréteur, ainsi que l'altération de la fonction sexuelle chez les femmes et les hommes. Des études confirment également les effets cancérigènes du plomb. Il convient de noter que c'est chez les jeunes enfants qu'il est le plus toxique, car ils en absorbent jusqu'à 40 %, alors que les adultes n'en absorbent pas plus de 10 %.
Le plomb a un effet dangereux sur le système nerveux, et ses conséquences, là encore, touchent principalement les enfants. L'encéphalopathie saturnine s'accompagne de crises d'épilepsie, de maux de tête, etc. Selon le degré d'intoxication, les symptômes peuvent varier et se manifester avec une intensité différente. Chez les enfants, le saturnisme peut entraîner une diminution du développement mental, ainsi que des problèmes d'audition et de réactions visuelles.
Une autre conséquence fréquente est l'anémie, typique chez les enfants et similaire à une carence en fer classique. Les dysfonctionnements rénaux (néphropathie réversible et irréversible) sont fréquents.
Les effets sur le système cardiovasculaire et le tractus gastro-intestinal sont nettement moins importants que ceux sur le système nerveux central, mais on note également l'apparition d'une bradycardie et d'un certain nombre de réactions non spécifiques, respectivement.
Les principales sources de plomb dans l'eau et l'environnement sont les suivantes
- la métallurgie des métaux non ferreux (98 %) et ferreux (2 %) - il s'agit des processus d'obtention du métal lui-même, des alliages et de la transformation des matières premières ;
- la construction de machines, l'industrie des carburants et l'énergie - la pollution est causée par l'utilisation d'essence au plomb, qui entraîne la libération de toxines dans l'atmosphère et leur pénétration ultérieure dans les masses d'eau. Dans de nombreux pays développés, cette essence n'est pratiquement pas utilisée, alors qu'en Ukraine son utilisation est limitée, mais pas interdite ;
- l'industrie chimique - production de pigments. Aujourd'hui, la production de ces peintures est réduite au minimum ;
- les entreprises de transport - la même utilisation de l'essence ;
- les déchets ménagers - ce point est très important, les gens jettent les déchets organiques et les piles dans des conteneurs communs. Le fait de rapporter les piles domestiques et les batteries de voiture pour qu'elles soient recyclées ou éliminées correctement peut avoir un impact positif significatif sur l'environnement.
Le mercure dans l'eau
Tout le monde sait à quoi ressemblent les boules de mercure provenant d'un thermomètre cassé ; en fait, elles sont généralement considérées comme un risque majeur pour la santé, mais parlons maintenant des composés solubles du mercure. Il s'agit de composés inorganiques qui se forment lors de la combustion du charbon dans les centrales électriques, de l'utilisation des déchets industriels et de la production de batteries. Les composés de mercure sont ainsi libérés dans l'atmosphère, puis dans l'eau.
Le deuxième groupe de substances toxiques formées par les bactéries dans les plans d'eau et les océans est celui des composés organiques du mercure, dont l'un des plus courants est le méthylmercure. En Ukraine, il n'existe pas de niveaux critiques systémiques de mercure dans l'eau.
Le gisement de Mykytivka à Horlivka est un exemple de pollution industrielle au mercure.Depuis 2014, en raison de l'occupation de facto, la mine est dans un état de "mise en veilleuse sèche", en 2016, l'équipement a commencé à être vendu à la ferraille, et en 2018, l'équipement de pompage a été arrêté, ce qui a conduit à des inondations. Le niveau de contamination des eaux de surface et des eaux souterraines dans la région les rend impropres à la consommation.
Un autre exemple est le territoire de l'usine Radical à Kiev, qui n'est pas encore entièrement traité et présente certaines menaces.Mais ce facteur peut être ignoré dans la question de la contamination de l'eau potable, car l'eau du système centralisé d'approvisionnement en eau de Kiev n'est pas exposée au mercure. En outre, une augmentation non critique des niveaux de mercure peut être observée dans les villes où se trouvent des centrales thermiques alimentées au charbon.
Le cadmium dans l'eau
Il s'agit d'un métal lourd qui a de graves effets secondaires. Dans l'eau potable, le MPC du cadmium est de 0,001 mg/dm³, et tous les composés du cadmium sont toxiques, appartenant à la deuxième classe de toxicité. Les conséquences d'une intoxication aiguë peuvent être une augmentation de la pression artérielle, une insuffisance rénale et pulmonaire et des pathologies cardiovasculaires.
Il convient de noter que le cadmium est un agent cancérigène et qu'il peut s'accumuler dans le corps humain. Contrairement au mercure mentionné précédemment, il ne peut pas pénétrer dans le cerveau et n'a donc pas de neurotoxicité.
Les entreprises du complexe minier et métallurgique d'Ukraine sont les principaux pollueurs de l'eau par le cadmium. Elles sont concentrées près de Kryvyi Rih, Mariupol, Kamianske et Nikopol. Les eaux de surface et les eaux souterraines sont contaminées dans les zones proches des installations de production, de sorte que la source la plus sûre est l'eau du robinet, qui est traitée si possible.
Le zinc dans l'eau
Le zinc est un oligo-élément qui intervient en petites quantités dans le métabolisme des enzymes, ainsi que dans la formation des hormones stéroïdiennes, de l'insuline, etc. Si sa teneur est élevée, il peut être à l'origine de certaines maladies.
L'eau peut contenir des composés de zinc solubles, souvent des sulfates et des chlorures. En cas d'intoxication aux sels de zinc, des changements se produisent dans les reins, et en cas de surdosage critique, une jaunisse peut survenir. Il convient de noter qu'une exposition prolongée entraîne une diminution de la teneur en calcium dans le sang et les os, ce qui perturbe le métabolisme du phosphore et provoque l'ostéoporose.
Les principales sources de phosphore dans l'eau sont les entreprises métallurgiques et de construction de machines, avec une contribution significative des industries chimiques et pharmaceutiques, du travail du bois et du textile.
En Ukraine, la pollution des eaux de surface par le zinc est typique des villes où les industries métallurgiques et de construction mécanique sont développées : Kryvyi Rih, Mariupol et autres.
Nickel et cobalt dans l'eau
Le nickel est un oligo-élément important, dont les quantités excessives entraînent une excitabilité accrue du système nerveux central, une anémie et des réactions allergiques. Le nickel peut affecter la structure de l'ADN et augmente le risque de tumeurs. Le cobalt, quant à lui, a des effets similaires et peut également provoquer des maladies cardiaques.
En Ukraine, les gisements de nickel et de cobalt sont situés dans les régions de Kirovohrad et de Mykolaiv. La seule installation d'enrichissement est l'usine de ferronickel Pobuzhsky, près de Kropyvnytskyi. Quant à la production de produits nickelés, elle se situe principalement dans les régions de Poltava, Dnipro et Kirovohrad. On a également constaté que la teneur en nickel était supérieure au CPM dans le réservoir de Yavoriv, dans l'oblast de Lviv, qui était auparavant une carrière de soufre.
D'autres augmentations localisées du niveau de ces substances toxiques ont été observées.
Arsenic dans l'eau
Il convient de noter que l'arsenic est souvent appelé arsenic en raison des particularités de la traduction du russe à l'ukrainien. L'arsenic était l'un des poisons les plus populaires au Moyen Âge. Même de très faibles niveaux de sels d'arsenic dans l'eau potable sont dangereux pour l'homme. Il a un effet toxique sur tous les systèmes du corps humain et peut entraîner la mort.
Les sources de contamination naturelle par l'arsenic comprennent certains minéraux naturels, mais l'arsenic est le plus souvent introduit dans l'eau par des moyens anthropogéniques. Les entreprises de métallurgie des métaux non ferreux, les aciéries et les centrales thermiques alimentées au charbon en sont des exemples.
Des pesticides contenant une faible quantité d'arsenic sont également utilisés activement, et leur lessivage entraîne la contamination des eaux souterraines et, par conséquent, des masses d'eau.
Des niveaux élevés d'arsenic dans les eaux de surface sont observés dans le bassin de la rivière Tisza, dans l'ouest de l'Ukraine.
Comment purifier l'eau des métaux lourds ?
Un exemple de pollution industrielle au mercure est le gisement de Mykytivka à Horlivka.Depuis 2014, en raison de l'occupation de fait, la mine est en état de "mise en sommeil sec", en 2016, les équipements ont commencé à être vendus à la casse, et en 2018, les équipements de pompage ont été arrêtés, ce qui a conduit à des inondations.
L'échange d'ions réduit la teneur en métaux lourds et la dureté de l'eau et est souvent utilisé dans les stations d'épuration centralisées. Pour en savoir plus sur la technologie de l'échange d'ions, cliquez ici.
Pour éliminer le manganèse et le fer, des matériaux catalytiques spécifiques sont également utilisés pour les convertir en une forme insoluble et retenir les particules qui en résultent.
