Hoe water zuiveren van zware metalen?

Zware metalen zijn elementen uit het periodiek systeem van Mendelejev die metaalachtige eigenschappen en een groot moleculair gewicht hebben.

Hier zullen we u vertellen welke schade deze stoffen aan een persoon kunnen toebrengen, in welke regio's van Oekraïne bepaalde verontreinigende stoffen veel voorkomen en hun kenmerkende invloed op de menselijke gezondheid beschrijven. Tot slot laten we u kennismaken met de omgekeerde osmose technologie, die voorkomt dat gevaarlijke ionen in water en voedsel terechtkomen.

Welk water is verontreinigd?

Het is belangrijk om te begrijpen dat de meeste zouten van zware metalen in het milieu terechtkomen als gevolg van menselijke activiteiten - voornamelijk door emissies van mijnbouw- en verwerkingsbedrijven en thermische centrales. Met andere woorden, dit is antropogene vervuiling.

De grootste bron van vervuiling is afvalwater, dat met onvoldoende zuivering in oppervlaktewaterlichamen wordt geloosd. Een andere bron van zware metalen zijn rookgassen die op de grond neerslaan en wegspoelen in waterbronnen. En nog een, misschien wel de ernstigste vorm van vervuiling is het water dat vrijkomt bij het onderlopen van mijnbouwputten, waarbij zelfs het grondwater vervuild raakt.

Het is vermeldenswaard dat het maximale risico op vergiftiging door zouten van zware metalen toeneemt wanneer water zonder verdere behandeling uit oppervlaktewaterlichamen en putten wordt gebruikt. In gevallen waar grondwater verontreinigd is, wordt consumptie van water uit putten ook afgeraden. Dit geldt voornamelijk voor industriële regio's in Oost-Oekraïne.

Mangaan in het water

Let op: door de subtiliteiten van de vertaling van het Oekraïens naar het Russisch, wordt mangaan vaak mangaan genoemd. We beginnen met dit metaal omdat het na ijzer, dat we in een apart artikel hebben besproken, de meest voorkomende verontreiniging van putwater is.

Tekenen van mangaan in uw water zijn zwarte, grijze, donkerbruine afzettingen op pijpen en leidingen. De smaak van dergelijk water is meestal stroperig, gelig van kleur. Handen kunnen donkerder worden bij langdurig contact, en nagelplaten kunnen zwart worden. Bij hoge concentraties van dit mineraal kan er zwart bezinksel in het water verschijnen.

De afbeelding toont het verschil in tandplak dat gevormd wordt door water met alleen een hoog ijzergehalte en water dat daarnaast mangaan bevat.

Mangaan behoort tot de derde groep van giftige stoffen, dat wil zeggen dat het middelmatig gevaarlijk is, en terwijl de meest onaangename gevolgen van het drinken van "ijzerwater" regelmatige constipatie zijn, is het ingewikkelder. Ondanks het feit dat het betrokken is bij gistingsprocessen, hematopoëse en botvorming, kan een teveel aan dit mineraal de gezondheid van een persoon negatief beïnvloeden. De belangrijkste gevolgen van regelmatige consumptie van water met een hoog mangaangehalte zijn problemen van het centrale zenuwstelsel, die zich uiten in slaperigheid, zwakte en soms zelfs langdurige depressieve stoornissen. Studies hebben ook bevestigd dat een teveel aan mangaan een negatieve invloed kan hebben op het maagdarmkanaal, de nieren en het botweefsel. Dit laatste is cruciaal voor kinderen, aangezien er een spier- en skeletaandoening bestaat die mangaan rachitis wordt genoemd.

De belangrijkste bronnen van mangaan in oppervlaktewater zijn uitloogprocessen van ijzer-mangaanertsen en andere mangaanhoudende mineralen. Het natuurlijke mangaangehalte in putwater wordt veroorzaakt door de afbraak van levende organismen.

Lood in water

De norm voor lood in drinkwater in Oekraïne is 0,01 mg/l, wat overeenkomt met internationale normen. Een gevaarlijke dosis is al 1 mg/l, en lood is geclassificeerd als een giftige stof in de 2e groep.

Lood in oppervlaktewater in Oekraïne komt bijna overal voor. De mate van verontreiniging hangt af van de ontwikkeling van de industrie en het verkeer op snelwegen. In grote steden en dorpen in de buurt van snelwegen overschrijdt het oppervlaktewater bijvoorbeeld vaak de MPC, wat betekent dat het drinken van water uit putten of bronnen meestal riskant is. Het is vermeldenswaard dat lood in kleine concentraties water een aangename, zoetige smaak geeft.

Tot de schadelijke effecten behoren schade aan het zenuwstelsel, het hematopoëtische stelsel, het cardiovasculaire stelsel en de uitscheidingsorganen, en een verminderde seksuele functie bij vrouwen en mannen. Er zijn ook onderzoeken die de kankerverwekkende effecten van lood bevestigen. Het is vermeldenswaard dat het het meest giftig is voor jonge kinderen, omdat zij tot 40% ervan opnemen, terwijl volwassenen niet meer dan 10% opnemen.

Lood heeft een gevaarlijk effect op het zenuwstelsel, en de gevolgen ervan treffen opnieuw vooral kinderen. Loodencefalopathie gaat gepaard met epileptische aanvallen, hoofdpijn, enz. Afhankelijk van de mate van vergiftiging kunnen de symptomen variëren en zich met verschillende intensiteit manifesteren. Bij kinderen kan loodvergiftiging leiden tot een verminderde mentale ontwikkeling en problemen met het gehoor en het gezichtsvermogen.

Een ander veel voorkomend gevolg is bloedarmoede, die typisch is voor kinderen en lijkt op een klassiek ijzertekort. Nierfunctiestoornissen (reversibele en irreversibele nefropathie) komen vaak voor.
Het effect op het cardiovasculaire systeem en het maag-darmkanaal is aanzienlijk minder dan op het centrale zenuwstelsel, maar het wordt ook opgemerkt in de ontwikkeling van respectievelijk bradycardie en een aantal aspecifieke reacties.

De belangrijkste bronnen van lood in water en milieu zijn:

• non-ferrometallurgie (98%) en ferrometallurgie (2%) - dit zijn de processen voor het verkrijgen van het metaal zelf, legeringen en de verwerking van grondstoffen;
• machinebouw, brandstofindustrie en energie - vervuiling wordt veroorzaakt door het gebruik van gelode benzine, waardoor giftige stoffen in de atmosfeer terechtkomen en vervolgens in waterlichamen terechtkomen. In veel ontwikkelde landen wordt dergelijke benzine praktisch niet gebruikt, terwijl het gebruik ervan in Oekraïne beperkt is, maar niet verboden;
• chemische industrie - productie van pigmenten. Tegenwoordig wordt de productie van dergelijke verf geminimaliseerd;
• transportbedrijven - hetzelfde gebruik van benzine;
• huishoudelijk afval - dit punt is erg belangrijk, mensen gooien organisch afval en batterijen in gemeenschappelijke containers. Het inleveren van huishoudelijke en autobatterijen voor recycling of een correcte verwijdering kan een aanzienlijke positieve invloed hebben op het milieu.

Kwik in water

Iedereen weet hoe kwikbolletjes uit een kapotte thermometer eruit zien, ze worden zelfs algemeen beschouwd als een groot gevaar voor de gezondheid, maar laten we het eens hebben over oplosbare kwikverbindingen. Dit zijn anorganische verbindingen die gevormd worden bij het verbranden van kolen in elektriciteitscentrales, het verwerken van industrieel afval en de productie van batterijen. Zo komen kwikverbindingen vrij in de atmosfeer en vervolgens in het water.

De tweede groep giftige stoffen die door bacteriën in waterlichamen en de oceaan worden gevormd, zijn organische kwikverbindingen. Een van de meest voorkomende is methylkwik. In Oekraïne zijn er geen systemische kritische niveaus van kwik in het water.

Een voorbeeld van industriële kwikvervuiling is de Mykytivka afzetting in Horlivka.Sinds 2014, als gevolg van de de facto bezetting, is de mijn in een staat van "droge mottenballen", in 2016 begon men de apparatuur te verkopen voor schroot, en in 2018 werd de pompapparatuur stilgelegd, wat leidde tot overstromingen. De mate van verontreiniging van het oppervlakte- en grondwater in het gebied maakt het ongeschikt om te drinken.

Een ander voorbeeld is het grondgebied van de Radical-fabriek in Kiev, die nog niet volledig gezuiverd is en bepaalde bedreigingen met zich meebrengt, maar deze factor kan buiten beschouwing worden gelaten in de kwestie van drinkwaterverontreiniging, aangezien water uit het gecentraliseerde watervoorzieningssysteem in Kiev niet wordt blootgesteld aan kwik. Ook kan een niet-kritieke stijging van het kwikgehalte worden waargenomen in steden met kolengestookte thermische centrales.

Cadmium in water

Dit is een zwaar metaal dat ernstige bijwerkingen heeft. In drinkwater is de MPC voor cadmium 0,001 mg/dm³, en alle cadmiumverbindingen zijn giftig en behoren tot de tweede toxiciteitsklasse. De werking is gebaseerd op het vermogen om zwavelhoudende zuren en enzymen te binden, wat resulteert in nefro- en hepatotoxiciteit. De gevolgen van acute vergiftiging kunnen een verhoging van de bloeddruk, nier- en longfalen en cardiovasculaire pathologieën zijn.

In tegenstelling tot het eerder genoemde kwik kan cadmium de hersenen niet binnendringen en heeft het dus geen neurotoxiciteit.
De ernstigste watervervuilers met cadmium zijn ondernemingen uit de mijnbouw en het metallurgische complex van Oekraïne, die geconcentreerd zijn in de buurt van Kryvyi Rih, Mariupol, Kamianske en Nikopol. Zowel oppervlaktewater als grondwater zijn verontreinigd in de gebieden in de buurt van de productiefaciliteiten, dus de veiligste bron is kraanwater, dat indien mogelijk behandeld wordt.

Zink in water

Zink is een sporenelement dat in kleine hoeveelheden betrokken is bij het metabolisme van enzymen en bij de vorming van steroïde hormonen, insuline, enz. Als het gehalte hoog is, kan het specifieke ziekten veroorzaken.

Water kan oplosbare zinkverbindingen bevatten, vaak sulfaten en chloriden. Bij intoxicatie met zinkzouten treden er veranderingen op in de nieren, en bij een kritieke overdosis kan er geelzucht optreden. Het is vermeldenswaard dat langdurige blootstelling een daling van het calciumgehalte in het bloed en de botten veroorzaakt, waardoor het fosformetabolisme wordt verstoord en osteoporose kan ontstaan.Het heeft ook kankerverwekkende eigenschappen en kan bij systemische blootstelling onvruchtbaarheid veroorzaken.

De belangrijkste bronnen van fosfor in water zijn metaalverwerkende en machinebouwbedrijven, met een aanzienlijke bijdrage van de chemische en farmaceutische industrie, houtbewerking en textielindustrie.

In Oekraïne is de vervuiling van het oppervlaktewater door zink typisch voor steden met een ontwikkelde metallurgische industrie en machinebouw: Kryvyi Rih, Mariupol en andere.

Nikkel en kobalt in water

Nikkel is een belangrijk spoorelement, waarvan een te grote hoeveelheid leidt tot verhoogde prikkelbaarheid van het centrale zenuwstelsel, bloedarmoede en allergische reacties. Nikkel kan de structuur van DNA aantasten en verhoogt het risico op tumoren. Kobalt heeft vergelijkbare effecten en kan ook hartaandoeningen veroorzaken.

In Oekraïne bevinden zich nikkel- en kobaltafzettingen in de regio's Kirovohrad en Mykolaiv. De enige verrijkingsinstallatie is de Pobuzhsky Ferronickel Plant bij Kropyvnytskyi. De productie van vernikkelde producten vindt voornamelijk plaats in de regio's Poltava, Dnipro en Kirovohrad. Er is ook nikkel gevonden boven de MPC in het Yavoriv Reservoir in Lviv Oblast, dat vroeger een zwavelgroeve was.
Er zijn andere lokale stijgingen in het niveau van deze giftige stoffen.

Arseen in water

Arseen wordt vaak Arsenicum genoemd vanwege de eigenaardigheden van de vertaling van het Russisch naar het Oekraïens. Arseen was een van de populairste vergiften in de Middeleeuwen. Zelfs zeer lage concentraties arseenzouten in drinkwater zijn gevaarlijk voor mensen. Het heeft een toxisch effect op alle systemen van het menselijk lichaam en kan tot de dood leiden.

Bronnen van natuurlijke arseenverontreiniging zijn onder andere sommige natuurlijke mineralen, maar vaker wordt het op antropogene wijze in het water gebracht. Bronnen zijn onder andere non-ferrometallurgische bedrijven, staalfabrieken en kolengestookte thermische centrales.

Pesticiden met een klein arseengehalte worden ook actief gebruikt en het uitwassen ervan leidt tot verontreiniging van het grondwater en dus van waterlichamen.

In het stroomgebied van de rivier de Tisza in het westen van Oekraïne worden hoge arseenniveaus in oppervlaktewater waargenomen.

Hoe water zuiveren van zware metalen?

Een voorbeeld van industriële kwikvervuiling is de Mykytivka afzetting in Horlivka.Sinds 2014, als gevolg van de de facto bezetting, is de mijn in een staat van "droge mottenballen", in 2016 begon men de apparatuur te verkopen voor schroot, en in 2018 werd de pompapparatuur stilgelegd, wat leidde tot overstromingen.

Ionenwisseling vermindert het gehalte aan zware metalen en hardheid, en wordt vaak gebruikt in gecentraliseerde waterzuiveringsinstallaties. Lees hier meer over ionenwisselingstechnologie.

Om mangaan en ijzer te verwijderen, worden ook specifieke katalytische materialen gebruikt om ze in een onoplosbare vorm om te zetten en de resulterende deeltjes vast te houden.