Le cadmium est l'un des rares oligo-éléments. Il migre dans les eaux souterraines chaudes avec du zinc et d'autres éléments sujets à la formation de sulfures naturels, de tellurures, de sulfures et de sulfosels et se concentre dans les dépôts hydrothémaux. Dans les roches volcaniques, le cadmium est contenu jusqu'à 0,2 mg/kg ; dans les roches sédimentaires, en particulier, dans les argiles, jusqu'à 0,3 mg/kg ; dans les calcaires, 0,035 mg/kg ; et dans le sol, jusqu'à 0,06 mg/kg.

Comment le cadmium pénètre-t-il dans l'eau?

L'entrée de cadmium dans les eaux naturelles est due au processus de lessivage des sols, du cuivre et des minerais polymétalliques, au processus de décomposition des organismes aquatiques qui accumulent le cadmium. Les formes dissoutes du cadmium sont des complexes organo-minéraux et minéraux. Les composés sorbés du cadmium représentent sa principale forme en suspension. La majeure partie du cadmium migre dans le cadre des cellules d'hydrobionate.

Pourquoi le cadmium est-il dangereux dans l'eau ?

Le cadmium est l'un des métaux lourds les plus toxiques. Le SanPin russe lui a attribué le statut de "substances hautement dangereuses", la 2ème classe de danger. Comme de nombreux autres métaux lourds, le cadmium peut s'accumuler dans l'organisme. Il faudra de 10 à 35 ans pour sa demi-vie. Dans le corps d'une personne de 50 ans, le cadmium peut être contenu en une quantité de 30 à 50 g.Les principaux lieux d'accumulation de cadmium sont les reins, de 30 à 60% de la quantité totale, et le foie, de 20 à 25 %. Le cadmium restant se trouve dans le pancréas, les os tubulaires, la rate et d'autres tissus et organes.

Un excès de cadmium lorsqu'il pénètre dans l'organisme peut provoquer le développement d'hypertension, de lésions hépatiques, d'anémie, d'emphysème pulmonaire, de cardiopathie, de malformations squelettiques et d'ostéoporose. Les composés de cadmium sont extrêmement dangereux. L'action du cadmium se traduit par l'inhibition de l'activité de certains systèmes enzymatiques due au blocage des groupes amine, carboxyle et SH des molécules protéiques, ainsi que d'un certain nombre d'oligo-éléments. Une exposition prolongée au cadmium provoque des dommages aux poumons et aux reins, un affaiblissement des os.

Les principaux symptômes de l'empoisonnement au cadmium :

• Dommages au système nerveux central;
• Protéine dans l'urine;
• Douleurs aiguës dans les os;
• Dysfonctionnement des organes génitaux;
• Pierres dans les reins.

Toutes les formes chimiques du cadmium sont dangereuses. Selon les estimations de l'OMS, la dose unique létale de cadmium est de 350 à 3500 mg. Une caractéristique du cadmium est sa longue durée de rétention : en une journée, seulement 0,1 % de la dose est excrétée par le corps humain.

Un exemple illustratif est la maladie itai-itai, signalée pour la première fois dans les années 1940 au Japon. Les patients ont présenté des douleurs musculaires sévères (myalgies), des lésions rénales, des déformations squelettiques et des fractures osseuses. En 15 à 30 ans, environ 150 personnes sont mortes d'une intoxication chronique au cadmium. La raison de l'empoisonnement était l'irrigation des plantations de soja et des rizières avec l'eau de la rivière Jingu, qui contenait du cadmium provenant des effluents des mines de zinc. À la suite de la recherche, il s'est avéré que le cadmium pénétrait dans le corps des personnes malades à raison de 600 mcg par jour. L'un des principaux produits alimentaires des Japonais est le riz et les fruits de mer, et étant donné la capacité de ces produits à accumuler du cadmium à des concentrations élevées, la maladie est devenue grave à grande échelle.

En cas d'intoxication alimentaire aiguë au cadmium avec de l'eau, une dose unique de 13 à 15 mg suffit. À ce cas il existe des signes de gastro-entérite aiguë: convulsions et douleurs dans la région épigastrique, vomissements.

Concentration maximale admissible de cadmium dans l'eau

Selon la norme russe SanPin 2.1.4.1074-01, la concentration maximale autorisée de cadmium est de 0,001 mg/dm3. Dans les pays de l'UE, ce chiffre est de 0,005 mg / dm3.

Méthodes de purification de l'eau à partir de cadmium

La purification de l'eau à partir de cadmium est considérée comme l'une des procédures les plus difficiles. Par conséquent, des exigences assez élevées sont imposées aux systèmes de purification : purification de l'eau du cadmium, désinfection, réduction de la dureté, rétention du chlore actif, des matières organiques et autres substances dangereuses, augmentation des indicateurs organoleptiques. Afin de sélectionner la méthode de purification la plus efficace pour des besoins spécifiques, il est nécessaire de déterminer la source, le niveau d'impuretés, etc., en d'autres termes, de procéder à une analyse détaillée de l'eau.

Purification de l'eau du cadmium à l'aide de réactifs

La purification de l'eau à partir du cadmium est réalisée principalement par une méthode chimique. Sous la condition d'un changement de pH, le cadmium est converti en une forme insoluble, précipite et est éliminé. Le choix des produits chimiques utilisés pour le traitement de l'eau dépend de la concentration en cadmium, du degré de purification requis et de la présence d'impuretés.

Lorsque la substance est transférée sous une forme insoluble, une séparation se produit en raison de la décantation gravitationnelle du cadmium à l'aide de décanteurs. De ces conteneurs, le cadmium décanté est pompé à des fins de déshydratation et de séchage. C'est une méthode assez simple, elle s'est donc généralisée. Cependant, cette méthode n'est pas sans inconvénients, dont le principal est une grande sensibilité aux autres composés qui ne permettent pas la précipitation du cadmium.

Méthode membranaire de purification de l'eau à partir de cadmium

Cette méthode est considérée comme la plus efficace et consiste en l'utilisation d'une installation spéciale avec des cloisons à membrane. Les membranes se distinguent par une sélectivité élevée, c'est-à-dire la capacité de séparer les substances. Une cloison semi-perméable est capable de ne laisser passer à travers elle que de l'eau débarrassée des impuretés. Les impuretés, à leur tour, s'accumulent de l'autre côté. Les chicanes sont faites d'un matériau durable et chimiquement résistant à l'environnement du liquide à nettoyer. L'un des principaux avantages est la capacité de la membrane à remplir ses fonctions pendant toute la durée de vie, tout en maintenant un rendement élevé.

Filtres domestiques

Les systèmes de filtration d'eau domestique sont très populaires - robinets séparés pour l'eau propre, buses de robinet, filtres de bureau pour éviers, filtres de type cruche et autres.

Les métaux lourds font partie des polluants prioritaires dont la surveillance est obligatoire dans tous les milieux.

Terme métaux lourds, caractérisant un large groupe de polluants, a récemment reçu une diffusion importante. Dans divers travaux scientifiques et appliqués, les auteurs interprètent le sens de ce concept de différentes manières. À cet égard, le nombre d'éléments attribués au groupe des métaux lourds varie dans une large gamme.

De nombreuses caractéristiques sont retenues comme critères d'appartenance : masse atomique, densité, toxicité, prévalence dans le milieu naturel, degré d'implication dans les cycles naturels et technogéniques. Dans certains cas, la définition des métaux lourds inclut des éléments cassants (par exemple, le bismuth) ou des métalloïdes (par exemple, l'arsenic).

Dans des ouvrages consacrés aux problèmes de pollution de l'environnement environnement naturel et surveillance environnementale, aujourd'hui plus de 40 métaux de D.I. Mendeleev avec une masse atomique de plus de 50 unités atomiques : Va, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Sn, Hg, Pb, Be, etc.

Dans le même temps, les conditions suivantes jouent un rôle important dans la catégorisation des métaux lourds : leur forte toxicité pour les organismes vivants à des concentrations relativement faibles, ainsi que leur capacité à se bioaccumuler et à se bioamplifier.

Presque tous les métaux qui relèvent de cette définition (à l'exception du plomb, du mercure, du cadmium et du bismuth, dont le rôle biologique n'est actuellement pas clair) participent activement aux processus biologiques et font partie de nombreuses enzymes. Selon la classification de N. Reimers, les métaux d'une densité supérieure à 8 g / cm 3 doivent être considérés comme lourds. Ainsi, les métaux lourds comprennent : Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Hg, Pb, Be.

Formellement, la définition des métaux lourds correspond à un grand nombre d'éléments. Cependant, selon des chercheurs impliqués dans des activités pratiques liées à l'organisation d'observations de l'état et de la pollution environnement, les composés de ces éléments sont loin d'être équivalents en tant que polluants.

Par conséquent, dans de nombreux travaux, il y a un rétrécissement de la portée du groupe de métaux lourds, conformément aux critères de priorité, en raison de la direction et des spécificités du travail.

Ainsi, dans les travaux désormais classiques de Yu. A. Izrael, dans la liste des produits chimiques à déterminer dans les milieux naturels aux stations de fond des réserves de biosphère, les métaux lourds sont nommés Pb, Hg, Cu.

D'autre part, selon la décision du groupe de travail sur les émissions de métaux lourds, travaillant sous les auspices de la Commission économique des Nations Unies pour l'Europe et collectant et analysant des informations sur les émissions de polluants dans les pays européens, seuls le Zn, le Hg et le Pb ont été classés comme métaux lourds.

Selon la définition de N. Reimers, les métaux nobles et rares se distinguent des métaux lourds, respectivement, seuls Pb, Cu, Zn, Ni subsistent. , Co, Sn, Be, Hg.

Dans les travaux appliqués, Pt, Au et Mn sont le plus souvent ajoutés au nombre de métaux lourds.

Les ions métalliques sont des composants indispensables des masses d'eau naturelles. Selon les conditions environnementales (pH, potentiel redox, présence de ligands), ils existent à différents degrés d'oxydation et font partie de divers composés inorganiques et organométalliques, qui peuvent être véritablement dissous, dispersés colloïdalement, ou faire partie de suspensions minérales et organiques. .

Les formes véritablement dissoutes des métaux, à leur tour, sont très diverses, ce qui est associé aux processus d'hydrolyse, de polymérisation hydrolytique (formation de complexes hydroxo polynucléaires) et de complexation avec divers ligands.

En conséquence, tant les propriétés catalytiques des métaux que leur disponibilité pour les microorganismes aquatiques dépendent des formes de leur existence dans l'écosystème aquatique.

De nombreux métaux forment des complexes assez solides avec la matière organique ; ces complexes sont l'une des formes les plus importantes de migration d'éléments dans les eaux naturelles.

La plupart des complexes organiques sont formés par le cycle chélate et sont stables. Les complexes formés par les acides du sol avec des sels de fer, d'aluminium, de titane, d'uranium, de vanadium, de cuivre, de molybdène et d'autres métaux lourds sont relativement bien solubles dans les milieux neutres, légèrement acides et légèrement alcalins. Ainsi, les complexes organométalliques sont capables de migrer dans les eaux naturelles sur des distances très importantes.

Ceci est particulièrement important pour les eaux peu minéralisées et, tout d'abord, les eaux de surface, dans lesquelles la formation d'autres complexes est impossible.

Pour comprendre les facteurs qui régulent la concentration en métaux dans les eaux naturelles, leur réactivité chimique, leur biodisponibilité et leur toxicité, il est nécessaire de connaître non seulement la teneur totale, mais également la proportion de formes métalliques libres et liées.

La transition des métaux en milieu aqueux vers la forme complexe métallique a trois conséquences :

1. Il peut y avoir une augmentation de la concentration totale d'ions métalliques en raison de sa transition en solution à partir des sédiments du fond ;

2. La perméabilité membranaire des ions complexes peut différer significativement de la perméabilité des ions hydratés ;

3. La toxicité du métal résultant de la complexation peut changer considérablement.

Ainsi, les formes chélates de Cu, Pb et Hg sont moins toxiques que les ions libres. Pour comprendre les facteurs qui régulent la concentration en métaux dans les eaux naturelles, leur réactivité chimique, leur biodisponibilité et leur toxicité, il est nécessaire de connaître non seulement la teneur totale, mais également la proportion de formes liées et libres.

Les sources de pollution de l'eau par les métaux lourds sont les eaux usées des ateliers de galvanisation, des mines, de la métallurgie ferreuse et non ferreuse et des usines de construction mécanique. Les métaux lourds se trouvent dans les engrais et les pesticides et peuvent pénétrer dans les plans d'eau avec le ruissellement des terres agricoles.

Une augmentation de la concentration de métaux lourds dans les eaux naturelles est souvent associée à d'autres types de pollution, comme l'acidification.

La précipitation des précipitations acides contribue à une diminution de la valeur du pH et à la transition des métaux d'un état adsorbé sur des substances minérales et organiques à un état libre.

Vanadium

Le vanadium est principalement à l'état dispersé et se trouve dans les minerais de fer, le pétrole, l'asphalte, le bitume, le schiste bitumineux, le charbon, etc. L'une des principales sources de pollution par le vanadium des eaux naturelles est le pétrole et ses produits.

Il se produit dans les eaux naturelles à de très faibles concentrations: dans l'eau des rivières de 0,2 à 4,5 μg / dm 3, dans l'eau de mer - en moyenne 2,0 μg / dm 3

Dans la migration du vanadium, le rôle de ses composés complexes dissous avec les substances organiques, notamment avec les acides humiques, est essentiel.

Des concentrations élevées de vanadium sont nocives pour la santé humaine. Le MPC pour le vanadium est de 0,1 mg/dm 3 (indicateur limite de nocivité - sanitaire-toxicologique) .

Bismuth

Les sources naturelles de bismuth entrant dans les eaux naturelles sont les processus de lixiviation des minéraux contenant du bismuth. La source d'entrée dans les eaux naturelles peut également être les eaux usées des industries pharmaceutiques et des parfums, certaines entreprises de l'industrie du verre.

On le trouve dans les eaux de surface non polluées à des concentrations inférieures au microgramme. La concentration la plus élevée a été trouvée dans les eaux souterraines et est de 20 µg/dm 3 , dans les eaux de mer - 0,02 mcg / dm 3 . MAC est de 0,1 mg/dm 3 .

Le fer

Les principales sources de composés de fer dans les eaux de surface sont les processus d'altération chimique des roches, accompagnés de leur destruction mécanique et de leur dissolution. Au cours du processus d'interaction avec les substances minérales et organiques contenues dans les eaux naturelles, un complexe complexe de composés de fer se forme, qui se trouvent dans l'eau à l'état dissous, colloïdal et en suspension. Des quantités importantes de fer proviennent des eaux de ruissellement souterraines et des eaux usées des entreprises des industries métallurgiques, métallurgiques, textiles, de peinture et de vernis et des effluents agricoles.

Les équilibres de phase dépendent de la composition chimique des eaux, du pH et, dans une certaine mesure, de la température. Dans l'analyse de routine sous une forme pondérée émettent des particules d'une taille supérieure à 0,45 microns. Il s'agit principalement de minéraux ferreux, d'oxyde de fer hydraté et de composés de fer adsorbés sur des suspensions.

Les formes véritablement dissoutes et colloïdales sont généralement considérées ensemble. Le fer dissous est représenté par des composés sous forme ionique, sous la forme d'un hydroxocomplexe et de complexes avec des substances inorganiques et organiques dissoutes d'eaux naturelles.

Sous forme ionique, principalement Fe (II) migre, et Fe (III) en l'absence de substances complexantes ne peut pas être en quantité significative à l'état dissous.

À la suite d'une oxydation chimique et biochimique (avec la participation de bactéries du fer), Fe (II) passe en Fe (III) qui, en s'hydrolysant, précipite sous forme de Fe (OH) 3.

Fe(II) et Fe(III) se caractérisent tous deux par une tendance à former des complexes hydroxo des types +, 4+, +, 3+ et autres, coexistant en solution à différentes concentrations en fonction du pH et déterminant généralement l'état de le système du fer.-hydroxyle.

La principale forme d'occurrence du Fe (III) dans les eaux de surface est ses composés complexes avec des composés inorganiques et organiques dissous, principalement des substances humiques.

A pH = 8,0, la forme principale est Fe(OH) 3. La forme colloïdale du fer est la moins étudiée, c'est l'oxyde de fer hydraté Fe(OH) 3 et se complexe avec des substances organiques.

Les concentrations de fer les plus élevées (jusqu'à plusieurs dizaines et centaines de milligrammes par 1 dm 3 ) sont observées dans les eaux souterraines à faible pH.

Étant un élément biologiquement actif, le fer affecte dans une certaine mesure l'intensité du développement du phytoplancton et la composition qualitative de la microflore du réservoir.

Les concentrations en fer sont soumises à des fluctuations saisonnières marquées. Habituellement, dans les réservoirs à productivité biologique élevée, pendant la période de stagnation estivale et hivernale, une augmentation de la concentration de fer dans les couches inférieures de l'eau est perceptible. Le brassage automne-printemps des masses d'eau (homothermie) s'accompagne de l'oxydation de Fe (II) en Fe (III) et de la précipitation de ce dernier sous forme de Fe(OH) 3 .

Le MPC du fer est de 0,3 mg/dm 3

Cadmium

Il pénètre dans les eaux naturelles lors du lessivage des sols, des minerais polymétalliques et de cuivre, suite à la décomposition des organismes aquatiques capables de l'accumuler.

Les composés de cadmium sont transportés dans les eaux de surface avec les eaux usées des usines de plomb-zinc, des usines de traitement des minerais, de plusieurs entreprises chimiques (production d'acide sulfurique), de la production galvanique, ainsi que des eaux de mine.

La diminution de la concentration des composés de cadmium dissous se produit en raison des processus de sorption, de précipitation d'hydroxyde et de carbonate de cadmium et de leur consommation par les organismes aquatiques.

Les formes dissoutes du cadmium dans les eaux naturelles sont principalement des complexes minéraux et organo-minéraux. La principale forme en suspension du cadmium est constituée de ses composés adsorbés. Une partie importante du cadmium peut migrer à l'intérieur des cellules des organismes aquatiques.

Dans les eaux fluviales non contaminées et légèrement polluées, le cadmium est contenu dans des concentrations inférieures au microgramme ; dans les eaux polluées et usées, la concentration de cadmium peut atteindre des dizaines de microgrammes par 1 dm3.

Les composés de cadmium jouent un rôle important dans la vie des animaux et des humains. Il est toxique à fortes concentrations, en particulier en combinaison avec d'autres substances toxiques.

MAC est de 0,001 mg/dm 3 . Le signe limite de nocivité est toxicologique.

Cobalt

Les composés de cobalt pénètrent dans les eaux naturelles en raison de leur lessivage de la pyrite de cuivre et d'autres minerais, des sols lors de la décomposition des organismes et des plantes, ainsi que des eaux usées des usines métallurgiques, métallurgiques et chimiques. Certaines quantités de cobalt proviennent des sols à la suite de la décomposition d'organismes végétaux et animaux.

Les composés de cobalt dans les eaux naturelles sont à l'état dissous et en suspension, dont le rapport quantitatif est déterminé par la composition chimique de l'eau, la température et les valeurs de pH.

Les formes dissoutes sont principalement représentées par des composés complexes, y compris ceux avec des substances organiques dans les eaux naturelles. Les composés divalents du cobalt sont les plus caractéristiques des eaux de surface. En présence d'agents oxydants, le cobalt trivalent peut exister à des concentrations appréciables.

Le cobalt est l'un des éléments biologiquement actifs et se trouve toujours dans le corps des animaux et des plantes. Une teneur insuffisante en cobalt dans les plantes est associée à sa teneur insuffisante dans les sols, ce qui contribue au développement de l'anémie chez les animaux (zone de taïga-forêt non chernozem).

Dans le cadre de la vitamine B 12, le cobalt a un effet très actif sur l'apport de substances azotées, une augmentation de la teneur en chlorophylle et en acide ascorbique, active la biosynthèse et augmente la teneur en azote protéique des plantes. Cependant, des concentrations élevées de composés de cobalt sont toxiques.

Dans les eaux fluviales non polluées et légèrement polluées, sa teneur varie de dixièmes à millièmes de milligramme pour 1 dm 3, la teneur moyenne dans l'eau de mer est de 0,5 μg / dm 3 .

MAC est de 0,1 mg/dm 3 .

Manganèse

Le manganèse pénètre dans les eaux de surface à la suite de la lixiviation des minerais de ferromanganèse et d'autres minéraux contenant du manganèse (pyrolusite, psilomélane, brownite, manganite, ocre noire). Des quantités importantes de manganèse proviennent de la décomposition d'animaux aquatiques et d'organismes végétaux, en particulier le bleu-vert, les diatomées et les plantes aquatiques supérieures. Les composés de manganèse sont rejetés dans des réservoirs avec les eaux usées des usines de traitement du manganèse, des usines métallurgiques, des entreprises de l'industrie chimique et des eaux minières.

La diminution de la concentration des ions manganèse dans les eaux naturelles résulte de l'oxydation du Mn (II) en MnO 3 et d'autres oxydes de valence élevée qui précipitent. Les principaux paramètres qui déterminent la réaction d'oxydation sont la concentration en oxygène dissous, le pH et la température. La concentration des composés de manganèse dissous diminue en raison de leur utilisation par les algues.

La principale forme de migration des composés du manganèse dans les eaux de surface est constituée de suspensions dont la composition est déterminée à son tour par la composition des roches drainées par les eaux, ainsi que des hydroxydes colloïdaux de métaux lourds et des composés du manganèse sorbés.

Les substances organiques et les processus de formation complexe de manganèse avec des ligands inorganiques et organiques revêtent une importance essentielle dans la migration du manganèse sous forme dissoute et colloïdale.

Le Mn(II) forme des complexes solubles avec les bicarbonates et les sulfates. Les complexes de manganèse avec un ion chlorure sont rares.

Les composés complexes de Mn (II) avec des substances organiques sont généralement moins forts qu'avec d'autres métaux de transition. Ceux-ci comprennent des composés avec des amines, des acides organiques, des acides aminés et des substances humiques.

Le Mn(III) à fortes concentrations ne peut être à l'état dissous qu'en présence d'agents complexants puissants.

Le Mn(VI) n'est pas présent dans les eaux naturelles.

Dans les eaux fluviales, la teneur en manganèse varie généralement de 1 à 160 µg/dm 3 , la teneur moyenne dans les eaux de mer est de 2 µg/dm 3 .

La concentration de manganèse dans les eaux de surface est soumise à des fluctuations saisonnières.

Les facteurs déterminant l'évolution des concentrations de manganèse sont le rapport entre le ruissellement de surface et le ruissellement souterrain, l'intensité de sa consommation lors de la photosynthèse, la décomposition du phytoplancton, des micro-organismes et de la végétation aquatique supérieure, ainsi que les processus de sa sédimentation au fond. plans d'eau.

Le rôle du manganèse dans la vie des plantes supérieures et des algues dans les plans d'eau est très important. Le manganèse contribue à l'utilisation du CO 2 par les plantes, ce qui augmente l'intensité de la photosynthèse, participe aux processus de récupération des nitrates et d'assimilation de l'azote par les plantes. Le manganèse favorise la transition du Fe (II) actif vers le Fe (III), qui protège la cellule de l'empoisonnement, accélère la croissance des organismes, etc. Le rôle écologique et physiologique important du manganèse nécessite l'étude et la distribution du manganèse dans les eaux naturelles.

Pour les réservoirs à usage sanitaire, le MPC pour l'ion manganèse est fixé à 0,1 mg/dm 3 .

Cuivre

Le cuivre est l'un des oligo-éléments les plus importants. L'activité physiologique du cuivre est principalement liée à son inclusion dans la composition des centres actifs des enzymes redox. Une teneur insuffisante en cuivre dans les sols affecte négativement la synthèse des protéines, des graisses et des vitamines et contribue à l'infertilité des organismes végétaux.

Le cuivre est impliqué dans le processus de photosynthèse et affecte l'absorption de l'azote par les plantes. Dans le même temps, des concentrations excessives de cuivre ont un effet néfaste sur les organismes végétaux et animaux.

Les composés de Cu(II) sont les plus courants dans les eaux naturelles.

Parmi les composés de Cu (I), les plus courants sont peu solubles dans l'eau Cu 2 O, Cu 2 S, CuCl. En présence de ligands en milieu aqueux, parallèlement à l'équilibre de dissociation des hydroxydes, il faut tenir compte de la formation de diverses formes complexes en équilibre avec les ions métalliques aqua.

La principale source de cuivre entrant dans les eaux naturelles est les eaux usées des industries chimiques et métallurgiques, les eaux de mine et les réactifs aldéhydiques utilisés pour tuer les algues. Le cuivre peut se former à la suite de la corrosion des tuyaux en cuivre et d'autres structures utilisées dans les systèmes d'eau. Dans les eaux souterraines, la teneur en cuivre est due à l'interaction de l'eau avec les roches qui en contiennent (chalcopyrite, chalcocite, covellite, bornite, malachite, azurite, chrysacolle, brotantine).

La concentration maximale autorisée de cuivre dans l'eau des réservoirs à usage sanitaire est de 0,1 mg / dm 3 (le signe limite de nocivité est sanitaire général).

Molybdène

Les composés de molybdène pénètrent dans les eaux de surface en raison de leur lessivage à partir de minéraux exogènes contenant du molybdène. Le molybdène pénètre également dans les plans d'eau avec les eaux usées des usines de traitement et des entreprises de métallurgie non ferreuse. Une diminution des concentrations de composés du molybdène résulte de la précipitation de composés difficilement solubles, des processus d'adsorption par les suspensions minérales et de la consommation par les organismes aquatiques végétaux.

Le molybdène dans les eaux de surface est principalement sous forme de MoO 4 -2, il est très probable qu'il existe sous forme de complexes organominéraux. La possibilité d'une certaine accumulation à l'état colloïdal découle du fait que les produits d'oxydation de la molybdénite sont des substances lâches finement dispersées.

Dans les eaux fluviales, le molybdène se trouve à des concentrations de 2,1 à 10,6 µg/dm 3 . L'eau de mer contient en moyenne 10 μg/dm 3 de molybdène.

En petites quantités, le molybdène est nécessaire au développement normal des organismes végétaux et animaux. Le molybdène fait partie de l'enzyme xanthine oxydase. Avec une carence en molybdène, l'enzyme se forme en quantités insuffisantes, ce qui provoque des réactions négatives dans le corps. À fortes concentrations, le molybdène est nocif. Avec un excès de molybdène, le métabolisme est perturbé.

La concentration maximale autorisée de molybdène dans les réservoirs à usage sanitaire est de 0,25 mg/dm 3 .

Arsenic

L'arsenic pénètre dans les eaux naturelles à partir de sources minérales, de zones de minéralisation en arsenic (pyrites d'arsenic, réalgar, orpiment), ainsi que de zones d'oxydation de roches de types polymétalliques, cuivre-cobalt et tungstène. Une certaine quantité d'arsenic provient des sols, ainsi que de la décomposition d'organismes végétaux et animaux. La consommation d'arsenic par les organismes aquatiques est l'une des raisons de la diminution de sa concentration dans l'eau, qui se manifeste le plus clairement pendant la période de développement intensif du plancton.

Des quantités importantes d'arsenic pénètrent dans les plans d'eau avec les eaux usées des usines de traitement, les déchets de la production de colorants, les tanneries et les usines de pesticides, ainsi que les terres agricoles où les pesticides sont utilisés.

Dans les eaux naturelles, les composés d'arsenic sont à l'état dissous et en suspension, dont le rapport est déterminé par la composition chimique de l'eau et les valeurs de pH. Sous forme dissoute, l'arsenic se présente sous des formes tri- et pentavalentes, principalement sous forme d'anions.

Dans les eaux fluviales non polluées, l'arsenic se trouve généralement à des concentrations de l'ordre du microgramme. Dans les eaux minérales, sa concentration peut atteindre plusieurs milligrammes pour 1 dm 3, dans les eaux de mer, en moyenne, elle en contient 3 μg/dm 3.

Les composés d'arsenic à fortes concentrations sont toxiques pour le corps des animaux et des humains: ils inhibent les processus oxydatifs, inhibent l'apport d'oxygène aux organes et aux tissus.

Le MPC pour l'arsenic est de 0,05 mg/dm 3 (indicateur limite de nocivité - sanitaire-toxicologique)

Nickel

La présence de nickel dans les eaux naturelles est due à la composition des roches traversées par l'eau. On le trouve dans les lieux de gisements de minerais sulfurés de cuivre-nickel et de minerais de fer-nickel. Il pénètre dans l'eau à partir des sols et des organismes végétaux et animaux au cours de leur décomposition.

Une teneur accrue en nickel par rapport aux autres types d'algues a été trouvée dans les algues bleu-vert. Les composés de nickel pénètrent également dans les plans d'eau avec les eaux usées des ateliers de nickelage, des usines de caoutchouc synthétique et des usines d'enrichissement du nickel. D'énormes émissions de nickel accompagnent la combustion de combustibles fossiles.

Sa concentration peut diminuer en raison de la précipitation de composés tels que les cyanures, les sulfures, les carbonates ou les hydroxydes (avec des valeurs de pH croissantes), en raison de sa consommation par les organismes aquatiques et des processus d'adsorption.

Dans les eaux de surface, les composés de nickel sont à l'état dissous, en suspension et colloïdal, dont le rapport quantitatif dépend de la composition de l'eau, de la température et des valeurs de pH. Les sorbants des composés de nickel peuvent être de l'hydroxyde de fer, des substances organiques, du carbonate de calcium hautement dispersé, des argiles. Les formes dissoutes sont principalement des ions complexes, le plus souvent avec des acides aminés, des acides humiques et fulviques, et également sous la forme d'un complexe de cyanure fort. Les composés de nickel sont les plus courants dans les eaux naturelles, dans lesquelles il se trouve à l'état d'oxydation +2. Les composés Ni 3+ se forment généralement dans un environnement alcalin.

Les composés de nickel jouent un rôle important dans les processus hématopoïétiques, en tant que catalyseurs. Son contenu accru a un effet spécifique sur le système cardiovasculaire. Le nickel fait partie des éléments cancérigènes. Il peut provoquer des maladies respiratoires. On pense que les ions nickel libres (Ni 2+) sont environ 2 fois plus toxiques que ses composés complexes.

Dans les eaux fluviales non polluées et peu polluées, la concentration de nickel varie généralement de 0,8 à 10 µg/dm 3 ; en pollué elle est de plusieurs dizaines de microgrammes par 1 dm 3 . La concentration moyenne de nickel dans l'eau de mer est de 2 µg/dm 3 .

Étain

Il pénètre dans les eaux naturelles à la suite de la lixiviation de minéraux contenant de l'étain (cassitérite, stannin), ainsi qu'avec les eaux usées de diverses industries (teinture de tissus, synthèse de colorants organiques, production d'alliages avec ajout d'étain, etc.).

L'effet toxique de l'étain est faible.

L'étain se trouve dans les eaux de surface non polluées à des concentrations inférieures au microgramme. Dans les eaux souterraines, sa concentration atteint quelques microgrammes par 1 dm 3 . MPC est de 2 mg/dm 3 .

Mercure

Les composés de mercure peuvent pénétrer dans les eaux de surface à la suite du lessivage des roches dans la zone des dépôts de mercure (cinabre, métacinnabarite, pierre vivante), lors du processus de décomposition des organismes aquatiques qui accumulent le mercure.

Des quantités importantes pénètrent dans les plans d'eau avec les eaux usées des entreprises produisant des colorants, des pesticides, des produits pharmaceutiques et certains explosifs. Les centrales thermiques au charbon émettent des quantités importantes de composés de mercure dans l'atmosphère, qui, à la suite de retombées humides et sèches, pénètrent dans les plans d'eau.

La diminution de la concentration des composés de mercure dissous résulte de leur extraction par de nombreux organismes marins et d'eau douce, qui ont la capacité de l'accumuler à des concentrations plusieurs fois supérieures à sa teneur dans l'eau, ainsi que des processus d'adsorption par les solides en suspension et sédiments de fond.

Dans les eaux de surface, les composés du mercure sont à l'état dissous et en suspension. Le rapport entre eux dépend de la composition chimique de l'eau et des valeurs de pH. Le mercure en suspension est composé de mercure sorbé. Les formes dissoutes sont des molécules non dissociées, des composés organiques et minéraux complexes. Dans l'eau des plans d'eau, le mercure peut se présenter sous la forme de composés de méthylmercure.

Les composés du mercure sont hautement toxiques, ils affectent le système nerveux humain, provoquent des modifications de la membrane muqueuse, une altération de la fonction motrice et de la sécrétion du tractus gastro-intestinal, des modifications du sang, etc. Les processus de méthylation bactérienne visent la formation de composés de méthylmercure, qui sont plusieurs fois plus toxiques que les sels minéraux de mercure. Les composés de méthylmercure s'accumulent dans les poissons et peuvent pénétrer dans le corps humain.

MAC pour le mercure est de 0,0005 mg/dm 3 (signe limite de nocivité –sanitaire-toxicologique).

Conduire

Les sources naturelles de plomb dans les eaux de surface sont les processus de dissolution des minéraux endogènes (galène) et exogènes (anglésite, cérusite, etc.).

Une augmentation significative de la teneur en plomb dans l'environnement (y compris dans les eaux de surface) est associée à la combustion du charbon, à l'utilisation du plomb tétraéthyle comme agent antidétonant dans les carburants automobiles, à l'élimination dans les plans d'eau avec les eaux usées des usines de traitement du minerai , certaines usines métallurgiques, industries chimiques, mines, etc...

Les principaux facteurs de réduction de la concentration de plomb dans l'eau sont son adsorption par les solides en suspension et la sédimentation avec eux dans les sédiments du fond. Entre autres métaux, le plomb est extrait et accumulé par les hydrobiontes.

Le plomb se trouve dans les eaux naturelles à l'état dissous et en suspension (sorbé). Sous forme dissoute, il se présente sous forme de complexes minéraux et organominéraux, ainsi que d'ions simples, sous forme insoluble - principalement sous forme de sulfures, de sulfates et de carbonates.

Dans les eaux fluviales, la concentration de plomb varie de dixièmes à des unités de microgrammes par 1 dm3. Même dans l'eau des plans d'eau adjacents aux zones de minerais polymétalliques, sa concentration atteint rarement des dizaines de milligrammes par 1 dm3. Ce n'est que dans les eaux thermales chlorurées que la concentration en plomb atteint parfois plusieurs milligrammes pour 1 dm3.

Le plomb est un poison industriel qui peut provoquer une intoxication dans des conditions défavorables. Il pénètre dans le corps humain principalement par les organes respiratoires et digestifs. Il est retiré du corps très lentement, à la suite de quoi il s'accumule dans les os, le foie et les reins.

L'indicateur limitant de la nocivité du plomb est sanitaire et toxicologique. MPC, le plomb est de 0,03 mg/dm 3 .

Plomb tétraéthyle

Il pénètre dans les eaux naturelles en raison de son utilisation comme agent antidétonant dans le carburant des véhicules nautiques, ainsi que par le ruissellement de surface des zones urbaines.

Cette substance se caractérise par une toxicité élevée, possède des propriétés cumulatives.

Argent

Les sources d'argent entrant dans les eaux de surface sont les eaux souterraines et les eaux usées des mines, des usines de traitement et des entreprises photographiques. L'augmentation de la teneur en argent est associée à l'utilisation de préparations bactéricides et algicides.

Dans les eaux usées, l'argent peut être présent sous forme dissoute et en suspension, principalement sous forme de sels d'halogénure.

Dans les eaux de surface non polluées, l'argent se trouve à des concentrations inférieures au microgramme. Dans les eaux souterraines, la concentration d'argent varie d'unités à des dizaines de microgrammes pour 1 dm 3, dans l'eau de mer - une moyenne de 0,3 μg / dm 3.

Les ions d'argent sont capables de détruire les bactéries et de stériliser l'eau déjà à de petites concentrations (la limite inférieure de l'action bactéricide des ions d'argent est de 210 mol/dm3). Le rôle de l'argent dans le corps des animaux et des humains n'a pas été suffisamment étudié.

L'argent MPC est de 0,05 mg / dm 3 .

Antimoine

L'antimoine pénètre dans les eaux de surface par lessivage des minéraux d'antimoine (stibine, sénarmontite, valentinite, servantite, stibiocanite) et avec les eaux usées des entreprises de caoutchouc, de verre, de teinture et d'allumettes.

Dans les eaux naturelles, les composés d'antimoine sont à l'état dissous et en suspension. Dans les conditions redox caractéristiques des eaux de surface, l'antimoine trivalent et pentavalent peut exister.

Dans les eaux de surface non polluées, l'antimoine se trouve à des concentrations inférieures au microgramme, dans l'eau de mer sa concentration atteint 0,5 µg/dm 3 , dans les eaux souterraines - 10,0 µg/dm 3 .

Le MPC pour l'antimoine est de 0,05 mg/dm 3 (indicateur limite de nocivité - sanitaire-toxicologique ).

Chrome

Les composés de chrome tri- et hexavalent pénètrent dans les eaux de surface par lessivage des roches (chromite, crocoïte, uvarovite, etc.). Certaines quantités proviennent de la décomposition des organismes et des plantes, des sols.

Des quantités importantes peuvent pénétrer dans les plans d'eau avec les eaux usées des ateliers de galvanoplastie, des ateliers de teinture des entreprises textiles, des tanneries et des industries chimiques. Une diminution de la concentration en ions chrome peut être observée du fait de leur consommation par les organismes aquatiques et des processus d'adsorption.

Dans les eaux de surface, les composés de chrome sont à l'état dissous et en suspension, dont le rapport dépend de la composition de l'eau, de la température et du pH de la solution. Les composés de chrome en suspension sont principalement des composés de chrome sorbés.

Les absorbants peuvent être des argiles, de l'hydroxyde de fer, du carbonate de calcium de décantation hautement dispersé, des résidus végétaux et animaux. Sous forme dissoute, le chrome peut se présenter sous forme de chromates et de bichromates. Dans des conditions aérobies, le Cr (VI) passe dans le Cr (III), dont les sels en milieu neutre et alcalin sont hydrolysés avec dégagement d'hydroxyde.

Dans les eaux fluviales non polluées et légèrement polluées, la teneur en chrome varie de quelques dixièmes de microgrammes par litre à plusieurs microgrammes par litre, dans les masses d'eau polluées, elle atteint plusieurs dizaines et centaines de microgrammes par litre. La concentration moyenne dans les eaux de mer est de 0,05 µg/dm 3 .

Les composés Cr (VI) et Cr (III) en quantités accrues ont des propriétés cancérigènes. Les composés Cr(VI) sont plus dangereux.

Zinc

Il pénètre dans les eaux naturelles à la suite des processus naturels de destruction et de dissolution des roches et des minéraux (sphalérite, zincite, smithsonite, calamine), ainsi qu'avec les eaux usées des usines de traitement des minerais et des ateliers de galvanoplastie, de la production de papier parchemin, des peintures minérales, fibre de viscose, etc.

Dans l'eau, il existe principalement sous forme ionique ou sous la forme de ses complexes minéraux et organiques. Parfois, il se présente sous des formes insolubles : sous forme d'hydroxyde, de carbonate, de sulfure, etc.

Dans les eaux fluviales, la concentration de zinc varie généralement de 3 à 120 µg/dm 3 , dans les eaux marines - de 1,5 à 10,0 µg/dm3. La teneur en minerai et en particulier dans les eaux de mine à faible pH peut être importante.

Le zinc est l'un des oligo-éléments actifs qui affectent la croissance et le développement normal des organismes. Dans le même temps, de nombreux composés de zinc sont toxiques, principalement son sulfate et son chlorure.

MPC est de 1 mg/dm 3 (indicateur limite de nocivité - organoleptique).

Tout le monde ne sait pas quels éléments chimiques sont encore inclus dans cette catégorie. Il existe de nombreux critères par lesquels différents scientifiques définissent les métaux lourds : toxicité, densité, masse atomique, cycles biochimiques et géochimiques, distribution dans la nature. Selon un critère, les métaux lourds comprennent l'arsenic (un métalloïde) et le bismuth (un métal cassant).

Faits généraux sur les métaux lourds

Plus de 40 éléments connus sont classés comme métaux lourds. Ils ont une masse atomique supérieure à 50 u.a. Aussi étrange que cela puisse paraître, ce sont ces éléments qui sont hautement toxiques même à faible cumul pour les organismes vivants. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo…Pb, Hg, U, Th… ils entrent tous dans cette catégorie. Même avec leur toxicité, beaucoup d'entre eux sont des oligo-éléments importants autres que le cadmium, le mercure, le plomb et le bismuth pour lesquels aucun rôle biologique n'a été trouvé.

Selon une autre classification (à savoir, N. Reimers), les métaux lourds sont des éléments qui ont une densité supérieure à 8 g/cm 3. Ainsi, il y aura moins de ces éléments : Pb, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, Ni, Co, Sb.

Théoriquement, les métaux lourds peuvent être appelés l'ensemble du tableau périodique des éléments commençant par le vanadium, mais les chercheurs nous prouvent que ce n'est pas tout à fait vrai. Une telle théorie est due au fait que tous ne sont pas présents dans la nature dans les limites toxiques et que la confusion dans les processus biologiques est minime pour beaucoup. C'est pourquoi beaucoup n'incluent que le plomb, le mercure, le cadmium et l'arsenic dans cette catégorie. La Commission économique pour l'Europe des Nations unies ne partage pas cet avis et considère que les métaux lourds sont le zinc, l'arsenic, le sélénium et l'antimoine. Le même N. Reimers estime qu'en supprimant les éléments rares et nobles du tableau périodique, les métaux lourds subsistent. Mais ce n'est pas non plus une règle, d'autres ajoutent à cette classe l'or, le platine, l'argent, le tungstène, le fer, le manganèse. C'est pourquoi je vous dis que ce n'est toujours pas clair sur ce sujet...

Lors de l'examen de l'équilibre des ions de diverses substances en solution, nous constaterons que la solubilité de ces particules est associée à de nombreux facteurs. Les principaux facteurs de solubilisation sont le pH, la présence de ligands en solution et le potentiel redox. Ils sont impliqués dans les processus d'oxydation de ces éléments d'un état d'oxydation à un autre, dans lesquels la solubilité de l'ion en solution est plus élevée.

Selon la nature des ions, différents processus peuvent se produire dans la solution :

• hydrolyse,
• complexation avec différents ligands ;
• polymérisation hydrolytique.

En raison de ces processus, les ions peuvent précipiter ou rester stables en solution. Les propriétés catalytiques d'un certain élément et sa disponibilité pour les organismes vivants en dépendent.

De nombreux métaux lourds forment des complexes assez stables avec des substances organiques. Ces complexes font partie du mécanisme de migration de ces éléments dans les étangs. Presque tous les chélates de métaux lourds sont stables en solution. De plus, les complexes d'acides du sol avec des sels de divers métaux (molybdène, cuivre, uranium, aluminium, fer, titane, vanadium) ont une bonne solubilité dans un environnement neutre, légèrement alcalin et légèrement acide. Ce fait est très important, car de tels complexes peuvent se déplacer à l'état dissous sur de longues distances. Les ressources en eau les plus vulnérables sont les masses d'eau à faible minéralisation et de surface, où la formation d'autres complexes de ce type ne se produit pas. Pour comprendre les facteurs qui régulent le niveau d'un élément chimique dans les rivières et les lacs, leur réactivité chimique, leur biodisponibilité et leur toxicité, il est nécessaire de connaître non seulement la teneur totale, mais également la proportion de formes libres et liées du métal.

Suite à la migration des métaux lourds dans les complexes métalliques en solution, les conséquences suivantes peuvent se produire :

1. Premièrement, le cumul des ions d'un élément chimique augmente en raison du passage de ceux-ci des sédiments de fond aux solutions naturelles ;
2. Deuxièmement, il existe une possibilité de modifier la perméabilité membranaire des complexes résultants, contrairement aux ions conventionnels;
3. Aussi, la toxicité d'un élément sous forme complexe peut différer de la forme ionique usuelle.

Par exemple, le cadmium, le mercure et le cuivre sous forme chélatée sont moins toxiques que les ions libres. C'est pourquoi il n'est pas correct de parler de toxicité, de biodisponibilité, de réactivité chimique uniquement selon contenu général d'un certain élément, sans tenir compte de la proportion de formes libres et liées d'un élément chimique.

D'où viennent les métaux lourds dans notre environnement ? Les raisons de la présence de tels éléments peuvent être les eaux usées de diverses installations industrielles impliquées dans la métallurgie ferreuse et non ferreuse, l'ingénierie mécanique et la galvanisation. Certains produits chimiques se trouvent dans les pesticides et les engrais et peuvent donc être une source de pollution pour les étangs locaux.

Et si vous entrez dans les secrets de la chimie, le principal responsable de l'augmentation du niveau de sels solubles de métaux lourds est les pluies acides (acidification). Une diminution de l'acidité du milieu (diminution du pH) entraîne le passage des métaux lourds de composés peu solubles (hydroxydes, carbonates, sulfates) à des composés plus facilement solubles (nitrates, hydrosulfates, nitrites, bicarbonates, chlorures) dans le sol la solution.

Vanadium (V)

Il convient de noter tout d'abord qu'une contamination par cet élément par voie naturelle est peu probable, car cet élément est très dispersé dans la croûte terrestre. Dans la nature, on le trouve dans les asphaltes, les bitumes, les charbons, les minerais de fer. Le pétrole est une importante source de pollution.

La teneur en vanadium dans les réservoirs naturels

Les réservoirs naturels contiennent une quantité insignifiante de vanadium :

• dans les rivières - 0,2 - 4,5 µg / l,
• dans les mers (en moyenne) - 2 μg / l.

Les complexes anioniques (V 10 O 26) 6- et (V 4 O 12) 4- sont très importants dans les processus de transition du vanadium à l'état dissous. Les complexes de vanadium solubles avec des substances organiques, telles que les acides humiques, sont également très importants.

Concentration maximale admissible de vanadium pour le milieu aquatique

Le vanadium à fortes doses est très nocif pour l'homme. La concentration maximale admissible pour l'environnement aquatique (MAC) est de 0,1 mg/l, et dans les étangs de pêche, la MAC de la pisciculture est encore plus faible - 0,001 mg/l.

Bismuth (Bi)

Principalement, le bismuth peut pénétrer dans les rivières et les lacs à la suite de processus de lixiviation de minéraux contenant du bismuth. Il existe également des sources de pollution d'origine humaine avec cet élément. Il peut s'agir d'usines de verre, de parfums et de produits pharmaceutiques.

La teneur en bismuth dans les réservoirs naturels

• Les rivières et les lacs contiennent moins d'un microgramme de bismuth par litre.
• Mais les eaux souterraines peuvent même en contenir 20 μg/l.
• Dans les mers, le bismuth ne dépasse généralement pas 0,02 µg/l.

Concentration maximale admissible de bismuth pour le milieu aquatique

La concentration maximale admissible de bismuth pour le milieu aquatique est de 0,1 mg/l.

Fer (Fe)

Le fer n'est pas un élément chimique rare, on le trouve dans de nombreux minéraux et roches, et donc dans les réservoirs naturels, le niveau de cet élément est plus élevé que celui des autres métaux. Cela peut se produire à la suite des processus d'altération des roches, de destruction de ces roches et de dissolution. Formant divers complexes avec des substances organiques à partir d'une solution, le fer peut être à l'état colloïdal, dissous et en suspension. Il est impossible de ne pas mentionner les sources anthropiques de pollution ferreuse. Les eaux usées des usines métallurgiques, métallurgiques, de peinture et de vernis et textiles sont parfois hors échelle en raison d'un excès de fer.

La quantité de fer dans les rivières et les lacs dépend de la composition chimique de la solution, du pH et en partie de la température. Les formes pondérées des composés de fer ont une taille supérieure à 0,45 μg. Les principales substances qui font partie de ces particules sont des suspensions avec des composés de fer sorbés, de l'oxyde de fer hydraté et d'autres minéraux contenant du fer. Les particules plus petites, c'est-à-dire les formes colloïdales du fer, sont considérées avec les composés de fer dissous. Le fer à l'état dissous est constitué d'ions, d'hydroxocomplexes et de complexes. Selon la valence, on constate que Fe(II) migre sous forme ionique, tandis que Fe(III) reste à l'état dissous en l'absence de divers complexes.

Dans l'équilibre des composés du fer en solution aqueuse, le rôle des processus d'oxydation, tant chimiques que biochimiques (bactéries du fer), est également très important. Ces bactéries sont responsables de la transition des ions fer Fe(II) vers l'état Fe(III). Les composés ferriques ont tendance à s'hydrolyser et à précipiter Fe(OH) 3 . Fe(II) et Fe(III) sont sujets à la formation de complexes hydroxo de type – , + , 3+ , 4+ , ​​​​+ , selon l'acidité de la solution. Dans des conditions normales dans les rivières et les lacs, le Fe(III) est associé à diverses substances inorganiques et organiques dissoutes. A pH supérieur à 8, Fe(III) se transforme en Fe(OH) 3 . Les formes colloïdales des composés du fer sont les moins étudiées.

Teneur en fer des eaux naturelles

Dans les rivières et les lacs, le niveau de fer fluctue au niveau de n * 0,1 mg/l, mais peut monter près des marécages jusqu'à plusieurs mg/l. Dans les marécages, le fer est concentré sous forme de sels humates (sels d'acides humiques).

Les réservoirs souterrains à faible pH contiennent des quantités record de fer - jusqu'à plusieurs centaines de milligrammes par litre.

Le fer est un oligo-élément important et de nombreux processus biologiques importants en dépendent. Elle affecte l'intensité du développement du phytoplancton et la qualité de la microflore des plans d'eau en dépend.

Le niveau de fer dans les rivières et les lacs est saisonnier. Les concentrations les plus élevées dans les plans d'eau sont observées en hiver et en été en raison de la stagnation de l'eau, mais au printemps et en automne, le niveau de cet élément diminue sensiblement en raison du mélange des masses d'eau.

Ainsi, une grande quantité d'oxygène conduit à l'oxydation du fer de la forme divalente à la forme trivalente, formant de l'hydroxyde de fer, qui précipite.

Concentration maximale admissible de fer pour le milieu aquatique

L'eau avec une grande quantité de fer (plus de 1-2 mg / l) se caractérise par un mauvais goût. Il a un goût astringent désagréable et ne convient pas à des fins industrielles.

Le MPC du fer pour le milieu aquatique est de 0,3 mg/l, et dans les étangs de pêche, le MPC des piscicultures est de 0,1 mg/l.

Cadmium (Cd)

La contamination par le cadmium peut se produire lors du lessivage des sols, lors de la décomposition de divers micro-organismes qui l'accumulent, et également en raison de la migration du cuivre et des minerais polymétalliques.

L'homme est également responsable de la contamination par ce métal. Les eaux usées de diverses entreprises engagées dans la préparation de minerais, la production galvanique, chimique et métallurgique peuvent contenir de grandes quantités de composés de cadmium.

Les processus naturels pour réduire le niveau de composés de cadmium sont la sorption, sa consommation par les micro-organismes et la précipitation du carbonate de cadmium peu soluble.

En solution, le cadmium se présente, en règle générale, sous forme de complexes organo-minéraux et minéraux. Les substances sorbées à base de cadmium sont les formes en suspension les plus importantes de cet élément. La migration du cadmium dans les organismes vivants (hydrobionites) est très importante.

Teneur en cadmium dans les masses d'eau naturelles

Le niveau de cadmium dans les rivières et les lacs propres fluctue à un niveau inférieur à un microgramme par litre, dans les eaux polluées, le niveau de cet élément atteint plusieurs microgrammes par litre.

Certains chercheurs pensent que le cadmium, en petites quantités, peut être important pour le développement normal des animaux et des humains. Des concentrations élevées de cadmium sont très dangereuses pour les organismes vivants.

Concentration maximale admissible de cadmium pour le milieu aquatique

Le CPM pour le milieu aquatique ne dépasse pas 1 µg/l et, dans les étangs de pêche, le CPM pour les fermes piscicoles est inférieur à 0,5 µg/l.

Cobalt (Co)

Les rivières et les lacs peuvent être contaminés par le cobalt à la suite de la lixiviation du cuivre et d'autres minerais, des sols lors de la décomposition d'organismes éteints (animaux et plantes) et, bien sûr, à la suite de l'activité d'entreprises chimiques, métallurgiques et métallurgiques. .

Les principales formes de composés de cobalt sont à l'état dissous et en suspension. Des variations entre ces deux états peuvent se produire en raison de changements de pH, de température et de composition de la solution. A l'état dissous, le cobalt se trouve sous forme de complexes organiques. Les rivières et les lacs ont la particularité que le cobalt est représenté par un cation divalent. En présence d'un grand nombre d'agents oxydants en solution, le cobalt peut être oxydé en un cation trivalent.

On le trouve dans les plantes et les animaux car il joue un rôle important dans leur développement. C'est l'un des principaux oligo-éléments. S'il y a une carence en cobalt dans le sol, son niveau dans les plantes sera inférieur à la normale et, par conséquent, des problèmes de santé peuvent apparaître chez les animaux (il existe un risque d'anémie). Ce fait est observé surtout dans la zone non chernozem de la taïga forestière. Il fait partie de la vitamine B 12, régule l'absorption des substances azotées, augmente le taux de chlorophylle et d'acide ascorbique. Sans elle, les plantes ne peuvent pas accumuler la quantité requise de protéines. Comme tous les métaux lourds, il peut être toxique en grande quantité.

La teneur en cobalt des eaux naturelles

• Les niveaux de cobalt dans les rivières varient de quelques microgrammes à milligrammes par litre.
• Dans les mers, la teneur moyenne en cadmium est de 0,5 µg/l.

Concentration maximale admissible de cobalt pour le milieu aquatique

Le MPC pour le cobalt pour l'environnement aquatique est de 0,1 mg/l, et dans les étangs de pêche, le MPC pour les fermes piscicoles est de 0,01 mg/l.

Manganèse (Mn)

Le manganèse pénètre dans les rivières et les lacs par les mêmes mécanismes que le fer. Principalement, la libération de cet élément en solution se produit lors de la lixiviation des minéraux et minerais contenant du manganèse (ocre noire, brownite, pyrolusite, psilomélane). Le manganèse peut également provenir de la décomposition de divers organismes. L'industrie a, je pense, le plus grand rôle dans la pollution au manganèse (eaux usées des mines, industrie chimique, métallurgie).

La diminution de la quantité de métal assimilable en solution se produit, comme dans le cas d'autres métaux dans des conditions aérobies. Le Mn(II) est oxydé en Mn(IV), à la suite de quoi il précipite sous forme de MnO 2 . Les facteurs importants dans de tels processus sont la température, la quantité d'oxygène dissous dans la solution et le pH. Une diminution du manganèse dissous en solution peut se produire lorsqu'il est consommé par les algues.

Le manganèse migre principalement sous forme de suspensions, qui, en règle générale, indiquent la composition des roches environnantes. Ils en contiennent en mélange avec d'autres métaux sous forme d'hydroxydes. La prédominance du manganèse sous forme colloïdale et dissoute indique qu'il est associé à des composés organiques formant des complexes. Des complexes stables sont observés avec les sulfates et les bicarbonates. Avec le chlore, le manganèse forme moins fréquemment des complexes. Contrairement à d'autres métaux, il est plus faiblement retenu dans les complexes. Le manganèse trivalent ne forme de tels composés qu'en présence de ligands agressifs. D'autres formes ioniques (Mn 4+ , ​​​​Mn 7+) sont moins rares ou introuvables dans des conditions normales dans les rivières et les lacs.

Teneur en manganèse dans les masses d'eau naturelles

Les mers sont considérées comme les plus pauvres en manganèse - 2 μg/l, dans les rivières sa teneur est plus élevée - jusqu'à 160 μg/l, mais les réservoirs souterrains sont champions cette fois - de 100 μg à plusieurs mg/l.

Le manganèse est caractérisé par des fluctuations saisonnières de concentration, comme le fer.

De nombreux facteurs affectant le niveau de manganèse libre en solution ont été identifiés : la connexion des rivières et des lacs avec des réservoirs souterrains, la présence d'organismes photosynthétiques, les conditions aérobies, la décomposition de la biomasse (organismes et végétaux morts).

Un rôle biochimique important de cet élément, car il est inclus dans le groupe des microéléments. De nombreux processus sont inhibés en cas de carence en manganèse. Il augmente l'intensité de la photosynthèse, participe au métabolisme de l'azote, protège les cellules des effets négatifs du Fe(II) tout en l'oxydant en une forme trivalente.

Concentration maximale admissible de manganèse pour le milieu aquatique

Le MPC pour le manganèse pour les réservoirs est de 0,1 mg/l.

Cuivre (Cu)

Pas un seul microélément n'a un rôle aussi important pour les organismes vivants ! Le cuivre est l'un des oligo-éléments les plus recherchés. Il fait partie de nombreuses enzymes. Sans elle, presque rien ne fonctionne dans un organisme vivant : la synthèse des protéines, des vitamines et des graisses est perturbée. Sans lui, les plantes ne peuvent pas se reproduire. Pourtant, une quantité excessive de cuivre provoque une grande intoxication chez tous les types d'organismes vivants.

Niveaux de cuivre dans les eaux naturelles

Bien que le cuivre ait deux formes ioniques, Cu(II) se présente le plus souvent en solution. Habituellement, les composés Cu(I) sont difficilement solubles en solution (Cu 2 S, CuCl, Cu 2 O). Différents cuivres aquaioniques peuvent apparaître en présence de n'importe quel ligand.

Avec la forte utilisation actuelle du cuivre dans l'industrie et l'agriculture, ce métal peut causer une pollution de l'environnement. Les usines chimiques, métallurgiques, les mines peuvent être des sources d'eaux usées à forte teneur en cuivre. Les processus d'érosion des pipelines contribuent également à la contamination par le cuivre. Les minéraux les plus importants à haute teneur en cuivre sont la malachite, la bornite, la chalcopyrite, la chalcocite, l'azurite, la brontatine.

Concentration maximale admissible de cuivre pour le milieu aquatique

La MPC du cuivre pour le milieu aquatique est considérée comme étant de 0,1 mg/l ; dans les étangs piscicoles, la MPC de la pisciculture du cuivre est réduite à 0,001 mg/l.

Molybdène (Mo)

Lors de la lixiviation des minéraux à forte teneur en molybdène, divers composés de molybdène sont libérés. Des niveaux élevés de molybdène peuvent être observés dans les rivières et les lacs proches des usines d'enrichissement et des industries des métaux non ferreux. En raison de différents processus de précipitation de composés peu solubles, d'adsorption à la surface de différentes roches, ainsi que de la consommation par les algues et les plantes aquatiques, sa quantité peut sensiblement diminuer.

Principalement en solution, le molybdène peut être sous la forme de l'anion MoO 4 2-. Il existe une possibilité de présence de complexes molybdène-organiques. Du fait que des composés lâches finement dispersés se forment lors de l'oxydation de la molybdénite, le niveau de molybdène colloïdal augmente.

La teneur en molybdène dans les réservoirs naturels

Les niveaux de molybdène dans les rivières varient entre 2,1 et 10,6 µg/l. Dans les mers et les océans, sa teneur est de 10 µg/l.

A faible concentration, le molybdène contribue au développement normal de l'organisme (tant végétal qu'animal), car il fait partie de la catégorie des microéléments. Il fait également partie intégrante de diverses enzymes telles que la xanthine oxylase. Avec un manque de molybdène, une carence de cette enzyme se produit et donc des effets négatifs peuvent survenir. Un excès de cet élément n'est pas non plus le bienvenu, car le métabolisme normal est perturbé.

Concentration maximale admissible de molybdène pour le milieu aquatique

Le CPM pour le molybdène dans les masses d'eau de surface ne doit pas dépasser 0,25 mg/l.

Arsenic (As)

Les zones contaminées par l'arsenic sont principalement situées à proximité des mines de minéraux à forte teneur en cet élément (tungstène, cuivre-cobalt, minerais polymétalliques). Une très petite quantité d'arsenic peut se produire lors de la décomposition d'organismes vivants. Grâce aux organismes aquatiques, il peut être absorbé par ceux-ci. Une assimilation intensive de l'arsenic de la solution est observée pendant la période de développement rapide du plancton.

Les polluants à l'arsenic les plus importants sont considérés comme étant l'industrie de l'enrichissement, les usines de pesticides et de colorants et l'agriculture.

Les lacs et les rivières contiennent de l'arsenic sous deux états : en suspension et dissous. Les proportions entre ces formes peuvent varier en fonction du pH de la solution et de la composition chimique de la solution. A l'état dissous, l'arsenic peut être trivalent ou pentavalent, entrant dans des formes anioniques.

Niveaux d'arsenic dans les eaux naturelles

Dans les rivières, en règle générale, la teneur en arsenic est très faible (au niveau de µg/l) et dans les mers - en moyenne de 3 µg/l. Quelques eau minérale peut contenir de grandes quantités d'arsenic (jusqu'à plusieurs milligrammes par litre).

La majeure partie de l'arsenic peut contenir des réservoirs souterrains - jusqu'à plusieurs dizaines de milligrammes par litre.

Ses composés sont hautement toxiques pour tous les animaux et pour les humains. En grande quantité, les processus d'oxydation et de transport de l'oxygène vers les cellules sont perturbés.

Concentration maximale admissible d'arsenic pour le milieu aquatique

La MPC de l'arsenic pour le milieu aquatique est de 50 μg/l, et dans les étangs de pêche, la MPC des fermes piscicoles est également de 50 μg/l.

Nickel (Ni)

La teneur en nickel des lacs et des rivières est influencée par les roches locales. S'il y a des gisements de minerais de nickel et de fer-nickel à proximité du réservoir, la concentration peut être encore plus élevée que la normale. Le nickel peut pénétrer dans les lacs et les rivières lorsque les plantes et les animaux se décomposent. Les algues bleues contiennent des quantités record de nickel par rapport aux autres organismes végétaux. D'importantes eaux usées à haute teneur en nickel sont libérées lors de la production de caoutchouc synthétique, lors des processus de nickelage. Le nickel est également libéré en grande quantité lors de la combustion du charbon et du pétrole.

Un pH élevé peut entraîner la précipitation du nickel sous forme de sulfates, de cyanures, de carbonates ou d'hydroxydes. Les organismes vivants peuvent réduire le niveau de nickel mobile en le consommant. Les processus d'adsorption à la surface de la roche sont également importants.

L'eau peut contenir du nickel sous forme dissoute, colloïdale et en suspension (l'équilibre entre ces états dépend du pH du milieu, de la température et de la composition de l'eau). L'hydroxyde de fer, le carbonate de calcium, l'argile adsorbent bien les composés contenant du nickel. Le nickel dissous se présente sous forme de complexes avec les acides fulviques et humiques, ainsi qu'avec les acides aminés et les cyanures. Ni 2+ est considéré comme la forme ionique la plus stable. Le Ni 3+ se forme généralement à pH élevé.

Au milieu des années 1950, le nickel a été ajouté à la liste des oligo-éléments car il joue un rôle important dans divers procédés en tant que catalyseur. À faible dose, il a un effet positif sur les processus hématopoïétiques. De fortes doses sont encore très dangereuses pour la santé, car le nickel est un élément chimique cancérigène et peut provoquer diverses maladies du système respiratoire. Le Ni 2+ libre est plus toxique que sous forme de complexes (environ 2 fois).

Niveau de nickel dans les eaux naturelles

Concentration maximale admissible de nickel pour le milieu aquatique

La MPC du nickel pour le milieu aquatique est de 0,1 mg/l, mais dans les étangs de pêche, la MPC des piscicultures est de 0,01 mg/l.

Étain (Sn)

Les sources naturelles d'étain sont les minéraux qui contiennent cet élément (stannin, cassitérite). Les sources anthropiques sont les usines et les usines de production de diverses peintures organiques et l'industrie métallurgique travaillant avec l'ajout d'étain.

L'étain est un métal peu toxique, c'est pourquoi en mangeant dans des boîtes métalliques, nous ne risquons pas notre santé.

Les lacs et les rivières contiennent moins d'un microgramme d'étain par litre d'eau. Les réservoirs souterrains peuvent contenir plusieurs microgrammes d'étain par litre.

Concentration maximale admissible d'étain pour le milieu aquatique

La concentration maximale admissible d'étain pour le milieu aquatique est de 2 mg/l.

Mercure (Hg)

Généralement, des niveaux élevés de mercure dans l'eau sont observés dans les zones où il y a des dépôts de mercure. Les minéraux les plus courants sont la pierre vivante, le cinabre, la métacinnabarite. Les eaux usées des usines pharmaceutiques, de pesticides et de teintures peuvent contenir d'importantes quantités de mercure. Les centrales thermiques (qui utilisent le charbon comme combustible) sont considérées comme une autre source importante de pollution par le mercure.

Son niveau en solution diminue principalement à cause des animaux et végétaux marins, qui accumulent et même concentrent le mercure ! Parfois, la teneur en mercure de la vie marine augmente plusieurs fois plus que dans le milieu marin.

L'eau naturelle contient du mercure sous deux formes : en suspension (sous forme de composés sorbés) et dissoute (composés minéraux complexes du mercure). Dans certaines zones des océans, le mercure peut apparaître sous forme de complexes de méthylmercure.

Le mercure et ses composés sont hautement toxiques. À des concentrations élevées, il a un effet négatif sur le système nerveux, provoque des changements dans le sang, affecte la sécrétion du tube digestif et la fonction motrice. Les produits du traitement du mercure par les bactéries sont très dangereux. Ils peuvent synthétiser des substances organiques à base de mercure, qui sont plusieurs fois plus toxiques que les composés inorganiques. Lorsque vous mangez du poisson, des composés de mercure peuvent pénétrer dans notre corps.

Concentration maximale admissible de mercure pour le milieu aquatique

Le MPC du mercure dans l'eau ordinaire est de 0,5 µg/l, et dans les étangs de pêche, le MAC des fermes piscicoles est inférieur à 0,1 µg/l.

Plomb (Pb)

Les rivières et les lacs peuvent être pollués par le plomb de manière naturelle lorsque les minéraux de plomb sont lessivés (galène, angésite, cérusite) et de manière anthropique (combustion de charbon, utilisation de plomb tétraéthyle dans le carburant, rejets d'usines de traitement des minerais, eaux usées de mines et usines métallurgiques). La précipitation des composés du plomb et l'adsorption de ces substances à la surface de diverses roches sont les méthodes naturelles les plus importantes pour abaisser son niveau en solution. Parmi les facteurs biologiques, les hydrobiontes entraînent une diminution du niveau de plomb en solution.

Le plomb dans les rivières et les lacs est sous forme en suspension et dissoute (complexes minéraux et organo-minéraux). De plus, le plomb se présente sous forme de substances insolubles : sulfates, carbonates, sulfures.

Teneur en plomb dans les eaux naturelles

Nous avons beaucoup entendu parler de la toxicité de ce métal lourd. Il est très dangereux même en petite quantité et peut provoquer une intoxication. Le plomb pénètre dans l'organisme par les systèmes respiratoire et digestif. Son excrétion du corps est très lente et elle peut s'accumuler dans les reins, les os et le foie.

Concentration maximale admissible de plomb pour le milieu aquatique

Le MPC pour le plomb pour l'environnement aquatique est de 0,03 mg/l, et dans les étangs de pêche, le MPC pour les fermes piscicoles est de 0,1 mg/l.

Plomb tétraéthyle

Il sert d'agent antidétonant dans les carburants automobiles. Ainsi, les véhicules sont les principales sources de pollution par cette substance.

Ce composé est hautement toxique et peut s'accumuler dans le corps.

Concentration maximale admissible de plomb tétraéthyle pour le milieu aquatique

Le niveau maximal autorisé de cette substance approche de zéro.

Le plomb tétraéthyle n'est généralement pas autorisé dans la composition des eaux.

Argent (AG)

L'argent pénètre principalement dans les rivières et les lacs à partir de réservoirs souterrains et à la suite du rejet d'eaux usées d'entreprises (entreprises photographiques, usines d'enrichissement) et de mines. Une autre source d'argent peut être des agents algicides et bactéricides.

En solution, les composés les plus importants sont les sels d'halogénure d'argent.

Teneur en argent des eaux naturelles

Dans les rivières et les lacs propres, la teneur en argent est inférieure à un microgramme par litre, dans les mers - 0,3 µg / l. Les réservoirs souterrains contiennent jusqu'à plusieurs dizaines de microgrammes par litre.

L'argent sous forme ionique (à certaines concentrations) a un effet bactériostatique et bactéricide. Afin de pouvoir stériliser l'eau à l'argent, sa concentration doit être supérieure à 2*10 -11 mol/l. Le rôle biologique de l'argent dans l'organisme est encore mal connu.

Concentration maximale admissible d'argent pour le milieu aquatique

L'argent maximal autorisé pour le milieu aquatique est de 0,05 mg / l.

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Le corps d'un adulte contient environ 13 mg de mercure, dont environ 70 % dans les tissus adipeux et musculaires. La demi-vie du méthylmercure du corps humain (demi-vie de décomposition biologique des composés du mercure) est d'environ 70 jours. Cependant, le processus d'élimination du mercure dépend des caractéristiques du corps et peut prendre jusqu'à 190 jours.

La forte toxicité du mercure entraîne des valeurs de MPC très basses : 0,0003 mg/m3 dans l'air et 0,0005 mg/l dans l'eau.

Les concentrations maximales admissibles de mercure dans les denrées alimentaires de base sont présentées à la fig. 3.8.

Riz. 3.8. MAC pour le mercure dans les aliments de base

Cadmium (Cd)

Un grand danger de contamination des sols par le cadmium est mis en évidence par l'intoxication massive au cadmium des habitants du bassin de la rivière Jintsu au Japon. La mine de zinc a pollué la rivière avec du cadmium, dont l'eau a été utilisée pour boire et irriguer les rizières et les plantations de soja. Après 15 ... 30 ans, 150 personnes sont mortes d'une intoxication chronique au cadmium. La teneur en cadmium du riz en tant que produit alimentaire principal atteignait 600…1 000 µg/kg, ce qui était à l'origine de la maladie, qui figurait dans l'histoire de l'intoxication endémique aux métaux lourds sous le nom de mitai-itai.

Dans la nature, le cadmium n'existe pas sous forme libre et ne forme pas de minerais spécifiques. Il est obtenu comme sous-produit du raffinage du zinc et du cuivre. La croûte terrestre contient environ 0,05 mg / kg de cadmium, l'eau de mer - 0,3 mg / l. Dans sa configuration électronique, le cadmium ressemble au zinc. Il a une grande affinité pour les groupes thiol et remplace le zinc dans certains complexes métal-enzyme. Le cadmium se forme facilement

appelle les couples. Le cadmium fait partie des substances hautement toxiques et n'est pas un élément essentiel pour les mammifères.

Le corps d'une personne d'âge moyen contient environ 50 mg de cadmium, 1/3 - dans les reins, le reste - dans le foie, les poumons et le pancréas. La demi-vie du cadmium dans le corps est de 13 à 40 ans.

Le cadmium métallique et ses sels ont un effet toxique prononcé sur les humains et les animaux. Les mécanismes de la toxicité du cadmium sont qu'il inhibe l'ADN polymérase, perturbe la synthèse de l'ADN (l'étape de déroulement) et sépare la phosphorylation oxydative dans les mitochondries du foie. La pathogenèse de l'empoisonnement au cadmium comprend également son interaction avec des protéines de poids moléculaire élevé, en particulier des enzymes contenant des thiols.

Le mécanisme de l'action toxique du cadmium est associé au blocage des groupes sulfhydryle des protéines; de plus, c'est un antagoniste du zinc, du cobalt, du sélénium, inhibe l'activité des enzymes contenant ces métaux. La capacité du cadmium à perturber les échanges de fer et de calcium est connue. Tout cela peut entraîner un large éventail de maladies : hypertension, anémie, maladie coronarienne, insuffisance rénale et autres. Effets cancérigènes, mutagènes et tératogènes marqués du cadmium.

L'absorption gastro-intestinale du cadmium chez l'homme est de 3...8 %. Elle est influencée par le niveau d'apport en zinc et la solubilité des sels de cadmium. Une fois absorbé, le cadmium reste dans le corps avec seulement une excrétion mineure. Les principaux centres d'accumulation sont le foie et les reins. Dans ces organes, 80 % du cadmium est associé à des métallothionéines. Dans le même temps, la fonction biologique des métallothionéines est leur participation à l'homéostasie des éléments essentiels - le zinc et le cuivre. Par conséquent, le cadmium, en interaction avec les métallothionéines, peut perturber l'homéostasie du cuivre et du zinc biogéniques.

La présence de cadmium dans les tissus provoque des symptômes associés à une carence en cuivre, zinc et fer. Le calcium plasmatique réduit l'absorption du cadmium dans le sang. La teneur en cadmium dans les tissus est d'autant plus grande que la quantité de calcium dans les aliments est faible. L'intoxication chronique au cadmium altère la minéralisation osseuse et augmente la concentration de calcium dans le foie. Il bloque également la synthèse de la vitamine D.

La pollution de l'environnement par le cadmium est associée aux industries minières, métallurgiques et chimiques, à la production de fusées et de technologies nucléaires, de polymères et de cermets. Le cadmium pénètre dans l'air avec le plomb lorsque le combustible est brûlé dans les centrales thermiques, avec les émissions de gaz des entreprises qui produisent ou utilisent du cadmium. La contamination du sol par le cadmium se produit lorsque des aérosols contenant du cadmium se déposent de l'air et sont complétés par l'introduction de engrais minéraux: superphosphate (7,2 mg/kg), phosphate de potassium (4,7 mg/kg), salpêtre (0,7 mg/kg). La teneur en cadmium est également perceptible dans le fumier, où il se retrouve à la suite de la chaîne de transitions suivante : air - sol - plantes - herbivores - fumier.

À dans certains pays, les sels de cadmium sont utilisés comme anthelminthique

et préparations antiseptiques en médecine vétérinaire.

Tout cela détermine les principales voies de pollution par le cadmium de l'environnement et, par conséquent, des matières premières alimentaires et produits alimentaires. La source de contamination par le cadmium des produits alimentaires d'origine végétale est les eaux usées de certaines entreprises industrielles, ainsi que les engrais phosphorés. Dans les zones d'émissions industrielles, il se dépose dans le sol et les plantes. Le cadmium pénètre dans les plantes par absorption par les racines et par les feuilles. De nombreuses cultures se sont révélées sensibles au cadmium. Sous son action, les plantes peuvent développer une chlorose, une courbure des tiges, des taches nécrotiques brunes sur les feuilles, etc. Cependant, le plus souvent, les symptômes de l'empoisonnement naissant des plantes avec ce métal n'apparaissent pas sur l'apparence de la plante, mais seul le rendement diminue. La limite de sensibilité au cadmium dans les céréales et les pommes de terre se situe entre 6 et 12 mg/kg de sol. Dans le même temps, selon la sensibilité au cadmium, les plantes agricoles sont classées dans l'ordre croissant suivant : tomates, avoine, laitue, carottes, radis, haricots, pois et épinards. La plupart du cadmium se dépose dans les organes végétatifs des plantes. Ainsi, dans les feuilles de carottes, de tomates et d'avoine, le cadmium se dépose 25 fois plus que dans les fruits et les racines. La teneur en cadmium est (en mcg/kg) dans les produits végétaux : céréales 28…95, pois 15…19, haricots 5…12, pommes de terre

12…50, chou 2…26, tomates 10…30, laitue 17…23, fruit 9…42, légume

huile végétale 10…50, sucre 5…31, champignons 100…500 ; dans les produits d'élevage : lait 2,4, fromage blanc 6,0, œufs 23…250.

Le cadmium pénètre dans le corps humain principalement avec de la nourriture (environ 80%), les experts de la FAO ont constaté qu'un adulte avec de la nourriture reçoit en moyenne 30 à 150 mcg / jour de cadmium, et en Europe - 30 ... 60 mcg, au Japon - 30 ...100 µg, dans les régions géochimiques du cadmium - environ 300 µg.

Les concentrations maximales admissibles de cadmium dans les denrées alimentaires de base sont indiquées à la fig. 3.9.

				sous-produits
								Chocolat et
	foie de poisson et
								Chocolat
	produits de celui-ci

Fromage, poisson et

œufs et ovoproduits,

produits de la pêche

boire de l'eau

Le sel,

Huile végétale,

fromage blanc, céréales,

viande, sucre,

margarines

Pain, boulangerie

et produits sucrés

Riz. 3.9. MAC pour le cadmium dans les aliments de base

Environ 20 % du cadmium pénètre dans le corps humain par les poumons depuis l'atmosphère et en fumant. Une cigarette contient 1,5...2,0 µg de Cd.

La quantité de cadmium qui pénètre dans le corps humain dépend non seulement de la consommation d'aliments contenant du cadmium, mais aussi dans une large mesure de la qualité de son alimentation. En particulier, une quantité suffisante de fer dans le sang semble inhiber l'accumulation de cadmium. De plus, de fortes doses de vitamine D agissent comme un antidote à l'empoisonnement au cadmium.

Une bonne nutrition (inclusion dans le régime alimentaire de protéines riches en acides aminés soufrés, acide ascorbique, fer, zinc, sélénium, calcium), contrôle de la teneur en cadmium (polarographie, analyses d'absorption atomique) est d'une grande importance dans la prévention de l'intoxication au cadmium. et exclusion du régime alimentaire des aliments riches en cadmium.

L'Organisation mondiale de la santé considère que l'apport maximal autorisé de cadmium pour les adultes est de 500 mcg par semaine, soit une DJA de 70 mcg par jour et une DJA de 1 mcg/kg de poids corporel.

Arsenic (As)

Des intoxications chroniques à l'arsenic ont été observées en Argentine,

causée par la consommation d'eau contenant de 1 à 4 mg/l As2 O3. Une situation similaire a été observée au Chili. L'utilisation d'une eau de puits contenant 0,6 mg/l d'arsenic a conduit à une intoxication chronique locale sur environ. Taïwan.

À Baltimore, une zone a été trouvée où les décès par cancer sont 4,3 fois plus élevés que dans la ville dans son ensemble. Cette bande entoure une ancienne usine qui a produit de l'arsenic pendant 100 ans.

Un incident tragique s'est produit au Japon en 1955, lorsque plus de 12 000 enfants ont été empoisonnés. Ils ont été nourris avec du lait maternisé contenant du lait en poudre contaminé par de l'oxyde d'arsenic (III). Il est accidentellement entré dans le phosphate de sodium qui stabilisait la poudre de lait. Le phosphate de sodium était un déchet de la séparation de l'aluminium de la bauxite, qui contenait une quantité importante d'arsenic. Plus de 120 enfants sont morts de la consommation de préparations pour nourrissons après 33 jours à une dose quotidienne d'As 203 5mg.

Il existe également une version sur l'empoisonnement à l'arsenic de Napoléon Bonaparte. En utilisant Analyse par activation neutronique des cheveux de Napoléon à différentes périodes de sa vie, les experts ont constaté que leur teneur en arsenic était 13 fois supérieure à la norme habituelle pour les cheveux humains, et les dépôts d'arsenic dans les cheveux en croissance coïncidaient dans le temps avec la période du séjour de Napoléon sur St Hélène.

L'arsenic fait partie de ces oligo-éléments dont la nécessité pour la vie de l'organisme n'a pas été prouvée. L'arsenic est largement distribué

pas dans l'environnement. Il se produit dans la nature à l'état élémentaire, ainsi qu'en grande quantité sous forme d'arsénites, d'arsénosulfures et de composés organiques. L'eau de mer contient environ 5 µg/l d'arsenic, tandis que la croûte terrestre en contient 2 mg/kg.

La toxicité de l'arsenic dépend de sa structure chimique. L'arsenic élémentaire est moins toxique que ses composés. Les arsénites (sels d'arsenic trivalent) sont plus toxiques que les arséniates (sels d'arsenic pentavalent). En général, les composés de l'arsenic peuvent être classés par ordre décroissant de toxicité comme suit : arsines > arsénites > arséniates > acides méthylarsonique et diméthylarsonique.

Une toxicité très élevée présente de l'arsine (AsH3) - un agent réducteur très puissant qui restaure divers composés biogéniques. L'hème est l'une des principales cibles de l'arsine ; c'est un poison hémolytique.

Les arsénites sont des poisons thiols qui inhibent diverses enzymes. Ils interagissent avec les groupements thiol des protéines, cystéine, acide lipoïque, glutathion, coenzyme A, présents dans l'organisme, perturbant à terme le cycle de l'acide tricarboxylique. De plus, les arsénites affectent la mitose, la synthèse de l'ADN et le découplage, ce qui est associé au blocage des groupes thiol de l'ADN polymérase par eux.

Les arsénates jouent le rôle d'un analogue du phosphate, pénètrent facilement dans les cellules par les systèmes de transport du phosphate et entrent en compétition avec les phosphates dans le processus de phosphorylation oxydative dans les mitochondries (ils inhibent le cytochrome et la glycérol oxydase). Les arsénates perturbent le flux de l'une des réactions de phosphorylyle - la formation d'ATP à partir d'ADP, ce qui conduit à l'arrêt de la synthèse d'ATP.

Les composés inorganiques de l'arsenic sont plus toxiques que les composés organiques qui s'accumulent dans les poissons. Les composés d'arsenic sont bien absorbés dans le tube digestif. Leur excrétion de l'organisme se fait principalement par les reins (jusqu'à 90 %) et le tube digestif. Il peut également être excrété dans le lait maternel et traverser la barrière placentaire.

Selon la FAO, l'apport quotidien d'arsenic dans l'organisme d'un adulte est de 0,45 mg, soit environ 0,007 mg/kg de poids corporel. L'apport d'arsenic augmente considérablement dans les cas où la proportion de fruits de mer dans l'alimentation est augmentée. La DDI pour l'arsenic pour un adulte est de 0,05 mg/kg de poids corporel (environ 3 mg/jour).

La production mondiale annuelle d'arsenic est d'environ 50 000 tonnes par an, augmentant tous les 10 ans de 25 %. Les sources les plus puissantes de pollution environnementale par l'arsenic sont les émissions atmosphériques des centrales électriques, des industries métallurgiques, des fonderies de cuivre et d'autres entreprises de métallurgie non ferreuse, des eaux usées industrielles et des pesticides contenant de l'arsenic. L'arsenic est également utilisé dans la production de chlore et d'alcali (jusqu'à 55 % de la quantité consommée par l'industrie), de semi-conducteurs, de verre,

Régulation de la teneur en métaux lourds dans l'eau (MAC)

La concentration maximale admissible (MAC) est une norme sanitaire et hygiénique approuvée par la loi. MPC est compris comme une telle concentration éléments chimiques et leurs composés dans l'environnement, qui, sous l'influence quotidienne pendant longtemps sur le corps humain, ne provoquent pas de changements pathologiques ou de maladies établis par les méthodes de recherche modernes à aucun moment de la vie des générations actuelles et suivantes.

Les valeurs MPC sont incluses dans les GOST, normes sanitaires et d'autres règlements, obligatoires pour l'exécution dans tout l'État, ils sont pris en compte lors de la conception procédés technologiques, équipements, dispositifs de traitement, etc. Le Service Sanitaire et Epidémiologique, dans l'ordre de la surveillance sanitaire, contrôle systématiquement le respect des normes MPC dans l'eau des réservoirs à usage domestique et potable, dans l'air atmosphérique et dans l'air des installations industrielles. locaux, le contrôle de l'état des réservoirs de pêche est effectué par les autorités de surveillance des pêches.

L'eau est le milieu dans lequel la vie est née et la plupart des espèces d'organismes vivants vivent (dans l'atmosphère, seule une couche d'environ 100 m est remplie de vie).

Par conséquent, lors du rationnement de la qualité des eaux naturelles, il est nécessaire de veiller non seulement à l'eau en tant que ressource consommée par l'homme, mais également à la préservation des écosystèmes aquatiques en tant que régulateurs les plus importants des conditions de vie de la planète. Cependant, les normes actuelles de qualité des eaux naturelles sont principalement axées sur les intérêts de la santé humaine et de la pêche et ne fournissent pratiquement pas sécurité environnementaleécosystèmes aquatiques.

Les exigences des consommateurs en matière de qualité de l'eau dépendent du but de l'utilisation.

Il existe trois types d'utilisation de l'eau :

• - Ménage et boisson - l'utilisation des plans d'eau ou de leurs sections comme source d'approvisionnement en eau domestique et potable, ainsi que pour l'approvisionnement en eau des entreprises de l'industrie alimentaire;
• - Culturel et domestique - l'utilisation des plans d'eau pour la baignade, les sports et les loisirs. Ce type d'utilisation de l'eau comprend également des sections de masses d'eau situées à l'intérieur des limites des zones peuplées ;
• - Les réservoirs à des fins de pêche, qui, à leur tour, sont divisés en trois catégories :
• - la catégorie la plus élevée - l'emplacement des frayères, des fosses d'alimentation en masse et d'hivernage d'espèces de poissons particulièrement précieuses et précieuses, d'autres organismes aquatiques commerciaux, ainsi que zones de sécurité fermes pour la reproduction et l'élevage artificiels de poissons, d'autres animaux aquatiques et de plantes aquatiques;
• - la première catégorie - masses d'eau utilisées pour la conservation et la reproduction d'espèces de poissons de valeur très sensibles à la teneur en oxygène ;
• - la deuxième catégorie - les masses d'eau utilisées à d'autres fins de pêche.

Bien sûr, les eaux naturelles font également l'objet d'autres types d'utilisation de l'eau - approvisionnement en eau industrielle, irrigation, navigation, hydroélectricité, etc.

L'utilisation de l'eau associée à son prélèvement partiel ou total est appelée consommation d'eau. Tous les usagers de l'eau sont tenus de respecter des conditions garantissant une qualité de l'eau conforme aux normes établies pour un plan d'eau donné.

Il existe certaines exigences générales concernant la composition et les propriétés de l'eau (tableau 1.1).

Les exigences en matière de qualité de l'eau dépendant du type d'utilisation de l'eau, il est nécessaire de déterminer ce type pour chaque masse d'eau ou ses sections.

Selon les règles, les types d'utilisation de l'eau sont établis organismes régionaux contrôle environnemental et sanitaire et sont approuvés par l'autorité exécutive compétente.

Le MPC des eaux naturelles désigne la concentration d'une substance individuelle dans l'eau, au-dessus de laquelle elle ne convient pas au type d'utilisation de l'eau établi. À une concentration d'une substance égale ou inférieure au MPC, l'eau est tout aussi inoffensive pour tous les êtres vivants que l'eau dans laquelle cette substance est complètement absente.

Tableau 1.1 - Exigences généralesà la composition et aux propriétés de l'eau (règles de protection des eaux de surface contre la pollution) :

Indice	Types d'utilisation de l'eau
ménage et boire	culturel et domestique	pêcherie
matières solides en suspension
impuretés flottantes	Les films flottants, les taches d'huiles minérales et autres impuretés ne doivent pas être détectés à la surface du réservoir.
	Ne doit pas apparaître dans une colonne	L'eau ne doit pas être colorée
Odeurs, goûts	L'eau ne doit pas acquérir des odeurs et des goûts de plus de 2 points, détectables	L'eau ne doit pas donner de goûts et d'odeurs étrangers à la viande de poisson.
directement ou après chloration	directement
Température	En été, après le rejet des eaux usées, il ne devrait pas augmenter de plus de 3 0 С par rapport à la moyenne du mois le plus chaud	Ne doit pas augmenter de plus de 5 0 С là où vivent des poissons qui aiment le froid, et pas plus de 8 0 С dans les autres cas
PH	Ne doit pas dépasser 6,5 - 8,5
Minéralisation de l'eau	Ne doit pas dépasser 1000 mg/l dans les résidus solides, y compris chlorures - 350 mg/l, sulfates - 500 mg/l	Normalisé selon l'indicateur "saveurs"	Normalisé selon la taxation des réservoirs de pêche
Oxygène dissous	En toute période de l'année, pas moins de 4 mg / l dans un échantillon prélevé avant 12 heures	Pendant la période de glace, pas plus bas
Demande biochimique totale en oxygène (DBO totale)	À 20 0 С ne doit pas dépasser
Demande chimique en oxygène (DCO)	Pas plus de 15,0 mg/l
Substances chimiques
SanPiN 4630-88	La liste des MPC et SHEL des substances nocives pour l'eau des réservoirs de pêche
agents pathogènes	L'eau doit être exempte d'agents pathogènes, y compris d'œufs d'helminthes viables et de kystes de protozoaires intestinaux pathogènes.
lactose positif coli(PCL)
Coliphages (en unités formant plaque)	Pas plus de 100 dans 1 litre	Les eaux usées à la sortie de la masse d'eau ne doivent pas avoir d'effet toxique aigu sur les objets d'essai

La nature de l'impact des polluants sur les humains et les écosystèmes aquatiques peut être différente.

De nombreux substances chimiques peut ralentir les processus naturels d'auto-épuration, qui conduisent à une détérioration de l'état sanitaire général du réservoir:

• - manque d'oxygène;
• - pourriture;
• - l'apparition de sulfure d'hydrogène ;
• - méthane, etc...

Dans ce cas, le MPC est établi en fonction du signe sanitaire général de nocivité. Lors du rationnement de la qualité de l'eau dans les réservoirs, le MPC est défini en fonction du signe limite de nocivité - LPW.

Le LPV est un signe de l'effet nocif d'une substance, qui se caractérise par la concentration seuil la plus basse.

En tableau. Le tableau 1.2 montre les valeurs MPC pour les composés de métaux lourds dans les réservoirs à usage domestique et d'eau potable.

Tableau 1.2 - Concentrations maximales admissibles de substances nocives dans l'eau des réservoirs à usage domestique et potable :

Composé		Masse moléculaire	Concentration, mg/l
Composés de fer en termes de Fe
Chlorure de cadmium en termes de Cd
Chlorure de cobalt en termes de Co
Composés de manganèse en termes de Mn
Sulfate de cuivre en termes de Cu
Oxyde d'arsenic en termes d'As
Sulfate de nickel en termes de Ni
		216,6 200,6 232,7			0,005 0,005 0,005	0,005 0,005 0,005
Nitrate de plomb en termes de Pb
Composé de plomb en termes de Pb
Composés de chrome (III) en termes de Cr
Composés de chrome (VI) en termes de Cr
Composé de zinc en termes de Zn

Noter:

Lors de l'établissement du MPC de substances nocives dans l'eau des réservoirs, ils sont guidés par la concentration minimale de substances selon l'un des indicateurs suivants:

• - PPKt - concentration sous-seuil d'une substance dans un réservoir, déterminée par des caractéristiques toxicologiques, mg/l. ;
• - PPKorl - concentration sous-seuil de substances dans le réservoir, déterminée par le changement des caractéristiques organoleptiques (odeur, couleur, goût), mg/l. ;
• - PPKs.r.v. - concentration inférieure au seuil d'une substance, déterminée par l'effet sur régime sanitaire réservoir (microflore saprophyte, demande biologique en oxygène, etc.), mg/l. ;
• - MPCv - la concentration maximale admissible d'une substance dans l'eau d'un réservoir, mg / l.

La contradiction et la différence dans l'établissement de MPC pour les masses d'eau à des fins diverses. Les listes de MPC pour les réservoirs de diverses utilisations sont élaborées par certains départements du profil de la pêche et de l'hygiène sanitaire, en règle générale, sans coordonner leurs actions. Le résultat est le suivant : la même substance est appelée différemment dans différentes listes, pour certaines substances, il n'y a de MPC que pour certaines masses d'eau, et pour d'autres, elles sont absentes.

Par exemple, il n'y a que des exigences sanitaires et hygiéniques pour les composés organochlorés et il n'y a pas de MPC pour les réservoirs de pêche. Comme on le sait, les CPM sanitaires et hygiéniques sont plus surestimées que celles de la pêche, car elles sont établies sur la base des résultats de biotests sur des animaux à sang chaud, et non sur des hydrobiontes-poissons. Cela conduit à la confusion et au manque d'informations dans Registre d'État substances.

Le manque d'informations, par exemple, sur le CPM des composés organochlorés, d'une part, fait douter de la sécurité des rejets dans les masses d'eau de pêche (et pratiquement toutes les masses d'eau peuvent être classées comme masses d'eau de pêche, puisque le poisson se trouve partout , sauf pour les marécages), d'autre part, permet autorités de contrôle, se référant à la norme, pour interdire le rejet de substances organochlorées, ou au mieux - "atom" pour appliquer un facteur multiplicateur de 25 à l'usager de l'eau.

La TVA établit des exigences pour les eaux usées qui sont plus strictes que le MPC pour les réservoirs de pêche, ou au niveau du MPC, et, à leur tour, les exigences SanPiN pour la qualité de l'eau potable sont « plus souples » que le MPC (tableau 1.3).

Tableau 1.3 - CPM des métaux lourds dans l'eau des réservoirs de pêche et dans l'eau potable :

Le bon sens fondamental veut que exigences réglementaires La TVA sur les eaux usées et l'eau potable devrait être inversée.

Plus pays européens lors de l'établissement de normes pour la qualité du traitement des eaux usées, la condition principale est d'atteindre le degré d'épuration le plus élevé possible, en tenant compte de l'utilisation des meilleures technologies modernes.