دانلود بررسی فلزات سنگین

بررسی فلزات سنگین مقاله بررسی فلزات سنگین در 17 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	17 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	17

بررسی فلزات سنگین

فلزات سنگین

در کتب و مراجع گوناگون تعاریف و تفسیرهای مختلفی از فلزات سنگین به عمل آمده است. علت اطلاق لفظ سنگین، وزن مخصوص بالاتر از 6 گرم بر سانتیمتر مکعب می‌باشد، که این فلزات دارا هستند. این فلزات دارای نقاط ذوب و جوش بسیار متفاوتی می‌باشند.

به طوری که در این گروه جیوه Hg پائین‌ترین نقطه جوش یعنی ^oc87/38- و مولیبدن (Mo) بالاترین نقطه جوش یعنی c ⁰ 4612 را دارا می‌باشد.

اکسید فلزات سنگین در جدول تناوبی هرچه به طرف گازهای نادر پیش برویم، در طبیعت پایدارتر است، و در سیستم بیولوژی با مولکول‌های آلی ایجاد کمپلکس‌های پایدار می‌نماید.

حضور برخی از این عناصر از نظر تغذیه حائز اهمیت می‌باشد. در حالی که در شرایط مشابه حضور برخی از آنها در بافت زنده مضر می‌باشد. نیاز پستانداران به روی و مس به مراتب بیشتر از ید و سلینیوم و غلظت آهن و روی در بافت‌های حیوان ضروری‌تر از منگنز و کبالت می‌باشد.

برخی عناصر غیر ضروری مانند برم (Br) و ربیدیوم (Rb) و سیلیکون در مقایسه با فلزات کمیاب ضروری با غلظت بالا در بافت نرم و خون حضور دارند.

فلزات سنگین نظیر آهن- روی و مس برای تعداد زیادی از آنزیم‌ها در حکم یک کانون فعال هستند. این فلزات در غلظت‌های پائین در بدن یافت می‌شود، ولی اثر فوق‌العاده‌ای در بدن دارند.

فلزات سنگین نظیر نقره (Ag)، کادمیوم (Cd)، قلع (Sn)، جیوه (Hg)، سرب (Pb)، و فلزاتی که خاصیت الکترونگاتیویته زیادی دارند مانند مس، نیکل و کبالت، میل ترکیبی شدیدی با گروه‌های آمینی و سولفیدریل دارند.

آنزیم‌ها به وسیله این فلزات متلاشی شده و قدرت آنزیمی خود را از دست می‌دهند. به علاوه این فلزات در عمل سوخت و ساز بدن وارد شده و عمل متابولیسم را مختل می‌نمایند.

درجه سمی بودن فلزات سنگین را از میزان الکترونگاتیویتة آنها می‌توان طبقه بندی نمود، که به این ترتیب با پایداری کمپلکس‌های مشتق شده از این فلزات هماهنگی می‌کند. طبقه‌بندی این فلزات به صورت زیر می‌باشد.

Hg- Cu- Sn- Pb- Ni- Co- Cd- Fe- Zn- Mn- Mg- Ca- Sr- Cr

1-نقش بهداشتی فلزات سنگین

در دهه گذشته تحقیقات زیادی بر روی اهمیت فلزات سنگین در سیستمهای بیولوژیکی انجام گرفته است. علت این بررسی‌ها افزایش نگرانی کسانی بوده است، که در مناطق صنعتی زندگی می‌کنند، و در تماس دائمی و مستقیم با این عناصر بوده‌اند، که امکان اثر بیولوژیکی محیط بر روی اینها وجود داشته است. در حقیقت نقش عناصر جزیی و اثرات مفید و مضر آنها بر روی سیستم بیولوژیکی انسان از اهمیت خاصی برخوردار است. از 90 عنصر شیمیایی که در پوسته زمین یا اتمسفر وجود دارد، فقط 12 تای آنها به میزان زیادی در بدن انسان وجود دارند که عبارتند از:

Cn- Fe- Mg- Cl- Na- S- K- P- N- H- C- O

از این عناصر چهارتای اول 96% وزن کل ارگان زنده را تشکیل می‌دهد و بقیه 6/3% آن را شامل می‌گردد، و حدود 70 عنصر باقیمانده 4/0 بقیه را شامل می‌شوند، که اینها عناصر جزئی می‌باشند. چنین بنظر می‌رسد، که از این 70 عنصر 14تای آنها برای متابولیسم بدن انسان ضروری می‌باشند.

جورج موریسون   عناصر جزئی را به سه دسته تقسیم می‌کند.

الف) آنهایی که برای جانوران عالی ضروری می‌باشند.

ب) آن دسته از عناصر که ضرورت آنها ممکن می‌باشد.

ج) آن دسته از عناصر که ضروری نمی‌باشند.

عناصر ضروری برای متابولیسم بدن انسان عبارتند از: کرم، کبالت، مس، فلوئور، آهن، ید، منگنز، مولیبدن، نیکل.

2-  شناسایی عوامل آلوده کننده آبها از نظر فلزات سنگین

بطور کلی آبها به چهارطریق ممکن است به فلزات سنگین آلوده شوند.

1- هوا

2- خاک

3- فاضلاب‌های صنعتی- خانگی

4- زباله (شیرابه زباله)

پس آبهای صنعتی- مواد زائد حاصل از فعالیت‌های روزمره زندگی، (زباله) و تخلیه انواع فضولات حیوانی و انسانی به داخل آبهای سطحی و زیرزمینی، سهم مهمی در ایجاد این نوع آلودگی‌ها را، در آب دارا هستند.

احتمال آلوده شدن آبها بخصوص آبهای سطحی از طریق هوا، (هنگام بارندگی بویژه بارندگی‌های شدید بسیار بالاست). مقادیر زیادی از انواع آلوده کننده‌ها، نظیر مواد موجود در گرد و غبار و گازهای ناشی از فعالیت‌های صنعتی در باران حل شده، و در نتیجه این آلودگیها به آبهای پذیرنده وارد می‌گردد. (به علت PH اسیدی باران، برخی از عناصر مانند کادمیوم در آب باران حل می‌شود).

خاک یکی دیگر از منابع آلودگی آبها می‌باشد. جنس خاک نقش موثری در آلودگیهای آب می‌تواند داشته باشد. به عنوان مثال آب پس از عبور از لایه زیرزمینی، که جنس آن سنگ گالن می‌باشد؛ به علت وجود سرب در آن، در انتقال سرب پذیرنده نقش دارد؛ و به علت استفاده از آفت‌کش‌ها در کشاورزی و کاربرد کودهای شیمیایی، مقادیر معتنابهی از فلزات سنگین می‌توانند وارد آبها شوند. کیفیت آبها در اثر وجود مواد آلوده کننده بر هم خورده، و در این میان تاثیر مواد آلوده کننده، مانند فلزات سنگین بیشتر می‌باشد .

8-3- آرسنیک

آرسنیک شبه فلزی است که در طبیعت فراوان می‌باشد و می‌تواند مسمومیت حاد یا مزمن در انسان ایجاد کند. تا کنون هیچ یک از ترکیبات آرسنیک بعنوان ماده غذایی لازمی شناخته نشده است. معهذا این ماده را سابقاً بعنوان محرک رشد به غذای دامها اضافه می‌کردند.

آرسنیک به طور طبیعی در محیط مادی یافت می‌شود، معمولاً وجود آن در طبیعت به شکل ترکیب با گوگرد و فلزات دیگری مانند مس، کبالت، سرب، روی و غیره می‌باشد. آرسنیک در بسیاری ازفرآیندهای صنعتی مانند سرامیک سازی، صنایع چرم و دباغی مصرف می‌شود. سازندگان حشره‌کش‌ها و سموم دفع آفات نباتی جزء اصلی‌ترین مصرف کنندگان آرسنیک محسوب می‌شوند.

املاح آرسنیک به سرعت از طریق دستگاه گوارش جذب می‌شوند. آرسنیک از طریق ریه و پوست نیز جذب می‌گردد. این موضوع به اثبات رسیده که آرسنیک 3 ظرفیتی سمی است، و آرسنیک 5 ظرفیتی سمیّت چندانی ندارد. احتمال اینکه آرسنیک ایجاد سرطان نماید مورد تردید است. و اثر سرطان زا در روی پوست می‌تواند داشته باشد. حداکثر غلظت مجاز آرسنیک در آب آشامیدنی 5% میلی‌گرم در لیتر می‌باشد.

9-3- جیوه

بوسیله نمکهای محلول خود یکی از سمی‌ترین فلزات سنگین می‌باشد. 1 تا 2 گرم کلرور جیوه کشنده است. با وارد شدن جیوه به معده در دستگاه گوارش اختلال بوجود می‌آید. ناراحتی‌های عصبی و ضایعات کلیوی نیز از عوارض آن است.

با عمل میکروبی که در لجن صورت می‌گیرد میتل جیوه تولید می‌شود که بسیار سمی است و باعث ضایعات عصبی شده و حافظه را مختل و بالاخره دیوانگی و جنون و مرگ را موجب می‌شود. حتی به مقدار کم نیز اختلالات کروموزومی به بار می‌آورد.

مهمترین منابع بزرگ جیوه در محیط گازهایی است، که از پوسته زمین به طور طبیعی خارج می‌گردد. علاوه بر این فعالیت‌های صنعتی نیز به طور غیرمستقیم بر میزان جیوه محیط می‌افزایند. از سال 1500 جیوه برای درمان بیماری سفلیس استفاده می‌شده است. مهمترین زمینه‌های کاربرد جیوه عبارتند از: کارخانجات کلر، که کلروهیدروکسید سدیم تولید می‌کنند و در رنگهای نگاهدارنده رنگ دانه در دندانسازی و در کشاورزی (خصوصاً به عنوان چاشنی بذر)، کاربرد دارد.

جذب جیوه معدنی، از طریق تنفس بخارات جیوه و با تماس طولانی با فلز جیوه، صورت می‌گیرد. در سال 1960، در بین اعضاء خانواده ماهیگران شهر ساحلی میناماتای  ژاپن، بیماری عجیبی 111 نفر را علیل کرد، و 43 نفر از آنان را از بین برد. علت این بیماری، تخلیه فاضلاب صنعتی به رودخانه میناماتا، بعد از سال 1958 بود. در سال 1945 در نیگاتا ، به علت خروج جیوه از یک کارخانه صنعتی، اپیدمی دیگری از همین بیماری (میناماتای) به وجود آمد. گیاهان نسبت به ترکیبات سمی جیوه حساس نیستند، اما مصرف جیوه توسط پرندگان، موجب اختلال در تغذیه و کاهش رشد آنان می‌گردد. حداکثر غلظت مجاز جیوه در آب آشامیدنی 001/0 میلی‌گرم در لیتر توصیه شده است.

10-3- نیکل

نیکل در همه جا موجود است، و خاکهای عادی 10-100 میلی‌گرم در کیلوگرم نیکل دارند. حضور این فلز، در تجهیزات خط تولید فرایندهای مواد غذایی، باعث آلودگی مواد غذایی به این عنصر می‌گردد. نیکل عنصر نسبتاً غیر سمی می‌باشد. ازدیاد ناگهانی آن در آب، دلیل آلودگی به فاضلاب صنعتی است. برای حداکثر غلظت مجاز نیکل در آب آشامیدنی، مقدار دقیقی به عنوان رهنمود داده نشده است.

11-3- نقره

عنصر نسبتاً کمیابی است که حلالیت آن در آب کم و بین 1/0 تا 10 میلی‌گرم در لیتر می‌باشد که این مقدار بستگی به PH و غلظت کلرید موجود در محلول دارد.

در پوسته زمین، غلظت نقره در حدود 1/0 میلی‌گرم، در کیلوگرم می‌باشد. املاح نقره به علت دارا بودن خاصیت میکروب‌کشی، به عنوان یک عامل پیشگیری در ضدعفونی آب، مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقره ممکن است، باعث آرژیریا  شود. که یک بیماری دائمی است و از علائم آن، مایل به قهوه‌ای شدن پوست و چشمان است، و شخص مانند اشباح به نظر می‌رسد. حداکثر غلظت مجاز نقره در آب آشامیدنی، 5% میلی‌گرم در لیتر است.

فهرست مطالب

فلزات سنگین ۴
۱-نقش بهداشتی فلزات سنگین ۶
۲- شناسایی عوامل آلوده کننده آبها از نظر فلزات سنگین ۷
۳- فلزات سنگین (اثرات- منابع- کاربرد) ۹
۱-۳- کروم ۱۰
۲-۳- کبالت ۱۱
۳-۳- کادمیوم ۱۲
۴-۳- سرب ۱۳
۵-۳- مس ۱۴
۶-۳- وانادیوم ۱۵
۷-۳- روی ۱۶
۸-۳- آرسنیک ۱۷
۹-۳- جیوه ۱۸
۱۰-۳- نیکل ۱۹
۱۱-۳- نقره ۲۰
۱۲-۳- آلومینیم ۲۰
۱۳-۳- آهن ۲۱
منابع ۲۲

دانلود پهنه بندی آلودگی فلزات سنگین روی و کادمیوم در حوضه دریاچه

پهنه بندی آلودگی فلزات سنگین روی و کادمیوم در حوضه دریاچه پایان نامه پهنه بندی آلودگی فلزات سنگین روی و کادمیوم در حوضه دریاچه

دسته بندی	علوم پایه
فرمت فایل	doc
حجم فایل	3180 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	84

 پهنه بندی آلودگی فلزات سنگین روی و کادمیوم در حوضه دریاچه

مقدمه

افزایش فعالیتهای صنعتی توأم با تولید آلاینده ها از جمله فلزات سنگین یکی از مشکلات جدی در حال گسترش پیش روی انسان عصر حاضر است. فلزات سنگین از نظر شیمیایی به فلزاتی با جرم اتمی و چگالی زیاد نسبت داده می شود.  برخی از این فلزات مانند کبالت، مس، آهن، منگنز، مولیبدن، نیکل و روی از عناصر ضروری برای رشد و متابولیسم طبیعی گیاهان بوده و در صورت افزایش غلظت به مقادیر بالای بهینه به راحتی می توانند منجر به مسمومیت شوند. دیگر فلزات سنگین از قبیل آرسنیک، کادمیوم، جیوه، سرب یا سلنیم برای گیاه ضروری نمی باشند (راسکیو، 2011). فلزات سنگین در حوزه های علمی مختلف دارای تعاریف مشخصی است. بطور مثال، درسنگ شناسی به فلزاتی این واژه اطلاق می گردد که با دی تیزون واکنش می دهند و به مفاهیمی چون سمیت و حضور پایدار در محیط زیست نیز استناد دارد (U EPA). در فرآیند میزان فلزات در اعضای بالاتر در زنجیره غذایی می تواند تا چندین برابر آنهایی که در آب یا هوا یافت می شوند، برسد و در نتیجه تهدیدی بر سلامتی گیاهان و جانورانی که از این مواد غذایی استفاده می کنند، محسوب می شود ( توکلی محمدی، 1390).

1-2 بیان مسأله

تأمین امنیت غذایی سالم جمعیت در حال رشد جهان با توجه به محدود بودن منابع زمین، به نحوی که کمترین تخریب بر محیط زیست آن بگذارد، یکی از امورات مهم به شمار می آید. افزایش فعالیتهای صنعتی توأم با تولید آلاینده ها از جمله فلزات سنگین یکی از مشکلات جدی در حال گسترش پیش روی انسان عصر حاضر است (ترابیان، 1381). خاک یکی از منابع مهم وارزشمند طبیعت است. خاک، خاستگاه هستی ومیراث بشر برای آیندگان است  بدون داشتن خاک سالم حیات و زندگی روی زمین امکان پذیر نخواهد بود.95% غذای انسان از زمین حاصل می شود. برنامه ریزی برای داشتن خاکی سالم و تولید کننده لازمه بقای انسان است ورود مواد، موجودات زنده یا انرژی به درون خاک سبب تغییر کیفیت خاک می شود. در طی فرآیند های شیمیایی، مواد معدنی و آلی دچار تجزیه وتغییر می شوند و در ضمن فرایند های فیزیکی، مواد حاصل  جا به جا شده و افقهای مختلف خاک را بوجود می آورند. خاک مخلوط پیچیده ای از مواد معدنی، آلی، هوا و موجودات زنده است. خاک یکی از محصولات محیط است که دایما در معرض تغییر و تحول قرار دارد. خاک همیشه و در همه حال در مناطق خشک به آهستگی و یا در مناطق مرطوب سریع توسعه می یابد (ریان، 1383). آلودگی خاک بر اثر فعالیت های مختلف صنعتی، تولیدی ایجاد می شود.این موارد وارد کننده آلودگی به محیط زیست را می توان بصورت زیر دسته بندی کرد: صنایع و کارخانجات، منابع خانگی و تولیدی، منابع کشاورزی، وسایل نقلیه موتوری و ساختمان سازی و جاده سازی (موحدی راد، 1385). بسیاری از فلزات سنگین بخصوص  روی و کادمیوم در مقادیر کم در خاک وآب یافت می شوند. این عناصر کمیاب در نتیجه هوادیدگی سنگها بطور طبیعی وارد محیط می شوند. آنها می توانند شسته شده و به آبهای سطحی یا زیر زمینی وارد شوند ویا توسط گیاهان جذب شوند، آنها می توانند به شکل گاز وارد اتمسفر شوند یا با اجزای خاک مثل رس یا ماده آلی پیوند برقرار کنند.رفتار فلزات سنگین در خاک از این لحاظ که می توانند سبب آلودگی آبهای زیر زمینی وسطحی شده و همچنین می توانند وارد زنجیره غذایی شوند، مهم است (نوروزی، 1385). فلزات سنگین به دلیل غیر قابل تجزیه بودن و اثرات فیزیولوژیکی که بر موجودات زنده دارند، از اهمیت خاصی برخوردارند. این فلزات از طریق آب، هوا و خاک به واسطه­ی منابع مختلف طبیعی و مصنوعی به چرخه طبیعت وارد شده و اثرات کوتاه مدت و بلند مدت خطرناکی در آنها ایجاد می کنند (توکلی محمدی، 1390). این عناصر به دلیل تحرک کم به مرور در خاک انباشته می شوند و در نهایت باعث ورود آن ها به چرخه­ی غذایی و تهدید سلامت انسان و سایر موجودات می شوند (دیانی، 1388). عناصر سنگین از منابع مختلفی می باشند ممکن است در نهایت به خاک سطحی برسند و سرنوشت بعدی آنها به خصوصیات فیزیک و شیمیایی آنها و خاک بستگی دارد. متغیرهای اصلی خاک که در تحرک آلاینده ها دخالت دارند عبارتند از: پتانسیل اکسیداسیون واحیا، ماده آلی، کانی رسی و کربناتها ونمک (پروبست، 2005). همچنین زمین آمار شاخه ای از علم آمار است که در آن مختصات داده ها مربوط به جامعه تحت بررسی و به تبع آن ساختار فضایی داده های مربوطه، مورد مطالعه قرار می گیرد. برتری این شاخه از آمار نسبت به شعبه کلاسیک آن فراشمولی آن است. اساس این شاخه از آمار بر تعریف وتوسعه روابط متغیر ناحیه ای بنا گردیده است. در بسیاری از روش های متداول آمار کلاسیک مانند تجزیه و تحلیل واریانس، موقعیت جغرافیایی و مکانی نمونه های محیطی، علاوه بر مقادیر تعیین شده خصوصیات مورد نظر می بایستی موقعیت جغرافیایی مشاهدات نیز بطور همزمان در نظر گرفته شود (حسنی، 1389). بنابراین برای نیل به اهداف توسعه پایدار جمع آوری اطلاعات پایه زیست محیطی برای منابع حیاتی از جمله خاک ضروری است. دریاچه نئور به عنوان یکی از مخازن مهم ذخیره ی آب کشاورزی از اهمیت زیادی برخوردار است و در طول چند سال اخیر تغییرات زیادی بر روی کیفیت آب آن انجام گرفته است. در این پژوهش تغییرات مکانی و پهنه ای غلظت این عناصر از آب داخل دریاچه خاک اطراف آن به منظور ارزیابی میزان آلودگی بررسی شد.

سؤالات تحقیق

1. تغییرات مکانی غلظت فلزات کادمیوم و روی آب، خاک و گیاه در حریم دریاچه نئور با اندازه گیری آزمایشگاهی وتحلیل آماری دارای چه روندی می باشد؟

1-4 فرضیه های تحقیق

1)           فرض می شود، رابطه ای بین کادمیوم و روی در خاک های مختلف، و خصوصیات خاک بصورت نظری وجود داشته باشد.

2)                 مقدار آلودگی فلزات سنگین کادمیوم و روی در فواصل مختلف از دریاچه تغییر می کند.

3)                 می توان با استفاده از روش زمین آمار روند تغییرات و انباشت فلزات روی و کادمیوم را در آب و خاک دریاچه نئورمورد مطالعه نمود

4)                 مقادیر کادمیوم و روی در خاک اطراف دریاچه نئور بالاتر از حد استاندارد است.

5)                 مقادیر کادمیوم و روی در آب دریاچه نئور بالاتر از حد استاندارد است.

1-5 اهداف تحقیق

1)                 تعیین مقادیر فلزات کادمیوم و روی در خاک و آب اطراف دریاچه نئور شهر اردبیل

2)                 بررسی تغییرات میزان آلودگی کادمیوم و روی در بازه ی زمانی ده ساله دریاچه نئور به منظور بررسی روند افزایش یا کاهش آلودگی

3)                 بررسی تغییرات آلودگی فلزات کادمیوم و روی در فواصل حریم دریاچه

4)                 ایجاد رابطه مدل های تجربی برای پیش گویی غلظت کادمیوم و روی در دریاچه نئور از آزمایشگاه اندازه گیری طیفی و آنالیز شیمیایی استفاده می شود.

بررسی تغییرات فلزات کادمیوم و روی در رسوبات آبراهه ها و مناطق مورفولوژی حوضه