Τα βαρέα μέταλλα στο νερό είναι τοξικές ουσίες που ενέχουν σημαντικούς κινδύνους για την υγεία των ανθρώπων. Κοινοί ρύποι όπως το μαγγάνιο, ο υδράργυρος, το κάδμιο, ο ψευδάργυρος, το νικέλιο, το κοβάλτιο και το αρσενικό μπορούν να μολύνουν τόσο τις επιφανειακές όσο και τις υπόγειες πηγές νερού. Οι κύριες πηγές μόλυνσης περιλαμβάνουν τις βιομηχανικές δραστηριότητες, την απόρριψη αποβλήτων και τις μεταλλευτικές εργασίες. Οι υψηλές συγκεντρώσεις αυτών των μετάλλων μπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρά προβλήματα υγείας, όπως βλάβη στο νευρικό σύστημα, νεφρική ανεπάρκεια και καρκίνο. Οι αποτελεσματικές τεχνολογίες καθαρισμού του νερού, όπως η αντίστροφη ώσμωση, είναι απαραίτητες για την απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων και τη διασφάλιση ασφαλούς πόσιμου νερού.
Επιμέλεια:
Κανάκης Χριστόφορος - ΙΤ
Ειδικός σε θέματα βιοτεχνολογίας με εξειδίκευση στην τεχνολογία καθαρισμού και επεξεργασίας του νερού
Τα βαρέα μέταλλα είναι στοιχεία του περιοδικού πίνακα του Μεντελέγιεφ που έχουν μεταλλικές ιδιότητες και μεγάλο μοριακό βάρος.
Εδώ θα σας ενημερώσουμε για τη βλάβη που μπορούν να προκαλέσουν αυτές οι ουσίες σε ένα άτομο, σε ποιες περιοχές είναι συνηθισμένοι ορισμένοι ρύποι και θα περιγράψουμε την χαρακτηριστική τους επίδραση στην ανθρώπινη υγεία. Και τέλος, θα σας παρουσιάσουμε την τεχνολογία αντίστροφης ώσμωσης, η οποία θα αποτρέψει την είσοδο επικίνδυνων ιόντων στο νερό και τα τρόφιμα στο μέγιστο σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες
Ποιο νερό είναι μολυσμένο;
Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι τα περισσότερα άλατα βαρέων μετάλλων εισέρχονται στο περιβάλλον ως αποτέλεσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας - κυρίως από εκπομπές από επιχειρήσεις εξόρυξης και επεξεργασίας, καθώς και από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Με άλλα λόγια, πρόκειται για ανθρωπογενή ρύπανση.
Η μεγαλύτερη πηγή ρύπανσης είναι τα λύματα, τα οποία απορρίπτονται σε επιφανειακά υδάτινα σώματα χωρίς επαρκή επεξεργασία. Μια άλλη πηγή βαρέων μετάλλων είναι τα καυσαέρια που καθιζάνουν στο έδαφος και ξεπλένονται στις πηγές νερού. Και ένας ακόμη, ίσως ο πιο σοβαρός τύπος ρύπανσης είναι το νερό που παράγεται από τις πλημμύρες των ορυχείων, οπότε μολύνονται ακόμη και τα υπόγεια ύδατα.
Αξίζει να σημειωθεί ότι ο μέγιστος κίνδυνος δηλητηρίασης από άλατα βαρέων μετάλλων αυξάνεται όταν το νερό χρησιμοποιείται χωρίς περαιτέρω επεξεργασία από επιφανειακά υδάτινα σώματα και πηγάδια. Σε περιπτώσεις όπου τα υπόγεια ύδατα είναι μολυσμένα, η κατανάλωση νερού από πηγάδια επίσης δεν συνιστάται. Αυτό ισχύει κυρίως για τις βιομηχανικές περιοχές.
Μαγγάνιο στο νερό
Ξεκινάμε με αυτό το μέταλλο επειδή, μετά τον σίδηρο, τον οποίο συζητήσαμε σε ξεχωριστό άρθρο, είναι ο πιο συνηθισμένος μολυσματικός παράγοντας του νερού των πηγαδιών.
Σημάδια μαγγανίου στο νερό, είναι μαύρες, γκρι, σκούρες καφέ εναποθέσεις σε σωλήνες και υδραυλικά. Η υφή, η γεύση αυτού του νερού είναι συνήθως παχύρρευστη, κιτρινωπή. Τα χέρια μπορεί να σκουρύνουν με παρατεταμένη επαφή και τα νύχια μπορεί να μαυρίσουν. Σε υψηλές συγκεντρώσεις αυτού του ορυκτού, μπορεί να εμφανιστεί μαύρο ίζημα στο νερό.
Το μαγγάνιο ανήκει στην τρίτη ομάδα τοξικών ουσιών, δηλαδή είναι μέτρια επικίνδυνο και ενώ οι πιο δυσάρεστες συνέπειες της κατανάλωσης «σιδερένιου νερού» είναι η τακτική δυσκοιλιότητα. Παρά το γεγονός ότι εμπλέκεται στις διαδικασίες ζύμωσης, αιμοποίησης και σχηματισμού οστών, η περίσσεια αυτού του ορυκτού μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την υγεία ενός ατόμου. Οι κύριες συνέπειες της τακτικής κατανάλωσης νερού με υψηλή περιεκτικότητα σε μαγγάνιο είναι τα προβλήματα του κεντρικού νευρικού συστήματος, τα οποία εκδηλώνονται με υπνηλία, αδυναμία και μερικές φορές ακόμη και μακροχρόνιες καταθλιπτικές διαταραχές. Μελέτες έχουν επίσης επιβεβαιώσει ότι η περίσσειά του μπορεί να επηρεάσει αρνητικά το γαστρεντερικό σωλήνα, τα νεφρά και τον οστικό ιστό. Το τελευταίο είναι κρίσιμο για τα παιδιά, καθώς υπάρχει μια μυοσκελετική ασθένεια που ονομάζεται ραχίτιδα μαγγανίου.
Οι κύριες πηγές μαγγανίου στα επιφανειακά ύδατα είναι οι διεργασίες έκπλυσης μεταλλευμάτων σιδήρου-μαγγανίου και άλλων ορυκτών που περιέχουν μαγγάνιο. Όσον αφορά τη φυσική του περιεκτικότητα στο νερό των γεωτρήσεων, αυτή προκαλείται από την αποσύνθεση ζωντανών οργανισμών.
Το όριο για τον μόλυβδο στο πόσιμο νερό είναι 0,01 mg/l, το οποίο είναι σύμφωνο με τα διεθνή πρότυπα. Μια επικίνδυνη δόση είναι ήδη 1 mg/l και ο μόλυβδος ταξινομείται ως τοξική ουσία στη 2η ομάδα.
Ο μόλυβδος στα επιφανειακά ύδατα είναι ευρέως διαδεδομένος σχεδόν παντού. Ο βαθμός μόλυνσης εξαρτάται από την ανάπτυξη της βιομηχανίας και την κυκλοφορία στους αυτοκινητόδρομους. Για παράδειγμα, σε μεγάλες πόλεις και χωριά που βρίσκονται κοντά σε αυτοκινητόδρομους, τα επιφανειακά ύδατα συχνά υπερβαίνουν το όριο, πράγμα που σημαίνει ότι η πόση νερού από πηγάδια ή πηγές είναι συνήθως επικίνδυνη. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο μόλυβδος σε μικρές συγκεντρώσεις δίνει στο νερό μια ευχάριστη γλυκιά γεύση.
Μεταξύ των επιπτώσεων είναι η βλάβη στο νευρικό και αιμοποιητικό, καρδιαγγειακό και απεκκριτικό σύστημα, καθώς και η μειωμένη σεξουαλική λειτουργία σε γυναίκες και άνδρες. Υπάρχουν επίσης μελέτες που επιβεβαιώνουν τις καρκινογόνες επιδράσεις του μολύβδου. Αξίζει να σημειωθεί ότι είναι πιο τοξικός για τα μικρά παιδιά, καθώς απορροφούν έως και 40% αυτού, ενώ οι ενήλικες απορροφούν όχι περισσότερο από 10%.
Ο μόλυβδος έχει επικίνδυνη επίδραση στο νευρικό σύστημα και οι συνέπειές του, πάλι, επηρεάζουν κυρίως τα παιδιά. Η εγκεφαλοπάθεια από μόλυβδο συνοδεύεται από επιληπτικές κρίσεις, πονοκεφάλους κ.λπ. Ανάλογα με τον βαθμό δηλητηρίασης, τα συμπτώματα μπορεί να ποικίλλουν και να εκδηλώνονται με διαφορετική ένταση. Στα παιδιά, η δηλητηρίαση από μόλυβδο μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της νοητικής ανάπτυξης, καθώς και σε προβλήματα με τις ακουστικές και οπτικές αντιδράσεις.
Μια άλλη συχνή συνέπεια είναι η αναιμία, η οποία είναι τυπική για τα παιδιά και είναι παρόμοια με την κλασική έλλειψη σιδήρου. Η νεφρική δυσλειτουργία (αναστρέψιμη και μη αναστρέψιμη νεφροπάθεια) είναι συχνή.
Η επίδραση στο καρδιαγγειακό σύστημα και το γαστρεντερικό σωλήνα είναι σημαντικά μικρότερη από ό,τι στο κεντρικό νευρικό σύστημα, αλλά παρατηρείται επίσης στην ανάπτυξη βραδυκαρδίας και ορισμένων μη ειδικών αντιδράσεων, αντίστοιχα.
Οι κύριες πηγές μολύβδου στο νερό και το περιβάλλον είναι:
μη σιδηρούχα (98%) και σιδηρούχα μεταλλουργία (2%) - αυτές είναι οι διαδικασίες απόκτησης του ίδιου του μετάλλου, των κραμάτων και της επεξεργασίας των πρώτων υλών.
μηχανουργική βιομηχανία, βιομηχανία καυσίμων και ενέργεια - η ρύπανση προκαλείται από τη χρήση βενζίνης με μόλυβδο, η οποία οδηγεί στην απελευθέρωση τοξινών στην ατμόσφαιρα και στην επακόλουθη είσοδό τους σε υδάτινα σώματα. Σε πολλές ανεπτυγμένες χώρες, η βενζίνη αυτή πρακτικά δεν χρησιμοποιείται. Σήμερα, η παραγωγή με μόλυβδο έχει μειωθεί,
εταιρείες μεταφορών - η χρήση βενζίνης με μόλυβδο, ωστόσο τα
οικιακά απόβλητα... αυτό το σημείο είναι πολύ σημαντικό, οι άνθρωποι πετάνε τα οργανικά απόβλητα και τις μπαταρίες σε κοινούς κάδους. Η επιστροφή των οικιακών μπαταριών και των μπαταριών αυτοκινήτων για ανακύκλωση, η σωστή απόρριψη, μπορεί να έχει σημαντικό θετικό αντίκτυπο στο περιβάλλον.
Όλοι γνωρίζουν πώς μοιάζουν οι μπάλες υδραργύρου από ένα σπασμένο θερμόμετρο, στην πραγματικότητα, θεωρούνται γενικά σοβαρός κίνδυνος για την υγεία, αλλά ας μιλήσουμε για τις διαλυτές ενώσεις υδραργύρου. Πρόκειται για ανόργανες ενώσεις που σχηματίζονται κατά τη διαδικασία καύσης άνθρακα σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας, αξιοποίησης βιομηχανικών αποβλήτων και παραγωγής μπαταριών. Έτσι, οι ενώσεις υδραργύρου απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα και στη συνέχεια στο νερό.
Η δεύτερη ομάδα τοξικών ουσιών που σχηματίζονται από βακτήρια σε υδάτινα σώματα και στον ωκεανό είναι οι οργανικές ενώσεις υδραργύρου. Μία από τις πιο συνηθισμένες είναι ο μεθυλυδράργυρος. Βρίσκεται σε ψάρια και οστρακοειδή που είναι επιβλαβή για κατανάλωση. Το επίπεδο μόλυνσης των επιφανειακών και υπόγειων υδάτων σε περιοχές με υψηλά ποσοστά υδραργύρου, καθιστά ακατάλληλη την κατανάλωση νερού.
Επίσης, αύξηση των επιπέδων υδραργύρου μπορεί να παρατηρηθεί σε πόλεις με θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με καύση άνθρακα.
Πρόκειται για ένα βαρύ μέταλλο που έχει σοβαρές παρενέργειες. Στο πόσιμο νερό, η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση για το κάδμιο είναι 0,001 mg/dm³ και όλες οι ενώσεις καδμίου είναι τοξικές, που ανήκουν στη δεύτερη κατηγορία τοξικότητας. Η δράση του βασίζεται στην ικανότητα να δεσμεύει οξέα και ένζυμα που περιέχουν θείο, με αποτέλεσμα νεφροτοξικότητα και ηπατοτοξικότητα. Οι συνέπειες της οξείας δηλητηρίασης μπορεί να είναι η αύξηση της αρτηριακής πίεσης, η νεφρική και πνευμονική ανεπάρκεια και οι καρδιαγγειακές παθολογίες.
Αξίζει να σημειωθεί ότι το κάδμιο είναι καρκινογόνο και μπορεί να συσσωρευτεί στο ανθρώπινο σώμα. Σε αντίθεση με τον προαναφερθέντα υδράργυρο, δεν μπορεί να διεισδύσει στον εγκέφαλο, επομένως δεν έχει νευροτοξικότητα.
Σοβαροί ρυπαντές των υδάτων με κάδμιο είναι οι Μεταλλευτικές επιχειρήσεις, Εταιρείες επεξεργασίας μετάλλων, Βιομηχανίες παραγωγής μεταλλικών προϊόντων. Τόσο τα επιφανειακά όσο και τα υπόγεια ύδατα μολύνονται στις περιοχές κοντά στις εγκαταστάσεις παραγωγής, επομένως η ασφαλέστερη πηγή είναι το νερό της βρύσης, το οποίο υποβάλλεται σε επεξεργασία, εάν είναι δυνατόν.
Ο ψευδάργυρος είναι ένα ιχνοστοιχείο που εμπλέκεται σε μικρές ποσότητες στον μεταβολισμό των ενζύμων, καθώς και στο σχηματισμό στεροειδών ορμονών, ινσουλίνης κ.λπ. Εάν η περιεκτικότητα είναι υψηλή, μπορεί να προκαλέσει συγκεκριμένες ασθένειες.
Το νερό μπορεί να περιέχει διαλυτές ενώσεις ψευδαργύρου, συχνά θειικά και χλωριούχα άλατα. Σε περίπτωση δηλητηρίασης με άλατα ψευδαργύρου, εμφανίζονται αλλαγές στα νεφρά και σε περίπτωση κρίσιμης υπερδοσολογίας, μπορεί να εμφανιστεί ίκτερος. Αξίζει να σημειωθεί ότι η παρατεταμένη έκθεση προκαλεί μείωση της περιεκτικότητας σε ασβέστιο στο αίμα και τα οστά, διαταράσσοντας έτσι τον μεταβολισμό του φωσφόρου και αναπτύσσοντας οστεοπόρωση. Έχει επίσης καρκινογόνες ιδιότητες και μπορεί να προκαλέσει στειρότητα σε περίπτωση συστηματικής έκθεσης.
Οι κύριες πηγές φωσφόρου στο νερό είναι οι μεταλλουργικές και μηχανολογικές επιχειρήσεις, με σημαντική συμβολή από τις χημικές και φαρμακευτικές, ξυλουργικές και κλωστοϋφαντουργικές βιομηχανίες.
Στην Ευρώπη, η ρύπανση των επιφανειακών υδάτων από ψευδάργυρο είναι χαρακτηριστική για πόλεις με ανεπτυγμένες μεταλλουργικές και μηχανολογικές βιομηχανίες.
Το νικέλιο είναι ένα σημαντικό ιχνοστοιχείο, του οποίου οι υπερβολικές ποσότητες οδηγούν σε αυξημένη διεγερσιμότητα του κεντρικού νευρικού συστήματος, αναιμία και αλλεργικές αντιδράσεις. Το νικέλιο μπορεί να επηρεάσει τη δομή του DNA και να αυξήσει τον κίνδυνο όγκων. Όσον αφορά το κοβάλτιο, οι επιδράσεις του είναι παρόμοιες και μπορούν επίσης να προκαλέσουν καρδιακές παθήσεις.
Όσον αφορά την παραγωγή επινικελωμένων προϊόντων, αυξάνουν τα ποσοστά νικελίου που δραστηροποιούνται οι βιομηχανίες αυτές.
Το αρσενικό ήταν ένα από τα πιο δημοφιλή δηλητήρια κατά τον Μεσαίωνα. Ακόμα και πολύ χαμηλά επίπεδα αλάτων αρσενικού στο πόσιμο νερό είναι επικίνδυνα για τον άνθρωπο. Έχει τοξική επίδραση σε όλα τα συστήματα του ανθρώπινου σώματος και μπορεί να οδηγήσει σε θάνατο. Μη διαλυμένα ποσοστά αρσενικού μπορούν να αφαιρεθούν με διάφορες τεχνολογίες όπως και με υπερδιήθηση + ενεργό άνθρακα, ωστόσο λόγω της υψηλής επικινδυνότητάς του και κυρίως ότι βρίσκεται πολλές φορές σε διαλυμένη μορφή , μόνο η τεχνολογία αντίστροφη ώσμωσης είναι ασφαλή μέθοδο αφαίρεσης του.
Πηγές φυσικής μόλυνσης από αρσενικό περιλαμβάνουν ορισμένα φυσικά ορυκτά, αλλά συχνότερα εισάγεται στο νερό με ανθρωπογενή μέσα. Πηγές περιλαμβάνουν επιχειρήσεις μη σιδηρούχας μεταλλουργίας, χαλυβουργεία και θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με καύση άνθρακα.
Τα φυτοφάρμακα με μικρή περιεκτικότητα σε αρσενικό χρησιμοποιούνται επίσης ενεργά και η έκπλυση τους οδηγεί σε μόλυνση των υπόγειων υδάτων και, κατά συνέπεια, των υδάτινων σωμάτων.
Υψηλά επίπεδα αρσενικού στα επιφανειακά ύδατα παρατηρούνται σε περιοχές της βόρειας Ελλάδας (Χαλκιδική) αλλά και σε βιομηχανικά ενεργές περιοχές όπως στη Βοιωτία (όπως και εξασθενές χρώμιο)
Η ανταλλαγή ιόντων μειώνει την περιεκτικότητα σε βαρέα μέταλλα και τη σκληρότητα και χρησιμοποιείται συχνά σε κεντρικές μονάδες επεξεργασίας νερού.
Για την απομάκρυνση του μαγγανίου και του σιδήρου, χρησιμοποιούνται επίσης ειδικά καταλυτικά υλικά για τη μετατροπή τους σε αδιάλυτη μορφή και τη συγκράτηση των σωματιδίων που προκύπτουν. Για οικιακή χρήση, η ασφαλέστερη μέθοδος για το μέγιστο αφαίρεσης τους είναι η αντίστροφη ώσμωση. Η τεχνολογία φιλτραρίσματος με ενεργό άνθρακα θα αφαιρέσει ένα μέρος φάσματος και μορφών βαρέων μετάλλων, όπως επίσης ακόμα μεγαλύτερης κατακράτησης βαρέων μετάλλων και κολλοειδών με την τεχνολογία υπερδιήθησης-UF. Ωστόσο για την ολική και ασφαλή αφαίρεσή τους όπως προαναφέραμε, η αντίστροφη ώσμωση είναι η ασφαλέστερη λύση.