Тяжелые металлы — загрязнители природной среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тяжелые металлы -- загрязнители природной среды

Газалиев А.М., Кабиева С.К., Ибраев М.К.,

Даулетжанова Ж.Т., Сулейменова А.Б., Аяш Г.Р.

В данной статье была проведена работа по оценке воздействия тяжелых металлов на окружающую среду и организм человека. С помощью метода вольтамперометрии определено содержание в углях месторождений Центрального Казахстана следующих металлов: цинк, кадмий, свинец и медь.

Уголь, месторождения Казахстана, цинк, кадмий, свинец, медь, вольтамперометрия, тяжелые металлы, загрязнение, вред для организма, зола, экология.

Suleimenova Aidana Berikovna

KSTU student

HEAVY METALS IN DIFFERENT DEPOSITS OF COAL IN CENTRAL KAZAKHSTAN

Work on the assessment of the impact of heavy metals on the environment and human organism was held in the article. By dint of voltammetry method defined content in coal deposits of Central Kazakhstan the following metals: zinc, cadmium, lead and copper.

The coal deposits of Kazakhstan, zinc, cadmium, lead, copper, voltammetry, heavy metals, pollution, damage to the organism, ash, ecology.

Необходимость анализа природных и промышленных объектов с содержанием тяжелых и токсичных металлов стимулирует разработку новых и совершенствование существующих методов их определения в присутствии большого количества сопутствующих элементов.

Казахстан относится к экологически уязвимым государствам, в стране добывается свыше 300 видов полезных ископаемых, около 34% в структуре которых приходится на уголь (30 млрд. т).

Целью работы были определить концентрацию тяжелых металлов в 3 видах угля месторождений Центрального Казахстана, анализировать оценку влияния на организм человека и окружающую среду.

Задачи, поставленные в ходе исследования:

1. проведение обзора научной и патентно-лицензионной литературы по содержанию тяжелых металлов в углях, а именно Cu, Zn, Cd, Pb;

2. исследование влияние данных веществ на окружающую среду и организм человека;

3. проведение анализа содержания тяжелых металлов в углях;

4. сравнение данных проб различных месторождений;

5. проведение обработки результатов эксперимента.

Геохимиками в химическом составе неорганического вещества угля выделяются две группы элементов. Одна из них - это главные золообразующие элементы: Si, Al, Fe, Na. На их долю в углях приходится примерно 99% всей массы неорганического вещества в углях. Другая группа - микроэлементы, составляющие обычно не более 1% от всего неорганического вещества угля. В соответствии с геохимической классификацией по концентрированному признаку к микроэлементам относят собственно малые элементы 0,1-0,001% (1000-10 г/т), редкие - 0,001-0,00001% (10-0,1 г/т) и ультраредкие с содержанием менее 0,00001% (менее 0,1 г/т) [1, с.296].

По степени опасности (токсичности) химические элементы подразделяются на три класса (ГОСТ 17.4.1.02-83):

1) As, Cd, Hg, Se, Pb, Zn;

2) B, Co, Ni,Mo, Cu, Sb, Cr;

3) Ba, V, W, Mn, Sr [2, с.160].

Угли, используемые в настоящее время на существующих ТЭС Казахстана, имеют различные качественные характеристики, они содержат в своем составе большую группу микроэлементов, содержание которых не одинаково. Так, например, концентрация Cu колеблется от 0 до 2 мг/т сухого топлива, Zn - от 0.2 до 2 г/т. В таблицах представлены данные по содержанию тяжелых металлов в углях месторождений Центрального Казахстана.

Таблица 1 - Угли месторождений

тяжелый металл загрязнение

Таблица 2 - Угли месторождений

Таблица 3 - Угли месторождений

Ежегодно в мире при энергетическом сжигании угля в атмосферу выбрасывается вместе с летучей золой 60 тыс. т свинца, 300 т ртути и 60 т кадмия. Исследованиями, установлено, что при сжигании углей в атмосферу поступает в среднем: не менее 10% общей массы содержащихся в них Со, Fe, Na; 30% Сu, N V; 50% Cd, РЬ, Zn; 100% С1 [3, с.422].

Для определения содержания тяжелых металлов в углях использовался метод инверсионной вольтамперометрии. Это современный высокочувствительный метод определения неорганических, органических веществ, пригодный для анализа геохимических, биологических, фармацевтических и других объектов [4, с.14].

Для исследования было взяты несколько проб. На графике представлено сравнение концентрации тяжелых металлов по отношению к фону.

График 1 - Концентрации тяжелых металлов различных месторождений

Диаграмма 1 - Содержание металлов Кузнецкого месторождения

Диаграмма 2 - Содержание металлов Шубаркольского месторождения

Диаграмма 3 - Содержание металлов Кумыс-Кудукского месторождения

Результаты вольтамперометрического определения тяжелых металлов демонстрируют высокую чувствительность метода. В результате сопоставления анализов следует, что в углях Кумыс-Кудукского месторождения содержится наибольшее количество Cu (2,01 мг/кг) и Zn (1,23 мг/кг), что значительно превышает ПДК данных элементов, в углях Шубаркольского месторождения Pb (0,0064 мг/кг) и Zn (0,47 мг/кг), в Кузнецком Pb (0,0061 мг/кг) и Zn (0,27 мг/кг). Из этого следует, что наибольшую опасность для здоровья человека представляет уголь Кумыс-Кудукского месторождения.

Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность и участвуют в окислительно-восстановительных процессах, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни. В связи с этим следует соблюдать технологию обработки и пользования угля, соответствующего его химического состава и содержания в нем тяжелых металлов. Ниже приведены биогеохимические свойства тяжелых металлов, соответствующие концентрациям анализов и их влияние на здоровье человека [5, с.215].

Таблица 4 - Биогеохимические свойства тяжелых металлов

В -- высокая, У -- умеренная, Н -- низкая

Таблица 5 - Влияние загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами на здоровье человека и животных [6, с.12]

При едином подходе к проблеме определения загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, наличие комплексных методических руководств позволит осуществить нормализацию экологического состояния города и всего угледобывающего региона.

Список используемой литературы

1. Кизильштейн Л. Я. Экогеохимия элементов-примесей в углях. -- Ростов-на-Дону: Изд-во СКНУ ВШ, 2002. -- 296 с.

2. Юдович Я. Э. Грамм дороже тонны. Редкие элементы в углях. -- М.: Наука, 1989. -- 160 с.

3. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Неорганическое вещество углей. -- Екатеринбург: УрОРАН, 2002. -- 422 с.

4. Кизилынтейн Л.Я., Левченко С.В. Элементы примеси и экологические проблемы угольной энергетики. Теплоэнергетика, 2003, № 12. С. 14-19.

5. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник.-- Л.: "Химия",2005.

6. Овсейчук В.А., Крылов Д.А., Сидорова Г.П. Радиоактивность углей и продуктов их сжигания // Атомная стратегия 21. - 2013. - № 3. - С. 12-14.

Размещено на Allbest.ru