СВИНЕЦ

Титова Е.Н.

Органические отбросы, биогенные вещества и тепло наносят вред водным экосистемам тогда, когда перегружают их. Загрязненная ими вода может при благоприятных условиях очиститься сама. Однако есть загрязнители, которые абсолютно чужды экосистемам. Поэтому их вред более существен. Среди таких загрязнителей особое место занимают металлы.

Токсикология свинца изучена очень тщательно, т.к. его содержание в окружающей среде растет сейчас небывало быстрыми темпами в результате деятельности человека.

Еще во времена Древнего Рима отмечались случаи отравлений людей, использовавших свинцовую посуду.

Деятельность человека привела к серьезным нарушениям в природном цикле свинца:

Перемещение свинца в окружающей среде (по Р.Р. Брукс)

1. Загрязнение воды, проходящей по трубам;
2. Вымывание свинца из пород и руд;
3. Рудоперерабатывающие процессы;
4. Получение чушкового свинца;
5. Прокат труб;
6. Получение этилированного бензина;
7. Автомобильные выхлопы;
8. Абсорбция свинца растениями из загрязненной атмосферы;
9. Употребление человеком в пищу загрязненной с/х продукции;
10. Использование загрязненной питьевой воды;
11. Попадание свинца в растения через корневую систему;
12. Выбросы в атмосферу при выплавке;
13. Поедание загрязненных растений животными;
14. Употребление человеком в пищу мяса с/х животных, выращенных на загрязненных кормах;
15. Изготовление свинецсодержащих красок;
16. Попадание свинца с красками в организм человека;
17. Покрытие посуды свинцовой глазурью;
18. Попадание свинца в пищу из глазурованной посуды.

Источники загрязнения

Свинец попадает в воду различными путями. В свинцовых трубах и других местах, где возможен контакт этого металла с водой и кислородом воздуха, идут процессы окисления:

В подщелоченной воде свинец может накапливаться в значительных концентрациях в результате образования растворимых плюмбитов:

Если в воде присутствует СО₂, то это приводит к образованию довольно хорошо растворимого гидрокарбоната свинца.

Ежегодное мировое потребление свинца составляет около 3 млн.тонн, из которых 40% используют для производства аккумуляторных батарей, 20% тетраэтил свинца (ТЭС) и тетраметил свинца — присадок к бензину, 12% — в строительстве, 6% — для покрытия кабелей.

Тетраэтил свинец (С₂ Н₅)₄ Pb и тетраметил свинец (CH₃)₄Pb — это летучие ядовитые жидкие вещества, которые добавляют до сих пор как антидетонирующие присадки к бензинам. Поэтому выхлопы автомобилей — наиболее серьезный источник загрязнения окружающей среды свинцом.

Концентрация свинца в воздухе некоторых городов 5 мкр/см³ , и эта величина ежегодно увеличивается на 5%. Вдоль автомобильных дорог свинец абсорбируют растения (из воздуха, а не из почвы!), этот же процесс происходит при загрязнении поверхностных слоев вод. В воду свинец может попадать из загрязненных им почв.

Еще совсем недавно при приготовлении красок широко использовались свинцовые пигменты. Для этих целей, в частности, употребляли такие соединения, как хромат свинца PbCrO₄ (“желтый крон”) и ортоплюмбат свинца Pb₂PbO₄(сурик). Известные свинцовые белила содержат основной карбонат свинца Pb(ОН)₂^.2 PbCO₃.

Токсичность

Неорганические соединения свинца (Pb²⁺) нарушают обмен веществ и являются ингибиторами ферментов, у детей вызывая умственную отсталость, заболевания мозга. Попадая в клетки, свинец дезактивирует ферменты. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны. Степень отравления свинцом определяют по концентрации его в крови. Безопасным уровнем содержания его считается (0,2 - 0,8) . 10 ^-4 %.

Методы борьбы со свинцовым загрязнением

Важнейшая проблема загрязнения воздуха — выхлоп автомобильного двигателя и очистка выхлопа. Если уменьшать количество Pb в присадках, то увеличивается выброс других загрязнителей (прежде всего СО). Тем не менее, во многих странах концентрация свинца в бензине снижена до 1 - 0,3 г/л. Однако даже 1 г Pb способен загрязнить на уровне ПДК около 1 400 000 м³ воздуха. Решается вопрос о заменителях тетраэтил свинца; конструирования принципиально новых двигателей, работающих на “не этилированном”, т.е. не содержащем свинцовых присадок бензине, либо потребляющих “альтерна-тивное” горючее.

Ещё одна важная проблема — извлечение свинца из сточных вод (и его возвращение в производство).

При отравлении свинцом применяют метод хелатизации с использованием широко известного комплексообразователя этилдиаминтетра ацетона (ЭДТА) или 2,3 — димеркаптопропанола. Свинец в этих случаях выводится с мочой в виде хелатов. Метод позволяет снизить процент летальных исходов у отравившихся детей с 70 до 5%.

Мы предлагаем методику обнаружения (Pb) в почве и растительности. Методика была апробирована нашим направлением в эколагере - 97.

Определение содержания ионов свинца в почве

Оборудование:

• колбы конические 250 мл — 3 шт.;
• стаканы химические 100 мл — 3 шт.;
• пробирки ПХ-16 — 3 - 6 шт.;
• пипетки (колбы) мерные 5 мл — 3 шт.;
• мерный цилиндр 50 мл — 1 шт.;
• нагреватель НЛШ;
• штатив для пробирок;
• палочки стеклянные — 3 шт.;
• весы учебные ВГУ;
• фильтры бумажные — 6 шт.;
• воронки — 3 шт.;
• водяная баня.

Реактивы:

• Азотная кислота 1 : 3;
• Соляная кислота (1 : 2) или р-р NaCl 5%;
• р-р KI (5%);
• р-р хромата калия;
• Уксусная кислота 1 : 3;
• Вода дистиллированная.

Ход работы

1. Отберите образцы почв (1 - 2 столовых ложки в зависимости от влажности почвы) в трех пунктах на различном расстоянии от автомагистрали.
2. Взвести на фильтрах, предварительно уравновесив их на весах по 10 г каждого образца почвы.
3. Перенесите навески в пронумерованные конические колбы (№ 1,2,3). Налейте в каждую по 15 мл HNO3, взболтайте в течение 2 - 3 минут. Полученные вытяжки отфильтруйте в пронумерованные стаканы, используя для каждой вытяжки свой фильтр.
4. Для анализа из каждого стакана возьмите по 5 мл фильтрата и поместите в три пронумерованные пробирки, используя для этого мерные пипетки.
5. Проведите осаждение ионов свинца в пробирках одним из предложенных ниже способов, прилив равные объемы реактивов.

   Pb²⁺ + 2HCl =PbCl₂(белый осадок) реакцию проводить на холоде

   Pb²⁺ + 2HCl= PbCl₂

   Pb²⁺ + 2KI = PbI₂ (золотистые кристаллы). Реакцию проводить в присутствии уксусной кислоты — 10 капель нагреть на водяной бане, а затем охладить.

   Pb²⁺ + K₂CrO₄= PbCrO₄(желтый осадок)

6. Поставьте пробирки в штатив, дайте осадкам настояться. Сравните вывод о содержании ионов свинца в почве на различном расстоянии от автомагистрали.

Методика определения наличия свинца в растительности,
произрастающей на разном расстоянии от автомагистрали

Проведение работы

1. Собрать небольшое количество растительности (листьев, травы) на расстоянии 2 - 3 м, 100 м, 300 м от оживленной магистрали. Пронумеровать соответствующие пробы.
2. Размолоть собранную растительность и добавить во все пробы строго одинаковое количество спирта и воды. Затем кипятить на водяной бане.
3. Добавить к раствору растительности раствор Na₂S. В результате в растворах выпадает черный осадок разной степени концентрации.
4. Растворы разных проб налить в стеклянные пробирки с отметками , указывающими, на каком расстоянии от дороги они взяты. Рассматривая их на свет, можно будет легко увидеть, что, чем дальше от дороги, тем меньше концентрация свинца (меньше черный осадок) в растительности.

	Перейти к оглавлению