Поняття важких металів

Поняття «важкі метали» часто зустрічається у літературі, але трактування цього поняття у різних авторів не співпадає. Тому визначимося, які ж саме метали відносять до важких металі, які їхні характеристики є визначальними при їх класифікації.

Термін «важкі метали», що характеризує широку групу забруднюючих речовин, пов'язаний з високою відносною атомною масою елемента. Ця характеристика звичайно ототожнюється з уявленням про високу токсичність. Також однією із ознак «важких металів» є їхня густина. У сучасній кольоровій металургії розрізняють важкі кольорові метали - густиною 7,14 - 21,4 г/см3 (цинк, олово, мідь, свинець, хром, кадмій, кобальт й ін.) і легкі кольорові метали - густиною 0,53 - 3,5 г/см3 (літій, берилій й ін.).

Іншими ознаками для класифікації є поширеність у природному середовищі, ступінь залученості в природні та техногенні цикли.

Відповідно до однієї класифікації [3], до групи важких металів належить більше 40 елементів з високою відносною атомною масою й густиною більшою 6 г/см3. По іншій класифікації, у цю групу включають кольорові метали із густиною більшою, ніж у заліза (свинець, мідь, цинк, нікель, кадмій, кобальт, олово, сурма, вісмут, ртуть).

Відповідно до відомостей, представлених в довіднику [4] до важких металів віднесені елементи, густина яких більша за 5 г/см3. Якщо виходити із цього показника, важкими можна вважати 43 з 84 металів Періодичної системи хімічних елементів.

У деяких випадках під визначення важких металів потрапляють елементи, які відносяться до крихких (наприклад, вісмут) чи металоїдів (наприклад, миш'як).

У роботах, присвячених проблемам забруднення навколишнього природного середовища та екологічного моніторингу, на сьогоднішній день до важких металів відносять більше 40 металів періодичної системи з атомною масою понад 50 атомних одиниць: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi та ін.

При цьому важливу роль у категоріюванні важких металів відіграють такі умови : їх висока токсичність для живих організмів у відносно низьких концентраціях, а також здатність до біоакумуляції і біомагніфікації. Практично всі метали, які потрапляють під це визначення (за винятком свинцю, ртуті, кадмію та вісмуту, біологічна роль яких на даний момент вивчається), активно беруть участь у біологічних процесах, входять до складу багатьох ферментів. За класифікацією Н. Реймерса, важкими слід вважати метали з густиною більше 8 г/см3. Таким чином, до важких металів відносяться Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. [5]

На думку дослідників, зайнятих практичною діяльністю, пов'язаною з організацією спостережень за станом і забрудненням навколишнього середовища, сполуки цих елементів далеко не рівнозначні як забруднюючі речовини. Тому в багатьох роботах відбувається звуження рамок групи важких металів, відповідно до критеріїв пріоритетності, зумовленими напрямом і специфікою робіт. Так в роботах Ю.А. Ізраеля в переліку хімічних речовин, що підлягають визначенню в природних середовищах на фонових станціях у біосферних заповідниках, в розділі «важкі метали» названі Pb, Hg, Cd, As. З іншого боку, відповідно до рішення Цільової групи з викидів важких металів, що працює під егідою Європейської Економічної Комісії ООН та займається збором і аналізом інформації про викиди забруднюючих речовин в європейських країнах, тільки Zn, As, Se та Sb були віднесені до важких металів. За визначенням М. Реймерса окремо від важких металів стоять благородні і рідкісні метали, відповідно залишаються тільки Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. У прикладних роботах до числа важких металів найчастіше додають Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn. [5]

Іони металів є неодмінними компонентами природних водойм. Залежно від умов середовища (pH, окисно-відновного потенціалу, наявності лігандів) вони існують в різних ступенях окислення і входять до складу різноманітних неорганічних і металоорганічних сполук, які можуть бути істинно розчиненими, колоїдно-дисперсними чи входити до складу мінеральних та органічних суспензій.

Істинно розчинені форми металів, у свою чергу, досить різноманітні, що пов'язано з процесами гідролізу, гідролітичної полімеризації і комплексоутворення з різними лігандами. Відповідно, як каталітичні властивості металів, так і їх доступність для водних мікроорганізмів залежать від форм існування їх у водній екосистемі.

Багато металів утворюють досить міцні комплекси з органікою; ці комплекси є однією з найважливіших форм міграції елементів у природних водах. Більшість органічних комплексів утворюються за хелатними циклами і є стійкими. Комплекси, утворені ґрунтовими кислотами із солями заліза, алюмінію, титану, урану, ванадію, міді, молібдену та інших важких металів, відносно добре розчинні в умовах нейтрального, слабкокислого і слабколужного середовищ. Тому металорганічні комплекси здатні мігрувати в природних водах на досить значні відстані. Особливо важливо це для маломінералізованих і в першу чергу поверхневих вод, в яких утворення інших комплексів неможливе.

Цікаві статті з розділу

Харчові ресурси Землі
Харчові ресурси - основа життя для людини. Людина успішно вміє створювати і збільшувати для себе запаси їжі. Історія людства - пошук усе нових і нових харчових ресурсів. Сотні тисяч років пе ...

Фiтомелiорацiя мiських екосистем
Зелені насадження - невід'ємна складова навколишнього природного середовища та, зокрема, міських екосистем. Вони виконують важливі екологічні функції, до яких належать: очищення та збагаченн ...

Екологічна характеристика населеного пункту Мізоч
Проблема захисту навколишнього середовища одна з найважливіших задач сучасності. Викиди промислових підприємств, енергетичних систем і транспорту в атмосферу, водойми і надра на сучасному ст ...