Ağır metalin belirli bir tanımı olmamasına rağmen, literatür onu yüksek atom ağırlığına ve suyun beş katı yüksek yoğunluğa sahip doğal bir element olarak tanımlamıştır. Ağır metaller genellikle doğal sularda eser miktarda bulunur, ancak çoğu çok düşük konsantrasyonlarda bile toksiktir. Arsenik, kurşun, kadmiyum, nikel, cıva, krom, kobalt, çinko ve selenyum gibi metaller küçük miktarlarda bile oldukça zehirlidir. Kaynaklarda artan ağır metal miktarı, özellikle birçok endüstrinin metal içeren atık suları herhangi bir yeterli arıtma olmaksızın tatlı suya deşarj etmesi nedeniyle şu anda daha büyük bir endişe kaynağıdır.
Ağır metaller vücutta metabolize edilmediğinde toksik hale gelir ve yumuşak dokularda birikirler. Tarımsal, endüstriyel, farmasötik, endüstriyel veya mesken ortamlarında insanlarla temasa geçtiklerinde gıda, su, hava veya deri yoluyla emilerek insan vücuduna girebilirler. Endüstriyel maruz kalma, yetişkinler için yaygın bir maruz kalma yoludur. Yutma, çocuklarda en yaygın maruz kalma yoludur. Doğal ve beşeri faaliyetler çevreyi ve kaynaklarını kirleterek çevrenin taşıyabileceğinden fazlasını israf eder.
doğal süreçler
Çok sayıda çalışma, çeşitli doğal ağır metal kaynaklarını belgelemiştir. Farklı ve özel çevre koşullarında doğal ağır metal emisyonları meydana gelmektedir. Bu emisyonlar arasında volkanik patlamalar, deniz tuzu spreyleri, orman yangınları, kayaların ayrışması, biyotik kaynaklar ve rüzgarla taşınan toprak parçacıkları bulunur. Doğal ayrışma süreçleri, mineralleri endemik alanlarından farklı çevresel bölmelere salabilir. Ağır metaller hidroksitler, oksitler, sülfürler, sülfatlar, fosfatlar, silikatlar ve organik bileşikler şeklinde bulunabilir. En yaygın ağır metaller kurşun (Pb), nikel (Ni), krom (Cr), kadmiyum (Cd), arsenik (As), cıva (Hg), çinko (Zn) ve bakırdır (Cu). Yukarıda bahsedilen ağır metaller eser miktarda bulunabilse de insanlar ve diğer memeliler için ciddi sağlık sorunlarına yol açabilmektedir.
insan operasyonları
Endüstriler, tarım, atık su, madencilik ve metalurjik süreçler ve ikinci akış da kirleticileri çevrenin farklı bölgelerine salar. Ağır metallerin antropojenik süreçlerinin, bazı metallerin doğal akışlarını geçersiz kıldığı gözlemlenmiştir. Rüzgârla savrulan tozda doğal olarak yayılan mineraller çoğunlukla endüstriyel alanlardan gelmektedir. Kurşun salan ağır metallerle çevre kirliliğine önemli ölçüde katkıda bulunan önemli antropojenik kaynaklardan bazıları, araç egzozu; arsenik, bakır ve çinko salınımı ile eritme; Fosil yakıt yanması nikel, vanadyum, cıva, selenyum ve kalay açığa çıkarır ve böcek ilaçları arsenik salar. Büyük bir nüfusun gereksinimlerini karşılamak için günlük mal üretimi nedeniyle insan faaliyetlerinin çevre kirliliğine daha fazla katkıda bulunduğu tespit edilmiştir.
Ağır metallerin çevresel etkileri
Ortamda ağır metallerin bulunması bazı olumsuz etkilere neden olur. Bu etkiler çevrenin tüm bölgelerini, yani hidrosfer, litosfer, biyosfer ve atmosferi etkiler. Etkiler çözülene kadar sağlık, ölüm ve besin zincirlerinin bozulması sorunları ortaya çıkar.
Ağır metal kirliliğinin etkisi
Hızla artan bir nüfusun ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli faaliyetler sırasında ağır metallerin kullanımının ve işlenmesinin artması nedeniyle ağır metal kirliliği tüm dünyada ciddi bir endişe haline gelmiştir. Toprak, su ve hava ağır metal kirliliğinden etkilenen başlıca çevresel parçalardır.
toprak üzerindeki etkisi
Endüstriyel faaliyetler, maden yatakları, yüksek metal atık bertarafı, kurşunlu benzin ve boyalar, tarla gübreleri, hayvan gübreleri, arıtma çamurları, pestisitler, kanalizasyon sulama, kömür yakma artıkları ve petrokimyasallar gibi toprağa yol açan faaliyet ve kaynaklardan kaynaklanan emisyonlar. Yukarıda bahsedilen insan faaliyetleri ile çevreye salınan ağır metallerin ana yutaklarının topraklar olduğu gözlemlenmiştir. Çoğu ağır metal parçalanamadıklarından mikrobiyal veya kimyasal bozunmaya uğramazlar ve sonuç olarak toplam konsantrasyonları çevreye salındıktan sonra da uzun süre devam eder.
Ağır metallerin toprakta bulunması ciddi bir problemdir çünkü besin zincirlerinde meydana gelirler ve böylece tüm ekosistemi yok ederler. Organik kirleticiler biyolojik olarak parçalanabildikleri için, çevre kirliliğini artıran ağır metallerin, yani organik kirleticilerin ve dolayısıyla ağır metallerin varlığının çevrede bulunması nedeniyle biyolojik bozunma oranları azalır. Ağır metallerin bir bütün olarak insanlar, hayvanlar, bitkiler ve ekosistemler için risk oluşturmasının birçok yolu vardır. Bu yollar, doğrudan yutma, bitkiler tarafından alım, besin zincirleri, kirli su tüketimi ve toprak kalitesini etkileyen toprak pH’ının, gözenekliliğinin, renginin ve dolayısıyla fiziksel kimyasının değiştirilmesini içerir.
Bunlar
Su kirliliğinin birçok kaynağı olmakla birlikte sanayileşme ve kentleşme ağır mineralli su kirliliğinin artmasının sebeplerindendir. Ağır metaller endüstrilerden, belediyelerden ve kentsel alanlardan akarsularla taşınır. Bu minerallerin çoğu toprakta ve su kütlelerinin tortularında birikir.
Ağır metaller, su kaynağında eser miktarda bulunabilir ve oldukça toksik kalabilir. Bu nedenle insanlar ve diğer ekosistemler için ciddi sağlık sorunlarına neden olabilir. Bunun nedeni, bir metalin toksisite seviyesinin, maruz kaldığı organizmalar, doğası, biyolojik rolü ve organizmaların metale maruz kalma süresinin uzunluğu gibi faktörlere bağlı olmasıdır. Besin zincirleri ve besin ağları organizmalar arasındaki ilişkileri sembolize eder. Bu nedenle suyun ağır metallerle kirlenmesi aslında tüm canlı organizmaları etkiler. Trofik bir organizma örneği olan insan, besin zincirindeki ağır metal konsantrasyonları arttıkça ciddi sağlık sorunlarına daha duyarlı hale gelir.
hava
Dünyadaki hızlı nüfus artışına bağlı olarak son dönemde sanayileşme ve kentleşme, hava kirliliğini tüm dünyada önemli bir çevre sorunu haline getirmiştir. Hava kirliliğinin, özellikle hem doğal hem de antropojenik süreçlerden yayılan PM 2.5 ve PM 10 gibi ince parçacıklar olmak üzere toz ve partikül madde (PM’ler) tarafından hızlandırıldığı bildirilmiştir. Parçacıkları havaya salan doğal süreçler arasında toz fırtınaları, toprak erozyonu, volkanik patlamalar ve kayaların ayrışması yer alırken, antropojenik faaliyetler daha çok endüstri ve ulaşımla yakından ilişkilidir.
Partikül madde önemlidir ve cilt ve göz tahrişi, solunum yolu enfeksiyonları, erken ölüm ve kardiyovasküler hastalık gibi ciddi sağlık sorunlarına neden olabileceğinden özel dikkat gerektirir. Bu kirleticiler ayrıca altyapının bozulmasına, erozyona ve asit yağmuru oluşumuna, ötrofikasyonlara ve bulanıklığa neden olur. Grup 1 metaller (Cu, Cd, Pb), Grup 2 metaller (Cr, Mn, Ni, V, Zn) ve Grup 3 metaller (Na, K, Ca, Ti, Al, Mg, Fe gibi ağır metaller arasında) diğerleri Diğerleri) nedeniyle sırasıyla sanayi bölgeleri, trafik ve doğal kaynaklardır.
Ağır metal geri kazanım mekanizmaları
Asit maden suyu arıtma prosesleri tipik olarak farklı metaller, metaloidler ve anyonik bileşenler nedeniyle heterojen olan ve çamurun bertaraf edilmesini zorlaştıran yüksek yoğunluklu bir çamur üretir. Bu nedenle, son araştırmalar asit maden drenajından (AMD) ve ikincil çamurdan kimyasal türlerin geri kazanılmasına odaklanmıştır. Bu, değerli kaynakların geri kazanılmasının yanı sıra arıtılmış çamurun daha kolay ve güvenli bir şekilde bertaraf edilmesini ve böylece çevresel etkilerin azaltılmasını amaçlamaktadır. Mineral yüklü atıkların düzenli depolama alanlarına ve atık depolama havuzlarına boşaltılması, yüzey ve yeraltı su kaynaklarının ikincil kirlenmesine neden olur. Ayrıca toprağı kirleterek üretkenliğini etkileyebilir.
İnsan sağlığını, bitkileri, hayvanları, toprağı ve çevrenin tüm parçalarını korumak için ağır metal işleme tekniklerine gereken özen ve özen gösterilmelidir. Çoğu ağır metal fiziksel ve kimyasal arıtma teknikleri, arıtılacak büyük hacimlerde çamur gerektirir, çevredeki ekosistemleri yok eder ve çok pahalıdır.
yağmur
Asit maden drenajını (AMD) nötralize etmek için pH’ı yükseltmek ve böylece mineralleri çökeltmek ve geri kazanmak için yıllar boyunca birçok alkalin kimyasal reaktif kullanılmıştır. AMD mineral kaynağı sıralı geri kazanımında kullanılan en yaygın alkali reaktifler, kireç taşı (CaCO 3), kostik soda (NaOH), soda külü (Na 2 CO 2), sönmemiş kireç (CaO), sönmüş kireç (Ca (OH) 2), magnezyumdur. hidroksit (Mg (OH) 2). Bazı işlemler, değişen pH rejimlerine sahip mineralleri ve pigmentler ve manyetit gibi ticari değeri olan sentezlenmiş malzemeleri geri kazanmıştır. Bazı mineraller geri kazanılır ve metalurji endüstrisine satılır, böylece rafinaj maliyetleri azalır.
adsorpsiyon
Adsorpsiyon, bir adsorban bir adsorbanın yüzeyine yapıştığında meydana gelir. Tersinirliği ve adsorpsiyon yetenekleri nedeniyle, adsorpsiyon sulu bir çözeltiden metalleri uzaklaştırmak için en etkili ve ekonomik seçenektir. Etkili olmasına rağmen, oldukça konsantre bir solüsyonla ıslatma etkili değildir çünkü emici malzeme adsorban ile kolayca doyurulur. Sadece çok seyreltik solüsyonlara uygulanabilir, sık sık rejenerasyon gerektirdiği ve zayıflatan metaller için seçici olmadığı için emek yoğundur. Bu nedenle adsorpsiyon, büyük ölçekli mineral çıkarma işlemlerinde uygulanamaz.
iyon değişimi
İyon değişimi, iki veya daha fazla elektrolit çözeltisi arasındaki iyon değişimidir. Ayrıca, bir toprak çözeltisinde katı bir substrat üzerindeki iyon değişimine de atıfta bulunabilir. Katyon değiştirme kapasitesi yüksek olan killer ve reçineler, minerallerin sulu çözeltilerden uzaklaştırılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu yöntem emek yoğundur ve çözeltideki belirli metal konsantrasyonlarıyla sınırlıdır. Bu sistem de belli bir sıcaklık ve pH altında çalışmaktadır. Mineralleri atık sudan uzaklaştırmak ve zayıflatmak için doğal ve sentetik killer, zeolitler ve sentetik reçineler kullanılmıştır.
Emilim
Biyosorpsiyon, kirleticilerin biyolojik malzemeler kullanılarak su sistemlerinden uzaklaştırılması anlamına gelir ve adsorpsiyon, desorpsiyon, iyon değişimi, yüzey kompleksi ve çökeltmeyi içerir. Biyosorbentler erişilebilirlik, verimlilik ve kapasite ile karakterize edilir. Bu işlem kolay ve rahat bir şekilde gerçekleştirilebilir. Yenileme kolaydır, bu nedenle çok uygundur. Bununla birlikte, besleme solüsyonunun konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, süreç kolayca bir atılım noktasına ulaşır ve böylece ilave kirleticilerin uzaklaştırılmasını sınırlar.
Membran Teknolojileri
Asidik maden drenajını eski haline getirmek için membran teknolojilerinin kullanılması, yüksek konsantrasyonlarda kirletici içeren sular için çok etkilidir. Ters ozmoz olan konsantrasyon gradyanları fenomenini veya tam tersini kullanır. Maden suyu arıtımında kullanılan, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon, ters ozmoz, mikrofiltrasyon ve partikül filtrasyonu dahil olmak üzere farklı membran türleri vardır.
kaynak:
https://www.hindawi.com/journals/amse/2015/185071/
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenvs.2019.00066/full
https://www.researchgate.net/publication/304782257_Techniques_for_Recovery_and_Reuse_of_Heavy_Metals_From_Industry_Effluents
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın