Těžké kovy jsou chemické prvky s vlastnostmi kovů (včetně polokovů ) a významnou atomovou hmotností nebo hustotou.
Koncept „těžkých kovů“ navrhl německý chemik Leopold Gmelin v roce 1817 [1] .
Je známo asi čtyřicet různých definic pojmu těžké kovy a není možné označit jednu z nich jako nejpřijímanější. V souladu s tím bude seznam těžkých kovů podle různých definic obsahovat různé prvky. Použitým kritériem může být relativní atomová hmotnost větší než 50, v takovém případě jsou v seznamu zahrnuty všechny kovy počínaje vanadem , bez ohledu na hustotu. Dalším běžně používaným kritériem je hustota přibližně stejná nebo větší než hustota železa (8 g/cm 3 ), do seznamu pak spadají prvky jako olovo , rtuť , měď , kadmium , kobalt a například lehčí cín vypadne ze seznamu. Existují klasifikace založené na jiných hodnotách prahové hustoty (například hustota 5 g/cm 3 [2] [3] ) nebo atomové hmotnosti. Některé klasifikace dělají výjimky pro ušlechtilé a vzácné kovy, neklasifikují je jako těžké, některé vylučují neželezné kovy ( železo , mangan ). Nejčastěji je termín „těžké kovy“ považován nikoli z chemického, ale z lékařského a environmentálního hlediska [4] . Při zařazení do této kategorie lze vzít v úvahu nejen chemické a fyzikální vlastnosti prvku, ale také jeho biologickou aktivitu a toxicitu , jakož i míru využití v ekonomické činnosti [5] .
V souvislosti s nejednotností definic výše popsaného pojmu je jeho používání v anglicky psané vědecké literatuře dlouhodobě kritizováno a je předmětem bouřlivých diskuzí. V ruskojazyčné vědecké literatuře je použití tohoto termínu obecně nezávadné [6] .
Mnoho těžkých kovů , jako je železo , měď , zinek , molybden , se účastní biologických procesů a v určitých množstvích jsou stopovými prvky nezbytnými pro fungování rostlin, zvířat a lidí . Na druhou stranu těžké kovy a jejich sloučeniny mohou mít na lidský organismus škodlivý vliv, mohou se hromadit ve tkáních a způsobovat řadu onemocnění. Kovy, které nemají žádnou užitečnou roli v biologických procesech, jako je olovo a rtuť , jsou definovány jako toxické kovy . Některé prvky, jako vanad nebo kadmium , které mají obvykle toxický účinek na živé organismy, mohou být pro některé druhy prospěšné [7] .
Kationty Pb 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ a další patřící do skupiny měkkých Lewisových kyselin snadno tvoří silné kovalentní vazby s SH thiolovými skupinami v molekule cysteinové aminokyseliny . Enzymy obsahující thiolové skupiny ve svém aktivním centru jsou působením i nízkých koncentrací iontů těžkých kovů inhibovány zpravidla nevratně, což vede k vážné metabolické poruše. [osm]
Mezi různými polutanty se těžké kovy (včetně rtuti , olova , kadmia , zinku ) a jejich sloučeniny vyznačují svou prevalencí, vysokou toxicitou, mnohé z nich mají také schopnost akumulovat se v živých organismech. Jsou široce používány v různých průmyslových výrobách, proto je i přes čisticí opatření obsah sloučenin těžkých kovů v průmyslových odpadních vodách poměrně vysoký. Do životního prostředí se dostávají také s domovními odpadními vodami, s kouřem a prachem z průmyslových podniků. Mnoho kovů tvoří stabilní organické sloučeniny, dobrá rozpustnost těchto komplexů usnadňuje migraci těžkých kovů v přírodních vodách. Více než 40 chemických prvků je klasifikováno jako těžké kovy, ale s přihlédnutím k toxicitě, perzistenci, schopnosti akumulace v prostředí a rozsahu šíření toxických sloučenin vyžaduje kontrola přibližně čtyřikrát méně prvků.
Kromě odpadních vod se do oceánu dostávají velké masy sloučenin těžkých kovů atmosférou a likvidací různých odpadů v oceánech . Pro mořské biocenózy jsou nejnebezpečnější rtuť , olovo a kadmium .
Rtuť je transportována do oceánu kontinentálním odtokem (především z průmyslové vody) a atmosférou. Složení atmosférického prachu obsahuje asi 12 tisíc tun rtuti. Až třetina tohoto množství vzniká zvětráváním hornin obsahujících rtuť ( rumělka ). Rtuť antropogenního původu se do atmosféry dostává především při spalování uhlí v elektrárnách. Zhruba polovina roční průmyslové produkce tohoto kovu (910 tisíc tun) končí v oceánu. Některé bakterie přeměňují toxické chloridy rtuti na ještě toxičtější methylrtuť [9] . Sloučeniny rtuti jsou akumulovány mnoha mořskými a sladkovodními organismy v koncentracích mnohonásobně vyšších než ve vodě.
Konzumace ryb a mořských plodů opakovaně vedla k otravě populace rtutí. Takže v roce 1977 bylo 2 800 obětí nemoci Minamata , jejíž příčinou byl vstup do zálivu Minamata s odpadními vodami odpadů z podniků, které používaly chlorid rtuťnatý jako katalyzátor. Sloučeniny rtuti jsou pro člověka vysoce toxické.
Olovo je stopový prvek, který se nachází ve všech složkách životního prostředí: v horninách, půdách, přírodních vodách, atmosféře a živých organismech. Olovo se navíc dostává do životního prostředí v důsledku lidské činnosti. Před zákazem používání tetraetylolova v palivech na začátku 21. století byly výfukové plyny vozidel významným zdrojem olova v atmosféře. S kontinentálním prachem v atmosféře přijme oceán ročně 20-30 tisíc tun olova [9] .
Olovo se do lidského těla dostává jak s potravou a vodou, tak ze vzduchu. Olovo může být z těla vyloučeno, ale pomalá rychlost eliminace může vést k akumulaci v kostech, játrech a ledvinách.
Kadmium je poměrně vzácný a stopový prvek vyskytující se v přírodě v minerálech zinku. Do přírodních vod se dostává v důsledku smytí půdy, zvětrávání polymetalických a měděných rud a s odpadními vodami z úpraven rud, hutnictví a chemického průmyslu. Kadmium se v lidském těle běžně vyskytuje ve stopových množstvích. S akumulací sloučenin kadmia v těle je ovlivněn nervový systém, je narušen metabolismus fosforu a vápníku. Chronická otrava vede k anémii a destrukci kostí.
| Znečištění | |
|---|---|
| znečišťujících látek | |
| Znečištění ovzduší |
|
| Znečištění vody |
|
| Znečištění půdy | |
| Radiační ekologie |
|
| Jiné druhy znečištění | |
| Opatření k prevenci znečištění | |
| Mezistátní smlouvy | |
| viz také |
|
| Periodická tabulka | |
|---|---|
| Formáty |
|
| Seznam položek podle | |
| Skupiny | |
| Období | |
| Rodiny chemických prvků |
|
| Blok periodické tabulky | |
| jiný | |
| |