Методы определения в объектах окружающей среды соединений меди (Cu)
Содержание
Введение
- Источники
поступления…………………………………………………
…….4 - Источники поступления меди в почву
- Поступление меди в растения
- Миграция в объектах окружающей среды…………………………………...7
- Гигиенические нормативы……………………………………………………8
- Химические методы определения меди в объектах окружающей среды…10
4.1 Химические методы определения меди в воде
5.
Физико-химические методы………………
6. Физические
методы…………………………………………………………….
Заключение
Список
использованной литературы
Введение
Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком
церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина. Медь встречается в большом количестве
ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк
ферменте
супероксид дисмутазе, и в переносящем кислород белке гем
В крови большинства моллюсков и членистоногих медь используется вместо железа для транспорта кислорода. Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте, поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день.
При
недостатке меди в хондро- и остеобластах снижа
Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 2 мг/л (средняя величина за период из 14 суток), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) сформулировала в 1998 году это правило так: «Риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от её избытка».
В 2003 году в результате интенсивных исследований ВОЗ пересмотрела прежние оценки токсичности меди. Было признано, что медь не является причиной расстройств пищеварительного тракта.
Существовали опасения, что Гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона — Коновалова) сопровождается накоплением меди в организме, так как она не выделяется печенью в желчь. Эта болезнь вызывает повреждение мозга и печени. Однако причинно-следственная связь между возникновением заболевания и приёмом меди внутрь подтверждения не нашла. Установлена лишь повышенная чувствительность лиц, в отношении которых диагностировано это заболевание к повышенному содержанию меди в пище и воде.
1.Источники поступления
1.1 Источники поступления меди в почву
Поступление тяжелых металлов, в частности меди, в почву вследствие техногенного рассеяния осуществляется разнообразными путями. По данным Д.С. Орлова, Л.К. Садовниковой важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах: черной и цветной металлургии, обжиге цементного сырья, сжигании минерального топлива. Воздушными потоками выбросы переносятся на большие расстояния (до 10 км), причем большая их часть выпадает на расстоянии 1-3 км от эпицентра. Ежегодно выбросы специфических загрязняющих веществ составляют 750-800 т, из них меди - 95т. Надо сказать, что техногенная доля меди в окружающей среде составляет примерно 75%.
Кроме того, источником загрязнения почвы медью может служить орошение ее водами с повышенным содержанием этого металла. Согласно публикации комплексного доклада Челябинского областного центра по гидрологии и мониторингу окружающей среды река Миасс - одна из крупнейших водных артерий Челябинской области. Ниже города Миасса под влиянием промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод качество воды р. Миасс существенно ухудшается. Содержание в ней меди составляет от 2,5 до 3,0 ПДК.
Загрязнение земель медью происходит не только за счет выбросов предприятий промышленности, но и за счет веществ, потребляемых самим сельским хозяйством, например, пестицидов. Такое загрязнение называется агрогенным. Пестицидами называются химические вещества, которые защищают растения от сорняков и вредителей, стимулируют их рост, защищают от болезней. Являясь важнейшим средством сохранения и приумножения урожаев, они в то же время представляют значительную угрозу для окружающей природы. Их остатки загрязняют почву, снижают биологическую активность, накапливаются в листьях и стеблях растений, вызывая их повреждение.
Согласно публикациям А.Д. Бандман, Г.А. Гудзовского, Л.С. Дубейковской и др. многие соединения мадии применяются в качестве пестицидов в чистом виде, как оксид меди (I) и сульфат меди (II), или в составе сложных препаратов. Гидроксидхлорид меди (II) применяется с добавкой сульфитно-спиртовой барды и декстрина. Фунгицидный препарат купрозан содержит 37,5% этого соединения, а купронил - 35% гидрокарбоната меди (II).
По мнению А.И. Левит опасное загрязнение земель происходит и в тех случаях, когда нарушаются нормы хранения или запасы ядохимикатов, содержащих в своем составе медь, выбрасываются, складируются в неположенных местах - близ дорог, водоемов.
Мощным
источником загрязнения почв медью
также могут являться и агротехнические
мероприятия, направленные на повышение
урожайности
По данным В.И. Артамонова избыточное внесение экскрементов животных в почву ведет к увеличению содержания в ней подвижной меди.
1.2 Поступление меди в растения
Медь
относится к числу
По данным Н.А. Черных и др. содержание меди в растениях незагрязненных областей колеблется от 1 до n10 мг/кг сухой массы. При этом диапазон концентраций данного элемента в зерне злаковых составляет 1,3-10,3 мг/кг. Более высокие концентрации меди в органогенном горизонте отрицательно сказываются на росте и развитии сельскохозяйственных культур.
Одной
из причин токсичности этого металла
является то, что медь относится
к числу элементов, интенсивно накапливающихся
в растениях. В результате этого
у растений возникают симптомы отравления:
хлороз листьев, слабое развитие корневой
системы, происходит повреждение тканей,
изменение проницаемости
Тяжелые металлы поступают в почву в форме различных соединений (карбонатов, оксидов) с ограниченной растворимостью. Поэтому только часть из них может быть усвоена растениями. Для растений представляет опасность так называемая доступная форма элемента, которая может быть усвоена непосредственно через корневую систему. Доступными считаются те соединения, которые переходят в вытяжку 2М азотной кислоты или 1Н раствор соляной кислоты. Именно эти формы ТМ поступают из почвы в растения и оказывают токсическое действие.
Итак, исходя из публикаций О.А. Соколова главный путь поступления ТМ, в частности меди, в растения - это адсорбция корнями. Поглощение этих химических элементов корнями растений включает следующие этапы: преодоление пектоцеллюлозной мембраны клеточной оболочки, затем прохождение через плазмалемму, цитоплазму и тонопласт (вакуолярная мембрана). Этот путь связан с прохождением ионов ТМ через поры мембраны по градиенту концентрации, прохождением через поры мембраны с потоком растворителя, липоидной диффузией, поступлением с участием переносчиков, обменной диффузией, активным метаболическим переносом ТМ и никоцитозом. Мембраны, обладая биокаталитической активностью, осуществляют перенос ТМ. Пассивная диффузия составляет только 2-3% от всего количества усвоенных элементов.
Основные пути поступления ТМ в растения - апоплазматический и симплазматический. Апоплазматический путь осуществляется по свободному пространству клеточных оболочек и межклетников по принципу диффузии и потока воды с растворенными в ней ТМ. Поступление химических элементов в растения по этому пути возрастает с повышением их содержания в почвенном растворе.
Апоплазматическим путем ионы металлов поступают преимущественно в вегетативные части растений. Симплазматический путь поступления ТМ между клетками по плазмодесмам носит избирательный характер и способствует поступлению ионов металлов в репродуктивные органы растений.
Поступление ТМ в растительные организмы происходит не только через корни. Существует еще один путь - поглощение металлов через листовую поверхность. При этом растворенная пыль, содержащаяся в атмосфере вследствие интенсивного развития промышленности и автотранспорта, способна проникать как прямо в устьица, так и диффундировать через покровные ткани листовой пластинки. При этом скорость проникновения элементов в организм зависит от толщины кутикулы.
Поступление ТМ в растения обусловлено влиянием множества факторов, важнейшими из которых являются: свойства почв и динамика почвенных процессов, химические свойства металлов, состояние и трансформация их соединений, физиологические особенности растений.
2. Миграция в объектах окружающей среды
Общии
тип миграции меди: слабая миграция ионов
w=1 и очень сильная - ионов w=2 с рядом до-
вольно легко растворимых солей галоидов
и аниона(So 44 0); равным образом осаждаемость
благодаря активной поляризации ионами:
(Co 43 0),(SiO 44 0),(PO 44 0)
3. Гигиенические нормативы
Основными неорганическими соединениями меди являются: оксид, хлорид, оксохлорид, нитрат, гидроксокарбонаты, сульфат и гидроксосульфат меди. Широко применяются в народном хозяйстве ацетат и оксоацетат меди.
Токсическое действие меди и ее неорганических соединений.
Медь
содержится в организме в основном
в виде комплексных органических
соединений и играет важную роль в
процессах кроветворения. Во вредном
действии избытка меди в организме
предполагают реакцию её с SH-группами
ферментов. С колебаниями содержания
меди в сыворотке и коже связывают
появление депигментации кожи. Соединения
меди, вступая в реакцию с белками
тканей, оказывают раздражающее действие
на слизистые оболочки верхних дыхательных
путей и желудочно-кишечного
Попадание сульфата или ацетата меди в желудок человека вызывает тошноту, рвоту, боли в животе, понос, быстрое появление гемоглобина в плазме крови и моче. Процесс может вызвать желтуху, анемию, снижение резистентности эритроцитов. Возможна также сульфгемоглобинемия, билирубинемия (до 2,6 – 7 мг %) вплоть до смерти при явлениях острой почечной недостаточности. Описан острый гастроэнтерит при потреблении воды, содержащей медь (44 мг/л). При попадании внутрь 0,2 – 0,5 г солей меди вызывают рвоту, 1 – 2 г – тяжелые, а иногда и смертельные отравления.
В процессе зачистки медных валов, шлифовке медных шайб, сварке и резке изделий из меди, прокатке медных болванок или чистой медной проволоки, дуговой плавке медного лома в воздух выделяется пыль меди и ее оксиды. В двух последних случаях концентрация меди в воздухе составляет 0,22 – 14 мг/м3. При этом через 1 – 2 ч у работающих появляется раздражение слизистых, сладкий вкус во рту, а спустя несколько часов – головная боль, слабость (особенно в ногах), покраснение зева и конъюнктивы, тошнота, боль в мышцах, иногда рвота и понос, разбитость, озноб, температура 38 – 39 0С. Такая же картина наблюдается при вдыхании пыли карбоната меди, распылении оксида меди (концентрация по меди 0,03 – 0,12 мг/м3), а также в процессе чистки аппаратов от остатков соединений меди. В процессе сухой протравки зерна карбонатом меди (фунгицид содержит также сульфат меди и до 0,005% мышьяка) через несколько часов – сильный озноб, температура 39 0С и выше, проливной пот, общая разбитость, боли в мышцах, головная боль, а также раздражение слизистой глотки и гортани, кашель с зеленой мокротой не только во время лихорадки, но и после нее. Все это обычно сопровождается бронхитом. «Медно-протравная лихорадка» обычно продолжается в течение 3-4 дней. Отличительной особенностью «медно-протравной» и вообще «медной лихорадки» по сравнению с «литейной (цинковой)» является поражение желудочно-кишечного тракта.
В процессе хронической интоксикации медью и ее соединениями возможны функциональные расстройства нервной системы, нарушение функции печени и почек, изъязвление и перфорация носовой перегородки.
В производстве изделий из меди и ее сплавов (3,7 – 9,4 мг/м3) зарегистрированы церебральные ангионеврозы, снижение фагоцитарной активности лейкоцитов, титра лизоцима и бактерицидной способности сыворотки крови. При этом повышается содержание меди в волосах.
В
процессе электролитического рафинирования
меди, когда ее пыль действует в
сочетании с парами серной кислоты
и неблагоприятным
У
рабочих, соприкасающихся с соединениями
меди, кожа лица и конъюнктива глаз
иногда окрашены в зеленовато-желтый
или зеленовато-черный цвет, на деснах
темно-красная или пурпурно-
С
пищей человек ежедневно
При «медной
лихорадке» рекомендовано симптоматическое
лечение. При отравлениях через
рот производят промывание желудка
0,1%-ным раствором К4[Fe(CN)6]
Определены следующие значения предельно-допустимых концентраций: 1) медь металлическая - 1 мг/м3; 2) среднесменная – 0,5 мг/м3; 3) кремнемедистый сплав – 4 мг/м3; 4) оксида меди – 0,1 мг/м3; 5) для меди с добавкой до 3% графита, 10% олова и 30% никеля – 0,5 мг/м3; 6) для пыли медно-сульфидной руды при содержании свободной менее 10% - 4 мг/м3.
В
качестве индивидуальной защиты в атмосфере
аэрозолей меди и ее соединений применяют
респираторы Ф-62, У-2К, «Астра-2», «Лепесток-200»,
носят очки ПО-2, ПО-3 и противопылевые
очки. Персонал цеха носит пылезащитную
спецодежду, и после работы принимает
душ. При сварочных работах применяют
шланговые противогазы с принудительной
подачей чистого воздуха. Основным же
мероприятием является предупреждение
выделения аэрозолей меди и всех ее соединений.
4. Химические методы определения в объектах окружающей среды
4.1 Химические методы определения меди в воде
Содержание ионов меди является одним из показателей, определяющих качество подготовки воды для тепловых электростанций. Определение меди в производственных водах тепловых электростанций в настоящее время производится по колориметрированию окраски с купфероном или диэтилдитиокарбаматом. Данные методики недостаточно чувствительны и селективны. Анализ литературных данных позволяет сделать вывод о значимости кинетических методов анализа для определения малых концентраций неорганических веществ. Среди них достаточно большое число известно для определения меди. Несмотря на это каждая новая реакция представляет интерес как для повышения чувствительности, селективности, доступности реагентов и экспрессности.
Показана возможность
Для выбора рабочих условий
проведения индикаторной
-tgα=(0,044± 0,002)+(–0,0205± 0,0004)´ сСu (r=0,9992, s=0,003, n=5)
Разработанная методика
Высокая чувствительность
5. Физико-химические методы
Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие: 1) малое удельное сопротивление
(из
всех металлов только серебро
имеет несколько меньшее
В
электровакуумном производстве применяют
более чистую медь. Медь ре кристаллизируется
при температуре 270° С. Влияние
отжига на свойства меди таковы, что
при отжиге значительнее изменяются
механические свойства меди и слабее
меняется ее удельное сопротивление. Как
проводниковый материал используют
твердую и мягкую медь. При холодной
протяжке получают твердую медь (МТ),
которая благодаря влиянию
Медь
получают чаще всего путем переработки
сульфидных руд. После ряда плавок руды
и обжигов с интенсивным дутьем
медь, предназначенная для
Твердую медь употребляют там, где надо обеспечить особо высокую механическую прочность, твердость и сопротивляемость истиранию; для контактных проводов, для шин распределительных устройств, для коллекторных пластин электрических машин и пр.
Мягкую медь в виде проволок круглого и прямоугольного сечения применяют главным образом в качестве токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов, где важна гибкость и пластичность (не должна пружинить при изгибе), а не прочность.
6. Физические методы
Медь - металл розово-красного цвета, относится к группе тяжелых металлов, является отличным проводником тепла и электрического тока. Электропроводность меди в 1,7 раза выше, чем у алюминия, и в 6 раз выше, чем у железа.
Латинское название меди Cuprum произошло от названия острова Кипр, где уже в III в. до н. э. существовали медные рудники и выплавлялась медь. Около II - III в. выплавка меди производилась в широком масштабе в Египте, в Месопотамии, на Кавказе, в других странах древнего мира. Но, тем не менее, медь - далеко не самый распространенный в природе элемент: содержание меди в земной коре составляет 0,01%, а это лишь 23-е место среди всех встречающихся элементов.

- Методы определения возраста горных пород
- Методы определения возраста горных пород
- Методы определения доходов и расходов для целей налогообложения прибыли
- Методы определения доходов и расходов для целей налогообложения прибыли
- Методы определения загрязнения вод пестицидами
- Методы определения значений показателей качества
- Методы определения качества продукции
- Методы оплаты труда
- Методы определение пористости
- Методы определения белка
- Методы определения белков. Кислотный метод измерения жирности продуктов
- Методы определения биологического возраста
- Методы определения витаминов
- Методы определения влаги в пищевых продуктах