Raskmetallid: määratlus, omadused, toksilisus ja kasutusvaldkonnad

Raskmetallid: määratlus, omadused ja toksilisus. Loe elavhõbeda, plii, kroomi jt näiteid, nende terviseriske ning kasutusvaldkondi tööstuses, elektroonikas ja keskkonnahalduses.

Raskmetallid on metallid või keemilised ühendid, mis sisaldavad suhteliselt suure tiheduse, suure aatommassi või aatomiarvuga metalle.

See võib tähendada kuni 96 keemilist elementi 118-st teadaolevast keemilisest elemendist. Näiteks elavhõbe, plii ja vismut. Mõiste on teaduses laialdaselt kasutusel. Nende tihedus on üle 5 g/cm3 . Kõik nad on rauast tihedamad

Mõnikord kasutatakse seda terminit mis tahes mürgise metalli või metalloidi, näiteks arseeni kohta, sõltumata selle tihedusest.

Raskmetallide hulka kuuluvad kroom, koobalt, nikkel, vask, tsink, arseen, hõbe, kuld, kaadmium, antimon, elavhõbe, tallium, volfram, plaatina ja plii.

Kõige raskem metall tiheduse järgi on osmium. Kuigi enamik raskemetalle on mürgised, ei ole kõik neist mürgised. Näiteks kuld, mis on üks raskemaid metalle, on organismis mittetoksiline ja keemiliselt inertne. Mõned kullaühendid on aga mürgised. Raskmetallile on pakutud täpsemaid määratlusi, kuid ükski neist ei ole laialdaselt kasutusel.

Raskmetalle on maakoores vähe, sest enamik neist on vajunud Maa südamikusse. Paljusid neist kasutatakse tänapäeva elus. Neid kasutatakse näiteks golfiklubides, autodes, antiseptikumides, isepuhastuvates ahjudes, plastides, päikesepaneelides, mobiiltelefonides ja osakeste kiirendites.

Mis on raskmetalli tunnused ja omadused?

Füüsikalised omadused: raskmetallidele on iseloomulik suur tihedus, kõrge sulamistemperatuur ja sageli tugev läige. Paljud on head elektri- ja soojusjuhtid ning neil on metalliline läbituntavus. Keemiliselt võivad nad esineda eri oksüdatsiooniastega ja moodustada tugevaid kompleksühendeid.

Keemilised omadused: raskmetallid kipuvad moodustama stabiilseid ioone ja kompleksühendeid, mis mõjutavad nende liikumist keskkonnas ning biosaadavust. Mõned on korrosioonikindlad (nt kuld, plaatina), teised aga reaktiivsed ja kergesti oksüdeeruvad (nt raua tugevamad oksüdatsiooniastmed).

Toksilisus ja keskkonnamõjud

Raskmetallide toksilisus sõltub konkreetsest elemendist, selle keemilisest vormist (nt ioon, metall, orgaaniline ühend), annusest ning kokkupuuteviisist. Levinumad kokkupuuteed on sissehingamine (tolm, aurud), seedimine (saastunud toit või vesi) ja naha kaudu imendumine.

• Biosaadavus ja bioakumulatsioon: mõned raskmetallid (nt kaadmium, elavhõbe, plii) akumuleeruvad organismides ja liiguvad toiduahelas, põhjustades pikaajalisi terviseriske.
• Tervisemõjud: võimalikud on närvisüsteemi kahjustused (elavhõbe, plii), neerukahjustused (kaadmium), hingamisteede probleemid, reproduktiivsed häired ja kantserogeensus (mõned kroomi ja arseniili vormid).
• Keskkonnakahjud: raskmetalli saaste võib vähendada bioloogilist mitmekesisust, saastada pinnast ja veekeskkonda ning muuta toiduahelaid.

Kasutusvaldkonnad ja tähtsus tööstuses

Raskmetalle kasutatakse laialdaselt tänu nende erilistele omadustele:

• Elektroonika: vask, hõbe, kuld ja plaatina elektrijuhtmete, kontaktide ja pooljuhtide komponentidena (mobiiltelefonides, arvutites).
• Autotööstus ja masinatööstus: terased ja legeerained (kroom, nikkel, volfram) suurendavad tugevust ja kulumiskindlust (autodes).
• Energetika: volfram, plaatina ja teised metallitöötlusses kasutatakse katalüsaatoritena, päikesepaneelide ja akude komponentidena (päikesepaneelides).
• Meditsiin ja hügieen: hõbe ja mõned vaseühendid on antiseptikumidena kasutatavad (antiseptikumides); plaatinaühendid on kemoteraapia ravimites.
• Tööstuslikud rakendused: katalüsaatorid, legeerained, värvid ja pigmendid, elektrokeemilised elemendid, plastide stabilisaatorid jpm.

Esinemine, kaevandamine ja ringlussevõtt

Raskmetalle leidub looduslikult mineraalides ja maakoores. Mõned elemendid on haruldasemad, kuna suure osa neist leidub Maa südamikus (Maa südamikusse) või on koondunud ränist ja rauarikkumistesse. Kaevandamine ja töötlemine võivad keskkonda saastada, seetõttu on tähtis kontrollitud tehnoloogia ja jäätmekäitlus.

Ringlussevõtt on raskmetallide puhul eriti oluline: näiteks elektroonikaseadmete taaskasutus võimaldab taastada kulda, hõbedat, vasku ja teisi väärtuslikke metalle, vähendades nii kaevandamise survet kui ka saasteohtu.

Analüüs, puhastamine ja remediatsioon

Raskmetallide tuvastamiseks ja koguste määramiseks kasutatakse erinevaid analüütilisi meetodeid: massispektromeetria (ICP-MS), atomabsorptsioonispektroskoopia (AAS), voltammeetria ja muud tehnikad. Keskkonna puhastamisel kasutatakse mitmeid meetodeid:

• füüsikalised ja keemilised eraldusmeetodid (filtreerimine, settimine, keemiline saastuse fikseerimine);
• bioremediatsioon (taimed ja mikroorganismid, mis võtavad endasse raskmetalle – fitoremediatsioon ja bioremideerimine);
• pinnase segamine ja vahetamine raskemate juhtude puhul;
• filtreerimine ja ionivahetus tööstusvetes.

Ohutus, seadusandlus ja riskijuhtimine

Raskmetallide kasutamisel ja käitlemisel kehtivad ranged ohutusnõuded. Tööstuses jälgitakse õhu-, vee- ja pinnase saastetasemeid ning töötajate kokkupuudet reguleerivad piirnormid (nt töötervishoiu juhendid). Rahvusvahelised ja riiklikud organisatsioonid (WHO, Euroopa Liidu asutused, riiklikud keskkonnaametid) annavad juhiseid lubatud piirnormide kohta toidus, joogivees ja tööõhkkonnas.

Isikliku kaitse osas on oluline kasutada sobivaid kaitsevahendeid (respiraatorid, kaitsekindad, tööriided) ning järgida jäätmekäitlusnõudeid, et vältida keskkonna ja inimeste kokkupuudet kahjulike ühenditega.

Sünteetiline kokkuvõte

Raskmetallid on mitmekülgsed ja tööstuslikult tähtsad elemendid, kellel on nii kasulikke rakendusi kui ka potentsiaalseid ohtusid tervisele ja keskkonnale. Nende mõistmine, ohutu käitlemine, keskkonnasäästlik kaevandamine ja efektiivne ringlus on võtmetähtsusega, et maksimeerida kasu ja minimeerida riske. Kuigi mõiste "raskmetall" on laialivalguv ja mõnikord ebatäpne, aitab see kategooria pöörata tähelepanu metallidele, millel on kõrge tihedus, eripärased keemilised omadused ja võimalik toksilisus.

Küsimused ja vastused

K: Mis on raskemetallid?

K: Milline on raskemetallide tihedus?

K: Kas kõik raskmetallid on mürgised?

K: Mitmest elemendist koosneb raskemetall?

K: Milline on kõige raskem metall tiheduse järgi?

K: Kust pärineb enamik raskemetalle?

K: Kuidas kasutatakse raskmetalle tänapäeva elus?

Otsing