Що таке свинець

Рівень забруднення навколишнього середовища продуктами і відходами промислового виробництва, а зокрема сполуками важких металів, багато з яких отруйні, швидко росте. У нормальних умовах концентрація деяких іонів металів в організмі людини підтримується на рівні, оптимальному для виконання ним своїх функцій. Але навколишнє середовище зараз настільки забруднена, що в організм багато метали потрапляють в кількостях, що перевищують необхідні для метаболізму. Найбільшу небезпеку становить отруєння організму людини солями важких металів. Саме тому ми і виконали роботу, в якій поставили мету: дослідити можливість росте в заплаві річки Білій Рогоза вузьколистого (Tipha angustifolia) поглинання іонів важких металів (на прикладі іонів свинцю (II).

Свинець - метал IV групи періодичної системи Менделєєва.

У чистому вигляді свинець представляє блакитно-сірий, важкий (питома вага 11,3), м'який метал.

Історична довідка. Як не дивно, але вперше широке застосування свинець знайшов там, де нині він абсолютно не вживається - при виготовленні водопровідних труб. Труби римського водопроводу, вибудуваного рабами, були свинцевими. Очевидно це стало однією з причин короткої середньої тривалості життя римлян.

Алхіміки називали свинець Сатурном і позначали його знаком цієї планети. Сполуки свинцю - "свинцева зола" PbO, свинцеві білила 2PbCO3 · Pb (OH) 2 застосовувалися в Стародавній Греції і Римі як складові частини ліків і фарб. Коли було винайдено вогнепальну зброю, свинець почали застосовувати як матеріал для виготовлення куль. Отруйність свинцю відзначили ще в I столітті н. е. грецькі лікарі.

Хімічні властивості. У хімічному відношенні свинець - метал порівняно мало активний, багато метали здатні витісняти його з розчинів. На цьому засновані ефективні досліди. Наприклад, якщо цинкову пластину опустити в розчин солі свинцю, то вона покриється сірими голочками, т. К. Цинк переходить в розчин і, витісняючи свинець, виділяє його на поверхні пластинки. Сірі голочки - це кристали свинцю.

Металевий свинець - дуже хороший захист від усіх видів радіоактивного випромінювання і рентгенівських променів.

Поширення в природі. У природі свинцю порівняно небагато - 0,0001% від загального числа атомів земної кори. Однак, містять свинець мінерали - галеніт (PbS), церрусіт (PbCO3), англезит (PbSO4), Піроморфіт (Pb5 (PO4) 3Cl) та інші - зустрічаються в багатьох країнах. У нас родовища свинцю зустрічаються на Уралі, в Сибіру і ін. В природі свинець завжди знаходиться в суміші з іншими металами. Біосфері в основному розсіюється, його мало в живій речовині (5 · 10 ֿ 5%), морській воді (3 · 10 ֿ 9%). З природних вод свинець частково сорбируется глинами і осідає сірководнем, тому він накопичується в морських илах з сірководневим зараженням і в утворилися з них чорних глинах і сланцях.

Застосування. Популярність свинцю з глибокої давнини зробила його матеріалом, що знайшли численні застосування в різних областях людської діяльності. В даний час виробництво акумуляторів, освінцовка внутрішньої поверхні хімічної апаратури, труби для перекачування кислот, стічні труби хімічних лабораторій, військова техніка, виробництво електричних кабелів, свинцевого скла-кришталю, глазурі - все це вимагає багато чистого свинцю.

Іноді ми зустрічаємо напис на автомашині "бензин етилований". Раніше майже всі машини працювали на такому бензині, помітно отруюючи повітря міст свинцем. Етиловий бензин містить тетраетилсвинець (ТЕС), який зменшує детонацію палива в моторі, але у вигляді летючих сполук надходить з глушників в повітря, яким ми дихаємо. Однак зараз використання етилованого бензину скоротилося.

Друкарська фарба містить свинець, тому люди, які виготовляють книги, газети, журнали можуть піддаватися токсичній дії цього металу.

Розчинні сполуки свинцю застосовуються в медицині як в'яжучі, болезаспокійливі протизапальні засоби. Свинцева примочка відома багатьом. Іноді її називають "свинцевим цукром" за солодкуватий смак, але не слід забувати про велику отруйності свинцевого цукру (Pb (C2H3O3) · 3H2O).

Отруєння свинцем і його сполуками. Отруєння можливі при видобутку руд, виплавки свинцю, при виробництві свинцевих фарб, в поліграфії та ін. Побутові отруєння виникають рідко і спостерігаються при вживанні в їжу продуктів, які тривалий час зберігали в глиняному посуді, покритою глазур'ю, що містить свинцевий сурик (Pb3O2) або глет (PbO). Свинець і його неорганічні сполуки у вигляді аерозолів проникають в організм в основному через дихальні шляхи, в меншій мірі - через шлунково-кишковий тракт і шкіру. У крові свинець циркулює у вигляді високодисперсних колоїдів - фосфату і альбуміната. Виділяється свинець в основному через кишечник і нирки. У розвитку інтоксикації грають роль порушення порфіринового, білкового, вуглеводного і фосфатного обмінів, дефіцит вітамінів С і В1, функціональні і органічні зміни центральної і вегетативної нервової системи, токсичний вплив свинцю на кістковий мозок. Отруєння можуть бути прихованими (т. Н. Носійство) протікати в легкій, середньої тяжкості і важкій формах.

Непролазні очеретяні кріплення облямовують берега багатьох наших озер. Стебла і коріння очерету, накопичуючись століттями, утворюють на дні потужний торф'яний шар. Час від часу торф'яні пласти подни-маються з глибини і, гнані вітром, кочують по озеру, осідаючи на дрібно-водье і даючи початок островам, які стають притулком пташиних колоній.

Очерет звичайний, або південний, найпоширеніший в нашій країні, - не що інше, як багаторічний гігантський злак з засаджені довгими, жорсткими листям стеблом, що досягає шестиметрової висоти, з сріблясто-бурого пухнастою мітелкою на верхівці. Щоосені пагони очерету відмирають, а навесні знову відростають від порожніх трубчастих кореневищ довжиною до 10 метрів. Розмножується очерет і насінням - їх в кожній волоті до 50 тисяч.

Очерет надзвичайно живучий: пали його, рви, терзай, а навесні він знову розростеться ще дужче. Це невибаглива і стійке до незгод рослина.

Екологічна роль очеретяних заростей величезна: адже саме тут починається життєвий цикл багатьох риб, земноводних, комах, птахів. Молоді пагони і кореневища очерету слугують для деяких з них їжею. Очерет охоче поїдають і домашні тварини - за поживністю він не поступається вівсу. Кореневища очерету багаті вуглеводами і клітковиною. У неврожайні роки ніжні пагони очерету використовувалися в їжу людиною, а із зібраних кореневищ, що містять 50% крохмалю, робили борошно і замінник кави.

Сьогодні з тростини отримують оцтову і мурашину кислоти, метан, метанол, ацетон, формалін, активоване вугілля і целюлозу.

В останні роки в нашій країні і за кордоном для боротьби з забрудненням природних водойм стали використовувати вищі водні рослини. Проходячи через їх зарості, стічні води на 85 - 95% звільняються від баластних і токсичних речовин, мінеральних і органічних. Найбільш ефективно для очищення вод використовуються колоніальні водорості, що утворюють потужні спільноти.

Очерет звичайний, або південний (Phragmites australis) здатний витягувати з води і накопичувати більше 20 хімічних елементів. Крім того, з його урожаєм з води виноситься значна кількість азоту, калію, фосфору - головних біогенних елементів, що викликають евтрофікацію вод - масове розмноження планктону, яке призводить до цвітіння водойм. У заростях очерету затримується до 90% зважених речовин. Завдяки фотосинтезу, в результаті якого виділяється вільний кисень, прискорюються процеси окислення органічних забруднень. Очерет витримує високі концентрації сірчанокислої міді, азотнокислої ртуті, хлористого кобальту та інших токсичних солей.

Камиш озерний (Scirpus lacustris), в побуті званий кугою, - один з 20 видів очерету, що зустрічаються вУкаіни. Як показали дослідження Лімнологіческого інституту ім. Макса Планка (ФРН), очерет здатний витягувати з води фенол: 300 г біомаси очерету очищають 5 літрів води від фенолу при його концентрації 10 мг / л за 4 дні, 40 мг / л - за12 днів, 100 мг / л - за 29 днів . Камиш може отримувати від стічні води та інші сполуки: індол, ксилол, пірокатехін, резорцин, піридин, а також нафту і нафтопродукти.

Рогіз вузьколистий (Typha angustifolia) називають ще чаканом, палочника, початочніком. У процесах очищення стоків в присутності рогозу особливу роль грають його додаткове коріння. Вони у рогозу двох типів: одні, більш тонкі, відходять вгору від горизонтальних гілок кореневищ, розходяться в воді і поглинають безпосередньо з неї мінеральні речовини, а інші спрямовані вниз, проникають в грунт і витягають мінеральні речовини з неї. Завдяки цьому рогіз очищає від забруднень і воду, і дно.

Всі три види згаданих тут водних рослин вже успішно використовуються для очищення шахтних вод, стоки хімічних підприємств. Експериментально доведено можливість використання водних рослин для очищення стоків целюлозно-паперового виробництва.

Так вищі водні рослини стають невід'ємним компонентом систем очищення стічних вод, беручи участь в оздоровленні наших водойм.

K2CrO4 + Pb (CH3COO) 2 → PbCrO4 ↓ + 2KCH3COO

Pb2 + + CrO42- → PbCrO4 ↓

2CuSO4 + K4 [Fe (CN) 6] → Cu2 [Fe (CN) 6] ↓ + 2K2SO4

2Cu + 2 + [Fe (CN) 6] 4 → Cu2 [Fe (CN) 6] ↓

Виявилося, при визначенні іонів свинцю втрати в ході експерименту складають 31%:

0,056 г 40 мл 0,056 / 323 ▪ 40 = 0,0069 0,0069 ▪ 100/0. 01% = 67%

Аналогічно осад ферроцианида міді отримали масою 0,075 грам. Однак, в подальшому свою роботу проводили з розчином солі свинцю, т. К. Після витримування стебла і листя в розчині солі 0,1 моль / л і обробки Фероцианід калію утворювався дрібнодисперсний зважений осад, який неможливо було відфільтрувати в умовах шкільної лабораторії.

Ми досліджували рогіз вузьколистий (Typha angustifolia) як проростає-щий в околицях нашого міста.

Стовбур очерету з початком, листя його поміщали в розчин солі свинцю. Подрібненим листям очерету заповнювали ділильну лійку з лож-ним днищем і заливали її також розчином ацетату свинцю в концентрації 0,01 М. Через добу, вимірювали концентрацію солі свинцю в розчинах. На стані очерету експеримент не відбивався, тільки в ділильної ворон-ке колір різаних листя змінювався з зеленого до болотно-зеленого.

Маса осаду PbCrO4 в розчині після витримування з очеретом-початком 0,01 г:

0,01 г 40 мл 0,01 / 323 ▪ 40 = 0,00124 0,00124 / 0,0069 ▪ 100% = 17,9%

Маса осаду PbCrO4 в розчині після витримування розчину ацетату свинцю з листям очерету 0,02 г:

0,02 г 40 мл 0,02 / 323 ▪ 40 = 0,00248 0,00248 / 0,0069 ▪ 100% = 35,9%

Маса осаду PbCrO4 в розчині після витримування розчину ацетату свинцю в різаному очереті дорівнює нулю (іони свинцю присутні, але в умовах шкільної лабораторії зважити не вдалося через невеликої кількості отриманого осаду хромату свинцю).

Таким чином, дослідним шляхом ми підтвердили теоретичні дані про здібності очерету накопичувати іони свинцю.

1. Рогоз вузьколистий (Tipha angustifolia) дійсно має здатність затримувати в своїй зеленій масі іони свинцю (ствол - до 72% іонів, стебло - до 65%, подрібнені листя - до 100%).

2. У стічних і талих водах в районі автозаправних станцій присутність іонів свинцю не виявлено.

3. Рекомендується в місцях можливих викидів іонів свинцю пристрій штучних оазисів з насадженням рогозу вузьколистого, а в місцях безпосередніх скидів стічних вод, що містять іони свинцю (промислові друкарні, виробництва, пов'язані з використанням сполук свинцю) - використовувати фільтри, з подрібненою масою рогозу, це недорого за витратами і досить ефективно.