Привет студент

2.2.1 Токсикологическое действие меди на растения, животных, человека

Действие ТМ на живые организмы зачастую скрыто, но они передаются по трофическим цепям с выраженным кумулятивным эффектом, поэтому проявления токсичности могут возникать неожиданно на отдельных уровнях трофических цепей. Токсичность ТМ для живых организмов определяется как свойствами и уровнем концентраций самих элементов, так и их миграционной способностью в различных компонентах экосистемы, а также степенью накопления в органах и тканях.

По мнению Б.А. Ягодина (1995), для комплексной оценки воздействия для каждого химического элемента необходимо различать четыре уровня концентрации:

-дефицит элемента, когда организм страдает от его недостатка;

-оптимальное содержание, способствующее хорошему состоянию организма;

-терпимые концентрации, когда депрессия организма лишь начинает проявляться;

-губительные для данного организма.

Медь относится к группе жизненно необходимых для живых организмов элементов. В организме человека она образует комплексы с аминами и соединениями серы, способствует синтезу гемоглобина крови, ускоряет формирование эритроцитов, восстановление костной ткани, усиливает действие инсулина, препятствует распаду гликогена в печени, способствует синтезу витаминов В₁, С, Р и Е. Но при высоких уровнях содержания этот элемент обладает широким спектром токсического действия. Ионы меди способны блокировать SH-группы белков, в особенности ферментов. Острая интоксикация ионами Cu²⁺ сопровождается выраженным гемолизом эритроцитов. Интоксикации соединениями меди могут сопутствовать аутоиммунные реакции и нарушение метаболизма моноаминов.

Избыток меди оказывает вредное воздействие на организм теплокровных. Попадание значительных количеств меди или ее соединений с пищей может вызвать тяжелое отравление, которое будет сопровождаться схваткообразными болями в животе, тошнотой, приступами кашля, раздражением слизистых. По утверждению А.Л. Бандмана, медь относится к группе высокотоксичных металлов, способных вызывать острое отравление человека и животных, и обладающих широким спектром токсического действия с многообразными клиническими проявлениями.

Глава 3 Методы определения загрязняющих веществ в окружающей среде

3.1 Качественный анализ определения содержания меди в окружающей среде

Атомно — абсорбционная спектрофотометрия как анализ основана на способности атомов металла поглощать в пламени горелки световую энергию строго определённой длины волны, характерной для каждого отдельного элемента. В атомно — абсорбционной спектрофотометрии концентрацию элементов в растворе определяют по их абсорбции проходящего через пламя монохроматического света. При прохождении монохроматического света от источника его излучения (трубка с полым катодом) через пламя горелки происходит ослабление интенсивности его отдельных спектральных линий в результате их абсорбции атомами. Далее пучок света попадает в монохроматор, где происходит его диспергирование (разложение) и выделение аналитических (оптически активных) спектральных линий, которые затем фокусируются на фотомножитель (приёмник). Возникающий фототок усиливается, далее поступает в детектор и фиксируется измерительным прибором.

Анализируемый раствор вводят в виде аэрозоля в пламя горелки. Для атомизации пробы, то есть превращения её в атомные пары, необходима температура около 2000-3000ºС. Определяют в анализируемых пробах содержание диоксида серы, диоксида углерода, Znи Pb.

Схема 2. Принципиальная схема атомно-абсорбционного спектрофотометра.

1-линейчатый источник резонансного излучения, 2-монохроматор,

3-детектор, 4-усилитель, 5-стрелочный прибор, 6-самописец,

7-цифропечатное устройство, 8,9-ввод окислителя и топлива соответственно, 10-распылитель, 11-распылительня камера.

Измерения на атомно-абсорбционном спектрофотометре.

Процесс атомно-абсорбционных измерений можно разбить на два этапа: подготовительный и измерительный. Перед началом измерений для каждого конкретного случая необходимо выбрать: оптимальные значения параметров источника (величина лампы с полым катодом), тип пламени и условия введения проб и эталонов, оптимальные параметры спектрального прибора (ширина щели монохроматора). В подготовительный этап включаются также пробоотбор и приготовление эталонов и анализируемых проб.

Измерения проводили в следующей последовательности:

1. Присоединяли лампу с полым катодом к источнику питания и устанавливали оптимальное значение силы тока, обеспечивающее стабильную работу лампы;

2. Подводили питание к приёмно-реагирующей системе (фотомножитель, усилитель и индикаторный прибор);

3.Устанавливали необходимую длину волны и величину «щели» монохроматора;

4. Устанавливали оптимальный расход подачи горючего газа и окислителя;

5. Открывали подачу окислителя (воздуха);

6. Зажигали пламя при открытии подачи ацетилена;

7. Вводили в пламя чистый растворитель (бидистиллированная вода) и устанавливали нуль прибора по шкале индикатора (Е=75);

8. Анализировали эталонные растворы;

9. Вводили в пламя горелки анализируемую пробу и снимали показания с прибора.

Методика определения содержания меди: 250 мл подкисленной пробы помещают в плоскодонную колбу емкостью 500 мл. Добавляют 0,25 г персульфата аммония. Пробу кипятят в течение 20 минут для перевода всех форм Меди в ионное состояние,охлаждают и переносят в делительную воронку емкостью 500 мл.

Добавляют 3-4 капли метилового индикатора и нейтрализуют аммиаком до жёлтой окраски (интервал перехода окраски от красной к жёлтой, рН=4,2-6,2. Затем приливают 10 мл 10%-го раствора калия-натрия виннокислого, 10 мл буферного раствора ацетата натрия и экстрагируют 10 мл раствора диметилдитиокарбамата свинца в хлороформе в течение 2 минут. Оптическую плотность хлороформного экстракта диэтилдитиокарбаматамеди измеряют на спектрофотометре при Y=430 нм в кюветах с толщиной слоя 0,5 см против хлороформа.

3.2Количественный анализ определения содержания меди в окружающей среде (патент № 2386952 РФ)

Изобретение относится к измерительной технике. В способе анализируемую пробу обрабатывают роданидом калия и раствором N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиаммония сульфат моногидрата, в продукт реакции добавляют ацетон, выжидают 10 минут, разбавляют водой и измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на длине волны 513 нм. Технический результат — повышение чувствительности определения ионов меди.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения ионов меди, и может быть применено в практике центральных заводских лабораторий, контрольно-аналитических лабораторий химических предприятий, химико-токсикологических лабораторий. Способ относится к числу массовых.

Известен способ определения ионов меди, заключающийся в обработке анализируемой пробы раствором диэтилдитиокарбаматом с последующим экстрагированием хлороформом и фотометрированием образующегося окрашенного раствора желтого или коричневого цвета [Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод.М.: Химия, 1974].Способ характеризуется трудоемкостью, позволяет определять самые малые следы меди.

Известен дитизоновый способ определения ионов меди, основанный на взаимодействии дитизона с ионом меди с образованием фиолетово-красного дитизоната меди, экстрагируемого четыреххлористым углеродом или хлороформом.[Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. М.: Химия, 1965 г.].Способ характеризуется высокой чувствительностью, но и трудоемкостью, связанной с экстрагированием. Метод очень чувствителен и селективен.

Известен способ фотометрического определения ионов меди, основанный на взаимодействии с 2-2-дихинолилом, с образованием окрашенного комплекса, экстрагируемого амиловым спиртом. [Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. М.: Химия, 1965 г.].Способ наименее чувствителен, но достаточно селективен.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемым результатам является пиридин-родановый метод. Путем обработки анализируемой пробы раствором роданида аммония и пиридином с последующим фотометрированием образующегося окрашенного комплекса, с последующим экстрагированием его хлороформом. [Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. М.: Химия, 1965 г.]. Способ характеризуется недостаточно высокой чувствительностью и трудоемкостью.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение чувствительности способа и уменьшение трудоемкости.Поставленная задача достигается с помощью предлагаемого способа, который заключается в том, что анализируемую пробу обрабатывают роданидом калия, обрабатывают раствором N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиамония сульфат моногидратом, в реакционную среду добавляют ацетон, разбавляют водой и фотометрируют.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве цветореагента применяют раствор N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиаммоний сульфат моногидрат, а в образующийся окрашенный продукт добавляют ацетон.

Способ осуществляется следующим образом: анализируемую пробу обрабатывают роданидом калия, обрабатывают раствором N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиамония сульфат моногидратом, в реакционную среду добавляют ацетон, разбавляют водой и фотометрируют.

Способ иллюстрируется следующим примером (количественное определение ионов меди, построение калибровочного графика.)

В химические стаканы емкостью 50 мл вносили 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 мл стандартного раствора Cu2±ионов. Во все химические стаканы вносили по 1 мл водного раствора роданида калия (SCN- 1 мг/мл), по 5 мл 0,01% водного раствора N-этил-N(2-гироксиэтил)-1,4-фенилендиамония сульфат моногидрата и 7 мл ацетона. Далее окрашенные растворы оставляли на 10 минут. По истечении указанного времени окрашенные растворы переносили в мерные колбы емкостью 25 мл и объемы растворов доводили дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивали, выдерживали еще 5 минут и измеряли оптическую плотность полученных окрашенных растворов с помощью фотоэлектроколориметра КФК-3 (=513 нм; длина рабочего слоя кюветы 5 см) на фоне контрольного опыта. Методом наименьших квадратов рассчитывают уравнение калибровочного графика, которое в данном случае имеет вид:

D=0,0242·C+0,012,

где D — оптическая плотность,

С — концентрация меди в фотометрируемом растворе мкг/мл.

Подчинение основному закону светопоглощения (Бугера-Ламбера-Бера) наблюдается в интервале концентраций 5-35 мкг/мл.

Методика количественного определения.

Согласно разработанной методике точные навески CuSO4 растворяли дистиллированной водой в мерных колбах емкостью 100 мл, затем объемы растворов в каждой колбе доводили до метки. После тщательного перемешивания в химические стаканы емкостью 50 мл вносили по 1 мл полученных растворов CuSO4, прибавляли 1 мл раствора роданида калия (SCN- 1 мг/мл), затем вносили 5 мл 0,01% водного раствора N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиаммония сульфат моногидрата и по 7 мл ацетона. Окрашенные растворы оставляли на 10 минут. По окончании указанного времени окрашенные растворы переносили в мерные колбы емкостью 25 мл и объем растворов доводили дистиллированной водой до метки и выдерживали еще 5 минут. Оптическую плотность окрашенных растворов измеряли с помощью фотоэлектроколориметра КФК-3 ( =513 нм, рабочая длина кюветы 5 см). В качестве растворов сравнения применяли смеси всех перечисленных выше реактивов, взятых в соответствующих объемах. Количественное содержание ионов меди определяют по уравнению калибровочного графика и пересчитывают на навеску. Результаты определения и метрологические характеристики представлены в таблице 1.

Предлагаемый способ по сравнению с известным повышает чувствительность определения (открываемый минимум уменьшается с 15 мкг/мл до 5 мкг/мл). Сравнительная характеристика предлагаемого и известного способа представлена в таблице 2.

Способ количественного определения ионов меди путем предварительной обработки анализируемой пробы роданидом калия, обработки цветореагентом с последующим фотометрированием образующегося окрашенного раствора, отличающийся тем, что в качестве цветореагента применяют 0,01%-ный раствор N-этил-N(2-гидроксиэтил)-1,4-фенилендиаммоний сульфат моногидрата, добавляют ацетон, измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на длине волны 513 нм и определяют количественное содержание ионов меди.

Заключение

В настоящее время развитие процесса конвертирования медных штейнов осуществляется в основном по  2-м направлениям: усовершенствование существующего процесса и создание новых высокоинтенсивных процессов и аппаратов.

С целью повышения эффективности работы горизонтальных конвертеров увеличивают их размеры, совершенствуют воздухоподводящую систему, применяют механическую продувку фурм и дутья, обогащенного кислородом, тщательно герметизируют напыльники и утилизируют тепло отходящих газов.

Источниками загрязнения почв и растительного покрова при производстве меди являются валовые выбросы от аппаратов печей обжига, дутья, шахтных печей и от горизонтальных конвертеров

Валовые содержания тяжелых металлов в верхних частях гумусово-аккумулятивных горизонтов почв на северо-западных и северо-восточных окраинах города составляют (мг/кг): Cu  1600–2300, Zn  1500–2700, Pb  800–1300, Cd  15–30. Превышения валовых концентраций этих элементов над принятыми в России значениями ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) для них составляют десятки раз.

Оценка накопленных тяжелых металлов в донных отложениях в руслах рр. Сак-Элга и Миасс и в северной части Аргазинского водохранилища свидетельствует о том, что большая часть металлов, при существующих на сегодняшний день физико-химических условиях, находится в фиксированном состоянии. Наиболее мобильным является Cd, содержания которого в придонных пробах воды достигают 0.5 ПДК, а в поровых водах в два раза превышают ПДК. Проведенная оценка качества вод в этих участках свидетельствует о соответствии вод установленным нормативам.

Список литературы

1. Неуструев, А. А. Основы металлургического производства [Текст] : цв. металлургия : учеб.для сред. проф.-техн. училищ / А. А. Неуструев. — М. : Металлургия, 1984. — 288 с. : ил. — Библиогр.: с. 287. — Предм. указ.: с. 287-288.

2. http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_2066.html

3.Набойченко С. С., Смирнов В. И., Гидрометаллургия меди, М., 1974; Металлургия меди, никеля, кобальта, 2 изд., ч. 1, М., 1977; Онаев И. А., Жакибаев Б. К., Медь в истории цивилизации, А.-А., 1983; Ванюков А. В., Уткин Н. И., Комплексная переработка медного и никелевого сырья, М., 1988; Ванюков А. В. [и др.], Плавка в жидкой ванне, М., 1988;Подчайнова В.Н., Симонова Л.Н., Медь, М., 1990. С. С. Набойченко.

4. Патент 2038860 РФ.

5. Общая металлургия: Изд. 3-е. Севрюков Н.Н., Кузьмин Б.А., Челищев Е.В. М., «Металлургия». 1976,568 с. ил.

6.Производство цветных металлов. —  2-е изд. Уткин Н.И. — М.: Интермет Инжиниринг, 2004. — 442с.: ил.

7.Медная промышленность капиталистических стран в 1967 г. / М-во цвет.металлургии СССР. ЦНИИ информ. и техн.-экон. исслед. цвет. металлургии.-М,1968.-82 c.

8.Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: учебник для вузов / Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. —  6-изд., перераб и доп. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. — 768 с: 253 ил.

9.«Медь и ее сплавы», Сучков Д.И. М.: Металлургия, 1966. — 248 с.

10.Процессы и аппараты цветной металлургии: Учебник для вузов / С. С. Набойченко, Н. Г. Агеев, А. П. Дорошкевич и др.; Под ред. С. С. Набойченко; Урал.гос. техн. ун-т. — Екатеринбург: УГТУ, 1997. — 655 с

11.Научно-практический журнал «Экология производства» № 10 октябрь 2010г. (Современные технологии и оборудование). 49-52 с.

12.Черепанов К.А., Черныш Г.И., Динельт В.М., Сухарев Ю.И. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии. — М.: Металлургия, 1994. — 224 с.

13. Гордон, Г. М. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. 1977г. — 456 с.

14.Данные ФБУ «ЦГМС Оренбургский». Определение меди.

15. Патент 2386952 РФ.

16.Оценка состояния здоровья работающих ОАО «УРАЛЭЛЕКТРОМЕДЬ» г. В.Пышма. Малыгин А.Г., Гусельников С.Р

Скачать: Ekologicheskie-problemy-proizvodstva-medi.docx