Tag Archives: Cadmiu

Metode electrochimice pentru determinarea rapidă şi “in situ” a conţinutului de Cadmiu si Plumb din sol şi apă.

Datorita cererii tot mai mare de caracterizare cat mai rapida a unor locuri poluate sunt necesare metode de screening cat mai rapide.

Metalele grele sunt considerate ca fiind unele dintre cele mai importante poluatoare ale mediului; in mare parte datorita proprietatilor lor care le fac sa fie nedegradabile si mai ales datorita efectelor ce le au asupra omului si a mediului in general.

PLUMBUL

Plumbul este unul din metalele care polueaza mediul ambient. Investigatiile medicale au demonstrat ca schimbarile in comportamentul nou-nascutilor si a copiilor de varsta mica sunt conditionate de influenta plumbului prin intermediul organismului mamei in perioada dezvoltarii intrauterine si alaptarii. Aceasta concluzie este confirmata de toxicologi in rezultatul experientelor asupra animalelor.

Plumbul este unul din metalele grele, in jurul caruia sunt multe discutii si el, conform hotararii organizatiei internationale de ocrotire a sanatatii, este atribuit primilor indici de evaluare a poluarii mediului ambiant. Plumbul, patrunzand in organism este absorbit de catre eritrocite, tesutul osos si nervos, rinichi. Intoxicarea cronica cu plumb duce la dezvoltarea nefritei. Efectul biochimic consta in inabusirea activitatii eritrocitelor si cresterea cantitatii de plumb in sange.
Intoxicarea cronica cu plumb duce la imbolnavire si la atacarea nervilor motori ai terminatiilor, care se reflecta in dereglarea conductivitatii impulsurilor nervoase.

CADMIUL

Cadmiu, impreuna cu plumbul mercurul si arsenicul, au fost atribuite de catre organizatia internationala de ocrotire a sanatatii metalelor grele prioritare – indicatoare ale impurificarii mediului ambiant.

Izvoare de intoxicare cu cadmiu pot fi acoperirea vaselor si metalelor, substantele colorante, care se folosesc in industria textila si electrotehnica (renumita culoare rosie de pe etichete si reclama bauturii «Coca-Cola» contine cadmiu).

Continutul total de cadmiu in organism este legat de patrunderea lui din hrana, apa si alte surse ale mediului ambiant. Cadmiul se acumuleaza preponderent in rinichi si in cantitati mai mici in ficat si alte organe.

Principalele surse de poluare cu plumb si cadmiu in Romania sunt industria metalurgiei neferoase (Copsa Mica, Baia Mare, Zlatna)

Detrminarea Plumbului si Cadmiului se poate face cu metode spectometrice (absorbtie respective emisie atomica), care au o limita joasa de detective dar care au dezavantaje: sunt consumatoare de timp (fiind necesara o digestive in prealabil a probei) si deasemenea sunt destul de scumpe (reactivi, gaze).

De exemplu pentru monitorizarea performantelor unei statii de tratare a apelor industriale din cadrul unei fabrici de neferoase pentru a determina eventualele nefunctionalitati este necesara o tehnica de analiza care sa aiba un timp de executie mic si care sa ofere rezultate imediate (nu foarte precise) astfel incat sa permita o interventie cat mai rapida pentru remedierea eventualelor scurgeri de poluanti si evitarea unui accident ecologic.

In decursul ultimilor ani s-au dezvoltat tot mai multe instrumente portabile pentru determinari “in situ”. As aminti aici doar trei tehnici :

  • LIBS – Laser Induced Breakdown Spectroscopy
  • XRF – X Ray Fluorescence Spectrometry
  • VOLTAMETRIA DE STRIPARE ANODICA (ASV) CU ELECTROZI Carbon SPE (Screen-Printed Electrodes)



1.Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)

Este o metoda din categoria metodelor de emisie atomic. Principiul metodei este prezentat in figura.

LIBS

Avataje:

–    Nu este necesara prepararea in prealabil a probei,

–    Analiza multielement,

–    Analizeaza atat probe conductive cat si neconductive.

Dezavantaje:

–    Interfernte datorate constituentilor probei.

–    Utilizarea laserului implica un anumit grad de complexitate in folosirea aparatului.

–    Costul mare al aparatului

–    Posibile raniri datorita folosirii uni laser de putere mare


2.X Ray Fluorescence Spectrometry (XRF)

Principiul de functionare este prezentat in figura.

XRF

Avantaje:

–    Nu este necesara prepararea probei pentru analiza,

–    Analiza multielement,

–    Metoda de analiza rapida,

–    Una dintre metodele EPA pentru analiza Pb din vopselele de ulei (US EPA method #6200)

Dezavantaje:

–    Limite mari de detectie,

–    Datorita faptului ca foloseste surse radioactive este necesara o mai mare atentie in operarea aparatului,

–    Interferente datorita matricei probei.

–    Costul relative mare al unui apara XRF.


3.VOLTAMETRIA DE STRIPARE ANODICA (ASV) CU ELECTROZI Carbon SPE (Screen-Printed Electrodes)

Voltametria de stripare anodica (ASV) cuplata cu electrozi Carbon SPE ofera o varianta mult mai buna de determinare a “in situ” a metalelor grele; avantajele acestei metode ar fi:

–    Costul scazut al analizei,

–    Simplitate,

–    Rapiditate (timp de analiza mai mic de 4 minute),

–    Sensibilitate (de ordinal µg/l),

–    Aparatura portabila,

–    Analiza multielement.

ELECTRODULEste fabricat intern prin imprimare in mai multe stadii utilizand o imprimanta DEK 248 ( DEK Ltd, Weymounth UK).

DEK 248

Electrodul arata cam asa:

Electrod
unde:

1.      Substrat de polyester

2.      Contacte electrice

3.      Stratul de baza (sub staratul de cerneala)

4.      Startul isolator

5.      Carbon counter electrode (CCE)

6.      Carbon working electrode (CWE)

7.      Electrod de referinta Ag/AgCl

Avantaje:

–    Interferentele datorate matricilor sunt slabe.

–    Folosirea electrozilor Carbon SPE reduce semnificativ complexitatea analizei, ceea ce este foarte bine la analizele efectuate “in situ”.

–    Cu toate ca nu au acuratete si precizie mare ASVfield ajuta la clasificarea solurilor in functie de continutul lor de metale grele (Pb si Cd).

–    Datorita costului redus a analizei este o metoda de determinare (monitorizare) agreata de poluator.

–    Tot datorita faptului ca are cost redus/analiza => se pot analiza mai multe probe.

–    Este o metoda care se poate implementa in orice moment (toata aparatura exista déjà pe piata).

CONCLUZII

Pe langa aceste metode de monitorizare “in situ” trebuie sa se dezvolte noi tehnologi pentru rezolvarea problemelor ecologice generate de activităţile din industria metalurgiei metalelor neferoase.

De asemenea este nevoie de promovarea unui management performant de evidenţiere şi clasificare a deşeurilor şi a unor tehnologii eficiente în domeniul reciclării materialelor.

  • studii de strategie privind activitatea de clasificare a deşeurilor rezultate din activităţile desfăşurate în industria metalurgiei metalelor neferoase;
  • instrumente şi mecanisme economice pentru gestionarea şi reciclarea deşeurilor de metale neferoase din România;
  • strategia continuării procesului de reformă şi restructurare în domeniul reciclării materialelor refolosibile cu conţinut de metale neferoase;
  • tehnologi performante cu randamente ridicate şi consum redus de energie pentru recuperarea plumbului din prafurile volatile rezultate în topitoriile de plumb şi aliaje de plumb.
  • tehnologie de procesare a deşeurilor şi subproduselor din metalurgia plumbului şi zincului în vederea obţinerii de Bi, Sb, In, Au şi Ag.

Cadmiu-toxicitate

Surse de Cadmiu

Principala poarta de intrare a Cadmiului in mediu este prin aer. In aer cadmiul ajunge sub forma de particule material in urma emisiilor de la incinerarea deseurilor, emisiilor din metalurgie. Particulele de Cadmiu pot fi transportate pe distante lungi, astfel ca aria poluata se extinde foarte mult.

O data patruns in mediu Cadmiu “se leaga” foarte stabil de componentele din sol.

Expunere

Expunerea ocupationala – apare in combinatele de metalurgie neferoasa, in  fabricile de baterii, in timpul sudurii,

Expunerea datorata ingerarii – apare in cazul consumului de alimente sau apa contaminate cu cadmiu .

Expunerea “ambientala” – apare in cazul in care aerul ambiental este poluat cu Cadmiu. In general acest lucru este putin probabil. O alta sursa de expunere la Cadmiu sunt tigarile. Fumul unei tigari poate contine pana la 0,2 µg de Cd.

Cadmiu poate avea efecte nocive asupra organismului uman atat in cazul expunerii acute cat si in cazul celei de lunga durata. Este un element care are proprietatea de a se acumula  in organismul uman o data cu varsta si este foarte greu eliminat de organism.

S-a estimate ca durata in care un organism elimina jumatate din cantitatea de Cadmiu ingerata (timpl de injumatatire biologic) este de 20 de ani. Un timp de injumatatire asa de mare explica de ce Cadmiu se acumuleaza in mod constant pana pe la varsta de 50 de ani. El este depozitat in special in rinichi legat de MT (metallo-thionein), de une poate fi eliminate prin urina sub forma de Cd-MT.

Efecte asupra sanatatii

Biodisponibilitatea ridicată a Cadmiului pentru plante, face ca acest element să pătrundă cu uşurinţă în lanţul trofic şi deci în organismul uman. Odată pătruns în organismul uman, Cadmiul este greu de eliminat şi, ca urmare, se acumulează în ţesuturi.

Expunerea acuta de scurta durata

Principalele sintome care apar la expunerea de scurta durata sunt: greata, varsaturi, dureri abdominale

Expunerea de lunga durata

In cadrul expunerii de lunga durata pot fi afectat:

o   Plamani: emfizeme pulmonare, cresterea riscului de cancer pulmonary

o   Ficat: in general pe termen lung ficatul este protejat impotriva intoxicarii cu Cadmiu care este legat de MT si depozita in rinichi (MT poate lega pana la 7 atomi de Cd).

o   Rinichi: datorita acumularii in rinichi a Cd pe termen lung pot apare disfunctii glomerulare si tubular, disfunctii renale. Datorita faptului ca rinichi sunt organele care regleaza cantitatea de saruri in organism, in cazul intoxicatiei cu Cadmiu pot apare dereglari majori a concentratiai anumitori ioni. Poate apare o eliminare a Ca care poate duce la decalcifierea oaselor.

o   Sistemul osos: decalcifierea oaselor

o   Sistemul cardio-vascular: se observa o crestere a tensiuni arteriale

o   Sistemul nervos central: poate apare o intozicare cu Cadmiu a SNC doar in primele luni de viata intrauterina; dupa care intra in actiune sistemul de protectie al creierului.

o   Cadmiul mai poate afecta: glandele endocrine, sistemul reproductiv