Цинк в окружающей среде

Цинк в окружающей среде

Цинк – природный элемент

Цинк является достаточно распространенным химическим элементом в природе. Большинство горных пород и многие минералы содержат его в разных пропорциях.

Цинк естественным образом присутствует в воздухе, воде и почве. Природная концентрация цинка в земной коре колеблется от 10 до 300 мг/кг, при среднем значении 70 мг/кг (сухое вещество).

Subscription to the analytical newsletter (800x100)

В некоторых местах, под влиянием геологических и геохимических процессов, цинк концентрируется до гораздо более высоких уровней. В местах таких высоких концентраций, которые находятся на поверхности земли и в недрах, цинк добывают естественным способом. Наиболее распространенным минералом на основе цинка в природе является сфалерит (ZnS).

Металлический цинк производится как из руд, так и из металлических продуктов, содержащих цинк. Около 30% мирового производства цинка приходится на переработанный цинк.

В результате естественных процессов эрозии, таких как выветривание и истирание горных пород, почв и отложений ветром и водой, небольшая, но значительная часть цинка постоянно находится в движении и переносится водой и воздушными массами.

Извержения вулканов, лесные пожары и образование воздушных масс над океанами также способствуют естественному переносу цинка. Эти процессы влияют на природный цикл цинка в окружающей среде и приводят к его нормальным концентрациям в воздухе, поверхностных водах и почвах.

Поскольку естественное содержание цинка в почве является переменным, то концентрация цинка в почве и воде зависит от множества факторов, таких как возраст геологических формаций, через которые протекает вода, а также различных биологических и физико-химических условий.

Выбросы цинка

В последние десятилетия цинковая промышленность смогла значительно сократить выбросы.

Промышленная добыча и переработка цинка в Европе началась в конце 18-го века. Эта деятельность привела к антропогенному (искусственному) выбросу цинка в окружающую среду, а также к увеличению концентрации цинка вокруг основных участков производства и переработки.

Однако с 1970-х годов повышенное внимание к защите окружающей среды привело к постепенному сокращению выбросов цинка в воздух и воду, и цинковая промышленность смогла значительно сократить выбросы.

Эта тенденция отражена в записях атмосферного осаждения цинка, наблюдаемых в гренландском снегу. Количество цинка, осажденного в этом месте, является показателем как естественного цикла выбросов цинка и антропогенного цинка в воздух в Европе и Северной Америке, так и искусственных выбросов парниковых газов.

Данные, измеряемые в Гренландии, указывают на максимальные выбросы цинка в 1960-70-х годах и заметное его снижение в дальнейшем.

Выбросы цинка из промышленных источников в поверхностные воды также значительно сократились с 1970-х годов в результате совершенствования технологических процессов и более эффективного контроля выбросов, что привело к снижению концентрация цинка в поверхностных водах всех промышленно развитых стран.

Летучие выбросы цинка в настоящее время сведены к минимуму за счет использования высокоэффективных методов контроля выбросов и развития процессов на производственных площадках.

Что происходит с цинком, попадающим в окружающую среду?

Значительное количество цинка в поверхностных водах в конечном итоге попадает в донные отложения рек и прибрежных районов, где он связывается с неорганическими и органическими материалами, снижая его биодоступность. Только биодоступная концентрация цинка имеет решающее экологическое значение.

Эту биодоступную фракцию обычно оценивают путем фильтрации пробы воды через фильтр 0,45 мкм. Однако многие другие факторы, такие как температура, жесткость воды, pH и содержание растворенного органического углерода, фактически определяют биодоступность цинка в воде.

Как правило, цинк, связанный с взвешенными органическими веществами, оседает, и по этой причине верхние слои осадка обычно отражают концентрации цинка в основной воде. В осадочных слоях, образовавшихся в реках и озерах в последние годы, концентрация цинка снижается.

Частицы цинка, взвешенные в атмосфере, оседают на почве и поверхностных водах. В почве цинк связывается с глинами, органическими материалами в зависимости от физико-химических свойств почвы, таких как рН или содержание органических веществ. Эти факторы определяют растворимость цинка, содержащегося в почве, и, следовательно, его биодоступность для живых организмов.

Например, изменения рН почвы приводят к значительным изменениям биодоступности цинка в почве. Почвенные отложения являются более статичными элементами окружающей среды, чем воздух и поверхностные воды.

Рядом с некоторыми более старыми промышленными объектами уровни цинка в почве (обычно в сочетании с другими металлами) могут быть выше в результате больших исторических выбросов.

Такие участки требуют особого внимания и надлежащего управления рисками, чтобы ограничить воздействие на местную экосистему и избежать загрязнения окружающих территорий.

В последнее время многообещающие результаты были достигнуты с соединениями, которые обладают свойством связывать цинк, тем самым снижая его доступность для живых организмов.

Переработка цинка

Цинк является на 100% перерабатываемым материалом. Ежегодно перерабатывается около 2 миллионов тонн цинка.

Переработка цинка производится из различных продуктов: латунные (сплав цинка и меди) фитинги, литые детали из цинкового сплава и оцинкованные стальные детали, извлеченные из автомобилей, бытовые электрические приборы или электрические компоненты.

Извлечение цинка также осуществляется из отходов производства и переработки, таких как остатки цинкования, пыль и зола в печи, чугунные осколки и лом от формования латунных деталей. Только одна чугунная промышленность может извлекать более 600 000 тонн цинка в год.

Трудно точно оценить степень извлечения цинка, учитывая очень долгий срок службы многих продуктов цинка. Например, срок службы цинковых плит, используемых в кровле зданий, по оценкам, составляет более 100 лет без какого-либо технического обслуживания до того, как эти листы будут подвергнуты вторичной переработке.

Вывод

Цинк является важным природным элементом для человека и для всех живых организмов. В настоящее время дефицит цинка признан глобальной проблемой здоровья человека.

За последние десятилетия выбросы цинка в результате промышленной деятельности значительно сократились, и нынешние уровни содержания цинка не представляют опасности для окружающей среды. Однако существуют некоторые локализованные участки, которые были загрязнены в прошлом, требуют отдельного внимания и изучения.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

3 × три =

Пролистать наверх