In diesem Kurstext stellen wir dir als Techniker und Ingenieur die kritischen Schwermetalle [Blei, Aluminium, Cadmium, usw.] vor. Denn diese verursachen Probleme und führen zu teilweise massiven Schädigungen an Mensch und Natur.
Für ein optimales Verständnis helfen dir zahlreiche, ausführliche Videoclips und viele anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema. Mehr zu diesem Thema und der Energietechnik findest du im Kurs: ENT2-Kraftwerkstechnik
Die Schwermetallverunreinigungen sind im Gegensatz zu den meisten organischen Schadstoffen durch natürliche Prozesse in Böden und Gewässern nicht mehr abbaubar. Zudem werden gerade die Schwermetalle durch verschiedene Mechanismen in mineralischen sowie organischen Substanzen angereichert und über längere Zeiten gespeichert.
Schwermetalle können über die biologische Kette bis in den menschlichen Organismus gelangen. Sobald sie dort ankommen, verursachen sie chronische oder akute Schäden.
Schwermetalle – Auswirkungen auf den Menschen – Toxizität
Der wichtigste Mechanismus, der die Toxizität von Schwermetallen generell bestimmt, ist die Inaktivierung von Enzymen.
Nachfolgend sind Wirkungen von Schwermetallen am menschlichen Körper aufgeführt:
- Die zweiwertigen Übergangsmetalle sind besonders wirksam. Denn sie reagieren leicht mit den Amino– und Sulfhydryl-Gruppen der Proteine.
sowie
- Einige (Cadmium, Quecksilber) konkurrieren mit Zink und ersetzen dann dieses in zinkhaltigen Metallo-Enzymen.
sowie
- Metalle können auch die Durchlässigkeit von Zellmembranen verändern sowie krebserregend wirken.
Die akute Giftigkeit von Metallen nimmt mit ihrer Elektropositivität zu.
Die Metalle der 6. Periode im PSE sind potenziell die giftigsten Elemente des Periodensystems (Os, Ir, Pt, Au, Hg, Ti, Pb). Die im allgemeinen schlechte Wasserlöslichkeit ihrer Salze maskiert aber ihre inhärente hohe Toxizität.
Schwermetalle – Einteilung der Elemente nach Giftigkeit – Periodensystem
In der nächsten Tabelle findest du eine Übersicht der Elemente des Periodensystems inkl. einer Einteilung in unkritische und giftige Elemente.
| Unkritisch, aber nicht giftig | Giftig, jedoch schwer löslich oder selten | Sehr giftig sowie leicht verfügbar |
| Na, K, Mg, Ca, H,O, N, C, P, Fe,S, Cl, Br, F, Li,Rb, Sr, Si, Al | Ti, Hf, Zr, W, Nb,Ta, Re, Ga, La, Os,Rh, Ir, Ru, Ba | Be, Co, Ni, Cu, Zn,Sn, As, Se, Te, Pd,Ag, Cd, Cr, Au, Hg,Ti, Pb, Sb, Bi, Pt |
Schwermetalle – Umweltgefährliche Stoffe – Auswahl
Nachfolgend stellen wir dir einige der schlimmsten umweltgefährdenden Stoffe vor:
Blei – ehemaliger Umwelt-Gefährder
Von den Elementen in aus der vorangegangenen Tabelle sind vor allem dramatische globale Veränderungen bei Blei zu beobachten:
Diese Effekte sind in erster Linie auf Bleizusätze im Benzin zurückzuführen (Rückgang der Bleikonzentrationen im Blut der Bevölkerung, nachdem die Blei-Additive im Kraftstoff eingeschränkt wurden).
Aluminium – aktueller Umwelt-Gefährder
Typische regionale Veränderungen zeigen sich bei Aluminium unter dem Einfluss saurer Niederschläge:
- In den Gewässern wirken die erhöhten Aluminiumkonzentrationen toxisch auf kiemenatmende Tiere.
sowie
- Organisch komplexiertes Aluminium wird relativ leicht mit der Nahrung aufgenommen und kann wichtige Stoffwechselprozesse stören.
Chrom – aktueller Umwelt-Gefährder
Anders als Blei und Aluminium wird Chrom meist lokal beeinflusst (z. B. aus Galvanikbetrieben).
Dieses Element zeigt typische Unterschiede ja nach Spezies.
Für den Menschen kann Chrom im Körper folgende Schädigungen verursachen:
- Magenverstimmungen und Magengeschwüre
sowie
- Erkrankungen der Atemwege/ Lunge
sowie
- Schwächung des Immunsystems des Körpers
sowie
- Leber- und Nierenschäden
sowie
- Veränderung des genetischen Materials (DNA)
sowie
- Lungenkrebs
und
- Tod
Die sechswertige Form von Chrom (VI) um ein Vielfaches giftiger ist als die dreiwertige Form (III).
Weitere metallische Gefahrenstoffe – Quecksilber & Cadmium
Metalle können wie im Fall von Quecksilber durch die Bildung organischer Verbindungen giftiger sein als anorganische Formen.
- Die Halbwertszeit organischer Quecksilber-Verbindungen im menschlichen Körper beträgt rd. 70 – 80 Tage, aber im
Zentralnervensystem über 100 Tage. Das bedeutet, dass der Mensch ebenfalls Methylquecksilber speichert.
- Die Mobilität von Cadmium wird durch Versauerung verstärkt:
Insbesondere in kalkarmen Böden kann Cadmium immer leichter von Pflanzen aufgenommen werden (Klärschlamm, Baggerschlamm, Böden). Außerdem ist bekannt, dass Cadmium aus den festen Stoffen durch Chlor-Komplexierung freigesetzt werden kann. Dies erfolgt an der Luft- /Meerwassergrenzfläche sowie in marinen Küstenzonen. Bei Cadmium liegt die mittlere Verweilzeit im menschlichen Körper bei 18 Jahren, so dass vermutlich das wahre Ausmaß der Belastung bislang noch gar nicht zu erkennen ist.
Nachdem wir nun sehr viele über die Nebenprodukte gelernt haben, beenden wir mit diesem Kurstext dieses Kapitel. Im kommenden Kurstext mit den relevanten Berechnungen der Energieversorgungswirtschaft auseinandersetzen.
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