استخدامات المعادن الثقيلة

استخدامات المعادن الثقيلة

يشير مصطلح المعادن الثقيلة إلى جميع الفلزات التي تتميز بكثافة عالية نسبياً، ويتم العثور على هذه الفلزات بشكل طبيعي في قشرة الأرض. وتعتبر بعض هذه العناصر ضرورية للإنسان للحفاظ على التمثيل الغذائي، وتستخدم المعادن الثقيلة في العديد من الأغراض.

استخدامات معدن الزرنيخ

يندرج الزرنيخ ضمن المعادن الثقيلة التي تستخدم في العديد من الصناعات الكيميائية والدوائية، ويمكن استخدامه في كل مما يلي.

• يتم استخدام الزرنيخ كمكون رئيسي في بعض الأدوية التي تعالج بعض الأمراض مثل الزهري والداء العليقي وداء المثقبيات.
• يستخدم الزرنيخ كمكون مهم في صناعة الأدوية الطبية البيطرية، لأنه يعالج العديد من الأمراض التي تصيب الماشية والأبقار.
• يتمثل الاستخدام الأساسي لعنصر الزرنيخ في بعض المنتجات الكيميائية التي تستخدم في التطبيقات الزراعية، مثل مبيدات الحشرات ومبيدات الطحالب ومبيدات الفطريات، حيث يدخل كعنصر أساسي في صناعتها.
• وتستخدم الزرنيخ كعنصر أساسي في صناعة الأصباغ والمواد الحافظة للأخشاب.

استخدامات معدن الزئبق

على الرغم من ندرة وجود الزئبق على كوكب الأرض، إلا أنه يعد من المعادن الثقيلة التي تستخدم في العديد من الأغراض، بما في ذلك ما يلي.

• يستخدم الزئبق في صناعة المركبات الكيميائية الموجودة في الدهانات، والمبيدات الحشرية والفطرية. ومع ذلك، تم التوقف عن استخدام الزئبق في هذه الصناعات بسبب سميته الشديدة التي تؤثر بشكل كبير على صحة الإنسان، سواء عند التعرض له مباشرةً أو عند خلطه مع مواد كيميائية أخرى.
• يستخدم الزئبق في إنتاج الصودا الكاوية داخل المفاعلات النووية.
• الزئبق يستخدم كعنصر أساسي في مجموعة عناصر داخل البطاريات الكيميائية.

شهد الطلب العالمي على الزئبق ارتفاعًا ملحوظًا، ووصل إلى أعلى مستوى عام 1964، ولكن بدأت تلك المعدلات تنخفض بشكلٍ ملحوظ بعد فرض العديد من القيود الصارمة على استخدامه في الصناعة، وتم ذلك بين عامي 1980 و1994.

استخدامات معدن الرصاص

يعتبر الرصاص واحداً من المعادن الثقيلة التي تتميز بلون رمادي يميل إلى الأزرق، والتي توجد بكميات ضئيلة في القشرة الأرضية. وعلى الرغم من ذلك، هناك مصادر أخرى لاستخراج الرصاص بنسب أعلى، ويمكن الحصول عليه من خلال حرق الوقود الأحفوري والتعدين والتصنيع، مما يؤدي إلى زيادة تركيزات الرصاص في البيئة. وعلى الرغم من ذلك، فإن الرصاص يعد معدنًا هامًا في العديد من المجالات الصناعية والكيميائية، ويستخدم في العديد من الأغراض المختلفة.

• يتم استخدام الرصاص في بعض الأحيان كواقي للحماية من مصادر الأشعة السينية، حيث يتم تغليف الأجهزة بنوع خاص من الواقيات المصنوعة من الرصاص، وذلك بشكل خاص في المختبرات الكيميائية ومختبرات التصوير الإشعاعي الموجودة في المستشفيات، بالإضافة إلى غرف التفتيش الموجودة في المطارات وغيرها.
• نظرًا لأهمية الرصاص، تم استخدام حوالي 1.52 مليون طن من الرصاص في الولايات المتحدة فقط في عام 2004،

استخدامات معدن الحديد

العنصر الذي أثبتت الأبحاث والدراسات أنه لا يمكن تكوينه على كوكب الأرض هو الحديد، وإنما تأتي الكميات المتوفرة منه حاليًا من نيازك وأجسام فضائية ارتطمت بالأرض منذ ملايين السنين، وعند استخراج الحديد للاستخدام البشري، يحتوي على كمية بسيطة من الكربون، ويصل نسبة الكربون إلى 4% في أعلى درجاته، ويساعد الكربون في تعديل بعض الخصائص الخاصة بالحديد لجعله أكثر ملائمة للاستخدام الصناعي، ويتم خلط الحديد مع العديد من المعادن الأخرى لإنتاج مركبات مختلفة تخدم العديد من الصناعات والاستخدامات.

• يشكل المعدن الحديد جزءًا كبيرًا من عمليات الهندسة المعمارية، وخاصةً في القرون الثلاثة الماضية، وذلك لأنه معدن مقاوم للصدأ ويتميز بالمتانة والقدرة على تحمل الضغط. ويتم استخدام الفولاذ الكربوني الذي يحتوي على كمية كبيرة من الكروم في هذا النوع من الاستخدامات، بالإضافة إلى استخدامه في صناعة المحامل الكروية وأدوات المائدة والجراحية، ويتميز بالحفاظ على شكله اللامع ومتانته لفترات طويلة.
• تستخدم الحديد في صناعة نوافير المياه والمباني التجارية، وعادةً ما يتم استخدام نوع من الحديد يسمى الحديد الزهر في هذه الصناعات؛ لأنه مقاوم للحرائق، ويعطي واجهات المباني التي يستخدم فيها الحديد لونًا مميزًا يشبه الجليد.
• يستخدم الحديد في الوقت الحالي في العديد من الصناعات بسبب مرونته وسهولة تشكيله، وقد تم استخدامه في تصنيع العديد من وسائل النقل، ولا يزال يستخدم حتى الآن في وسائل النقل التي تحتاج إلى صلابة عالية مثل معدات الحروب.

زيادة المعادن الثقيلة في الطبيعة

تشمل أسباب زيادة نسبة المعادن الثقيلة في الطبيعة العديد من العوامل المباشرة وغير المباشرة، بما في ذلك ما يلي.

• عملية التعدين تهدف إلى استخراج المعادن من باطن الأرض.
• يتمثل الإنتاج الكيميائي الصناعي، وخاصة مصانع البتروكيماويات والمبيدات، بالإضافة إلى المصافي والمسابك التابعة للنفط.

وبالإضافة إلى الأسباب غير المباشرة التي تؤدي إلى زيادة تدريجية في نسبة المعادن الثقيلة في البيئة، تتضمن هذه الأسباب الأكثر شيوعًا ما يلي.

• يؤدي احتراق الفحم أو البترول أو الغاز الطبيعي في محطات توليد الكهرباء إلى زيادة نسبة الكربون بشكل كبير في الطبيعة.
• تحدث العوادم من المصانع والسيارات بشكل عام، وخاصةً تلك التي تستخدم الوقود الأحفوري.

نظرًا لكل العوامل التي ذكرناها، يحدث تلوث على سطح الكرة الأرضية، ولكن أيضًا يتسرب التلوث إلى الكائنات البحرية في المحيطات والبحار، وفي بعض الأحيان يتسرب التلوث إلى المياه الجوفية.

تحليل المعادن الثقيلة في الجسم

نظرًا لارتفاع نسبة التلوث في البيئة المحيطة بنا نتيجة الاعتماد الكبير على الوقود الكربوني في العديد من الصناعات ووسائل النقل، قد يتسبب ذلك في زيادة نسب المعادن الثقيلة داخل أجسامنا، مما يؤدي إلى الإصابة بأمراض خطيرة. وللتأكد من مدى تعرضنا للتلوث المعدني المحيط بنا، يمكن إجراء تحليل للمعادن الثقيلة في أجسامنا. يقوم هذا النوع من التحاليل بقياس مستوى المعادن الثقيلة في الجسم، عن طريق قياس نسبة تلك المعادن في عينة من الدم. ويتميز هذا التحليل بأهميته فيما يلي.

• يمكن التعرض للكثير من المعادن الثقيلة بشكل طبيعي في البيئة، وحتى في بعض الأطعمة والأدوية وحتى الماء، وقد يؤدي التسمم بأحد أنواع المعادن الثقيلة لحدون الكثير من المشاكل الصحية الخطيرة، والتي من بينها ما يلي.
  • تلف الأعضاء تماماً.
  • التغييرات السلوكية.
  • صعوبات التفكير.
  • مشكلات في الذاكرة.
• يتطلب ذلك قياس نسبة تلك المعادن في الجسم بشكل دوري