آب دریا حاوی حدود 0.5-2 ppm ، و رودخانه ها حاوی حدود 0.3 نیکل ppb هستند. فیتوپلانکتون شامل 1-10 گرم در تن نیکل است (جرم خشک)، که در مقایسه با آب دریا، عامل غلظت زیستی 103-104 را به دنبال دارد. جلبک بنتیک (Bentic algae) هم در آب شیرین و هم در آب شور یافت می شود و ممکن است حاوی 0.2 تا 84 ppm نیکل باشد.
خرچنگ دریایی حاوی 0.14-60 ppm، نرم تنان حاوی 0.1-850 ppm، و ماهی بین 0.1 و 11 ppm نیکل است (تمام مقادیر بر اساس جرم خشک). نیکل به صورت (Ni2+ (aq و گاهی اوقات به صورت NiCO3 در آب وجود دارد و ممکن است به صورت محلول و یا به صورت ترکیب با لیگاندهای معدنی (inorganic ligands) موجود باشد. نیکل همچنین ممکن است به ذرات بپیوندد.
نیکل از چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟
نیکل تحت شرایط عادی با آب واکنش نمی دهد.
انحلال پذیری نیکل و ترکیبات نیکل
نیکل ابتدایی در دمای 20 درجه سانتی گراد و فشار 1 بار، در آب انحلال ناپذیر است. اما ترکیبات نیکل ممکن است در آب انحلال پذیر باشند. کلرید نیکل بیشترین انحلال پذیری در آب را دارد که عبارت است از 553 گرم بر لیتر در دمای 20 درجه سانتی گراد، تا 880 گرم بر لیتر در 99.9 درجه سانتی گراد. در حالی که سایر ترکیبات نیکل، مانند اکسید نیکل nickel oxide، سولفید نیکل nickel sulphid و نیکل تترا کربونیل nickel tetra carbonyl در آب انحلال ناپذیر هستند، انحلال پذیری کربنات نیکل در آب 90 میلی گرم بر لیتر است.
علت وجود نیکل در آب چیست؟
نیکل ممکن است در تخته سنگ، ماسه سنگ، کانی های رسی و سنگ چخماق یافت شود. پنتلاندیت منبع اصلی نیکل است. این عنصر در رسوبات و بخشی از چرخه های مختلف بیولوژیکی تجمع می یابد.
نیکل ممکن است از طریق هر دو منبع اصلی و غیر اصلی به آب وارد شود. انتشار ضایعات نیکل ممکن است از طریق جایگاه های انرژی، کوره های زباله سوزی و صنایع فلزی صورت بگیرد. نیکل مستقیما از طریق تخلیه ی صنایع مختلف در آب های سطحی منتشر می شود. از آلیاژ های این ماده برای برای تصفیه آب های سطحی آلوده به فلزات سنگین، در باتری های نیکل کادمیوم، به عنوان یک کاتالیزور و به عنوان یک رنگدانه استفاده می شود.
نیکل خالص اغلب به عنوان یک پوشش محافظ بر روی اشیاء فولادین و مسی استفاده می شود. آلیاژهای نیکل-مس برای مدت زمان بسیار طولانی در ساخت سکه به کار رفته اند. سایر آلیاژهای آن برای ظروف آشپزخانه، طلا و جواهر و تولید توربین استفاده می شود.
نیکل ممکن است به عنوان ضد زنگ استفاده شود. استات نیکل به عنوان یک ثابت کننده ی رنگ در پارچه نویسی استفاده می شود، و کربنات نیکل و همچنین کلرید نیکل به عنوان یک کاتالیزور برای جامد کردن روغن و برای تولید رنگ سرامیکی استعمال می شود. تترا کربونیل نیکل یکی از فراورده های جانبی پاکسازی نیکل است و در فرآیندهای مختلف تولید استعمال می شود.
ترکیبات نیکل همچنین در کشاورزی کاربرد دارند. کود فسفات حاوی مقادیر کمی از نیکل است. نیکل اغلب در خاک های کشاورزی واقع در نزدیکی صنایع سوخت فسیلی موجود است. مواد آلی اغلب نیکل را جذب می کنند و به همین دلیل زغال سنگ و نفت حاوی مقادیر کمی از این عنصر هستند. ترکیبات نیکل همچنین ممکن است در لجن و همچنین در تفاله و گرد و خاک ناشی از زباله سوزی یافت شود. تفکیک بهتر مواد زائد مفید خواهد بود، زیرا نیکل تا 60٪ قابل بازیافت است.
اثرات زیست محیطی نیکل بر آب کدام اند؟
نیکل یک ماده غذایی لازم برای بسیاری از موجودات زنده است، اما دوزهای بالاتر آن ممکن است سمی باشد. نیکل فلزی و برخی از سایر ترکیبات نیکل برای پستانداران تراتوژنیک و سرطان زا هستند. غلظت نیکل در گیاهان معمولا 1 میکروگرم بر گرم است و غلظت های بالاتر از 50 μg/g میکروگرم بر گرم نیز سمی هستند. چای دارای مقدار بسیار زیادی از نیکل، یعنی 7.6 میلی گرم بر کیلوگرم برگ خشک است. نیکل در غلظت بین 0.5 و 10 ppm باعث محدودیت رشد جلبک می شود.
ظاهرا ماهی ها حساسیت کمتری نسبت به نیکل دارند، اما این موضوع میان گونه های مختلف شان متفاوت است. برای دافنی شفاف Daphnia hyaline مقدار LD50 به مدت 48 ساعت 1.9 ppm است. سمیت مزمن نیکل برای مگنا دافنی Daphnia magna بین 30-150 ppm نهفته است.
مقدار LD50 برای خرچنگ دریایی بین 150 و 300 ppm است. در اندام پرندگانی که عمدتا در خارج از ارگانیسم های آبی زندگی می کنند، غلظت نیکل 0.6-36 ppm (جرم خشک) یافت شده است. تجمع نیکل در موش ها به طور عمده در ریه ها صورت می گیرد، که غلظت آن 4 تا 40 بار بیش از سایر اندام ها است. حدود 70 گونه از گیاهان وجود دارد که محل تجمع غلظت نیکل فوق العاده بالایی هستند. این غلظت ممکن است تا 10000 ppm (جرم خشک) باشد. برای دانه گیاه معمولی مقدار 0.5-2 ppm نیکل در بسترهای مایع، سمی در نظر گرفته شده است.
مقاومت بسیاری از گیاهان در برابر نیکل نسبتا بالا است، اما بسیاری از انواع دانه ها به طور کلی نسبت به این ماده حساسیت بیشتری دارند. هنگامی که آبی با غلظت 40 ppm نیکل اضافه شود، این دانه ها ممکن است بمیرند. آهک زنی خاک ممکن است به سرعت جذب نیکل را کاهش دهد. از سوی دیگر، غلظت بالای نیکل ممکن است موجب ازدحام سایر فلزات سنگین گردد. لجن حاوی بیش از 200 ppm نیکل (توده خشک) ممکن است برای خاک های کشاورزی استفاده نشود.
تمام پنج ایزوتوپ طبیعی نیکل پایدار هستند. هشت ایزوتوپ دیگر ناپایدار در نظر گرفته شده اند.
عوارض بهداشتی نیکل موجود در آب کدام اند؟
بدن انسان حاوی تقریبا 10 میلی گرم نیکل است. نیکل یک ماده ی غذایی لازم برای شماری از موجودات است، بنابراین ممکن است برای انسان مهم باشد. نیاز غذایی انسان به نیکل را تنها 5 میکروگرم تخمین زده اند، که در نتیجه ی مصرف 150 میکروگرم نیکل، جذب می شود. نیکل احتمالا نقشی در اوره لازم برای تبدیل آمونیاک توسط آنزیم اوره دارد. نیکل نمی تواند در غده گوارشی جذب شود، مگر اینکه به صورت ترکیب باشد.
استنشاق نیکل از خوردن نیکل موجود در آب خطرناک تر است. این امر ممکن است به سرطان ریه یا تومور بینی منجر شود. سرطان زایی نیکل احتمالا از طریق جایگزینی یون های روی و منیزیم در DNA پلیمراز عارض می شود. این مشاهدات به طور عمده در کارکنان مشغول به کار بر روی نیکل صورت گرفته بود. معمولا فقط سیگار کشیدن می تواند باعث بروز این مشکل شود.
برخی افراد پس از تماس پوست با نیکل مبتلا به درماتیت می شوند. این موضوع برای محلول های نیکل نیز صدق می کند. آلرژی به نیکل در میان زنان شایع تر از مردان است. ترکیبات نیکل ممکن است در غلظت های بالا سمی باشند، اما اغلب در آب انحلال ناپذیر هستند که همین امر آسیب های بالقوه را به حد اقل می رساند. به عنوان مثال، تترا کربونیل نیکل در آب انحلال ناپذیر است، اما با این حال سمی و سرطان زا می باشد.
پس از مصرف دوزهای بالاتر نیکل، معمولا شخص استفراغ کرده و همین موضوع به حذف سریع نیکل از بدن می انجامد.
برای زدودن نیکل از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه آب را می توان استفاده کرد؟
نیکل ممکن است از طریق جذب کربن فعال از آب حذف شود. انعقاد یک گزینه ممکن دیگر است. نیکل تنها تحت شرایط خاصی به طور کامل ته نشین می شود، مثلا در حداقل مقدار pH 9.5، که تحت آن شرایط، نیکل به طور کامل به هیدروکسید نیکل تبدیل می شود.
*ن