Understanding the problems of inland waters: case study

flames can be achieved using different mixtures of gases, depending on the desired temperature and 
burning velocity. Some elements can only be converted to atoms at high temperatures. Even at high 
temperatures, if excess oxygen is present, some metals form oxides that do not redissociate into atoms.  
      The GFAA and flame AAS measurement principle is the same. The difference between these two 
techniques is the way the sample is introduced into the instrument. In GFAA analysis, an electrothermal 
graphite furnace is used instead. The sample is heated stepwise (up to 3000єC) to dry. The advantage of 
the graphite furnace is that the detection limit is about two orders of magnitude better than that of 
AAS. The analysis of different species of a given element is important because different oxidation states 
of the same element may present different toxicities and, consequently,  different risks. Therefore, 
sequential extraction procedures for the separation and further analysis of a species havebeen 
developed for several metals. 
Results 
SOUCES OF HEAVY METAL - Environmental pollution from hazardous metals and minerals can arise 
from naturalas well as anthropogenic sources. Natural sources are: seepage from rocks into water, 
volcanic activity, forest fires etc. Pollution also arises from partitioning of polluting elements (which are 
concentrated in clay minerals with high absorption capacities), between sedimentary rocks and their 
precursor sediments and water. With rapid industrialization and consumerist life style, sources of 
environmental pollution have increased. The pollution occurs both at the level of industrial production 
as well as end use of the products and run-off. These toxic elements enter the human body mostly 
through food and water and to a lesser extent through inhalation of polluted air, use of 
cosmetics, drugs, poor quality  herbal formulations‘ (herbo-mineral preparations) and `Unani’ 
formulations, and even items like toys which have paints containing lead. 
 Sources of heavy metals  -  Chromium (Cr)-Mining, industrial coolants, chromium salts 
manufacturing, leather tanning  
•  Lead (Pb) lead acid batteries, paints, E-waste, Smelting operations, coal-  based thermal power 
plants, ceramics, 
bangle industry 
•  Mercury  (Hg)  Chlor-alkali plants, thermal power plants, fluorescent lamps, hospital waste 
(damaged thermometers, barometers, sphygmomanometers), electrical appliances etc. 
• Arsenic (As) Geogenic/natural processes, smelting operations, thermal power plants, fuel 
• Copper (Cu) Mining, electroplating, smelting operations 
• Vanadium (Va) Spent catalyst, sulphuric acid plant 
• Nickel (Ni) Smelting operations, thermal power plants, battery industry 
Cadmium (Cd) Zinc smelting, waste batteries, e-waste, paint sludge, incinerations & fuel combustion 
• Molybdenum (Mo) Spent catalyst 
• Zinc (Zn) Smelting, electroplating 
One group of factors that may be detrimental to all organisms within urban ecosystems is metal 
contaminants, such as lead, zinc, copper, cadmium, mercury, nickel, and iron, that get deposited in soil. 
Metal contaminants are introduced into food webs at the bottom of the food  chain and reach 
earthworms and other invertebrates that live in the soil. When consumed by organisms such as birds 
and snakes, the contaminants and their potential toxic effects accumulate within sensitive organs and 
tissues. 
HUMAN EXPOSURE THROUGH FOOD, AIR AND WATER 
 
Heavy metal pollution of surface and underground water sources results in considerable soil 
pollution and pollution increases when mined ores are dumped on the ground surface for manual 
dressing. Surface dumping exposes the metals to air and rain thereby generating much AMD. When 
agricultural soils are polluted, these metals are taken up by lants and consequently accumulate in their 
tissues.  Animals that graze on such contaminated plants and drink from polluted waters, as well as 
marine lives that breed in heavy metal polluted waters also ccumulate such metals in their tissues, and 
milk, if lactating. In summary, all living organisms within a given ecosystem are variously contaminated 
along their cycles of food chain. 
342

---

Discussions 
 
HEAVY METAL POISONING AND BIOTOXICITY- The biotoxic effects of heavy metals refer to the harmful 
effects of heavy metals to the body when consumed above the biorecommended limits. Although 
individual metals exhibit specific signs of their toxicity, the following have been reported as general signs 
associated with cadmium, lead, arsenic, mercury, zinc, copper and aluminium poisoning: gastrointestinal 
(GI) disorders, diarrhea stomatitis, tremor, hemoglobinuria causing a rust–red colour to stool,ataxia, 
paralysis, vomiting and convulsion, depression, and pneumonia when volatile vapours and fumes are 
inhaled. The nature of effects could be toxic (acute, chronic or sub-chronic), neurotoxic, carcinogenic, 
mutagenic or teratogenic. Cadmium is toxic at extremely low levels. In humans, long term exposure 
results in renal dysfunction, characterized by tubular proteinuria. High exposure can lead to obstructive 
lung disease, cadmium pneumonitis, resulting from inhaled dusts and fumes. It is characterized by chest 
pain, cough with foamy and bloody sputum, and death of the lining of the lung tissues because of 
excessive accumulation of watery fluids. Cadmium is also associated with bone defects, viz; 
osteomalacia, osteoporosis and spontaneous fractures, increased blood pressure and myocardic 
dysfunctions. Lead is the most significant toxin of the heavy metals, and the inorganic forms are 
absorbed through ingestion by food and water, and inhalation (Ferner, 2001). A notably serious effect of 
lead toxicity is its teratogenic effect. Lead poisoning also causes inhibition of the synthesis of 
haemoglobin; dysfunctions in the kidneys, joints by food and water, and inhalation. A notably serious 
effect of lead toxicity is its teratogenic effect. Lead poisoning also causes inhibition of the synthesis of 
haemoglobin; dysfunctions in the kidneys, joints and reproductive systems, cardiovascular system and 
acute and chronic damage to the central nervous system Zinc has been reported to cause the same signs 
of illness as does lead, and can easily be mistakenly diagnosed as lead poisoning. Zinc is considered to be 
relatively non-toxic, especially if taken orally. However, excess amount can cause system dysfunctions 
that result in impairment of growth and reproduction. The clinical signs of zinc toxicosis have been 
reported as vomiting, diarrhea, bloody urine, icterus (yellow mucus membrane) .liver failure, kidney 
failure and anemia. Mercury is toxic and has no known function in human biochemistry and physiology. 
Inorganic forms of mercury cause spontaneous abortion, congenital malformation and GI disorders (like 
corrosive esophagitis and hematochezia). Poisoning by its organic forms, which include monomethyl and 
dimenthylmecury presents with erethism (an abnormal irritation or sensitivity of an organ or body). 
 
Acknowledgement 
The toxic elements enter the body mainly through water, food and air. Cosmetics, dental products, 
some drugs, particularly Ayurvaid and Unani drugs also contribute. More research is needed to assess 
the extent to which these products affect human health. Public awareness should be created. There 
should be monitoring and control over the concentration of heavy metals in cosmetics. Heavy metals 
are important in many respects to man, especially in the manufacturing of certain important products of 
human use, such as accumulators (Pb), mercury-arch lamps and thermometers (Hg), utensils (Al) and a 
wide range of other products. But the biotoxic effects, when unduly exposed to them could be 
potentially life threatening hence, cannot be neglected. While these metals are in many ways 
indispensable, good precaution and adequate occupational hygiene should be taken in handling them. 
Although heavy metal poisoning could be clinically diagn - osed and medically treated, the best option is 
to prevent heavy metal pollution and the subsequent human poisoning. 
 
REFERENCES 
 
1.
  Krishnaswamy K, Kumar BD, 1998.Lead toxicity. Indian Journal of  Paediatrics. 35: 209-216. 
2.
  Voutsaand D, Samara C, 2002.Labile and bio accessible fractions of heavy metals in the airborne 
particulate matter from urban and industrial areas. Atmospheric Environment, 3583-3590. 
3.
  National Institute of Nutrition, Hyderabad, 2006. Role of Nutrients in Environmental Toxicity. 
Annual report 2005–2006, pp 62–64 
4.
  Goel P.K. Water pollution causes effects and control, new age international publisher. 
5.
 
Gupta PK. 2010. Elements of Biotechnology, 3rd Edition. Rastogi Publications, Meerut
. 
343

---