Очистка воды от марганца: особенности и методы. Проблемы очистки сточных вод от соединений марганца и железа

Сразу хочу пояснить, что такое "повышенное содержание". Вода из скважины или колодцев, а также из других источников используется на различные цели: технические нужды, питьевые и т.д. В большинстве случаев нас всех интересует вопрос, можно ли воду пить. Чтобы на этот вопрос можно было с легкостью ответить, имея перед глазами протокол химического анализа, нам надо знать предельно допустимые концентрации (ПДК) того или иного компонента. Данные значения для питьевой воды регламентированы в СанПиН 2.1.4.1074-01. То есть, сравнивая результаты анализа с ПДК, приведенными в данном СанПиН 2.1.4.1074-01, мы можем понять, можно ли воду пить или нет. Для того, чтобы Вам не искать эти данные и не сидеть и скурупулезно сравнивать, в нашем протоколе анализа уже есть графа, содержащая показатели ПДК из СанПин и имеется вывод, соответствует ли вода СанПин или нет.

Чем опасно...

Железо

Предельно допустимая концентрация железа (Fe) в питьевой воде - 0,3 мг/л.

Влияние на сантехнику: Повышенное содержание железа в воде - одна из основных причин биообрастания водопроводных труб. Согласно последним исследованиям, источником слизи, образующейся на соединительных и стыковых элементах трубопровода, являются железобактерии. С течением времени биообрастания способны привести к повреждению и коррозии водопроводной арматуры.

Влияние на организм: Железо нередко становится причиной развития дерматитов, аллергических реакций, заболеваний печени и почек. Считается, что превышение предельно допустимой концентрации железа в воде способствует увеличению риска инфарктов и повреждения тканей при инсультах. Мало кто знает, что в присутствии кислорода железо проявляется канцерогенные свойства. Дело в том, что именно гидроокисные свободные радикалы являются причиной мутации ДНК и последующего развития раковых клеток. Как только механизм образования злокачественной опухоли запускается, поврежденные клетки начинают искать железо для подпитки.

Как снизить содержание железа: Самый простой и бюджетный способ обезжелезивания воды: Найти бак-накопитель достаточного размера из пищевого пластика, нержавейки и т. п. Установить его в подходящем месте, например на крыше. Организовать подачу воды из скважины через рассеиватель для душа (это улучшает аэрацию воды). Обеспечить забор отстоявшейся воды не с самого дна бака, а немного выше, чтобы осадок не попадал в водопровод. Оптимально, если размеры накопительного бака превышают суточный расход воды. Это позволяет с вечера набирать воду и в течение дня свободно ее использовать. Второй способ, но не такой бюджетный - использование систем очистки.

Марганец

Предельно допустимая концентрация марганца (Mn) в питьевой воде - 0,1 мг/л.

Влияние на сантехнику: В результате повышенного содержания марганца в воде на внутренних поверхностях водопроводных труб и водогрейного оборудования начинают накапливаться отложения этого металла, которые, в свою очередь, могут вызывать закупорку и ухудшение процессов теплообмена. Кроме того, такая вода оставляет несмываемые следы на сантехнических устройствах.

Влияние на организм: Как показали последние исследования, употребление воды, чрезмерно обогащенной марганцем, приводит к снижению интеллектуальных способностей у детей. Постоянное употребление питьевой воды, в которой концентрация марганца превышает 0,1 мг/л, может спровоцировать возникновение серьезных заболеваний костной системы. Марганец накапливается в организме человека и его почти невозможно вывести. Марганец проникает в канальцы нервных клеток и тем самым препятствует прохождению нервных импульсов. Также, повышенное содержание марганца в питьевой воде грозит заболеваниями печени, в которой, в основном, и концентрируется этот металл. Кроме того, марганец, употребленный вместе с водой, имеет способность проникать в тонкий кишечник, кости, почки, железы внутренней секреции и даже поражать головной мозг.

Как снизить содержание марганца: специальные системы водоочистки.

Жесткость

Предельно допустимая концентрация жесткости в питьевой воде составляет 7 ммоль.

Влияние на сантехнику: При взаимодействии жесткой воды с моющими веществами (стиральные порошки, мыло, шампуни) появляются «мыльные шлаки», имеющие вид пены. После высыхания эта пена остается в виде налета на коже волосах, белье, сантехнике. Отрицательное действие подобных шлаков на организм человека проявляется тем, что они начинают разрушать естественную жировую пленку, которой покрыта кожа, забивают поры. Влияние на организм: Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) не установила какой-либо величины жесткости по показаниям влияния организм человека. Несмотря на то, что исследования выявили обратную зависимость между жесткостью воды и сердечно-сосудистыми болезнями, эти данные являются недостаточным для окончательного заключения. Также не доказано, что слишком мягкая вода способна оказывать отрицательное действие на баланс минеральных веществ в организме. Однако высокая жесткость делает воду хуже, придает ей горьковатый вкус, оказывает негативное действие на органы пищеварения, в организме нарушается водно-солевой баланс, могут возникнуть различные аллергические реакции.

Как снизить содержание жесткости: Вскипятите воду, чтобы избавиться от временной жесткости. Используйте метод вымораживания льда. Его часто применяют при постоянной жесткости воды. Постепенно замораживайте воду. Когда вы обнаружите, что ее осталось примерно 10% от первоначального объема, слейте незамерзшую воду, а лед растопите. Дело в том, что все соли, придающие жесткость, остаются в незамерзшей воде. Поставьте водоочистительные фильтры.

Нитраты, нитриты

Предельно допустимая концентрация нитратов (NO3) и нитритов (NO2) составляет 45 мг/л и 3,0 мг/л соответственно.

Влияние на сантехнику: -

Влияние на организм: Опасны не нитраты, опасны нитриты и продукты распада нитратов - свободные радикалы, которые обладают канцерогенным и мутагенным эффектом. Нитраты превращаются в нитриты при пищеварении и даже в полости рта. Нитриты, попадая в кровь, "убивают" гемоглобин. Гемоглобин - носитель кислорода. "Поврежденный" гемоглобин (метгемоглобин) не способен переносить кислород, что приводит к кислородному голоданию клеток, нарушается работа печени, происходит общее отравление организма. В воде из скважин, расположенных вблизи сельскохозяйственных угодий наблюдается содержание нитратов более 100 мг/л. Такая вода без очистки может стать одним из факторов, оказывающих прямое влияние на продолжительность жизни. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г.

Как снизить содержание нитритов и нитратов: специальные системы водоочистки. Очень важно не стать самим источником нитратов в воде, для этого держите выгребные ямы и септики как можно дальше от скважины (колодца).

Сульфаты

Предельно допустимая концентрация сульфатов в питьевой воде составляет 500 мг/л

Влияние на сантехнику: Сульфаты способны образовывать накипь. При использовании свинцовых труб концентрация сульфатов выше 200 мг/л может привести к вымыванию в воду свинца.

Влияние на организм: Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека - они обладают слабительными свойствами.

Как снизить содержание: Чтобы избавиться от избытка сульфатов воде необходимо установить систему обратного осмоса.

Хлориды

Предельно допустимая концентрация хлора в питьевой воде составляет 350 мг/л.

Влияние на сантехнику: -

Влияние на организм: влияет на водно - солевой обмен; повышается уровень хлоридов в крови, что приводит к снижению диуреза и перераспределению хлоридов в органах и тканях;· вызывают угнетение желудочной секреции, в результате чего нарушается процесс переваривания пищи;· имеются данные о том, что хлориды оказывают гипертензивный эффект и у людей, страдающих гипертонической болезнью употребление воды с повышенным содержанием хлоридов может вызвать утяжеление течения заболевания;

Как снизить содержание: Отстаивайте воду в открытых сосудах

Сухой остаток или минерализация

Предельно допустимая концентрация сухого остатка в питьевой воде составляет 1000 мг/л.

Влияние на сантехнику: -

Влияние на организм: а) способствует перегреву в жаркую погоду, б) ведет к нарушению утоления жажды, в) изменяет водно-солевой обмен за счёт увеличения гидрофильности тканей, г) усиливает моторную и секреторную желудка и кишечника.

Как снизить содержание: специальные системы водоочистки.

Подача воды из скважины - один из самых популярных сегодня вариантов организации домашнего водопровода в частном загородном доме. Правда, при его создании случаются непредвиденные проблемы: вода может оказаться не соответствующей санитарным нормам и иметь примеси вредных химических веществ. Марганец в воде из скважины - пожалуй, одна из наиболее часто встречающихся неприятностей. В некоторых случаях концентрация элемента оказывается настолько критичной, что воде требуется очистка.

Причины появления марганца в воде из скважины

Самое большое количество марганца содержится в подземных водах - сотни и даже тысячи микрограммов на кубический дециметр

Марганец - один из самых распространённых в природе элементов. По этому показателю среди других представителей таблицы Менделеева он занимает четырнадцатое место. Его можно найти в растениях, воде, земле, а также в организме животных и человека.

Неудивительно, что иногда его содержание превышает приемлемые нормы. В случае с водой из скважины, такое увеличение - результат наличия большого количества солей марганца в почве. Элемент планомерно вымывается и в итоге попадает в водные источники, а затем - и в водопроводные краны. Впрочем, у появления марганца в воде из скважины могут быть и другие причины:

попадание в воду продуктов разложения животных;
результат распада других живых организмов (как правило, окрашенных в сине-зелёный цвет);
сброс отходов предприятий, имеющих отношение к химическому или металлургическому производству;
некоторые сельскохозяйственные удобрения, внесённые в почву, а далее попавшие в сточные воды;
работающие поблизости производства по выпуску керамики.

Анализ воды можно сделать в санитарной станции или частной лаборатории, результаты предоставляются через 3–7 дней

Наличие марганца в воде является нормой. Важно, чтобы его количество не выходило за определённые границы. Согласно действующим в России стандартам, присутствие элемента в питьевой воде не должно превышать показатель в 0,1 миллиграмма на литр. Аналогичный норматив действует и в отношении воды, предназначающейся для хозяйственных нужд.

При этом нормы СанПиН для воды из скважин и колодцев - менее строгие. Вода нецентрализованного водоснабжения не должна иметь превышение по марганцу более 0,5 мг/л.

При не очень большом (но, увы, уже опасном для человека) превышении этой нормы марганца в воде обнаружить его своими силами оказывается сложно. Особые приметы, на которые может обратить внимание владелец дома, появляются лишь при запредельном содержании элемента, в их числе:

появившийся у воды из крана желтоватый оттенок;
неприятный вяжущий вкус воды до и после кипячения, который ощущается даже в чае или кофе (а не только в воде в чистом виде);
непривычный запах;
чёрный осадок, который нетрудно заметить в отстоявшейся воде;
тёмные пятна неизвестного происхождения, появляющиеся на сантехнике;
неожиданное похолодание в квартире, связанное судя по всему с закупоркой труб.

Стоит учитывать, что количество содержания марганца в воде зависит от множества факторов, в числе которых даже время года. В холодные месяцы цифра оказывается чуть больше, и связано это с сезонным застоем вод. Тогда как весной и летом показатель резко уменьшается.

Для чего можно использовать воду с марганцем

Марганец менее распространён, чем железо, но по своим свойствам очень на него похож

Увы, вариантов применения такой воды с пользой практически нет. Пить воду с марганцем нежелательно. Даже один стакан может принести вред, не говоря уже о систематическом приёме.

Одна-две чашки чая с марганцем в день могут дать накопительный эффект и со временем обернутся отравлением или поражением внутренних органов.

В быту использование такой воды также нежелательно. Ведь повышенное содержание марганца опасно практически для всей домашней техники, из-за него:

повышается нагрузка на водопроводные трубы (их проходимость значительно снижается, равно как и срок службы);
падает температура в комнатах (это результат появления в трубах и радиаторах налёта марганца, снижающего теплоотдачу);
в зоне риска оказываются и электроприборы (водонагреватели, чайники, посудомоечные и стиральные машины), на которых появляется накипь.

В конечном счёте причинённый технике ущерб отражается на здоровье владельцев дома. Например, он может привести к простудам из-за проблем с системой отопления.

Кстати, опасно не только пить воду с большим содержанием марганца, но и просто умываться ею, полоскать рот и чистить с такой водой зубы.

Даже стирка вещей, как правило, приносит разочарование - любимая вещь может легко потерять свой привычный цвет и быть испорчена коричневым или серым оттенком, появившимся из-за присутствующих в воде соединений марганца.

Стоит также отказаться от полива огорода водой с зашкаливающим содержанием марганца. Конечно, растения могут быть рады подобной подкормке, но не стоит забывать про то, что овощи и фрукты из сада вскоре окажутся на домашнем столе и они также могут быть небезопасны.

Нельзя давать такую воду и братьям нашим меньшим: повышенное содержание элемента может негативно сказаться на здоровье собак и кошек, сократив срок их жизни.

Пожалуй, один из немногих вариантов использования воды с марганцем - полив комнатных растений, при котором произойдёт обеззараживание земли и будет обеспечена защита цветов от насекомых. Впрочем, постоянно поливать такой водой цветы тоже не стоит. Эффект дадут разовые мероприятия.

Что касается приёма ванн, якобы обладающих лечебным эффектом, то здесь важно не путать ванны с марганцем от ванн с лечебной марганцовкой - перманганатом калия, который действительно обладает антибактериальным, заживляющим действием и эффективен при грибковых и бактериальных заболеваниях, а также при урологических проблемах.

Чем опасна такая вода для человека

Когда в воде много марганца, то после долгого контакта с ней руки и ногти обязательно окрасятся в чёрный цвет

Конечно, в малых количествах марганец может быть необходим и даже очень полезен для человека - для работы гипофеза, кровообразующих функций, а также для половых желез. В организм человека магний попадает с животной и растительной пищей. В сутки взрослому необходимо от 2,5 до 5 мг элемента. Детям, которым ещё не исполнилось одного года, - 1 мг. Детям от года и до 15 лет - 3 мг.

Однако превышение норм крайне опасно. 40 мг в сутки - такова суточная доза, которая уже считается токсичной. Причём особенно опасно отравление марганцем, которое продолжается неделями и месяцами, изо дня в день. Со временем это приводит:

к ухудшению состояния скелета человека;
снижению тонуса мышц;
развитию мышечной атрофии;
возникновению аллергии;
появлению проблем с почками, печенью, тонким кишечником;
повышению нагрузки на головной мозг.

В перечне последствий системного воздействия марганца значится и угроза развития таких страшных заболеваний, как рак и болезнь Паркинсона.

Вода с марганцем может спровоцировать отравление, при котором больной будет жаловаться:

на головокружение и головную боль;
судороги и резкие боли в спине;
частые смены настроения;
апатию и общий спад сил;
нежелание принимать пищу.

Для маленьких детей употребление воды с повышенным содержанием марганца чревато проблемами с интеллектуальным развитием. Не менее опасен элемент и для психики взрослых.

Сначала все нарушения, связанные с нервной системой, имеют исключительно функциональный характер. Человек начинает чаще ощущать переутомление и сонное состояние. Кроме того, у него появляются:

слабость в ногах и руках (они периодически немеют);
признаки вегетативной дистонии;
повышенная потливость и пониженный тонус мышц.

Изменения затрагивают и привычный для человека образ жизни:

активность, ранее характерная для больного, вдруг резко снижается;
ограничивается и становится крайне узкой область интересов человека;
появляются провалы в памяти, которых раньше никогда не было;
снижается способность к ассоциативному мышлению.

Сам человек обычно не замечает пугающие симптомы, а чаще списывает их, к примеру, на авитаминоз или же на навалившуюся усталость от напряжённой работы. Из-за этого вовремя распознать источник болезни - повышенную концентрацию марганца в организме - не получается, при этом проблемы в организме начинают нарастать.

Растворённый в воде марганец окисляется медленней, чем железо, и его намного трудней удалить из воды

На следующей, второй стадии, работоспособность человека снижается ещё сильнее. Его постоянно клонит в сон. Замедляется скорость движения, ослабевает мимика, начинает наблюдаться непроизвольное сокращение мышц.

Помимо внешних, могут быть и внутренние проявления. У пострадавшего нарушается работа эндокринных желез, что приводит к онемению конечностей.

Часто именно на этой стадии удаётся установить причину недуга. Поступление марганца в организм прекращается, но восстанавливаться ему после перенесённого испытания приходится ещё долго. И, скорее всего, на полное выздоровление шансов у больного оказывается уже не так много.

Более того, в организме может начаться третья стадия отравления. Это марганцевый паркинсонизм, при котором у больного наблюдаются:

ещё большие проблемы с двигательной активностью;
изменение характерной походки, появление пареза стоп - особенности ходьбы, при которой стопа начинает волочиться по земле;
трудности общения, заторможенность речи.

Меняется даже почерк больного.

Лицо человека становится похожим на маску. Резкие перемены происходят и в психике. Они могут быть совершенно разными: проявляться как в форме постоянной апатии, так и, напротив, оборачиваются благодушной эйфорией. Отсюда и перепады настроения, которые случаются у больного, - от смеха без причины до плача.

Помимо этих проявлений, употребление воды с марганцем может привести и к другим неприятностям со здоровьем:

появлению аллергии на марганец, а также и на другие вещества;
развитию мочекаменной болезни;
закупорке сосудов;
проблемам с печенью;
нарушениям работы вегетососудистой системы;
лёгочными заболеваниями.

Как очистить воду от марганца

Стальная водопроводная труба со временем зарастает изнутри многочисленными слоями органических и неорганических отложений, которые могут стать причиной её закупорки

Очистка воды от марганца проводится способами, используемыми при ржавой воде из крана - повышенном содержании железа. Марганец - металл, поэтому необходимо его окислить и отфильтровать.

Перед тем как проводить очистку, надо установить масштаб проблемы. Для этого делается анализ воды и определяется уровень концентрации элемента.

Среди основных эффективных способов очистки воды - аэрация марганца. Она подходит для случаев, когда показатель перманганатной окисляемости превышает цифру 9,5 мг02/л и включает в себя два этапа:

выделение из воды свободной углекислоты, которое происходит под вакуумом и позволяет повысить pH до 8 единиц;
фильтрацию с помощью зернистого наполнителя, в роли которого может выступить кварцевый песок.

Этот способ считается одним из наиболее доступных. Изготовить установку для этой процедуры можно даже своими руками. Однако важно, чтобы в воде присутствовало двухвалентное железо, способное при окислении превратиться в гидроксид, а далее впитать и окислить двухвалентный марганец.

Чтобы всё прошло успешно, соотношение марганца к двухвалентному железу должно иметь пропорцию - семь к одному. При аэрации необходимо наличие аэрационной колонны, дополнительных фильтров и специального клапана, позволяющего выводить излишки газов.

Процесс удаления марганца называется деманганацией

Другой вариант разобраться с повышенным содержанием марганца - отстаивание воды с механической очисткой. При ней в ход идут картриджные системы. Такая очистка считается грубой, она способна отфильтровывать лишь крупные частицы элемента. Поэтому её использование подходит в сочетании с другими видами очистки.

В числе способов решить проблему:

использование марганцовки (она заставляет марганец выпасть в осадок, а в результате превратиться в катализатор для последующей очистки воды);
окисление катализаторами (оно возможно при использовании насоса-дозатора и установок, позволяющих окислить металл до состояния, при котором он уже не сможет растворяться);
реагенты в сочетании с обратным осмосом (в таком случае в качестве реагентов, препятствующих концентрации элемента в воде, могут выступить озон, хлор или гипохлорит натрия).

Обратный осмос - один из наиболее эффективных способов. Он удаляет практически все имеющиеся примеси, направляя их в слив, а чистую воду - в краны и трубы. Впрочем, такая система очистки имеет ряд минусов - от высокой стоимости до слишком большого расхода воды, при котором до двух третей поступающей жидкости отправляется в канализацию. Кроме того, вода при действии системы получается даже слишком чистой и похожей по своим свойствам и вкусу на дистиллированную.

Для людей, далёких от химии, спасением станет установка фильтра и систем в своих домовладениях.

При выборе фильтров важно учесть два момента:

текущий состав воды и количество в ней марганца;
желаемый состав воды, который должен быть после фильтрации.

Для выбора фильтра необходимо знать характеристики водопровода: его производительность и напор воды

Эффективен и ионный обмен очистки. При нём проблема с составом воды решается с помощью смол, смягчающих её и задерживающих марганец вместе с железом. Ионный обмен проводится в рамках комплексной очистки, которая положительно влияет на воду сразу по всем направлениям. Данный метод требует регулярной замены реагента. Хотя вариант для того, чтобы восстановить его свойства, есть. Это обычная пищевая соль, благодаря добавлению которой фильтр может проработать от трёх до четырёх лет.

Есть и вариант с безреагентной очисткой воды, которая проводится с помощью катализатора. Она осуществляется путём промывки обратным потоком. Чтобы добиться результата, важно соотнести химический состав воды, глубину скважины и количество максимально расходуемой воды.

Марганец в воде из артезианской скважины значительно ухудшает её вкусовые качества, он опасен для здоровья жильцов дома и для техники в квартире. Элемент весьма коварен: найти его непросто, и к моменту обнаружения он уже успевает наделать бед. Очистка воды и контроль за её качеством на опережение должны стать одной из первоочерёдных задач хозяина жилья.

Повышенная мутность характерна как для артезианской, колодезной, так и для водопроводной воды. Мутность вызывают взвешенные и коллоидные частицы, рассеивающие свет. Это могут быть как органические, так и неорганические вещества или те и другие одновременно. Сами по себе взвешенные частицы в большинстве случаев не представляет серьезной угрозы для здоровья, но для современного оборудования, они могут стать причиной преждевременного выхода из строя. Повышенная мутность водопроводной воды часто связана с механическим отрывом продуктов коррозии трубопроводов и биоплёнок, развивающихся в системе центрального водоснабжения. Причиной повышенной мутности артезианских вод обычно являются глинистые или известковые взвеси, а так же образующиеся при контакте с воздухом нерастворимые окислы железа и других металлов.

Качество воды из колодцев наименее стабильно, поскольку грунтовые воды подвержены влиянию внешних факторов. Высокая мутность из колодцев может быть связана с поступлением в грунтовые воды труднорастворимых природных органических веществ из грунтов с техногенным загрязнением. Высокая мутность негативно влияет на эффективность дезинфекции, в результате чего прикрепленные к поверхности частиц микроорганизмы выживают и продолжают развиваться на пути к потребителю. Поэтому снижение мутности часто позволяет улучшить микробиологическое качество воды.

Железо в воде

Высокое содержание железа в водопроводе связано с различными причинами. В водопровод эти примеси попадают в результате коррозии трубопроводов или использования на станциях водоподготовки железосодержащих коагулянтов, а в артезианские воды - в следствие контакта железосодержащих минералами. Содержание железа в артезианских водах в среднем превышают нормативное значение в 2-10 раз. В некоторых случаях превышение может быть до 30-40 раз. Обычно непосредственно после получения артезианская вода не несёт видимых признаков наличия соединений железа, однако при контакте с кислородом воздуха через 2-3 часа возможно появления желтой окраски, а при более продолжительном отстаивании может наблюдаться образование светло-коричневого осадка. Все это является результатом протекания окислительного процесса, в ходе которого выделяется тепло. Стимулирующих развитие в артезианской воде железистых бактерий.

Марганец в воде

Примеси марганца из артезианских скважин обнаруживается одновременно с примесями железа. Источник их поступления один и тот же - растворение марганцесодержащих минералов. Превышение содержания марганца в питьевой воде ухудшает её вкус, а при использовании для хозяйственно-бытовых нужд наблюдается образование тёмных отложений в трубопроводах и на поверхностях нагревательных элементов. Мытье рук с высоким содержанием марганца приводит к неожиданному эффекту - кожа сначала сереет, а потом и вовсе чернеет. При продолжительном уподоблении воды с высоким содержанием марганца повышается риск развития заболеваний нервной системы.

Окисляемость и цветность

Повышенная окисляемость и цветность поверхностных и артезианских источников водоснабжения свидетельствует о наличии примесей природных органических веществ - гуминновых и фульвокислот, являющихся продуктами разложения объектов живой и неживой природы. Высокое содержание органических веществ в поверхностных водах фиксируются в период гниения водорослей (июль - август). Одной из характеристик концентрации органических загрязнений является перманганатная окисляемость. В области залегания торфа, особенно в районах крайнего севера и восточной Сибири, этот параметр может в десятки раз превышать допустимые значение. Сами по себе природные органические вещества не представляют угрозы для здоровья. Однако при одновременном присутствии железа и марганца образуются их органические комплексы, затрудняющие их фильтрацию методом аэрации, то есть окисление кислородом воздуха. Наличие органических веществ природного происхождения затрудняет дезинфекцию воды окислительными методами, так как образуются побочные продукты дезинфекции. К их числу тригалометанны, галогенуксуснаякислота, галокетоны и галоацетонитрил. Большинство исследований показывают, что вещества данной группы обладают концерагенным эффектом, а так же оказывают негативное влияние на органы пищеварительной и эндокринной систем. Основным способом предотвращения образования побочных продуктов дезинфекции является ее глубокая очистка от природных органических веществ перед стадией хлорирования, однако традиционные методы централизованной водоподготовки этого не обеспечивают.

Запах воды. Вода с запахом сероводорода

Запах водопроводной, артезианской и колодезной воды делают её непригодной для употребления. При оценке качества воды потребители ориентируются на индивидуальные ощущения запаха, цвета и вкуса.

Питьевая вода не должна каким-либо запахом, заметным для потребителя.

Причиной запаха водопроводной воды чаще всего является растворенный хлор, поступающий в воду на стадии дезинфекции при централизованной водоподготовке.

Запах артезианской может быть связан с наличием растворенных газов - сероводорода, оксида серы, метана, аммиака и другими.

Некоторые газы могут быть продуктами жизнедеятельности микроорганизмов или результатом техногенного загрязнения источников водоснабжения.

Колодезная вода наиболее подвержена посторонним загрязнениям, поэтому часто неприятный запах может быть связан с присутствием нефтепродуктов и следов бытовой химии.

Нитраты

Нитраты в колодезной и артезианской воде могут представлять серьезную угрозу для здоровья потребителей, поскольку их содержание может в несколько раз превышать действующий норматив на питьевую воду.

Основной причиной поступления нитратов в поверхностные и подземные воды является миграции компонентов удобрений в почвах.

Употребление с высоким содержанием нитратов приводит к развитию метгемоглобинемии - состояния, характеризующегося появления в крови повышенного значения метгемоглобина (>1%), нарушающего перенос кислорода от легких к тканям. В результате отравления нитратами дыхательная функция крови резко нарушается и может начаться развитие цианоза - синюшней окраски кожи и слизистых оболочек.

Кроме того, рядом исследований показано негативное влияние нитратов на усвоение йода в организме и концерогенный эффект продуктов их взаимодействия с различными веществами человеческого организма.

Жесткость воды. Жесткая и мягкая вода

В основном определяется концентрацией в ней ионов кальция и магния.

Существует мнение, что жесткая вода не несет опасности для здоровья потребителей, но это противоречит выводам многолетних исследований одного из крупнейших специалистов по проблемам питания американскому исследователю Полю Брегу. Он считает, что ему удалось установить причину раннего старения человеческого организма. Причиной этого является жесткая вода. По мнению Поля Брега, соли жесткости «зашлаковывают» кровеносные сосуды так же, как и трубы, по которым протекает вода с высоким содержанием солей жесткости. Это приводит к снижению эластичности сосудов, делая их хрупкими. Особенно это проявляется в тонких кровеносных сосудах коры головного мозга, что по мнению Брега, приводит к старческому маразматизму пожилых людей.

Жесткая вода создает целый ряд бытовых проблем, вызывая образование осадков и налетов на поверхности трубопроводов и рабочих элементах бытовой техники. Эта проблема особенно актуальна для приборов с нагревательными элементами - водогрейных котлов (бойлеров), стиральных и посудомоечных машин.

При использовании жесткой воды в быту слой отложений солей кальция и магния на теплопередающих поверхностях постоянно растет, в результате чего снижается эффективность теплопередачи и увеличивается расход тепловой энергии на нагрев. В отдельных случаях возможен перегрев рабочих элементов и их разрушение.

Очистка воды от фтора

Впервые существование фтора предположил великий химик Лавуазье, еще в XVIII веке, но тогда он не смог выделить его из соединений. После него получить фтор в свободномвиде пытались многие известные ученые, но почти все они либо стали инвалидами из-за этих опытов, либо погибли при их проведении. После этого фтор и назвали «разрушающим» или «несущим гибель». И только в конце XIX века удалось методом электролиза выделить фтор из его соединений.

Как видим, фтор очень опасен, и, тем не менееэлемент с такими свойствами является необходимым для множества живых организмов, в том числе и человека. В артезианской воде фтор содержится в виде соединений.

Фтор - это непростой элемент, и граница между его недостатком и избытком в организме трудноуловима. Дозу фтора очень легко превысить, и тогда он становиться для нашего организма тем, чем и является в природе - ядом.

Фтор содержится в различных продуктах питания: в черном и зеленом чае, морепродуктах, морской рыбе, грецких орехах, в крупах - в овсяной, рисе, гречке, яйцах, печени и т.д. Получить фтор из продуктов питание довольно сложно. Взрослому человеку для получения суточной нормы фтора, необходимо съесть 3,5 кг зернового хлеба, или 700 г лосося, 300 г грецких орехов.

Наиболее легко фтор извлекается из воды. Фтор выполняет в нашем организме много необходимых функций. От него зависит состояние костной системы, её прочность и твердость, состояние и рост волос, ногтей и зубов.

Однако, предупреждаем, что необходимо опасаться превышения фтора в организме. В связи с этим, с нашей точки зрения, не желательно, чтобы концентрация фтора превышала 0,5 - 0,8 мг/л, учитывая, что рекомендуется выпивать в сутки до 2 литров чистой воды. При избытке фтора в организме замедляется обмен веществ и рост, деформируются кости скелета, поражается эмаль зубов, человек слабеет и может появиться рвота, учащается дыхание, падает давление, появляется судорога, поражаются почки.

В воде скважин. Как правило, он встречается железосодержащей воде, источником которой являются водоемы, речные, морские, подземные воды.

Как марганец поступает в воду?

Природный марганец поступает в поверхностные воды в процессе выщелачивания минералов, включающих марганец (манганитов, пиролюзитов и прочих), а также в результате разложения растений и водных организмов. В водоемы соединения марганца попадают со сточными водами предприятий химической промышленности и металлургических заводов. Содержание марганца в речных водах колеблется в пределах 1-160 мкг/куб.дм, в морских водах – до 2 мкг/куб.дм, в подземных водах – от сотен до тысяч мкг/куб.дм.

В природных водах миграция марганца проистекает в разных формах: комплексных соединений с сульфатами и бикарбонатами, коллоидной, ионной – в поверхностных водах осуществляется переход в высоковалентные оксиды, выпадающие в осадок, комплексных соединений с органическими веществами (органическими кислотами, аминами, гумусовыми веществами и аминокислотами), сорбированных соединений - марганецсодержащих взвесей минералов, вымытых водами.

Баланс и формы содержания марганца в воде определяют температурой, содержанием кислорода, pH, поглощением, выделением его водными организмами и подземными стоками.

Для марганца свойственны сезонные колебания концентрации. Существует множество факторов, влияющих на уровень свободного марганца в растворе – присутствие фотосинтезирующих организмов, связь озер и рек с водохранилищами, разложение биомассы (мертвые растения и организмы), аэробные условия.

Чем опасен марганец?

О повышенных концентрациях марганца в воде свидетельствуют черные пятна и разводы на бытовых приборах и сантехнике. Марганец крайне токсичный элемент, оказывающий губительное воздействие на нервную и кровеносную системы. Избыток металла может проникать в почки, железы внутренней секреции, тонкий кишечник, кости, головной мозг и провоцировать нарушение работы эндокринной системы, поджелудочной железы, а также увеличивать риски развития онкологических заболеваний и болезни Паркинсона. Клиническое проявление хронического отравления марганцем может иметь легочную и неврологическую формы.

При воздействии на нервную систему различают три стадии заболевания:

Для первой стадии характерно преобладание функциональных нарушений нервной системы, выражающихся в повышенной утомляемости, сонливости, наличии парестезии и постепенного снижения силы в конечностях, симптомах вегетативной дистонии, повышенного слюнотечения и потливости. В ходе объективного обследования могут быть выявлены мышечная гипотония, легкая гипомимия (ослабление выразительных движений лицевой мускулатуры), оживление сухожильных рефлексов, периферические вегетативные нарушения, гипестезия дистального типа. Типичным для этой стадии интоксикации считается изменения психической деятельности: сужение круга интересов, снижение активности, скудость жалоб, ослабление ассоциативных процессов, снижение памяти и критики к болезни. Вслед за изменениями психики, как правило, наблюдаются очаговые неврологические симптомы интоксикации, но в виду снижения критики больных к собственному состоянию такие изменения зачастую своевременно не диагностируются. При продолжении контакта с повышенными концентрациями марганца признаки интоксикации могут нарастать, и процесс рискует приобрести необратимый органический характер.
Для второй стадии характерно нарастание симптомов токсической энцефалопатии, таких как мнестико-интеллектуальный дефект, выраженный астенический синдром, сонливость, апатия, неврологические признаки экстрапирамидной недостаточности: брадикинезия, гипомимия, мышечная дистония с повышением тонуса отдельных групп мышц, про- и ретропульсия. Усугубляются признаки полиневрита, слабость, парастезии конечностей. Также наблюдается угнетение функции надпочечников, гонад и других эндокринных желез. Даже прекращение контакта с марганцем не останавливает развитие этого процесса, который прогрессирует еще в течение нескольких лет. На этой стадии полное восстановление здоровья в большинстве случаев не наблюдается.
Для третьей стадии интоксикации, так называемого марганцевого паркинсонизма, показательны грубые расстройства двигательной сферы: дизартрия, маскообразность лица, монотонная речь, нарушение письма значительная гипокинезия, спастико-паретическая походка, грубые про- и ретропульсии, парез стоп. Наблюдается повышение тонуса мышц по экстрапирамидному типу, в подавляющем большинстве случаев в ногах. Иногда отмечается гипотония или дистония мышц, полиневритический тип гипестезии. Также характерные различные расстройства психики: больные благодушны, эйфоричны или апатичны. Снижена или отсутствует критика к собственной болезни, могут иметь место насильственные эмоции (смех или плач). Мнестико-интеллектуальный дефект выражен в значительной степени (затруднение в определении времени, забывчивость, ухудшение социальной, в том числе профессиональной, деятельности).

В виду возможности наступления таких тяжелых последствий важно своевременно выявить наличие избытка марганца в воде, которую человек принимает в пищу и использует для принятия водных процедур, чистки зубов и т.д.

Предельно-допустимые концентрации марганца

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения с 1998 года определены нормы предельно-допустимого содержания марганца в водопроводной воде. Эта цифра составляет 0.05 мг/л. В то время как в США показатели достигают 0.5 мг/л. В соответствии с российскими санитарными нормами уровень предельно-допустимого содержания марганца в воде хозяйственно-питьевого назначения не должен превышать 0,1 мг/л.

Избыточное содержание марганца снижает органолептические свойства воды. Уровень содержания выше 0.1 мг/л провоцирует появление нежелательного привкуса воды и появление пятен на санитарно- технических изделиях. Накапливаясь в водопроводных трубах, марганец провоцирует появление черного осадка и, как следствие, мутной воды.

Методы устранения марганца

Если наличие железа в воде, как правило, подразумевает и наличие марганца, то сам марганец может содержаться в воде и при отсутствии в ней избытка железа. При этом он не меняет вкус, цвет и запах воды. В отдельных случаях, при соприкосновении марганца с чем-либо, остаются черные или коричневые следы даже при условии его минимальных концентраций в воде (в количестве 0.05 мг/л).

Предельно-допустимая концентрация марганца определяется с точки зрения его красящих свойств. В зависимости от ионной формы, марганец удаляется ионным обменом, методами аэрации с последующим фильтрованием, каталитическим окислением, обратным осмосом либо дистилляцией. Марганец, растворенный в воде, окисляется медленнее железа, поэтому удалить его из воды достаточно трудно. Неглубокие воды и поверхностные скважины содержат коллоидные и органические соединения марганца. В подобных водах встречается нерастворимая гидроокись марганца, так называемая «черная вода».
На внутренних стенках теплонапряженных элементов и труб марганец осаждается черной пленкой, которая значительно затрудняет необходимый теплообмен в технологических процессах.

В воде, добываемой из подземных скважин и естественных водоемов, марганец находится в двухвалентной форме. Это частично растворимая форма, которая выпадает в осадок исключительно при условии сильного нагревания раствора. Для осуществления очистки воды от марганца нужно перевести ионы марганца в трех-, или четырехвалентную форму. В ней марганец образует соли кислот, гидроксиды, нерастворимые оксиды (в зависимости от того реагента, с помощью которого производится осаждение марганца после окисления).

В общей сложности процессы очистки воды заключаются в окислении двухвалентного марганца до трех-, четырехвалентного. После этого происходит реакция четырехвалентного марганца с кислородом или другим веществом, с которым образуется нерастворимый осадок. А осадок уже фильтруется механическим способом.

Аэрация с последующей фильтрацией

Аэрация в процессе очистке воды от марганца осуществляется аналогично безреагентному обезжелезиванию воды: применяется вакуумно-эжекционный аппарат, с помощью которого воду насыщают кислородом, способным окислять марганец до необходимой валентности, а далее фильтруют с помощью механических фильтров (песка и прочих).

Такой способ очистки воды считается наиболее экономичным. Однако применять его во всех случаях невозможно, потому как для осуществления реакции окисления марганца кислородом воздуха требуется соблюсти некоторые условия.

Данный метод очистки актуален при перманганатной окисляемости исходной воды до 9.5 мг/л. Обязательным является присутствие в воде двухвалентного железа. В процессе его окисления образуется гидроксид железа, который адсорбирует двухвалентный марганец и каталитически его окисляет. Соотношение концентраций / должно быть не менее 7/1.

Каталитическое окисление

В процессе очистки воды от марганца активно применяются каталитические процессы. С помощью насоса дозатора на поверхности фильтрующего материала образуется слой гидроксида четырехвалентного марганца, способного окислить двухвалентный оксид марганца до трехвалентной формы. Трехвалентная форма оксида окисляется растворенным кислородом воздуха до нерастворимой формы, при условии высоких концентраций в том числе.

Обратный осмос

Для удаления марганца из воды используют такие методы как очистка воды обратным осмосом и введение реагентов окислителей. Этот метод применяется при чрезвычайно высокой концентрации содержания марганца в исходной воде. В качестве реагента используют сильные окислители: хлор, его диоксид, гипохлорит натрия и озон.

Деманганация перманганатом калия

Данный метод применяется как для подземных, так и для поверхностных вод. Введение в воду перманганата калия провоцирует окисление растворенного марганца с образованием малорастворимого оксида марганца в соответствии со следующим уравнением:

3 Mn2+ + 2 KMnO4 + 2 H2O = 5 MnO2↓ + 4 H+ (1)

Осажденный оксид марганца (в виде хлопьев) отличается высокой развитой удельной поверхностью, приблизительно 300 кв.м на 1 г осадка. Это свидетельствует о его высоких сорбционных свойствах. Данный осадок является отличным катализатором, так как при его наличии возможна деманганация при показателе pH 8.5. Для избавления от 1 мг двухвалентного марганца потребуется 1.92 м перманганата калия. Такая пропорция предполагает окисление 97% двухвалентного марганца.

Следующим этапом очистки воды является введение коагулянта для выведения продуктов окисления и элементов, присутствующих в воде в виде взвеси. Вода после коагуляции фильтруется с использованием песчаного наполнителя. Кроме того может применяться ультрафильтрующее оборудование.

Введение реагентов-окислителей

Скорость окисления марганца озоном, гипохлоритом натрия, хлором, диоксидом хлора зависит от показателя pH. При добавлении хлора или гипохлорита натрия полная окислительная реакция наблюдается при pH от 8.0-8.5, при условии длительности взаимодействия между окислителем и водой 60-90 минут. Зачастую исходную воду необходимо подщелачивать. Такая необходимость возникает, когда в качестве окислителя используется кислород и pH не превышает 7.

Теоретически для окисления двухвалентного марганца до четырехвалентного необходимо использовать 1.3 мг реагента на 1 мг марганца. На практике дозы, как правило, выше.

Более эффективно применять диоксид хлора или озон. В таком случае окисление марганца займет 10-15 минут (при условии параметра pH равного 6.5-7.0). Согласно стехиометрии доля озона должна составлять 1.45 мг (или диоксида хлора 1.35 мг) на 1 мг двухвалентного марганца. Важно учитывать, что при озонировании озон будет разлагаться оксидами марганца, поэтому его пропорция должна быть большей, чем в теоретическом расчете.

Ионный обмен

Для очистки воды данным образом производится водородное или натриевое катионирование. В процессе очистки вода обрабатывается в двух слоях ионообменного материала с целью более эффективного удаления всех растворенных солей. Одновременно и последовательно используется катионообменная смола с ионами водорода H+, а также, анионообменная смола с ионами гидроксила OH-. Учитывая тот факт, что все растворимые в воде соли состоят из анионов и катионов, смесь смол в очищаемой воде заменяет их на ионы гидроксила OH- и водорода H+. В итоге, в результате химической реакции положительные и отрицательные ионы объединяются и образуют молекулы воды, то есть происходит процесс обессоливания воды.

При подборе многокомпонентной сложной комбинации ионообменных смол, эффективной и приемлемой для качества воды с большим пределом параметров, такой метод является наиболее перспективным в борьбе с марганцем и железом.

Дистилляция

Данный метод предполагает выпаривание воды с последующей концентрацией пара. Температура кипения молекул воды составляет 100 градусов Цельсия. У других веществ – другие температуры кипения. Благодаря этой разнице извлекается вода. То, что закипает при меньшей температуре, испаряется первым, то, что при большей испаряется после выкипания большей части воды. В результате получается вода без примесей. Однако, такая технология является довольно энергоемкой.

Марганец в крови

Определение концентрации марганца в крови, используемое для диагностики острой и хронической интоксикации марганцем, а также для оценки баланса этого микроэлемента в организме.

Синонимы русские

Марганец в сыворотке крови.

Синонимы английские

Mn, Manganese, Serum.

Метод исследования

Атомно-адсорбционная спектрометрия (ААС).

Единицы измерения

Мкг/л (микрограмм на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Марганец – элемент, встречающийся в свободном виде в живой природе, а также входящий в состав некоторых органических и неорганических соединений организма человека. Он необходим для формирования костной ткани, синтеза белков, молекул АТФ и регуляции клеточного метаболизма. Кроме того, марганец выступает в роли кофактора одной из разновидностей супероксиддисмутазы (марганцевой), нейтрализующей свободные радикалы, и ферментов глюконеогенеза.

Этот микроэлемент поступает в организм вместе с пищей. Он присутствует в большом количестве в лесных и грецких орехах, арахисе, шпинате, свекле, чесноке, абрикосах и некоторых других продуктах. Суточная потребность взрослого человека в марганце составляет 1,8-2,6 мг. В норме лишь 1-3 % поступающего с пищей марганца абсорбируется в кишке, большая же часть выводится с калом. Как и в случае с другими микроэлементами, концентрация марганца поддерживается на очень низком, но достаточном для обеспечения физиологических функций уровне. Нарушения его баланса могут носить острый или хронический характер и диагностируются с помощью анализа на марганец в крови.

Пищевое отравление солями марганца встречается крайне редко, так как обычно лишь малая его часть всасывается в кишке. Подавляющее большинство случаев отравления – это примеры хронической интоксикации, связанные с вдыханием марганцевой пыли. Наибольшему риску подвержены рабочие, занятые на добыче руды и производстве стали. Обширная поверхность легких обеспечивает быстрое всасывание марганца в кровь, откуда он поступает в различные органы. Отложение марганца в ткани головного мозга сопровождается развитием характерного клинического синдрома, называемого марганцевым паркинсонизмом. Его признаки включают в себя нарушение походки, "маскообразное" лицо, дистонию и слюнотечение. В отличие от идиопатического паркинсонизма, при этой форме отсутствует тремор в покое, но можно наблюдать постуральный и интенционный тремор. Дифференциальная диагностика идиопатического и марганцевого паркинсонизма обязательна, так как заболевания имеют разный прогноз и лечатся по-разному. Особенность марганцевого паркинсонизма заключается при отсутствии ответа на лечение препаратами дофамина и в необратимости изменений. Анализ на марганец в крови позволяет дифференцировать два этих состояния.

Также оценка уровня марганца в крови может потребоваться при обследовании молодого пациента с признаками нетипичного паркинсонизма. Некоторые люди, употребляющие и самостоятельно изготавливающие инъекционные наркотики, применяют в качестве окислителя перманганат калия, который вместе с наркотическим веществом поступает в кровь. В результате концентрация марганца у таких пациентов может составлять 2000-3000 мг/л (для сравнения в норме – 10-12 мг/л). Стойкое повышение уровня марганца повреждает нейроны черного вещества среднего мозга, что приводит к характерным симптомам. Клиническая картина марганцевого паркинсонизма может наблюдаться и у пациентов с заболеваниями печени – она является основным органом, обеспечивающим выведение марганца из организма. При циррозе печени экскреция этого элемента затруднена, в результате чего он аккумулируется в крови и ткани головного мозга.

Считается, что в силу некоторых физиологических особенностей дети более подвержены риску как энтерального, так и ингаляционного отравления марганцем. Так, например, употребление воды с повышенной концентрацией солей марганца имеет большее значение в развитии заболевания у детей, чем у взрослых. Кроме того, клинические проявления хронической интоксикации марганцем у детей также отличаются от симптоматики у взрослых. Марганец оказывает негативное влияние на передачу нервного импульса в дофаминергических путях, обеспечивающих внимание, координацию и познавательную деятельность. Поэтому его уровень в крови целесообразно измерять при обследовании ребенка с синдромом дефицита внимания и гиперактивности и с нарушением способности к обучению.

Вдыхание паров марганца также может приводить к развитию так называемой металлической лихорадки. Это состояние развивается через 3-12 часов после ингаляции паров оксида марганца и чаще наблюдается у сварщиков. Клиническая картина заболевания напоминает грипп: лихорадка, кашель, боль в горле, ощущение заложенности носа, одышка, слабость, миалгия. Особенность "металлической лихорадки" заключается в том, что все симптомы исчезают после прекращения контакта с парами металла (например, в выходные). При исследовании крови у таких пациентов иногда удается выявить повышение концентрации марганца. Следует отметить, что симптомы "металлической лихорадки" не являются специфичными для острого отравления марганцем и наблюдаются также при вдыхании паров оксида цинка, меди, железа, свинца и других металлов. Таким образом, анализ на марганец, а также на другие металлы в крови может быть использован при диагностике профессиональных болезней.

Дефицитом марганца сопровождаются некоторые редкие врождённые болезни обмена. Чаще его нехватка встречается у пациентов, длительное время находящихся на парентеральном питании. Признаки недостаточности марганца: нарушения роста и минерализации костей, метаболизма углеводов и жиров. Измерение концентрации марганца в крови таких пациентов необходимо для оценки баланса этого микроэлемента в организме.

Для чего используется исследование?

Для диагностики "металлической лихорадки" у сварщико.
Для диагностики марганцевого паркинсонизма у рабочих горнодобывающей промышленности, молодых людей, употребляющих инъекционные наркотики, и пациентов с циррозом печени.
Для диагностики хронической интоксикации марганцем у детей с синдромом дефицита внимания, у гиперактивных детей и детей с нарушением способности к обучению.
Для оценки баланса марганца в организме у пациента, находящегося на полном парентеральном питании.

Когда назначается исследование?

При симптомах:
- паркинсонизма, особенно у рабочих горнодобывающей промышленности, молодых людей, употребляющих инъекционные наркотики, и пациентов с циррозом печени (нарушения походки и баланса, "маскообразное" лицо, дистония, постуральный и интенционный тремор);
- гриппоподобного синдрома у сварщиков (лихорадка, кашель, боли в горле, ощущение заложенности носа, одышка, слабость, миалгия);
- синдрома дефицита внимания и гиперактивности у детей (невозможность концентрации внимания, легкая отвлекаемость на внешние стимулы – игрушки, письменные принадлежности, – неспособность выполнять упражнения до конца, ждать своей очереди в играх, встревание в разговор, выкрики с места).
При наблюдении за пациентом, находящемся на полном парентеральном питании.

Что означают результаты?

Референсные значения: 0 - 2 мкг/л.

Причины повышения уровня марганца в крови:

острое или хроническое отравление марганцем;
цирроз печени.