Марганец в воде. Марганец

В природные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов почвогрунтов. Значительное количество поступает в процессе разложения остатков водных животных и растительных организмов.

ПДК марганца в питьевой воде - 0,1 мг/дм3.

Марганец считается одним из наиболее часто встречающихся токсичных элементов в составе родниковой воды, и при превышении ПДК может вызывать множество нежелательных последствий для здоровья.

Если в питьевой воде превышена допустимая концентрация марганца, то жидкость приобретает желтоватый оттенок и имеет малоприятный вяжущий привкус. Пить такую воду не только неприятно из-за плохого вкуса, но и опасно для здоровья.

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, поражать головной мозг. В результате постоянного употребления питьевой воды, в которой превышено содержание данного химического элемента, может начаться хроническое отравление этим металлом. Отравление имеет либо неврологическую, либо легочную форму. В случае неврологической формы отравления (при проникновении марганца в канальцы нервных клеток, происходит торможение прохождения нервных импульсов) у пациента наблюдается полное безразличие к происходящим вокруг событиям, сонливость, потеря аппетита, головокружения, сильные головные боли.

Отравление марганцем очень сложно диагностировать. Симптомы при отравлении марганцем присущи многом заболеваниям. Особенно опасно употребление воды с повышенной концентрацией марганца беременными женщинами. У женщин, употребляющих во время беременности воду с повышенной концентрацией марганца, очень часто рождаются умственно неполноценные дети.

Концентрация железа в воде подвержена заметным сезонным колебаниям.

ПДК железа в питьевой воде 0,3 мг/дм3.

Превышение ПДК железа в воде способствует увеличению риска инфарктов, аллергических реакций, заболеваний печени, крови.

Следует отметить, что во всех подземных и поверхностных водоисточниках качество воды разное. Кроме того, в каждом водоисточнике, особенно поверхностном, характер воды меняется с течением времени. Так, максимум органических веществ наблюдается обычно в период паводков.

С ростом урбанизации и промышленного производства, химизации сельского хозяйства все большее влияние на общую водную экологию оказывает антропогенный фактор, т.е. фактор использования воды человеком.

Поэтому в настоящее время появилась большая необходимость контролировать безопасность и качество употребляемой воды.

Химико-токсикологические исследования необходимо проводить в аккредитованных лабораториях.

В ФГБУ ЦНПВРЛ в химико-токсикологическом отделе определение содержания железа и марганца в воде (а также ряда других элементов, таких как алюминий, серебро, никель, кальций, магний, хром, натрий, кремний, кадмий, мышьяк, свинец, кобальт, никель и др.) проводится методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой на современном приборе Optima 7300DV.

Тяжелые металлы — очень опасные токсические вещества. В наши дни, мониторинг уровня разных таких веществ особо важен в промышленных и городских районах.

Хотя все знают, что такое тяжелые металлы , не все знают какие химические элементы всё-таки входят в эту категорию. Есть очень много критерий, по которому, разные учёные определяют тяжелые металлы: токсичность, плотность, атомная масса, биохимические и геохимические циклы, распространение в природе. По одним критериям в число тяжелых металлов входят мышьяк (металлоид) и висмут (хрупкий металл).

Общие факты про тяжелые металлы

Известно более 40 элементов, которые относят к тяжелым металлам. Они имеют атомную массу больше 50 а.е. Как не странно именно эти элементы обладают большой токсичностью даже при малой кумуляции для живых организмов. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo…Pb, Hg, U, Th…все они входят в эту категорию. Даже при их токсичности, многие из них являются важными микроэлементами , кроме кадмия, ртути, свинца и висмута для которых не нашли биологическую роль.

По другой классификации (а именно Н. Реймерса) тяжелые металлы — это элементы которые имеют плотность больше 8 г/см 3 . Таким образом получится меньше таких элементов: Pb, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, Ni, Co, Sb.

Теоретически, тяжелыми металлами можно назвать всю таблицу элементов Менделеева начиная с ванадия, но исследователи нам доказывают, что это не совсем так. Такая теория вызвана тем, что не все они присутствуют в природе в токсических пределах, да и замешательство в биологических процессах для многих минимальна. Вот почему в эту категорию многие включают только свинец, ртуть, кадмий и мышьяк. Европейская Экономическая Комиссия ООН не согласна с этим мнением и считает что тяжелые металлы это — цинк, мышьяк, селен и сурьма. Тот же Н. Реймерс считает, что удалив редкие и благородные элементы из таблицы Менделеева, остаются тяжелые металлы. Но и это тоже не правило, другие к этому классу добавляют и золото, платину, серебро, вольфрам, железо, марганец. Вот почему я вам говорю, что не всё ещё понятно по этой теме…

Обсуждая про баланс ионов различных веществ в растворе, мы обнаружим, что растворимость таких частиц связанно со многими факторами. Главные факторы солюбилизации являются рН, наличие лигандов в растворе и окислительно-восстановительный потенциал. Они причастны к процессам окисления этих элементов с одной степени окисления к другой, в которой растворимость иона в растворе выше.

В зависимости от природы ионов, в растворе могут происходить различные процессы:

• гидролиз,
• комплексообразование с разными лигандами;
• гидролитическая полимеризация.

Из-за этих процессов, ионы могут переходить в осадок или оставаться стабильными в растворе. От этого зависит и каталитические свойства определённого элемента, и его доступность для живых организмов.

Многие тяжелые металлы образуют с органическими веществами довольно стабильные комплексы. Эти комплексы входят в механизм миграции этих элементов в прудах. Почти все хелатные комплексы тяжелых металлов устойчивы в растворе. Также, комплексы почвенных кислот с солями разных металлов (молибден, медь, уран, алюминий, железо, титан, ванадий) имеют хорошую растворимость в нейтральной, слабощелочной и слабокислой среды. Это факт очень важен, потому что такие комплексы могут продвигаться в растворенном состоянии на большие расстояния. Самые подверженные водные ресурсы — это маломинерализованные и поверхностные водоёмы, где не происходит образование других таких комплексов. Для понимания факторов, которые регулируют уровень химического элемента в реках и озерах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю свободных и связанных форм металла.

В результате миграции тяжелых металлов в металлокомплексы в растворе могут произойти такие последствия:

1. В первых, увеличивается кумуляция ионов химического элемента за счёт перехода этих из донных отложений в природные растворы;
2. Во вторых, возникает возможность изменения мембранной проницаемости полученных комплексов в отличие от обычных ионов;
3. Также, токсичность элемента в комплексной форме может отличаться от обычной ионной формы.

Например, кадмий, ртуть и медь в хелатные формы, имеют меньшую токсичность, чем свободные ионы. Вот почему не правильно говорить о токсичности, биологической доступности, химической реакционной способности только по общему содержанию определённого элемента, при этом, не учитывая долю свободных и связанных форм химического элемента.

Откуда же берутся тяжелые металлы в нашу среду обитания? Причины присутствия таких элементов могут быть сточные воды с разных промышленных объектов занимающийся черной и цветной металлургией, машиностроением, гальванизацией. Некоторые химические элементы входят в состав пестицидов и удобрений и таким образом могут быть источником загрязнения местных прудов.

А если войти в тайны химии, то самым главным виновником повышения уровня растворимых солей тяжелых металлов является кислотные дожди (закисление). Понижение кислотности среды (уменьшение рН) тянет за собою переход тяжелых металлов из малорастворимых соединений (гидроксиды, карбонаты, сульфаты) в более хорошо растворимые (нитраты, гидросульфаты, нитриты, гидрокарбонаты, хлориды) в почвенном растворе.

Ванадий (V)

Надо отметить в первую очередь, что загрязнение этим элементом натуральными способами маловероятна, потому что этот элемент очень рассеян в Земной коре. В природе обнаруживается в асфальтах, битумах, углях, железных рудах. Важным источником загрязнения является нефть.

Содержание ванадия в природных водоёмах

Природные водоёмы содержит ничтожное количество ванадия:

• в реках — 0,2 — 4,5 мкг/л,
• в морях (в среднем) — 2 мкг/л.

В процессах перехода ванадия в растворённом состоянии очень важны анионные комплексы (V 10 O 26) 6- и (V 4 O 12) 4- . Также очень важны растворимые ванадиевые комплексы с органическими веществами, типа гумусовых кислот.

Предельно-допустимая концентрация ванадия для водной среды

Ванадий в повышенных дозах очень вреден для человека. Предельно-допустимая концентрация для водной среды (ПДК) составляет 0,1 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах, ПДК рыбхоз ещё ниже — 0,001 мг/л.

Висмут (Bi)

Главным образом, висмут может поступать в реки и озера в результате процессов выщелачивания минералов содержащих висмут. Есть и техногенные источники загрязнения этим элементом. Это могут быть предприятия по производству стекла, парфюмерной продукций и фармацевтические фабрики.

Содержание висмута в природных водоёмах

• Реки и озера содержат меньше микрограмма висмута на литр.
• А вот подземные воды могут содержать даже 20 мкг/л.
• В морях висмут как правило не превышает 0,02 мкг/л.

Предельно-допустимая концентрация висмута для водной среды

ПДК висмута для водной среды — 0,1 мг/л.

Железо (Fe)

Железо — химический элемент не редкий, оно содержится во многих минералах и пород и таким образом в природных водоёмах уровень этого элемента повыше других металлов. Оно может происходить в результате процессов выветривания горных пород, разрушения этих пород и растворением. Образуя разные комплексы с органическими веществами из раствора, железо может быть в коллоидальном, растворённом и в взвешенном состояниях. Нельзя не упомнить про антропогенные источники загрязнения железом. Сточные воды с металлургических, металлообрабатывающих, лакокрасочных и текстильных заводов зашкаливают иногда из-за избытка железа.

Количество железа в реках и озерах зависит от химического состава раствора, рН и частично от температуры. Взвешенные формы соединений железа имеют размер более 0,45 мкг. Основные вещества которые входят в состав этих частиц являются взвеси с сорбированными соединениями железа, гидрата оксида железа и других железосодержащих минералов. Более малые частицы, то есть коллоидальные формы железа, рассматриваются совместно с растворенными соединениями железа. Железо в растворённом состоянии состоит из ионов, гидроксокомплексов и комплексов. В зависимости от валентности замечено что Fe(II) мигрирует в ионной форме, а Fe(III) в отсутствии разных комплексов остаётся в растворённом состоянии.

В балансе соединений железа в водном растворе, очень важно и роль процессов окисления, так химического так и биохимического (железобактерии). Эти бактерии ответственны за переход ионов железа Fe(II) в состояние Fe(III). Соединения трехвалентного железа имеют склонность гидролизовать и выпадать в осадок Fe(OH) 3 . Как Fe(II), так и Fe(III) склоны к образованию гидроксокомплексов типа — , + , 3+ , 4+ , + , в зависимости от кислотности раствора. В нормальных условиях в реках и озерах, Fe(III) находятся в связи с разными растворёнными неорганическими и органическими веществами. При рН больше 8, Fe(III) переходит в Fe(OH) 3 . Коллоидные формы соединений железа самые малоизучены.

Содержание железа в природных водоёмах

В реках и озерах уровень железа колеблется на уровне n*0,1 мг/л, но может повыситься вблизи болот до несколько мг/л. В болотах железо концентрируется в форме солей гуматов (соли гуминовых кислот).

Подземные водохранилища с низким рН содержат рекордные количества железа — до нескольких сотен миллиграммов на литр.

Железо — важный микроэлемент и от него зависят разные важные биологические процессы. Оно влияет на интенсивность развития фитопланктона и от него зависит качество микрофлоры в водоёмах.

Уровень железа в реках и озерах имеет сезонный характер. Самые высокие концентрации в водоёмах наблюдаются зимою и летом из-за стагнации вод, а вот весною и осенью заметно снижается уровень этого элемента по причине перемешивания водных масс.

Таким образом, большое количество кислорода ведёт к окислению железа с двухвалентной формы в трехвалентной, формируясь гидроксид железа, который падает в осадок.

Предельно-допустимая концентрация железа для водной среды

Вода с большим количеством железа (больше 1-2 мг/л) характеризуется плохими вкусовыми качествами. Она имеет неприятный вяжущий вкус и непригодна для промышленных целей.

ПДК железа для водной среды — 0,3 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,1 мг/л.

Кадмий (Cd)

Загрязнение кадмием может возникнуть во время выщелачивания почв, при разложения разных микроорганизмов которые его накапливают, а также из-за миграции из медных и полиметаллических руд.

Человек тоже виноват в загрязнении этим металлом. Сточные воды с разных предприятий занимающеюся рудообогащением, гальваническим, химическим, металлургическим производством могут содержать большие количества соединений кадмия.

Естественные процессы по снижению уровня соединений кадмия являются сорбция, его потребление микроорганизмами и выпадение в осадок малорастворимого карбоната кадмия.

В растворе, кадмий находится, как правило, в форме органо-минеральных и минеральных комплексов. Сорбированные вещества на базе кадмия — важнейшие взвешенные формы этого элемента. Очень важна миграция кадмия в живых организмов (гидробиониты).

Содержание кадмия в природных водоёмах

Уровень кадмия в чистых реках и озерах колеблется на уровне меньше микрограмма на литр, в загрязнённых водах уровень этого элемента доходит до нескольких микрограммов на литр.

Некоторые исследователи считают, что кадмий, в малых количествах, может быть важным для нормального развития животных и человека. Повышенные концентрации кадмия очень опасных для живых организмов.

Предельно-допустимая концентрация кадмия для водной среды

ПДК для водной среды не превышает 1 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — меньше 0,5 мкг/л.

Кобальт (Co)

Реки и озера могут загрязниться кобальтом как следствие выщелачивания медных и других руд, из почв во время разложения вымерших организмов (животные и растения), ну и конечно же в результате активности химических, металлургических и металлообрабатывающих предприятии.

Главные формы соединений кобальта находится в растворенном и взвешенном состояниях. Вариации между этими двумя состояниями могут происходить, из-за изменений рН, температуры и состава раствора. В растворённом состоянии, кобальт содержится в виде органических комплексов. Реки и озера имеют характерность, что кобальт представлен двухвалентным катионом. При наличии большого количества окислителей в растворе, кобальт может окисляться до трехвалентного катиона.

Он входит в состав растений и животным, потому что играет важную роль в их развитии. Входит в число основных микроэлементов. Если в почве наблюдается дефицит кобальта, то его уровень в растениях будет меньше обычного и как следствие могут появиться проблемы со здоровьем у животных (возникает риск возникновения малокровия). Этот факт наблюдается особенно в таежно-лесной нечерноземной зоне. Он входит в состав витамина В 12 , регулирует усвоение азотистых веществ, повышает уровень хлорофилла и аскорбиновой кислоты. Без него растения не могут наращивать необходимое количество белка. Как и все тяжелые металлы, он может быть токсичным в больших количествах.

Содержание кобальта в природных водоёмах

• Уровень кобальта в реках варьирует от несколько микрограммов до миллиграммов на литр.
• В морях в среднем уровень кадмия — 0,5 мкг/л.

Предельно-допустимая концентрация кобальта для водной среды

ПДК кобальта для водной среды — 0,1 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,01 мг/л.

Марганец (Mn)

Марганец поступает в реки и озера по таким же механизмам, как и железо. Главным образом, освобождение этого элемента в растворе происходит при выщелачивании минералов и руд, которые содержат марганец (черная охра, браунит, пиролюзит, псиломелан). Также марганец может поступать вследствие разложения разных организмов. Промышленность имеет, думаю, самую большую роль в загрязнении марганцем (сточные воды с шахт, химическая промышленность, металлургия).

Снижение количества усваиваемого металла в растворе происходит, как и в случае с другими металлами при аэробных условиях. Mn(II) окисляется до Mn(IV), вследствие чего выпадает в осадок в форме MnO 2 . Важными факторами при таких процессах считаются температура, количество растворённого кислорода в растворе и рН. Снижение растворённого марганца в растворе может возникнуть при его употреблении водорослями.

Мигрирует марганец в основном в форме взвеси, которые, как правило, говорят о составе окружающих пород. В них он содержится как смесь с другими металлами в виде гидроксидов. Преобладание марганца в коллоидальной и растворенной форме говорят о том что он связан с органическими соединениями образуя комплексы. Стабильные комплексы замечаются с сульфатами и бикарбонатами. С хлором, марганец образует комплексы реже. В отличие от других металлов, он слабее удерживается в комплексах. Трехвалентный марганец образует подобные соединения только при присутствии агрессивных лигандов. Другие ионные формы (Mn 4+ , Mn 7+)менее редки или вовсе не встречаются в обычных условиях в реках и озерах.

Содержание марганца в природных водоёмах

Самыми бедными в марганце считаются моря — 2 мкг/л, в реках содержание его больше — до 160 мкг/л, а вот подземные водохранилища и в этот раз являются рекордсменами — от 100 мкг до несколько мг/л.

Для марганца характерны сезонные колебания концентрации, как и у железа.

Выявлено множество факторов, которые влияют на уровень свободного марганца в растворе: связь рек и озер с подземными водохранилищами, наличие фотосинтезирующих организмов, аэробные условия, разложение биомассы (мертвые организмы и растения).

Немаловажная биохимическая роль этого элемента ведь он входит в группу микроэлементов. Многие процессы при дефиците марганца угнетаются. Он повышает интенсивность фотосинтеза, участвует в метаболизме азота, защищает клетки от негативного воздействия Fe(II) при этом окисляя его в трехвалентную форму.

Предельно-допустимая концентрация марганца для водной среды

ПДК марганца для водоёмов — 0,1 мг/л.

Медь (Cu)

Такой важной роли для живых организмов не имеет ни один микроэлемент! Медь — один из самых востребованных микроэлементов. Он входит в состав многих ферментов. Без него почти ничего не работает в живом организме: нарушается синтез протеинов, витаминов и жиров . Без него растения не могут размножаться. Всё-таки избыточное количество меди вызывает большие интоксикации во всех типов живых организмов.

Уровень меди в природных водоёмах

Хотя медь имеет две ионные формы, чаще всего в растворе встречается Cu(II). Обычно, соединения Cu(I) трудно растворимые в растворе (Cu 2 S, CuCl, Cu 2 O). Могут возникнуть разные акваионны меди при наличии всяких лигандов.

При сегодняшнем высоком употреблении меди в промышленности и сельское хозяйство, этот металл может послужить причиной загрязнения окружающей среды. Химические, металлургические заводы, шахты могут быть источниками сточных вод с большим содержанием меди. Процессы эрозии трубопроводов тоже имеют свои вклад в загрязнении медью. Самыми важными минералами с большим содержанием меди считаются малахит, борнит, халькопирит, халькозин, азурит, бронтантин.

Предельно-допустимая концентрация меди для водной среды

ПДК меди для водной среды считается 0,1 мг/л, в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз меди уменьшается до 0,001 мг/л.

Молибден (Mo)

Во время выщелачивания минералов с высоким содержанием молибдена, освобождаются разные соединения молибдена. Высокий уровень молибдена может замечаться в реках и озерах, которые находятся рядом с фабриками по обогащению и предприятиями занимающиеся цветной металлургией. Из-за разных процессов осаждения труднорастворимых соединений, адсорбции на поверхности разных пород, а также употребления водными водорослями и растениями, его количество может заметно уменьшится.

В основном в растворе, молибден может находиться в форме аниона MoO 4 2- . Есть вероятность присутствия молибденоорганических комплексов. Из-за того что при окисления молибденита формируются рыхлые мелкодисперсные соединения, повышается уровень коллоидального молибдена.

Содержание молибдена в природных водоёмах

Уровень молибдена в реках колеблется между 2,1 и 10,6 мкг/л. В морях и океанах его содержание — 10 мкг/л.

При малых концентрациях, молибден помогает нормальному развитию организма (так растительного, как и животного), ведь он входит в категорию микроэлементов. Также он является составной частью разных ферментов как ксантиноксилазы. При недостатке молибдена возникает дефицит этот фермента и таким образом могут проявляться отрицательные эффекты. Избыток этого элемента тоже не приветствуется, потому что нарушается нормальный обмен веществ.

Предельно-допустимая концентрация молибдена для водной среды

ПДК молибдена в поверхностных водоёмах должен не превышать 0,25 мг/л.

Мышьяк (As)

Загрязнены мышьяком в основном районы, которые находятся близко к минеральным рудников с высоким содержанием этого элемента (вольфрамовые, медно-кобальтовые, полиметаллические руды). Очень малое количество мышьяка может произойти при разложении живых организмов. Благодаря водным организмам, он может усваиваться этими. Интенсивное усваивание мышьяка из раствора замечается в период бурного развития планктона.

Важнейшими загрязнителями мышьяком считаются обогатительная промышленность, предприятия по производству пестицидов , красителей, а также сельское хозяйство.

Озера и реки содержат мышьяк в два состояния: во взвешенном и растворённом. Пропорции между этими формами может меняться в зависимости от рН раствора и химической композиции раствора. В растворённом состоянии, мышьяк может быть трехвалентном или пятивалентном, входя в анионные формы.

Уровень мышьяка в природных водоёмах

В реках, как правило, содержание мышьяка очень низкое (на уровне мкг/л), а в морях — в среднем 3 мкг/л. Некоторые минеральные воды могут содержать большие количества мышьяка (до несколько миллиграммов на литр).

Больше всего мышьяка могут, содержат подземные водохранилища — до несколько десяток миллиграммов на литр.

Его соединения очень токсичны для всех животных и для человека. В больших количествах, нарушаются процессы окисления и транспорт кислорода к клеткам.

Предельно-допустимая концентрация мышьяка для водной среды

ПДК мышьяка для водной среды — 50 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — тоже 50 мкг/л.

Никель (Ni)

На содержание никеля в озерах и реках влияют местные породы. Если рядом с водоёмом находятся месторождения никелевых и железно-никелевых руд концентрации могут быть и ещё больше нормального. Никель может поступить в озера и реки при разложении растениях и животных. Сине-зеленые водоросли содержат рекордные количества никеля по сравнению с другими растительными организмами. Важные отходные воды с высоким содержанием никеля освобождаются при производстве синтетического каучука, при процессах никелирования. Также никель в больших количествах освобождается во время сжигания угля, нефти.

Высокий рН может послужить причиной осаждения никеля в форме сульфатов, цианидов, карбонатов или гидроксидов. Живые организмы могут снизить уровень подвижного никеля, употребляя его. Важны и процессы адсорбции на поверхности пород.

Вода может содержать никель в растворённой, коллоидальной и взвешенной формах (баланс между этими состояниями зависит от рН среды, температуры и состава воды). Гидроксид железа, карбонат кальция, глина хорошо сорбируют соединения содержащие никель. Растворённый никель находится в виде комплексов с фульвовой и гуминовой кислот, а также с аминокислотами и цианидами. Самой стабильной ионной формой считается Ni 2+ . Ni 3+ , как правило, формируется при большом рН.

В середине 50ых годов никель был внесён в список микроэлементов, потому что он играет важную роль в разных процессах как катализатор. В низких дозах он имеет положительный эффект на кроветворные процессы. Большие дозы всё-таки очень опасны для здоровья, ведь никель — канцерогенный химический элемент и может спровоцировать разные заболевания дыхательной системы. Свободный Ni 2+ более токсичный, чем в форме комплексов (примерно в 2 раза).

Уровень никеля в природных водоёмах

Предельно-допустимая концентрация никеля для водной среды

ПДК никеля для водной среды — 0,1 мг/л, а вот в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,01 мг/л.

Олово (Sn)

Природными источниками олова являются минералы, которые содержат этот элемент (станнин, касситерит). Антропогенными источниками считаются заводы и фабрики по производству разных органических красок и металлургическая отрасль работающая с добавлением олова.

Олово — малотоксичный металл, вот почему употребляя пищу из металлических консервов мы не рискуем своим здоровьем.

Озера и реки содержат меньше микрограмма олова на литр воды. Подземные водохранилища могут содержать и несколько микрограммов олова на литр.

Предельно-допустимая концентрация олова для водной среды

ПДК олова для водной среды — 2 мг/л.

Ртуть (Hg)

Главным образом, повышенный уровень ртути в воде замечается в районах где есть месторождения ртути. Самые частые минералы — ливингстонит, киноварь, метациннабарит. Сточная вода с предприятий по производству разных лекарств, пестицидов, красителей может содержать важные количества ртути. Другим важным источником загрязнения ртутью считаются тепловые электростанции (которые используют как горючее уголь).

Его уровень в растворе уменьшается главным образом за счёт морских животных и растений, которые накапливают и даже концентрировать ртуть! Иногда содержание ртути в морских обитателей поднимается в несколько раз больше чем в морской среде.

Природная вода содержит ртуть в две формы: взвешенную (в виде сорбированных соединений) и растворённую (комплексные, минеральные соединения ртути). В определённых зонах океанов, ртуть может появляться в виде метилртутных комплексов.

Ртуть и его соединения очень токсичны. При больших концентрациях, имеет отрицательное действие на нервную систему, провоцирует изменения в крови, поражает секрецию пищеварительного тракта и двигательную функцию. Очень опасны продукты переработки ртути бактериями. Они могут синтезировать органические вещества на базе ртути, которые во много раз токсичнее неорганических соединений. При употреблении рыбы, соединения ртути могут попасть в наш организм.

Предельно-допустимая концентрация ртути для водной среды

ПДК ртути в обычной воде — 0,5 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — меньше 0,1 мкг/л.

Свинец (Pb)

Реки и озера могут загрязняться свинцом натуральным путём при смывании минералов свинца (галенит, англезит, церуссит), так и антропогенным путём (сжигание угля, применение тетраэтилсвинца в топливе, сбросы фабрик по рудообогащению, сточные воды с шахт и металлургических заводов). Осаждение соединений свинца и адсорбция этих веществ на поверхности разных пород являются важнейшими натуральными методами понижения его уровня в растворе. Из биологических факторов, к уменьшению уровня свинца в растворе ведут гидробионты.

Свинец в реках и озерах находится во взвешенной и растворённой форме (минеральные и органоминеральные комплексы). Также свинец находится в виде нерастворимых веществ: сульфаты, карбонаты, сульфиды.

Содержание свинца в природных водоёмах

Про токсичность этого тяжелого металла мы наслышаны. Он — очень опасный даже при малых количествах и может стать причиной интоксикации. Проникновение свинца в организм осуществляется через дыхательную и пищеварительную систему. Его выделение из организма протекает очень медленно, и он способен накапливаться в почках, костях и печени.

Предельно-допустимая концентрация свинца для водной среды

ПДК свинца для водной среды — 0,03 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,1 мг/л.

Тетраэтилсвинец

Он служит в качестве антидетонатора в моторном топливе. Таким образом, основными источниками загрязнения этим веществом — транспортные средства.

Это соединение — очень токсичное и может накапливаться в организме.

Предельно-допустимая концентрация тетраэтилсвинца для водной среды

Предельно-допустимый уровень этого вещества приближается к нулю.

Тетраэтилсвинец вообще не допускается в составе вод.

Серебро (Ag)

Серебро главным образом попадает в реки и озера из подземных водохранилищах и как следствие сброса сточных вод с предприятий (фотопредприятия, фабрики по обогащению) и рудников. Другим источником серебра могут быть альгицидные и бактерицидные средства.

В растворе, самые важные соединения являются галоидные соли серебра.

Содержание серебра в природных водоёмах

В чистых реках и озерах, содержание серебра — меньше микрограмма на литр, в морях — 0,3 мкг/л. Подземные водохранилища содержат до несколько десяток микрограммов на литр.

Серебро в ионной форме (при определённых концентрациях) имеет бактериостатический и бактерицидный эффект. Для того чтобы можно было стерилизовать воду при помощи серебра, его концентрация должна быть больше 2*10 -11 моль/л. Биологическая роль серебра в организм ещё недостаточно известна.

Предельно-допустимая концентрация серебра для водной среды

Предельно-допустимая серебра для водной среды — 0,05 мг/л.

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

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.

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

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

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.

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

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.

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.

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.

Текущие санитарные нормы ограничивают предельно допустимое содержание марганца в хозяйственной и питьевой воде – допустимая норма составляет 0,1 мг/л. В некоторых европейских странах требования еще жестче – до 0,05 мг/л. Если содержание элемента выше, страдают органолептические свойства воды, появляется неприятный привкус, на сантехнике образуются характерные пятна, а на трубах собирается осадок (он имеет вид черной пленки). В подземных водах элемент содержится в виде растворимых солей Mn2+. Чтобы очистить воду от марганца, его сначала нужно перевести окислением в нерастворимое состояние, после чего начнутся процессы гидролизации с образованием нерастворимых гидроксидов Mn(OH)3, Mn(OH)4. При осаждении на загрузке фильтра начинает проявлять каталитические свойства, ускоряя окисление двухвалентного марганца кислородом. Для эффективного окисления элемента кислородом нужно, чтобы значение рН воды, которая проходит очистку, находилось в районе 9.5-10.0. Перманганат калия, гипохлорит натрия или хлор, озон позволяют вести процессы демаганации при меньших показателях рН – например, 8.0-8.5. Для окисления 1 мг марганца, растворенного в воде, требуется около 0.291 мг кислорода.

Очистка воды от железа и марганца: обезжелезивание и деманганация (удаление марганца). Нужно ли очищать воду из скважины

Железо и марганец – самые распространенные загрязнители водных источников. Вода просачивается через грунтовые минеральные отложения и насыщается катионами данных металлов. Если норма железа превышается, то и содержание марганца часто оказывается критическим. Для исправления ситуации проводится деманганация (процесс удаления марганца из воды).

Марганец, как и железо, может пребывать в двух состояниях – растворенном и окисленном. В подземных источниках кислорода нет, поэтому марганец содержится в них в растворенном виде. Для удаления его из воды в данном случае применяются те же методики, что при . То есть сначала нужно будет окислить марганец, а затем уже убрать взвеси из воды.

Важность очистки воды от марганца

Избыток марганца придает воде характерный желтый оттенок и вяжущий привкус. От такой воды на трубах и сантехнике появляются темные пятна и черные наросты. Но главное даже не это, а то, что постоянное употребление в пищу тяжелых металлов чревато очень неприятными последствиями (они склонны накапливаться). Негативно влияет избыток марганца на работу ЦНС, состояние сердечно-сосудистой системы и скелета. Во время беременности данный элемент особенно опасен, поскольку он сказывается на развитии ребенка.

Современные способы (методы) и процесс глубокой очистки воды из скважины от марганца. Оборудование и материалы для фильтрации

Важнейшее условие качественной очистки водных масс от марганца – требуемый уровень водородного значения рН, поскольку из-за химического состава окисление данного элемента (в отличие от обычного железа) происходит сложнее. При показателе от pH 7.5 ионы марганца принимают нерастворенную форму, а если он ниже 7.0, эффективное удаление элемента становится просто невозможным. В данном случае в целях повышения водородного показателя могут использоваться фильтры корректоры pH с кальцитом – зернистыми мраморными фракциями.

Для дальнейшей очистки потребуется окислитель, поскольку содержащегося в воде элемента обычно оказывается недостаточно. Решить проблему помогают эжекторы-аэраторы.

Очистка воды от марганца с применением обезжелезивателя

В грунтовых водах, в которых кислорода нет вообще, марганец присутствует в двухвалентной растворенной форме. Чтобы удалить его из воды, сначала нужно будет произвести , а потом фильтрацию. Хорошие результаты показывают фильтры-обезжелезиватели.

Очистка воды от марганца с применением фильтра комплексной очистки

Стоят дороже остальных решений, зато эффективно удаляют марганец при любых заданных значениях pH. Насыщать воду кислородом при этом не требуется. Многокомпонентная фильтрующая среда комплексных установок также гарантирует эффективную очистки воды от железа, солей жесткости, органики и прочих примесей, которые в ней растворены. Данный вид водоочистки очень эффективен в удалении марганца из колодезной и скважинной воды. Один такой фильтр заменяет сразу несколько устройств разного назначения.

Очистка воды от марганца с применением накопительных баков

Также удаление марганца из колодезной воды может производиться с применением накопительных баков. Сначала в целях лучшего окисления выполняется корректировка водородного показателя кальцитом (его засыпают на дно колодца либо в накопительный газ). Окислительные процессы запускает – эжектор. После прохождения эжектора насыщенная воздухом вода поступает в накопительную емкость, где продолжаются окислительные реакции. Затем вода начинает подаваться насосной станцией на фильтр промывной титановой мембраны. Частики марганца от 0.1 микрон, которые не смогли раствориться, удерживаются поверхность мембраны.

Принципы работы фильтрационной системы и удаление марганца из воды

На первой стадии очистки из воды вакуумом убирают свободную углекислоту, в результате чего рН повышается до 8.0-8.5. Упрощает выполнение работ вакуумно-эжекционный аппарат, в эжекционной части которого происходит диспергирование воды с последующим насыщением кислородом воздуха. Затем вода подается на фильтрацию через зернистую загрузку (это может быть кварцевый песок или другой материал). Данный метод очистки применим при перманганатной окисляемости до 9.5 мгО/л. В воде обязательно присутствует двухвалентное железо, при окислении которого получается гидроксид железа, адсорбирующий и каталитически окисляющий Mn2+. Соотношение концентраций / меньше 7/1 быть не должно. Если в исходной водной среде такое соотношение достичь не получается, в нее добавляют сульфат железа.

Очистка воды от марганца перманганатом калия

Методика применима для поверхностных и подземных вод. При введении перманганата калия в воду растворенный марганец окисляется, в результате образуется малорастворимый оксид марганца. Осажденный оксид в виде хлопьев имеет значительную развитую удельную поверхность – около 300 м2 на 1 г осадка. Осадок – отличный катализатор, который позволяет проводить демангацию при рН около 8.5. Для удаления Mn2+ в количестве 1 мг нужно 1.92 мг перманганата калия. Как мы уже писали выше, перманганат калия убирает из воды и марганец, и железо в любых формах. Также удаляются неприятные запахи, за счет сорбционных свойств повышают вкусовые качества воды. Практические данные относительно очистки воды от марганца с применением перманганата калия показывают – нужно использовать 2 мг вещества на каждый 1 мг марганца, процент окисления будет составлять до 97%. Mn2+. После перманганата для удаления продуктов окисления, взвешенных веществ вводят коагулянт. Затем вода фильтруется на установке песчаной загрузки. При очистке подземных вод от марганца параллельно с перманганатом вводят активированную кремниевую кислоту либо флокулянты. Это позволяет увеличить хлопья оксида марганца в размерах.

Очистка воды от марганца каталитическим способом

При очистке воды от марганца и железа предварительное осаждение оксидов на поверхность зерен фильтра оказывает каталитическое воздействие на процесс окисления двухвалентного марганца кислородом (кислород используется растворенный). В процессе фильтрации предварительно и, если это нужно, то подщелоченной воды на зернах фильтра песчаной загрузки образуется осадок гидроксида марганца Mn(OH)4. Ионы Mn2+ адсорбируются гидроксидом марганца и гидролизуются с получением Mn2O3. Последний элемент окисляется до Mn(OH)4 растворенным кислородом и снова принимает участие в каталитическом окислении. Как любой классический катализатор, элемент Mn(OH)4 практически не расходуется.

Очистка воды от марганца на модифицированной загрузке

Для увеличения рабочего ресурса фильтрующей загрузки за счет крепления пленки катализатора из оксида марганца и гидроксидов железа на поверхности зерен, для уменьшения расхода перманганата калия чаще всего используется именно модифицированная загрузка. До начала процесса фильтрования через фильтрующую загрузку пропускают сначала раствор железного купороса (FeSO4) с перманганатом калия, потом загрузку обрабатывают тринатрийфосфатом (формула Na3PO4) либо сульфитом натрия (Na2SO3). Ориентировочная скорость фильтрации воды будет составлять 8-10 м/час. Каталитическую пленку можно сделать точно так же, пропуская 0.5%-ный раствор хлорида марганца с перманганата калия через загрузку фильтра.

Очистка воды от марганца введением реагентом

Скорость окисления двухвалентного марганца хлором, диоксидом хлора, либо гипохлоритом натрия зависит от показателя рН исходной воды. При введении гипохлорита натрия либо хлора эффект окисления достигается в полной мере при рН от 8.0-8.5 и времени контакта воды с окислителем один-полтора часа. В большинстве случаев обрабатываемая вода подщелачивается. Требуемая доза реагента для перевода Mn2+ в Mn4+ составляет 1.3 мг на каждый миллиграмм двухвалентного растворенного марганца. Фактические дозы будут выше.

Очистка воды от марганца диоксидом хлора или озоном

Данный тип обработки является одни из наиболее эффективных. Процесс окисления марганца занимает всего 10-15 минут при значении рН 6.5-7.0. Доза озона согласно стехиометрии составляет 1.45 мг, диоксида хлора – 1.35 мг на милиграмм двухвалентного марганца. Но поскольку озон подвергается каталитическому разложению оксидами марганца, доза должна быть увеличена. Все указанные количества KMnO4, ClO2, O3 верны, но они чисто теоретические. Практические дозы окислителей зависят от рН, срока контакта окислителя и воды отложений, содержания органических примесей и других показателей.

Очистка воды от марганца ионным обменом

Очистка воды от марганца , как и железа, происходит при водород и натрий катионировании. Методика целесообразна при необходимости глубокого , и удаления марганца.

В каких случаях нужна очистка воды от железа и марганца

О высоком содержании марганца в воде свидетельствуют потеки коричнево-желтого цвета на сантехнике, желтизна на одежде, металлический привкус. Но это критерии, которые определяются на глаз, а есть еще и санитарные нормы. Они определяют предельно допустимые параметры содержания марганца в воде, даже если потеков, пятен и металлического вкуса нет, фильтрация является обязательной.

Откуда берутся железо и марганец в воде?

Железо и марганец в воду попадают из горных пород, стоков промышленных предприятий, удобрений. В природе элементы существуют в двух- и трехвалентной формах.

Фильтры для очистки воды от железа и марганца: основные материалы

Рассмотрим самые распространенные фильтрующие материалы, используемые для удаления марганца:

1. Упаковки с фильтрами Birm. Устройства устанавливаются под .
2. Bewaclean – аналогичное предыдущему решение. Дополнительно данный фильтр регулирует кислотность очищаемой воды.
3. Green sand – помимо марганца и железа, фильтр удаляет еще и сероводород. Для регенерации используется перманганат калия.
4. МТМ – более компактный аналог Greensand с pH 6.2- 8.5.
5. Pyrolox – минеральная форма марганца диоксида. Химической регенерации не требует.

Любой фильтрующий материал время от времени нужно очищать, пропуская по нему воду в обратном обычному направлению с высокой скоростью. Воду после промывки использовать в пищевых и питьевых целях нельзя.

Современные системы очистки воды для коттеджа, квартиры, дома и дачи. Варианты обустройства очистительной системы

В квартире, доме или на даче для удаления марганца удобнее всего использовать следующие системы:

1. Фильтры с ионообменным картриджем.
2. Устройства каталитического окисления.
3. Отстаиватели.

Каждый вариант имеет свои особенности, недостатки и стоимость. Перед принятием окончательного решения о выборе рекомендуем проконсультироваться со специалистами.

Распространенность марганца довольно велика, он занимает 14 место среди часто встречающихся минералов. Есть его присутствие во многих продуктах и естественно в воде, так как он прекрасно растворяется. И, как любой элемент, поступающий в пищу, может принести пользу или вред. Так что, очистка воды от марганца и удержание его в удовлетворительной норме, приобретает высокую значимость.

ГОСТ: марганец в питьевой воде

• в централизованных системах – ≤ 0,1 мг/л;
• марганец в воде из скважин и других открытых источников – ≤ 0,5 мг/л.

В природе, марганец может образовывать до 8 видов оксидов, от MnO до Mn5O8 , и входит в состав медных и железных руд. Образование оксидов зависит от состава среды и внешних физических параметров. Самый устойчивый оксид – MnO2 , он же и самый встречаемый в недрах земли, получил название пиролюзит.

Ввиду широкого применения минерала в металлургии и химическом производстве, особое внимание обращается на его содержание в промышленных стоках. Величина марганца в сточных водах не должна превышать 0,01 мг/дм3.

Марганец в воде: влияние на организм и визуальное определение его наличия

Как известно из медицинской практики – даже ядовитое вещество, в небольшом количестве, может оказать благотворное воздействие на организм, а вот превышение его нормы, приведет к непоправимым последствиям.

Полезные функции марганца в организме

В зависимости от возраста, допустимые суточные дозы разнятся и составляют:

Марганец может быть получен как из воды, так и из пищи. Территория России не имеет районов с бедным содержанием Mn, есть даже избыток марганца в воде. Участие минерала в физиологических процессах живых организмов незаменимо. Его основные функции:

• корректирование уровня глюкозы, побуждение к синтезу аскорбиновой кислоты;
• сдерживание развития сахарного диабета;
• поддержка деятельности нервной системы и мозга;
• выработка холестерина и содействие в функционировании поджелудочной железы;
• образование соединительной, хрящевой и костной ткани;
• регуляция липидного обмена и предотвращение ожирения печени;
• причастность к делению и обновлению клеток;
• сдерживание активности холестерина и предотвращение роста «бляшек»;
• активизация ферментов, для усвоения организмом витаминов B1, C и биотина.

Возможно применение в качестве антиоксиданта при взаимодействии с Fe и Cu. Задерживают марганец в организме P и Ca. Принятие в пищу еды с большим содержанием углеводов, приводит к быстрому изведению запасов Mn в организме. Объем марганца в воде, влияние может оказывать как положительное, так и негативное. При некоторых состояниях образуется недостаток марганца, норма в воде не покрывает его суточной потребности для кормящих матерей и спортсменов.

Вред от превышения марганца в воде

Чем опасен марганец в воде для физиологических функций, он снижает усвояемость железа и конкурирует с медью, а это анемия и сонливость. Немалый вред наносится и ЦНС, выражающийся в снижении работоспособности и развитию ранних амнезий. Тяжелый металл Mn, способен в больших дозах повредить легким, печени и сердцу, а у кормящих женщин остановить лактацию.

Здоровье, одно из основных стремлений человека, но и бытовые проблемы, создаваемые соединениями марганца, могут немало досадить. Визуальное определение марганца в питьевой воде, выполняется проведением осмотра сантехнических приборов и посуды, длительно соприкасающейся с водопроводной жидкостью.

Чаще всего, минерал сопровождает двухвалентное железо и образует с ним нерастворимые соединения. На сантехнике, пищевой посуде образуются черные налеты, в электроприборах быстро нарастает накипь, снижается проходимость труб. Слишком высокий уровень загрязнения, виден уже при наборе воды из водопроводного крана, и даже ощущается на вкус и запах. В этих случаях, надо немедленно сделать анализ воды, марганец и железо должны быть в нем основными исследуемыми параметрами.

Очистка воды от железа и марганца

В водопроводной или артезианской воде, минерал находится в виде двухвалентного положительного иона (Mn2 +), хорошо растворяющегося в жидкостях. Для удаления марганца из воды, его переводят в нерастворимые формы – трех или четырехвалентные. Плотный осадок удаляют зернистыми каталитическими средами или ионообменными смолами.

Фильтры для воды от марганца и методы фильтрации

Методы, применяемые в деманганации:

Аэрация. Применяется при наличии в воде двухвалентного железа. Под действием аэрации железо окисляется и переходит в гидрооксид. Получившееся соединение связывает двухвалентный марганец и осаждает его. Твердые примеси фильтруются через кварцевый песок.

Каталитическое окисление. Проводится гидрооксидом 4-х валентного марганца.

Реагенты-окислители. Здесь используют озон, гипохлорит натрия, сам хлор и его диоксид.

Ионный обмен. Выполняется двумя видами смол: анионообменной (ОН–) и катионообменной (Н+).

Дистилляция. Основана на разнице температур кипения воды и ее примесей. Требуется минерализация воды после процедуры.

В зависимости от результатов анализа на объем марганца в воде, подбирается фильтр с определенным способом фильтрации. Или доочистка воды проводится комплексом фильтрующих компонентов, проводящих последовательное снижение загрязнений жидкости.