Норма марганца в питьевой воде. Удаление марганца из воды. Фильтры для очистки воды от марганца

Чистая питьевая вода – это залог здоровья любого человека. Однако ни колодезная ни водопроводная вода не может гарантировать отсутствия загрязнений.

И если центральные системы водоснабжения оснащены промышленными фильтровальными системами, то вода, добытая на собственном, участке обычно нуждается в качественной очистке. Один из распространенных видов загрязнений – это марганец в воде из скважины.

Норма содержания марганца

Повышенное содержание марганца в воде из скважин, это явление хоть и не слишком частое, но отнюдь и не редкое. Это вещество относится к тяжелым металлам и чаще всего встречается в воде вместе с железом.

Кстати, именно из-за марганца, железо, содержащееся в воде, переходит в трехвалентную нерастворимую форму. Обычно, этот элемент попадает в скважины из верховодки, либо из пластов насыщенных рудой.

Но в любом случае, лучше не допускать превышения максимально допустимых норм содержания. Ведь это чревато серьезными последствиями.

Чем опасно повышенное содержание марганца

Этот элемент оказывает негативное влияние на водопроводную систему, бытовую технику и здоровье человека.

Влияние на водопроводную систему:

• марганец оставляет отложения в водопроводных трубах, чем уменьшает их срок эксплуатации;
• образует накипь на электроприборах;
• от контакта с загрязненной водой остаются пятна.

Влияние на здоровье:

• повышается утомляемость, снижается память, ухудшается общее состояние нервной системы;
• оказывает негативное влияние на состояние скелета;
• способствует развитию аллергических реакций;
• марганец имеет свойство откладываться в организме, поэтому он постепенно зашлаковывается.

Учитывая серьезные последствия, которые влечет за собой высокое содержание этого вещества, вода, в обязательном порядка должна очищаться от марганца. Однако, нужно понимать, что в первую очередь, нужно сдать воду анализ в лабораторию. А уже зная точное содержание, можно планировать меры по очистке.

Очистка от марганца

Фактически, очистка воды от марганца, проводится такими же способами, как и от железа. Т.к. этот элемент относится к металлам и содержится в жидкости в нерастворимой форме, основная задача сводится к его окислению и последующей фильтрации. А это позволяет сделать установку и своими руками.

Аэрация

Суть метода сводится к насыщению воды кислородом. Благодаря этому происходит окисление железа и марганца и переход их в растворимую форму. Далее, вода либо отстаивается, либо пропускается через систему картриджных или сорбционных фильтров. Существует два вида аэрации:

1. Напорная.
2. Безнапорная.

Напорная система стоит дороже и состоит из аэрационной колонны и дополнительных фильтров. В колонну под высоким давлением подается кислород, который активно ее окисляет. Излишки газов выводятся через специальный клапан.

Аэрационная колонна

Достоинства этой системы в ее эффективности и автономии – всеми процессами управляет блок автоматики. Также она не требует установки дополнительного оборудования, поскольку в результате очистки, не теряется давление в системе.

Безнапорная система аэрации, считается более упрощенным вариантом напорной. В этом случае, за основу берется бак большой емкости. Обычно это 700 – 1000 литров. Вода в него поступает через специальные распылители с мелкими форсунками.

Безнапорная аэрация

Сам распылитель устанавливается таким образом, чтобы между ним и поверхностью воды оставалось не менее 1 метра. Благодаря этому, вода успевает хорошо перемешаться с воздухом и окислиться.

Дополнительно устанавливается маломощный компрессор, который осуществляет подачу воздуха в емкость. Поскольку водопровод разрывается за счет использования распылителя, требуется установка насосной станции для закачки воды обратно в систему.

В целом, оба варианта аэрации могут успешно очистить воду от марганца и железа. Дополнительный плюс – это удаление примесей сероводорода.

Отстаивание и механическая очистка

Механическая очистка основана на применении картриджных систем. Это системы грубой очистки, поэтому они подходят лишь для отфильтровывания крупных частиц. Их использование оправданно только в паре с другими видами очистки, т.к. они способны задерживать растворенный марганец и железо.

Например, картриджный фильтр можно установить после аэрационной емкости. А перед ней не лишним будет использование грязевика, который задержит в себе все крупные фракции.

Ионные фильтры

Эти системы основаны на использовании каталитических смол и относятся к реагентным методам. В зависимости от необходимой степени очистки, могут применяться разные виды реагентов.

Принцип действия таких систем основан на замене ионов марганца и железа на натрий. Таким образом, ионные колонны без проблем справляются с растворенными в воде примесями.

Ионизация

В отличие от аэрационных систем, ионные колонны, требует периодической замены реагента. Однако его свойства можно частично восстановить при помощи обычной пищевой соли. Таким образом, его может вполне хватить на 3-4 года использования.

Обратный осмос

Система очистки, основанная на обратном осмосе, считается наиболее эффективной. Она позволяет удалить из воды практически все существующие примеси. В основе этой системы, лежит использование мелкозернистой мембраны.

В результате работы системы, поток воды разделяется на две части – чистая идет в водопровод, а грязная уходит в слив. Однако, обратный осмос имеет и недостатки:

• высокая стоимость системы;
• слишком сильная очистка – немного абсурдно, но это факт. На выходе из установки, получается практически дистиллированная вода. И чтобы использовать ее для питья, потребуется сделать дополнительную минерализацию;
• низкая производительность – из-за технологии очистки, около 2\3 поступающей воды уходит в канализацию.

Чтобы сэкономить, имеет смысл разделять общий водопровод на питьевой и технический. Обратный осмос подключается только к питьевому. Еще один момент – мембрана очень чувствительна к твердым загрязнениям. Поэтому лучше установить перед системой фильтр для грубой очистки.

Система обратного осмоса

Стоимость готовых решений

В зависимости от производительности, а также самого принципа работы, у фильтров для очистки воды от марганца могут быть совершенно разные цены:

Таким образом, можно приобрести фильтр за сравнительно небольшие деньги. При этом нужно помнить, что наилучший результат даст только комплексная очистка воды из скважины. А чтобы правильно подобрать систему, нужно вначале сделать лабораторный анализ воды.

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?

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

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.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Загрязнение воды марганцем - серьезная проблема при подготовке воды к использованию.

Источником загрязнения марганцем служит поднятие глубинных воды при тектонических подвижках земли. Но это не столь частый случай, как загрязнение сточными водами с земель, где используются марганце содержащие удобрения. Марганец относится к тяжелым металлам и повышение его концентрации грозит тяжелыми последствиями для организма. При этом внешне на вид и на вкус определить повышение количества марганца в воде можно определить уже только при очень высоком уровне его концентрации. Тогда вода становится мутноватой с желтоватым оттенком и терпкой.

В организме марганец способствует кровеобразующим функциям, регулирует деятельность половых желез и гипофиза. При этом количество марганца, необходимое для этих функций очень мало. Любой переизбыток приводит к тяжелым последствиям. Доза, обладающая токсичными свойствами для человека равняется 40 мг в день . Летальная доза до сих пор не определена. В принципе этот элемент считается наименее ядовитым из всех тяжелых металлов, а его содержание в естественных условиях редко бывает завышенным. Обычно все отравления случаются вследствии регулярных технологических производственных выбросов. Симптомы проявляются не сразу. Только по прошествии несколько лет можно заметить явную клиническую кратину нарастания накопления марганца в организме.

Предельно допустимая концентрация марганца в питьевой воде и воде для бытового использования в России, Украине и других странах СНГ составляет 0,1 миллиграмма на литр воды. В некоторых странах Европы требования ужесточены.

Вред для здоровья человека

Во-первых повышенное содержание марганца приводит к нарушениям работы нервной системы. Симптомами является утомляемость, сонливость, ослабление памяти. Организм не может усвоить избыточное содержание марганца.

Во-вторых , повышенное содержание марганца в воде может вызвать элементарную аллергию как на марганец, так и на другие вещества в комплексе.

В-третьих , марганец может вызвать мочекаменную болезнь, закупорку сосудов, нарушение работы вегето-сосудистой системы, проблемы с печенью и железами внутренней секреции. Все эти симптомы вызываются отложениями солей тяжелых металлов.

В четвертых , опосрдеованно благодаря нарушению работы сосудов вкупе с аллергией марганец провоцирует легочные и бронхиальные заболевания.

Переизбыток марганца является одной из причин повышения хрупкости и ломкости костей.

В редких случая чрезмерная концентрация марганца вызывает "марагнцевое безумие". Человек ведет себя неадекватно, агрессивно, непоследовательно.

Вред для бытовой техники и коммуникационных сетей

В отличии от переизбытка железа в воде марганец не влечет за собой таких суровых последствий для техники и коммуникаций.

Его избыток выражается в пятнах и коричневатом осадке на поврехности сантехники. В долгосрочном периоде марганец в виде отложений может забить трубы. Единственное отличие, что засор от марганца убрать намного сложнее. Иногда марганец может стать красящим веществом при стирке и испортить вещи.

Удаление марганца из воды

Определение количества марганца в воде осуществляется в химической лаборатории. На внешний вид, как уже говорилось выше, этот фактор не определить.

Для очистки воды от марганца применяется окисление. С его помощью марганец из неактивной двухвалентной формы преобразуется в трех- и четырехвалентную. Затем этот марганец выпадает в виде осадка, который в свою очередь благополучно удаляется фильтром.

Методы, применяемые для извлечения солей и ионов марганца из воды:

1. Аэрация с последующим механическим фильтрованием;

2. Реагентная обработка при помощи перманганата калия с последующей коагуляцией слабыми кислотами, например кремневой кислотой. Применяется при больших концентрациях загрязнителя.

3. Обратный осмос применяется при очень высоких концентрациях марганца в исходной воды.

4. Фильтрование через загрузку, на которую был нанесен слой гидроксида 4-валентного марганца.