Версия для печати Версия для печати

Типы загрязнений воды и методы очистки (часть 2)

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВОДЫ ИЗ СОБСТВЕННОЙ СКВАЖИНЫ ПОЯВЛЯЮТСЯ ЧЕРНО-СЕРЫЕ МЕЛКИЕ КРУПИНКИ. НЕ ВРЕДНО ЛИ ПИТЬ ТАКУЮ ВОДУ?
Для точного «диагноза» необходим химический анализ воды, но из опыта можно предположить, что «виновник» таких неприятностей – марганец, часто сопутствующий железу в подземных водах. Даже при концентрациях 0,05 мг/дм3, что в два раза ниже предельно допустимой, марганец может откладываться в виде налета на внутренних поверхностях труб с последующим отслаиванием и образованием взвешенного в воде осадка черного цвета.
В поверхностные воды природный марганец поступает в результате выщелачивания минералов, содержащих марганец (пиролюзит, манганит и др.), а также в процессе разложения водных организмов и растений. Соединения марганца попадают в водоемы со сточными водами металлургических заводов, предприятий химической промышленности. В речных водах содержание марганца колеблется обычно от 1 до 160 мкг/дм3, среднее содержание в морских водах составляет 2 мкг/дм3, в подземных — сотни и тысячи мкг/дм3. В природных водах марганец мигрирует в различных формах — ионной (в поверхностных водах происходит переход в высоковалентные оксиды, выпадающие в осадок), коллоидной, комплексных соединений с бикарбонатами и сульфатами, комплексных соединений с органическими веществами (аминами, органическими кислотами, аминокислотами и гумусовыми веществами), сорбированных соединений, в виде марганецсодержащих взвесей вымытых водами минералов. Формы и баланс содержания марганца в воде определяется температурой, pH,содержанием кислорода, поглощением и выделением его водными организмами, подземными стоками.
С физиологической точки зрения марганец относится к полезным и даже жизненно необходимым микроэлементом, активно влияя на процессы обмена белков, жиров и углеводов в организме человека. В присутствии марганца происходит боле полное усвоение жиров. Этот элемент необходим для большого числа ферментов, поддерживает определенный уровень холестерина в крови, а также способствует усилению действия инсулина. После поступления в кровь марганец проникает в эритроциты, вступает в комплексные соединения с белками и активно адсорбируется различными тканями и органами, такими как печень, почки, поджелудочная железа, стенки кишечника, волосы, железы внутренней секреции. Наиболее важное значение в биологических системах имеют катионы марганца в состоянии окисления 2+ и 3+. Несмотря на то, что ткани мозга поглощают марганец в меньших количествах, основной токсический эффект при избыточном его потреблении проявляется в поражении центральной нервной системы. Марганец способствует переходу активного Fe(II) в Fe(III), что предохраняет клетку от отравления, ускоряет рост организмов, способствует утилизации CO2 растениями, чем повышает интенсивность фотосинтеза и т.д.
Суточная потребность человека в этом элементе — от 5 до 10мг – обеспечивается, в основном, продуктами питания, среди которых доминируют различные крупы (особенно овсяная, гречневая, пшеничная, кукурузная и др.), бобовые, говяжья печень.
При концентрациях 0,15 мг/дм3 и выше марганец может окрашивать белье и придавать неприятный привкус напиткам. Предельно допустимая концентрация 0,1 мг/дм3 устанавливается с позиций его красящих свойств.
Марганец, в зависимости от ионной формы, можно удалить методами аэрации с последующим фильтрованием (при pH > 8,5), каталитическим окислением, ионным обменом, обратным осмосом или дистилляцией.

ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ, ЧТО УМЯГЧЕНИЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ НАТРИЕВЫМИ КАТИОНИТАМИ ДЕЛАЕТ ЕЕ ВРЕДНОЙ?
Поскольку вопрос касается питьевой воды, то возникает он, очевидно, в связи с увеличением концентрации натрия в воде после ее умягчения на натрий — катионитных смолах.
Натрий относится к макроэлементам с соответствующе высокими диапазоном и допустимым уровнем потребления. Этот элемент обеспечивает более чем на 30% щелочные резервы плазмы крови, участвует в деятельности почек, образовании желудочного сока, минеральном обмене всех живых организмов, активирует ряд ферментов слюнных и поджелудочной желез. Суточная потребность взрослого человека в натрии в обычных условиях жизни находится в пределах 4 – 6 г, что эквивалентно потреблению 10 – 15 г поваренной соли. Натрий занимает шестое место среди элементов по распространенности в земной коре и первое среди металлических элементов в Мировом океане, поэтому всегда содержится в природных водах. Процессы растворения различных горных пород (минералы галит, мирабилит, магматические и осадочные породы и др.) являются основным источником поступления натрия в природные воды. Кроме того, натрий поступает в поверхностные воды в результате естественных биологических процессов в открытых водоемах и реках, а также с промышленными, бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. На концентрацию натрия в воде конкретного региона, помимо гидрогеологических условий, вида промышленности, влияет и время года. Концентрация его в питьевой воде обычно не превышает 50 мг/дм3; в речных водах колеблется от 0,6 до 300 мг/дм3 и даже более 1000 мг/дм3 в местностях с засоленными почвами (для калия не более 20 мг/дм3), в подземных – может достигать нескольких граммов и десятков граммов в 1 дм3 на больших глубинах (для калия – аналогично). Уровни натрия выше 50 мг/дм3 вплоть до 200 мг/дм3 могут быть также получены в результате водоподготовки, особенно в процессе натрий – катионитного умягчения.
Высокое потребление натрия, согласно многочисленным данным, действительно играет заметную роль в развитии гипертонии у генетически чувствительных людей. Однако суточное потребление натрия с питьевой водой даже при повышенных концентрациях оказывается, как показывает простой расчет, в 15 — 30 раз ниже, чем с пищей, и не может вызывать существенный дополнительный эффект. Тем не менее, лицам, страдающим гипертензией или сердечной недостаточностью, когда требуется ограничить потребление натрия суммарно с водой и пищей, но желающим использовать мягкую воду, можно рекомендовать калий – катионитное умягчение. Калий имеет важное значение в поддержании автоматизма сокращения сердечной мышцы, калиево-натриевый «насос» поддерживает оптимальный содержание жидкости в организме. В сутки человеку необходимо 3,5 г калия и основной его источник – пища (сушеные абрикосы, инжир, цитрусы, картофель, орехи и др.). СанПиН 10-124 99 ограничивает содержание натрия в питьевой воде величиной ПДК 200 мг/дм3; по калию ограничения не приводятся.

НЕ ВРЕДНО ЛИ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ ПИТЬЯ ВОДУ, ОБРАБОТАННУЮ ПОЛИФОСФАТАМИ?
Фосфор и его соединения чрезвычайно широко используются в промышленности, в коммунальном и сельском хозяйстве, медицине и т.д. В основном производится фосфорная кислота и на ее основе фосфорные удобрения и технические соли — фосфаты. В пищевой промышленности, например, фосфорная кислота применяется для регулирования кислотности желеобразных продуктов и безалкогольных напитков, в виде добавок фосфатов кальция в хлебобулочные изделия, для повышенного удержания воды в некоторых пищевых продуктах, в медицине — для производства лекарств, в металлургии – в качестве раскислителя и легирующей добавки в сплавы, в химической промышленности – для производства обезжиривающих и синтетических моющих средств на основе триполифосфата натрия, в коммунальном хозяйстве — для предотвращения накипеобразования за счет добавок полифосфатов в обрабатываемую воду.
Общий фосфор P, существующий в окружающей человека среде, складывается из минерального и органического фосфора. Среднее массовое содержание в земной коре составляет 9,3х10-2%, в основном, в горных и осадочных породах. За счет интенсивного обмена между минеральными и органическими формами, а также живыми организмами, фосфор образует крупные месторождения апатитов и фосфоритов. Процессы выветривания и растворения фосфорсодержащих пород, естественные биопроцессы обусловливают содержание в воде общего фосфора (как минерального H2PO4- при pH< 6,5 и HPO42- pH> 6,5, так и органического) и фосфатов в концентрации от единиц до сотен мкг/дм3 (в растворенном виде или в виде частиц) для незагрязненных природных вод. В результате загрязнения водных бассейнов сельскохозяйственными (с полей 0,4-0,6 кг P с 1 га, с ферм — 0.01-0.05 кг/сут. на одно животное), промышленными и бытовыми (0.003-0.006 кг/сут. на одного жителя) стоками концентрация общего фосфора может существенно повышаться – вплоть до 10 мг/дм3, приводя зачастую к процессам эвтрофикации водоемов.
Фосфор – один из важнейших биогенных элементов, необходимых для жизнедеятельности всех организмов. В клетках содержится в виде орто- и пирофосфорной кислот и их производных, входит в состав фосфолипидов, нуклеиновых кислот, аденазинтрифосфорной (АТФ) кислоты и др. органических соединений, влияющих на процессы обмена веществ, хранение генетической информации, аккумулирование энергии.
Фосфор в организме человека содержится преимущественно в костной ткани (до 80%) в концентрации 5г% (на 100г сухого вещества), и обмен фосфора, кальция и магния тесно связан. Недостаток фосфора приводит разрежению костной ткани, повышению ее ломкости. В тканях мозга фосфора около 4г%, а в мышцах — 0,25г%. Суточная потребность организма человека в фосфоре – 1,0 -1,5г (большая потребность у детей). Наиболее богатые фосфором продукты – молоко, творог, сыры, яичный желток, грецкие орехи, горох, фасоль, рис, курага, мясо.
Наибольшую опасность для человека представляет элементарный фосфор – белый и красный (основные аллотропные модификации), вызывающий тяжелейшие системные отравления и нейротоксические расстройства. Нормативные документы, в частности, СанПиН 10-124 РБ 99 устанавливают ПДК элементарного фосфора 0,0001 мг/дм3по санитарно-токсикологическому признаку с 1 классом опасности (чрезвычайно опасные). Что касается полифосфатов Men(PO3)n , Men+2PnO3n+1 , MenH2PnO3n+1, то они малотоксичны, в особенности гексаметафосфат, применяемый для квазиумягчения питьевой воды. Установленная для них допустимая концентрация составляет 3,5 мг/дм3 (по PO3-) с лимитирующим показателем вредности по органолептическому признаку.

к.т.н. Барасьев С. В.

академик Белорусской инженерной академии