Марганец. Очистка воды от марганца: особенности и методы

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.

Марганец - элементпобочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева, атомный номер 25. Обозначается символом Mn.

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40) марганец занимает по распространению в земной коре третье место вслед за железом и титаном.

Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше. Например, в листьях свеклы содержится до 0,03 %, в организме рыжих муравьёв - до 0,05 %, а в некоторых бактериях даже до нескольких процентов марганца.

Марганец принадлежит к числу немногих элементов, способных существовать в восьми различных состояниях окисления. Однако в биологических системах реализуются только два из этих состояний: Mn (II) и Mn (III).

Марганец присутствует в природных водах в различных формах, которые зависят от кислотности среды. В подземных водах при отсутствии кислорода марганец встречается обычно в форме двухвалентных солей. В поверхностных водах марганец находится в форме органических комплексных соединений, коллоидов и тонкодисперсных взвесей.

К основным источникам поступления соединений марганца относятся:

1. Питьевая вода является источником поступления марганца, так как нормативы для очищенного стока для сброса в залив в 10 раз жёстче нормативов по питьевой воде (фактическое содержание марганца в питьевой водопроводной воде до 0,05 мг/дм 3) .

2. Грунтовые воды (содержание марганца до 0,5 мг/дм 3): в случаях дренирования в самотечную систему хозбытовой канализации.

3. Внешние субабоненты: предприятия, имеющие независимые источники водоснабжения (скважины) (содержание марганца до 0,1 мг/дм 3), хозфекальные воды с танкеров (содержание марганца до 0,6 мг/дм 3).

В итоге получаем, что концентрация общего марганца на входе очистных сооружений хозбытовых сточных вод составляет 0,3 - 0,4 мг/дм 3 .

Содержание марганца в поверхностных водных объектах непостоянно и имеет выраженные периодические колебания. Максимумы наблюдаются в зимне-весенний период (февральско-мартовский пик), летний период (августовский пик) и осенне-зимний период. В эти периоды содержание марганца в поверхностных водных объектах может в десятки раз превышать средние значения. Вероятные причины февральско-мартовского пика: снижение концентрации растворённого кислорода и рН воды (при ещё существующем ледовом покрытии), уменьшение роли окислительных процессов в толще воды. Увеличению концентрации свободного марганца в августе способствуют: отмирание фитопланктона, в частности сине-зеленых водорослей, которые выделяют марганец в виде свободных катионов Мn (II) (около 60%) и низкомолекулярных соединений (около 30 - 35%), уменьшение концентрации растворённого кислорода, который расходуется на окисление «органического вещества» разлагающихся гидробионтов. Следует отметить, что разложение высшей водной растительности с последующим выделением в воду Мn (II) протекает в течение 7-8 месяцев. Это обстоятельство, по-видимому, также может быть причастно к февральско-мартовскому пику.

Высокие концентрации растворённого марганца в осенне-зимний период обусловлены поступлением его из иловых вод. Этот период очень близок в зимне-весеннему. В восстановительных условиях содержания растворённых форм марганца в иловых водах составляет 1-3 мг/дм 3 .

Нейротоксичность марганца не до конца объяснена. Есть данные, говорящие о взаимодействии марганца с железом, цинком, алюминием и медью. На основании ряда работ, нарушение метаболизма железа считается возможным механизмом повреждения нервной системы. При этом возможно окислительное повреждение.

Возможно, долговременное накопление марганца влияет на способность к воспроизведению. В исследованиях на животных, беременность под длительным воздействием больших доз марганца чаще завершалась врожденными уродствами у потомства.

Марганец может нарушать работу печени, однако эксперименты показывают, что порог токсичности очень высок. С другой стороны, более 95% марганца выводится из организма с желчью, и любое повреждение печени может замедлить детоксикацию, повышая концентрацию марганца в плазме крови.

Указанные обстоятельства свидетельствуют в пользу ужесточения нормативов содержания солей этого тяжелого металла в сточных водах.

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.

Провести в частный дом водопровод сейчас не составляет особого труда – было бы время и финансовые возможности. Многие в качестве источника воды используют скважины. Хорошо, если вам повезло, и вода в скважине соответствует санитарным и прочим нормам. А если нет, и в ней присутствуют вредные химические вещества? Тот же марганец встречается в воде не столь уж и редко. И если его концентрация слишком высокая, воду необходимо очищать. Сегодня мы поговорим о том, как это лучше сделать.

Из этой статьи вы узнаете:

Как влияет на организм человека повышенный марганец в воде

Чем опасен марганец в воде, и каковы нормы его содержания

Как можно определить марганец в воде

Какими методами осуществляется очистка воды от марганца

Какие фильтры используются для очистки воды от марганца

Какое влияние оказывает марганец в воде на организм человека

Использовать в своих целях марганец люди научились очень давно. Еще естествоиспытатель из Древнего Рима Плиний Старший писал о разновидности магнитного железняка, с помощью которого можно осветлять стекло. Возможно, Плиний пошел бы в своих исследованиях и дальше, но он погиб во время извержения Везувия. В XVI веке знаменитый алхимик Альберт Великий назвал этот минерал магнезией. И только в конце восемнадцатого столетия шведский ученый Карл Шелле определил, что к магнитному железняку магнезия никакого отношения не имеет, а является соединением неизвестного еще металла. Первым металлический марганец в 1774 году получил друг Шелле – химик Юхан Готлиб Ганн.

Марганец – весьма распространенный элемент, занимающий четырнадцатое место по распространенности на планете. Он есть буквально везде: в земле, в воде, в растениях и животных. Свойства марганца таковы, что его можно использовать в самых разнообразных сферах жизни – от промышленности до медицины. Даже в быту применение марганца – не редкость.

В организме человека марганца совсем немного, микроскопическое количество, но значение его сложно переоценить. К примеру, без марганца мы бы не могли усваивать витамин В1, который отвечает за работу нервной и пищеварительной систем организма. Даже нормальная работа сердца зависит от В1, а значит, и от марганца. При недостаточном его количестве увеличивается риск развития диабета. Также этот микроэлемент помогает нормальному развитию костной системы.

Без определенной дозы марганца в организме нам не обойтись. И это количество давно уже подсчитано учеными-медиками:

Норма в сутки для взрослого – до 5 мг;

Для ребенка до 15 лет – 2 мг;

Для ребенка до года – 1 мг.

Однако как сказал Гиппократ: «Все есть лекарство, и все есть яд – все дело в дозе». Так же и с марганцем. Большое количество этого микроэлемента в организме не принесет человеку ничего хорошего. Если содержание марганца превышено в восемь раз – нарушаются функции мозга. Наиболее опасно систематическое отравление марганцем.

Как появляется марганец в природных водах

Безопасных источников воды для питья в сегодняшнее время не так уж и много. Как правило, любую природную воду приходится очищать, чем и занимаются водоочистные станции. В некоторых районах нашей страны почва особенно богата солями марганца, и при использовании на этих территориях воды из подземных источников возникает соответствующая проблема. Излишки марганца из воды необходимо убирать, чтобы сохранить здоровье людей.

Марганец нечасто встречается в чистом виде, зато входит в состав большого числа минералов. Некоторые кислые и железистые руды также содержат марганец. Казалось бы, какое это имеет отношение к источникам воды, как марганец в них попадает? Есть два основных способа:

Природный. Марганец вымывается водой из содержащих его минералов. Также в весьма значительных количествах он может поступать в воду от разложившихся водных животных и растительных организмов (особенно сине-зеленых).

Техногенный. Это сбрасываемые в водоемы отходы химических предприятий и металлургических комбинатов. Некоторые сельскохозяйственные удобрения тоже содержат марганец, который затем попадает в воду.

Много ли в итоге марганца содержится в воде? Тут многое зависит от местности и от того, какая именно вода имеется в виду. Меньше всего его в морских водах – порядка двух микрограммов на кубический дециметр. В речных – от 1 до 160 мкг. Но абсолютный рекордсмен здесь – воды подземные. В них могут содержаться сотни и даже тысячи микрограммов на кубический дециметр. Довольно часто марганец содержится в воде вместе с железом, хотя концентрация его и меньше.

Количество марганца в воде – величина непостоянная, она изменяется в зависимости от сезона. Зимой и летом содержание тяжелых металлов в водоемах больше – из-за застоя воды. А вот весной и осенью дело обстоит с точностью до наоборот. Есть и другие факторы, от которых зависит уровень марганца в питьевой воде. Например:

Температура;

Количество кислорода;

pH (водородный показатель);

Насколько активно водные организмы поглощают или, наоборот, выделяют марганец;

Связаны ли водохранилища с местными озерами или реками;

Объем марганца, попавшего в стоки и т. п.

Согласно нормам Всемирной организации здравоохранения, количество марганца в воде не должно превышать 0,05 миллиграмма на литр. К сожалению, не везде они соблюдаются. В США, например, содержание марганца местами десятикратно превышает допустимый уровень. В России установленная норма для питьевой воды – не больше 0,1 миллиграмма на литр. Впрочем, эта же цифра актуальна и для воды хозяйственного назначения.

Чем грозит превышение марганца в воде

Когда марганца в воде слишком много, это плохо отражается не только на здоровье человека. Страдает и куда более устойчивая к химическим воздействиям бытовая техника и даже водопроводная система.

Влияние марганца на водопроводную систему и бытовую технику:

Из-за отложений марганца ухудшается проходимость водопроводных труб, снижается продолжительность их службы.

То же касается и системы отопления: налет марганца в трубах снижает теплоотдачу.

Трубы могут полностью закупориться – «благодаря» марганцевым бактериям. Все происходит так же, как и в случае действия железобактерий.

Большое количество марганца в воде плохо влияет на электроприборы. Накипь в чайнике или стиральной машине зачастую образуется как раз из-за этого вещества.

Если на сантехнике или бытовых приборах появились черные пятна – это может быть свидетельством того, что в воде слишком высокое содержание марганца.

Человеческое здоровье куда более хрупко, чем бытовые приборы. Именно поэтому за водой, которой вы пользуетесь, нужно внимательно следить. Если вдруг у воды появился слегка желтоватый оттенок и она стала неприятной на вкус не только сама по себе, но даже в чае или кофе – верный признак того, что концентрация марганца в ней недопустимо высока.

Чем именно опасны излишки марганца в организме человека? Прежде всего, негативным влиянием на нервную систему. Для детей это особенно опасно. Согласно проведенным исследованиям, высокая концентрация марганца в организме ребенка может повлиять на его интеллектуальные способности.

Если концентрация металла в организме слишком велика, может возникнуть общее отравление. Главные симптомы его следующие:

У человека снижается аппетит;

Болит и кружится голова;

Возникают судороги, боль в спине;

Случаются смены настроения;

У больного общий упадок сил и апатия.

Если постоянно пить воду с высокой концентрацией марганца, то:

Может ухудшиться состояние скелета;

Возможно снижение мышечного тонуса, даже развиться мышечная атрофия;

Не исключено появление аллергии;

Могут пострадать почки, печень, тонкий кишечник и даже головной мозг;

Велик риск развития раковых заболеваний и болезни Паркинсона.

Чем опасно повышенное содержание марганца в воде для нервной системы человека

Марганец – это тяжелый металл, имеющий свойство постепенно накапливаться в организме. При постоянном употреблении воды с излишней концентрацией марганца рано или поздно пострадает нервная система человека. Тут можно выделить три стадии недуга :

При первой стадии нарушения нервной системы имеют функциональный характер. Человек быстрее утомляется, ему периодически или даже постоянно хочется спать. Руки и ноги ослабевают, появляются симптомы вегетативной дистонии. Присутствуют повышенная потливость и слюноотделение. Мускулы лица, наоборот, могут быть ослаблены, что неизбежно скажется на мимике. Также понижается мышечный тонус, в руках или ногах чувствуется онемение.

Психическая деятельность такого больного тоже меняется, хотя и не всегда это заметно для постороннего наблюдателя. Выражается это в следующих моментах:

Область интересов такого больного становится более ограниченной;

Активность также снижается;

Способность к ассоциативному мышлению притупляется;

Ослабляется память.

Показательно то, что больной не может адекватно оценивать свое состояние. А потому очаговые неврологические симптомы интоксикации у него довольно сложно диагностировать даже специалисту. В этом случае, если вовремя не выявить причину болезни (а именно: высокую концентрацию марганца в организме), то недуг можно запустить. Тогда повреждения могут стать необратимыми.

На второй стадии болезни симптомы токсической энцефалопатии нарастают. А именно:

Человек становится все более апатичным;

Его все чаще клонит в сон;

Прогрессирует общая слабость, снижается работоспособность;

Углубляется мнестико-интеллектуальный дефект;

Появляются признаки экстрапирамидной недостаточности: замедленность движений, ослабление мимики лица, непроизвольное сокращение мышц и т. д.

Кроме этого, нарушается деятельность эндокринных желез, более явными становятся признаки онемения конечностей. Второй этап болезни очень опасен. Дело в том, что даже если причина недуга найдена и контакта с марганцем больше нет, процесс на этом не останавливается. Более того, в течение еще нескольких лет он будет только развиваться. Приостановить болезнь в конечном итоге получится, но окончательного выздоровления добиться, скорее всего, не удастся.

Последняя стадия отравления – марганцевый паркинсонизм – характеризуется тяжелыми расстройствами двигательных функций. У больного:

Нарушается произношение;

Речь становится монотонной, почерк – невнятным;

Лицо маскообразное;

Очень низкая двигательная активность;

Спастико-паретическая походка (человек слишком широко расставляет ноги при ходьбе, его шатает из стороны в сторону);

Парез стоп – когда во время ходьбы стопа может «волочится» по земле.

Кроме этого, происходят непроизвольные излишние движения мышц – в основном, в ногах. Иногда, напротив, тонус мышц значительно понижается. Психика больного также изменяется. Люди, подвергшиеся отравлению марганцем, испытывают апатию или же, наоборот, излишне благодушны и даже эйфоричны. Возможен беспричинный смех или плач. Зачастую человек не понимает, что он болен, или же считает, что его недуг несерьезен. Мнестико-интеллектуальный дефект прогрессирует. Больной плохо определяет время, у него ухудшается память, возникают проблемы как в профессиональной, так и в социальной деятельности.

Последствия, как видите, очень тяжелые. Именно поэтому так важно вовремя определить причину болезни. И если ею является высокая концентрация марганца в воде, нужно немедленно принять меры. Следует помнить: организм человека получает марганец не только употребляя пищу, приготовленную на «плохой» воде. В данном случае даже просто чистить зубы или умываться загрязненной водой весьма опасно.

Для очистки воды от марганца используйте

Как определить марганец в воде

Не случайно марганец называют вечным спутником железа. Если в воде, которой вы пользуетесь, есть железо – там обязательно присутствует и марганец. Но не наоборот. Даже когда в воде нет железа, там вполне может присутствовать марганец. О последствиях переизбытка этого элемента в организме человека мы уже говорили. Поэтому воду от марганца нужно обязательно очищать.

Как заметить, что в воде высокая концентрация марганца, не делая при этом специального химического анализа? Есть несколько признаков, на которые стоит обратить внимание:

Вода становится мутной и темной, если в ней присутствуют соединения марганца;

Обратите внимание на запах. Если он покажется вам необычным, это уже тревожный признак;

Если воду отстоять, на дно посуды выпадет черный осадок;

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

И это далеко не все признаки. Если такую воду вскипятить, то на посуде останется черный налет. У воды с высоким содержанием марганца не только странный запах, но и неприятный вяжущий вкус. Темные пятна на сантехнике, отложения в водопроводных трубах или даже их полная закупорка – тоже «вина» этого элемента. Вы почувствовали, что в квартире стало холоднее? Возможно, внутри системы отопления появился налет марганца, что затрудняет процесс теплообмена.

Наличие хотя бы одного из этих признаков – уже повод хорошо задуматься. В этом случае надо сразу ограничить потребление воды с возможным наличием в ней марганца. И обязательно сделать анализ, обратившись в санитарную станцию или частную лабораторию. Результаты вам предоставят примерно через 3–7 дней.

Как проходит очистка воды от марганца

Для начала специалисты проводят анализ воды на концентрацию марганца, и только после этого выбирают наиболее подходящий способ ее очистки.

Марганец в земных породах чаще всего находится в виде соли, которая хорошо растворяется в воде. Следовательно, чтобы очистить воду от марганца, нужно сделать так, чтобы этот элемент перестал быть растворимым. Тут на помощь приходит химия. Двухвалентный марганец преобразуют в трех- или четырехвалентный с помощью окисления. Гидроксиды марганца с валентностью 2 и 3 в воде почти не растворяются.

Есть несколько методов окисления марганца:

С помощью сильных окислителей, которые увеличивают окислительно-восстановительный потенциал среды. При этом значении рН воды не регулируется.

Используют слабые окислители с одновременным повышением значения рН воды.

Повышают значение рН воды, используя вместе с этим сильные окислители.

Двухвалентный марганец превращается в четырехвалентный гидроксид марганца и оседает на фильтрах. Кроме того, он сам превращается в катализатор, который ускоряет процесс окисления оставшегося в воде двухвалентного марганца при помощи растворенного кислорода.

Методы удаления марганца из воды

Аэрация марганца

Этот способ весьма доступный, а потому и наиболее распространенный. Проводится серьезная аэрация марганца, затем – фильтрация. Сначала из воды под вакуумом выделяют свободную углекислоту, что повышает степень показателя pH до 8,0–8,5 единиц. После этого наступает очередь работы фильтра. В качестве него используется зернистый наполнитель, например, кварцевый песок.

Однако данный метод подходит не для всех случаев. Его не применяют, если перманганатная окисляемость воды больше 9,5 мгО2/л. Для использования этого способа требуется наличие в воде двухвалентного железа, которое при окислении превращается в гидроксид железа. Он, в свою очередь, впитывает в себя двухвалентный марганец и окисляет его. Еще условие: соблюдение строгого соотношения между марганцем и двухвалентным железом – семь к одному. Впрочем, последний пункт можно искусственно подправить, добавив в воду железный купорос.

Каталитическое окисление

Гидроксид четырехвалентного марганца (образовавшийся на поверхности фильтра с помощью дозирующего насоса) окисляет двухвалентный оксид марганца. Полученный после этого трехвалентный оксид с помощью растворенного кислорода окисляется до нерастворимого в воде состояния.

Деманганация перманганатом калия

Можно использовать для очистки и подземных, и наружных вод. Перманганат калия окисляет растворенный в воде марганец, превращая его в оксид, который растворяется в воде гораздо хуже. Оксид марганца, в свою очередь, хороший катализатор для растворения двухвалентного марганца. Чтобы избавиться от 1 мг последнего, нужно 1,92 мг перманганата калия. При таком соотношении 97 процентов двухвалентного марганца окислятся.

После этого воду надо профильтровать с помощью специального коагулянта, затем дополнительно используется песчаный наполнитель. Иногда задействуют и ультрафильтрующее оборудование.

Введение реагентов-окислителей

Для окисления марганца в воде используют разные реагенты. Но в основном это хлор, его диоксид, гипохлорит натрия и озон. Здесь очень важно учитывать уровень рН воды. Если в воду с показателем pH не меньше 8,0–8,5 добавить хлор, то хорошего эффекта придется дожидаться примерно час-полтора. Такое же время действует и гипохлорит натрия. Часто обрабатываемую воду нужно подщелачивать. Это делается в тех случаях, когда в качестве окислителя выступает кислород и показатель pH воды не достигает 7 единиц.

Расчеты показывают, что для превращения двухвалентного марганца в четырехвалентный, на один мг марганца нужно брать 1,3 мг вещества-реагента. Но это в голой теории, на практике окислителя обычно требуется гораздо больше.

Диоксид хлора или озон при обработке ими воды действуют гораздо быстрее – всего около четверти часа. Правда, только в том случае, если показатель pH воды составляет 6,5–7,0 единиц. По расчетам стехиометрии, на 1 мг двухвалентного марганца уйдет 1,35 мг диоксида хлора или 1,45 мг озона. Но опять же озона потребуется больше, нежели в теоретических выкладках. Происходит так потому, что в процессе озонирования оксиды марганца озон разлагают.

Вообще, причин, по которым реагентов требуется больше, чем указано в расчетах, несколько. На процесс окисления марганца в воде влияет множество факторов. Например, это уровень pH воды, наличие в ней органики, время действия используемых реагентов. Очень многое зависит от оборудования, которое применяется для процесса. Практика показывает, что перманганата калия обычно нужно брать в 1–6 раз больше, озона – в 1,5–5 раз, а оксида хлора и вовсе может потребоваться в 1,5–10-кратном размере.

Ионный обмен

Ионный обмен подразумевает водород- или натрий-катионирование воды. Чтобы эффективно удалить растворенные в воде соли марганца, ее нужно обработать в двух слоях ионообменного материала. Для этого применяются две смолы: катионообменная с ионами водорода H+ и анионообменная с ионами гидроксила OH-. Используются они одновременно и последовательно. Такая смесь смол заменяет растворимые в воде соли на ионы гидроксида OH- и водорода H+. При объединении этих ионов получаются самые обычные молекулы воды без наличия в них соли.

На данный момент такой способ избавления воды от примесей марганца и железа является наиболее многообещающим. Главное в нем – правильно подобрать комбинацию ионообменных смол.

Дистилляция

В основе этого способа – превращение воды в пар с последующей его концентрацией. Всем давно известно, что температура кипения воды – 100 °С. Но это не значит, что у других веществ она будет такой же. На разнице температур кипения и основан данный метод очистки воды от марганца. Чистая вода закипает первой и превращается в пар. Другие элементы испаряются только после выкипания большей части воды. Таким образом, получаем чистую, без примесей, воду. Технология несложная и всем понятная, но весьма энергозатратная.

Фильтры для очистки воды от марганца

Фильтры в данном случае подобрать не так уж и просто. Тут следует действовать по системе. Во-первых, определить состав воды, которую нужно очистить от марганца. Во-вторых, обозначить минимальные требования к качеству воды после ее фильтрации. В-третьих, при выборе системы очистки нужно обратить внимание на следующие моменты:

На уровень pH воды;

На количество в воде кислорода или углекислого газа;

Есть ли в воде аммиак или сероводород;

Также важны характеристики водопровода: его производительность и напор воды.

После этого можно приступать к выбору фильтрующего материала для очищения воды от марганца. Есть несколько из них, которые пользуются наибольшей популярностью.

СУПЕРФЕРОКС

Фильтрующий материал СУПЕРФЕРОКС – предназначенный для удаления растворенных в воде ионов железа и марганца, а также снижения мутности и цветности воды. Основой фильтрующей среды является прочный природный материал «розовый песок» с нанесенной на его поверхность каталитической пленкой, состоящей из высших оксидов марганца. Действие СУПЕРФЕРОКС основано на 2 принципах: сорбционного (за счет пористой структуры материала) и каталитического окисления. При фильтрации воды, находящиеся в каталитической пленке оксиды марганца, ускоряют процесс окисления двухвалентного железа до трехвалентного с образованием соответствующего гидроксида. За счет пористости структуры материала образование гидроксида трехвалентного железа происходит как на поверхности зерен СУПЕРФЕРОКС, так и внутри его пор, что приводит к увеличению грязеемкости и ускорению процесса обезжелезивания воды. Образовавшийся гидроксид железа способен каталитически окислять двухвалентный марганец с образованием практически нерастворимых гидроксидов Мn(ОН)3 и Мn(ОН)4. По исчерпанию ресурса фильтра, для восстановления свойств фильтрующей среды необходимо произвести регенерацию установки обратным потоком исходной или очищенной воды (эффективнее водо-воздушной смесью).

Ferosoft B

Многокомпонентная ионообменная загрузка FeroSoft создана для комплексного решения задач в системах водоподготовки. Данная загрузка состоит из нескольких ионообменных смол разного гранулометрического состава позволяющих эффективно удалять из исходной воды соли жесткости (Ca2+ и Mg2+), примеси железа (Fe3+ и Fe2+), марганец (Mn2+), органические соединения. Загрузка разработана для решения наиболее типичных проблем с питьевой водой, максимально подходит для использования в системах водоподготовки загородных домов и коттеджей.

Где купить фильтры для очистки воды от марганца

Неподготовленному человеку трудно самостоятельно выбрать подходящий фильтр для очистки воды. К счастью, для этого есть специалисты.

В компании Biokit работают профессионалы, которые помогут вам с выбором наилучшего варианта. Причем нет принципиальной разницы, это уже существующая система водоподготовки, или она пока находится на стадии проектирования. Оптимальное решение будет основываться на предоставленных данных.

Компания Biokit предлагает также широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

Подключить систему фильтрации самостоятельно;

Разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

Подобрать сменные материалы;

Устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

Найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Марганец в крови

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

Синонимы русские

Марганец в сыворотке крови.

Синонимы английские

Mn, Manganese, Serum.

Метод исследования

Атомно-адсорбционная спектрометрия (ААС).

Единицы измерения

Мкг/л (микрограмм на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

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

Общая информация об исследовании

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

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

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

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

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

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

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

Для чего используется исследование?

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

Когда назначается исследование?

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

Что означают результаты?

Референсные значения: 0 - 2 мкг/л.

Причины повышения уровня марганца в крови:

острое или хроническое отравление марганцем;
цирроз печени.