Железо в воде. Чем опасно большое содержание железа в воде?
Многим знакома ситуация, когда вы открываете водопроводный кран, а оттуда вместо прозрачной воды течёт неаппетитное «нечто» ржаво-коричневого цвета. Присутствие ржавчины в водопроводе, конечно, не смертельно, только вот использовать такую воду для питья, приготовления пищи и даже стирки вам вряд ли захочется. Есть ли пути решения проблемы и чем опасно повышенное содержание железа в воде? Попробуем разобраться.
Большое содержание железа в воде – откуда?
Распознать воду с повышенным содержанием железа несложно. Она имеет характерный ржавый цвет и неприятный металлический привкус (если вы решитесь её попробовать). При высыхании на ткани или поверхности раковины такая вода оставит бурые разводы. В чём же причина высокого содержания железа в воде? В первую очередь, причина кроется в источниках водоснабжения. Так, вода из скважины, уже может содержать повышенную концентрацию железа, если им богата данная местность.
Как сообщают специалисты лаборатории «УкрХимАнализ», в среднем превышение концентрации железа фиксируется в третей части всех проанализированных проб. В то же время, в разных регионах ситуация сильно отличается. Например, по результатам мониторинга 2014 года, самое большое превышение содержания железа зафиксировано во Львове. Самые низкие показатели – в Харькове. Киев, Полтава, Одесса, Николаев, Черкассы – здесь содержание железа в воде не превышает установленных норм или ниже их.
Но зачастую причина высокого содержания железа в воде – не природные особенности, а изношенные трубы. Порой это просто банальная ржавчина, накопившаяся за годы эксплуатации. Но есть и ещё один фактор – так называемые железистые бактерии. Ими буквально «обрастают» старые трубы, а продукты их жизнедеятельности попадают в воду, загрязняя её.
Как появляется высокое содержание железа в воде, мы выяснили, но действительно ли эта проблема настолько серьёзна.
Чем опасно содержание железа в воде?
Норма содержания железа в воде (согласно ДСанПіН 2.2.4-171.10) – не более 0,2 мг/дм3. Насколько опасно превышение нормы, и что будет, если постоянно употреблять такую воду? Всемирная организация Здравоохранения считает, что безопасной суточной нормой железа для человека является 0,8 мг на килограмм веса. То есть для «передозировки» нужно выпить очень много воды с высоким содержанием железа. Правда, высокое содержание железа в воде придаёт ей характерный неприятный привкус, не вызывающий желания её пить.
Но металлический привкус далеко не самая большая проблема, утверждают специалисты. Само по себе железо не нанесёт вреда организму, однако оно имеет свойство накапливаться в печени. А это уже приводит к нарушению работы этого органа со всеми вытекающими неприятными последствиями.
Большое содержание железа в воде негативно отражается на состоянии сантехники и бытовой техники. Трёхвалентное железо, образующееся при окислении (а проще говоря – ржавчина), оседает на трубах, кранах, деталях стиральных и посудомоечных машин. Всё это приводит к сокращению их срока службы и частым поломкам.
В этом случае самый рациональный вариант потратится на систему обезжелезивания воды. Ведь установка специального фильтра обойдётся дешевле, чем замена бытовой техники, не говоря уже о вреде для здоровья.
Определение содержания железа в воде: только чистая вода
Для того, чтобы точно убедится, насколько безопасна вода из вашего водопровода, необходимо сделать анализ содержания железа в воде. С этим успешно справятся специалисты лаборатории «УкрХимАнализ». Забор пробы можно сделать самостоятельно и принести или прислать в лабораторию. Вы можете выбрать один из трёх пактов «Базовый», «Расширенный» или «Максимальный». Все они помогут определить содержание железа в воде. Если показатели превышают норму, то специалисты лаборатории дадут соответствующие рекомендации. В случае высокого содержание железа в воде устанавливается специальная система обезжелезивания.
Обезжелезивание воды может происходить и централизовано, путём постройки станций обезжелезивания воды в регионе, где показатели превышают нормы. Но, к сожалению, всё упирается в средства местных бюджетов, которых, как всегда, не хватает. Поэтому проще решить проблему локально – в вашей собственной квартире и пить чистую воду.
Избыток железа в поливной воде
Железо (Fe) является очень распространенным элементом: и в земной коре и в практической жизни, как основа чугуна и стальных сплавов. Немалую роль железо играет даже в цепочке ядерных реакций, от которых зависит само существование Вселенной. В биологии железо играет настолько колоссальную роль (гемоглобин), что без него невозможно выживание никаких теплокровные животных, и человека в том числе. Железо и его соединения используются еще во многих других областях деятельности человека, кроме упомянутых.
Железо необходимо растениям, но усваивается только то железо, которое находится в хелатной форме. При поливе дождеванием растение не успеет усвоить железо, потому что под воздействием кислорода растворимые соли превращаются в осажденную окись железа. В природе, нерастворимые соединения железа разрушаются в щелочной среде и в результате деятельности почвенных микроорганизмов, поэтому, как правило, избыток железа не вредит растениям.
Но есть некоторые группы растений, которые чувствительны к повышенному содержанию железа в воде для полива. Для этих растений слишком длительный полив такой водой приводит к угнетению растений и снижению урожая, причем симптомы избытка железа выглядят также, как и недостаток (темно-зеленые жилки на фоне светлой листовой пластинки). К таким растениям относятся вишни, абрикосы, персики, огурцы, томаты.
Кроме того, повышенное содержание железа в почве может привести к избыточному росту патогенных микроорганизмов, например, грибков, что может способствовать образованию гнилей у растений.
В большинстве случаев, очень сложно сказать, как повлияет полив водой с повышенным содержанием железа, потому что есть и другие факторы, которые могут влиять на рост и развитие растений (состав и кислотность почвы; содержание других элементов, которые могут как препятствовать, так и способствовать всасыванию железа; внесение удобрений и т.д.).
А еще очень желательно сделать лабораторный анализ воды, потому что для ряда элементов существуют предельно допустимые нормы по их содержанию в воде. Так, для железа, этот показатель не должен превышать 1мг/дм3.
Кроме пользы, железо способно приносить и вред. Кроме «классических» примеров, в качестве которых всегда приводят оружие, железо может помешать и в химическом смысле. Избыток железа в почве приводит к угнетению роста растений, избыток железа в воде может оказаться вредным не только для водопроводного и сантехнического оборудования, но и для здоровья пьющих эту воду людей и животных, если эта вода считается питьевой. В таком случае нужно либо сменить источник водоснабжения, либо снизить превышение ПДК железа при помощи специальных устройств. Артезианские скважины, которые приходится устраивать при отдельных домах или поселках, часто дают воду, которая имеют избыток содержания железа.
Визуальным признаком избытка содержания железа является быстрое появление рыжих полос в местах протечки воды тонкой струйкой. В присутствии кислорода воздуха повышается степень окисления железа (переход двухвалентного железа в Fe2O3), и образуется малорастворимый оксид, который хорошо оседает на фаянсе, фарфоре или эмали, а также на других материалах. Это не что иное, как обыкновенная ржавчина. Такая вода и на вкус создает специфические вяжущие ощущения во рту (превышение более 1-2 мг/л). Избыток железа может оказаться вредным при многих заболеваниях, и даже вызвать их, т. е. железо может быть токсичным.
ПДК железа в воде равна 0,3 мг/л. Суточная потребность человека в железе в среднем составляет 10 мг. Доза в 200 мг уже является токсической, поскольку начинает тормозить антиокислительные процессы в организме и способствует старению клеток, и организма в целом. Снизить избыток железа в воде можно окислением содержащихся в ней двух- и трехвалентных гидроксидов до ржавчины и осадить ее в отстойном резервуаре.
Естественным способом вода очищается от железа при помощи отстаивания (безнапорная аэрация). Кислород окисляет соединения железа, в том числе и комплексы, неорганические и органические. Этот способ хорош, но он требует громоздкого бака и содержит потенциальные проблемы с размножением водорослей или других микроорганизмов. Такое обезжелезивание можно порекомендовать для водонапорных башен при небольшом расходе воды, получится оптимальный вариант. Для особо загрязненной по железу воды нужна принудительная продувка воздуха (аэрация). Этот способ потребует специальной колонки и воздушного насоса. Зато станет ненужным тяжелый бак.
Для воды с ПДК более 20-кратного, избыток железа в воде устраняется при помощи добавления гипохлорита натрия, при помощи точного дозирующего насоса. Расход воды контролируется счетчиком для управления дозирующим насосом. Блок управления может быть настроен с учетом любой концентрации железа и марганца. Излишек непрореагировавших веществ и продуктов реакции поглощается угольным фильтром. При правильной настройке дозирования, фильтр будет меняться достаточно редко. Раствор гипохлорита подается дозирующим насосом из специального резервуара. Установка довольно компактна, имеет небольшой вес и потребление электроэнергии.
Железо в воде
Железо составляет примерно 5% всей твердой земной коры и является естественным минералом, который всегда имеется в любой воде в определенном количестве. Попадает он в нее вследствие естественных природных процессов — разрушения и выветривания каменных пород, а также старения и коррозии чугунных и стальных водопроводов. Еще один способ попадания железа в воду со сточными водами, поступающими от свалок, заводов, фабрик и других вредных производств.
Наиболее часто повышенное содержание железа в воде встречается в городах Центральной части России, Сибири и Дальнего Востока.
В природных водах, железо, чаще всего встречается в виде ионов Fe2+ и Fe3+, а также в виде органических и неорганических соединений (коллоиды, взвеси).
В поверхностных водах железо, как примесь, содержится главным образом в органических комплексах (гуматы), а также образует коллоидные и высокодисперсные взвеси.
В подземных водах при отсутствии растворенного кислорода оно обычно находится в виде ионов Fe2+.
Достоверных клинических данных о негативном воздействии железа на организм нет. В некоторых источниках указано, что регулярное употребление воды с повышенным содержанием железа может привести к повышенной сухости кожи, увеличению риска аллергических проявлений и нарушениям в пищеварительной системе.
Вода с повышенным содержанием железа проблема больше эстетическая, так как такая она неприятна на вкус и цвет, имеет неаппетитный осадок, оставляет ржавый налет на сантехнике, арматуре, посуде.
По органолептическим признакам предел содержания железа в воде практически повсеместно установлен на уровне 0.3 мг/л (а по нормам ЕС — 0.2 мг/л).
При нагреве, окислении или хлорировании растворенное железо переходит из одной формы в другую и выпадает в осадок.
Признаки повышенного содержания железа в воде:
- Металлический привкус
- Рыжий налет на сантехнике, арматуре, посуде.
- В изначально прозрачной воде на открытом воздухе появляется студенистый рыжий осадок не оседающей на дно
- При кипячении воды и приготовлении пищи образуется ржавый осадок
- При стирке белье быстро обесцвечивается
- Напитки (компоты) темнеют
Достоверно, определить содержание железа в воде, можно только с помощью лабораторных исследований. Полученный результат химического анализа позволит выбрать правильную стратегию очистки.
Для каждого состояния железа требуется свой тип очистки.
Так как, растворимое двухвалентное железо способно переходить в нерастворимый трехвалентный вид, то самый простой способ очистки это привести его в нерастворимое состояние и извлечь из воды.
Это легко осуществить с помощью фильтрации – удаление железа с помощью механических фильтров и аэрации – насыщение воды атмосферным воздухом.
На водопроводных станциях для очистки воды, в том числе и от железа, применяются различные окислители. Например, хлор. В настоящее время широкое применение получил такой метод обеззараживания воды как озонирование.
Для очистки воды от двухвалентного железа подходят два метода:
1. Ионообменный . Многие фильтры для воды имеют ионообменный картридж, в котором используются ионообменные смолы.
2. Обратный осмос . Фильтры обратного осмоса эффективны для удаления любых примесей, включая двухвалентное железо.