Mangan je minerál, který řadíme do stopových prvků a je nedílnou součástí našeho organismu. Pro tělo je jeho pravidelný přísun důležitý hned z několika důvodů. V lidském organismu je mangan přítomný v menším množství, než je tomu u ostatních minerálů. Nejvíce tohoto minerálu je v lidském organismu obsaženo v játrech, ledvinách a kostech. Množství manganu v lidském těle, především v kostech, se snižuje vlivem věku.
Role manganu v lidském organismu
V našem těle hraje mangan nepostradatelnou roli v řadě fyziologických pochodů, a to jako součást enzymů nebo jejich aktivátor. V lidském organismu neexistuje žádná "zásobárna", jako je tomu například u železa. Mangan v lidském organismu zastává mnoho funkcí. Nejvýznamnější je reparační, neboli opravný mechanismus v organismu, zajišťující obnovu kostí, pojivové tkáně a chrupavky.
Mangan se podílí na správném růstu a vývoji organismu. Jedna z významných vlastností je antioxidační schopnost. Je složkou enzymů, chránící tkáně před poškozením volnými radikály. Také působí na činnost pohlavních žláz a vývoj mužských pohlavních buněk. Dále je důležitou látkou pro správnou činnost mozku a chrání organismus před únavou. Zlepšuje paměť, zvyšuje odolnost nervů a pomáhá efektivně využít vitamin C. Kojící ženy mají denní spotřebu až 4 mg.
Nedostatek a přebytek manganu
Pokud dochází ke špatnému vstřebávání manganu do těla z potravy, může za to současný obsah železa. Obecně platí, že muži vstřebávají tento minerál hůře než ženy.
Důsledky nedostatku manganu:
- V závislosti na různých studiích vyplývá, že tento minerál má přímou souvislost s vrozenými vývojovými vadami u novorozenců, jako je rozštěp nebo deformace kostí.
- Nedostatek manganu může zvyšovat riziko onemocnění cukrovkou.
- Dlouhodobý nedostatek manganu vede k cévním potížím, protože dochází ke změnám v metabolismu cholesterolu a jeho zvýšenému ukládání v cévní stěně. Špatná funkce metabolismu cholesterolu vede k jeho ukládání v cévních stěnách, což může vést až ke vzniku kardiovaskulárních chorob.
- Nedostatek manganu je spojený s poruchou funkce enzymů, obsahujících mangan. Dochází ke vzniku abnormalit kostí, zvětšení, nedostatečný vývin, osteoporóza a další. Naopak dlouhodobý nedostatek vede k problémům kloubů, kostí, vazů, šlach a cévního systému.
- Mangan je esenciální prvek, což znamená, že si jej tělo neumí vytvořit a proto je závislé na jeho příjmu z potravy.
Důsledky přebytku manganu:
- Přebytek manganu neblaze působí na nervovou soustavu, způsobuje potíže podobným Parkinsonově nemoci a při dlouhodobém užívání vysokých dávek manganu může dokonce dojít ke vzniku této choroby.
- U jaterních chorob může docházet ke hromadění manganu v těle v důsledku sníženého vylučování.
- Toxické příznaky při předávkování manganem přirozeným přísunem potravy zatím nebyly pozorovány. Při použití doplňků stravy byla popsána toxicita manganu na nervový systém pacienta.
- Při extrémní toxicitě může vzniknout tzv. manganismus. Při velmi nadměrném příjmu dochází k chronické otravě manganem, tzv. manganizmu, poruchám centrální nervové soustavy a projevům podobným Parkinsonově chorobě.
- Zvýšený obsah manganu vede k funkčním poruchám nervové soustavy. Symptomy jsou únava, spavost, zhoršení paměti.
- Mangan může vyvolat urolitiázu, ucpání cév, funkční poruchy vegetativně vaskulární soustavy, problémy s játry a žlázami s vnitřní sekrecí. Ve vzácných případech nadměrná koncentrace manganu vyvolává „manganové šílenství“.
- Nadbytek manganu v lidském organismu vylučuje žluč, ale příliš anorganického manganu je pro člověka toxické (např. z neupravené vody ve studni), způsobuje vstřebávání vápníku a tím k lámavosti kostí.
- Předávkování manganem je obzvláště ohrožující pro těhotné ženy. Mangan - jako jed, může mít velmi škodlivý dopad na plíce i kardiovaskulární systém.
Mangan ve vodě
Mangan (Mn) též patří mezi přechodné kovy a jeho využití je podobně rozmanité jako v případě železa. Je to těžký kov stříbrné barvy a je jedním z nejrozšířenějších prvků zemské kůry a ve většině případů se nalézá společně se železem. Přirozeně se vyskytuje ve formě sloučenin, nejběžněji však jako burel (MnO2). Mn má široké uplatnění a nejčastěji se využívá v ocelářském průmyslu, kde na sebe váže nežádoucí síru a kyslík, prvky zhoršující kvalitu oceli. Mangan je i důležitým biogenním prvkem.
Čtěte také: Minerální vody a hořčík
Železo a mangan jsou často nedílnou součástí vody, do které se dostávají z hornin v půdě, kterými voda protéká. Pouhým vyluhováním z geologického podloží se jimi vody obohacují v menším množství. Mangan vstupuje do vody spolu s tekoucí vodou a podzemními toky. Dopomáhá tomu zvětrávání minerálů a vyluhování feromanganových rud, jakož i proces rozkladu rostlinných organismů. Rovněž se mangan dostává do vody i důsledkem speciálních hnojiv na rostliny.
Oba těžké kovy se ve větší míře vyskytují v podzemních vodách. Pokud tedy odebíráte pitnou vodu z hloubených vrtů či studní, je větší šance, že máte ve vodě zvýšený obsah železa a manganu. Téměř vždy se vedle znečištění manganem objevuje ve vodě i železo ve vysokém množství. Mangan se často vyskytuje ve vodě, kde se nachází i železo.
Projevy manganu ve vodě:
- Negativně ovlivňují barvu, vzhled i vůni vody. Mangan způsobuje nepříjemnosti i při praní prádla, na kterém nechává žluté skvrny. Odstranění vzniklých skvrn bývá obvykle velmi obtížné a finančně nákladné.
- Největším problémem je však tvorba filmů a úsad, které zanáší potrubí, kotle či bojlery. Tyto povlaky mohou ucpávat potrubí či filtry a mohou též snižovat účinnost dezinfekce vody.
- Na rozdíl od železa, které ve vodě zanechává načervenalé stopy, mangan obvykle vytváří tmavohnědou nebo černou sraženinu a tekutina získá tmavý odstín (viditelné zabarvení vody, kal).
- Nadbytek manganu se projevuje ve skvrnách a hnědavém sedimentu na plochách sanitární techniky. Mangan poškozuje koupelnovou keramiku (vana, umyvadlo, pisoár, toaleta), což pozorujeme zrakem viditelným zabarvením na obkládačkách.
- V dlouhodobém horizontu mangan v podobě usazenin může ucpat trubky. Manganová nečistota se odstraňuje mnohem složitěji než železo.
- Usazeniny manganu se akumulují v domácích spotřebičích, proto často dochází k jejich poruše nebo k rychlému selhání.
- Negativem manganu je, že se ukládá a hromadí v systémech zásobování vodou. Přemnožení manganových bakterií může způsobovat ucpání vodovodního potrubí, které je pokryto černými výrůstky, čímž se sníží tlak vody, jakož i poškození funkce a struktury obytných rozvodů.
- Z bakteriologického hlediska je ztíženo dodávání bezpečné vody, neboť bakterie spotřebovávají tzv. zbylý chlór, proto může dojít k druhotnému znečištění vody, vlivům choroboplodných bakterií.
- Charakteristickým znakem je černá voda nebo černé usazeniny.
- Zvýšené množství železa a manganu v průmyslu způsobuje nadměrné opotřebení výrobního zařízení a usazování kalu v potrubí.
- Mangan představuje jednu z nejběžnějších znečišťujících látek v centralizovaných zdrojích vody.
- Zvýšený obsah manganu ve vodě může vyvolat elementární alergii jak na mangan, tak i na další látky jako celku.
- Vysoký obsah manganu ve vodě způsobí, její nepitnost a nelze ji používat ani jako vodu užitkovou.
Zdravotní rizika a limity
Železo a mangan nejsou prvky, jejichž výskyt ve vodě by představoval výrazné zdravotní riziko, pokud se nepřekročí jejich stanovený limit. Nicméně, kromě toho, že zhoršují chuť a vůni vody, způsobují problémy technologické, zanáší potrubí, armatury i připojená zařízení.
Podle nařízení vlády ČR č.j. 496/2010 Zz je stanoven limit hodnoty železa max. 0,2 mg/l v pitné vodě a manganu Max. 0,05 mg/l v pitné vodě. Obsah manganu nad určenou hodnotu se považuje za nežádoucí a může vést k otravě. Jeho vysoké hodnoty ovlivňují normální fungování nervového systému - zpomalují ho, což může přispět k rozvoji Parkinsonovy choroby. Důsledkem toho může dojít k alergickým reakcím, k únavě, ke zhoršení paměti či ke křehnutí kostí. Nejhorší příznaky se projeví nekoordinací pohybů, křečemi či akutními změnami emočního stavu. Zdravotní rizika železo a mangan ve vodě primárně nepřináší. Je však velmi pravděpodobné, že se zde usídlí kolonie bakterií, které jsou příčinou řady infekcí a pro které je takové prostředí živnou půdou.
| Prvek | Maximální limit v pitné vodě |
|---|---|
| Železo (Fe) | 0,2 mg/l |
| Mangan (Mn) | 0,05 mg/l |
Odstranění manganu z vody
Množství manganu ve vodě se stanoví v chemické laboratoři. Pro zjištění hodnot železa a manganu doporučujeme certifikovaný Kolaudační rozbor, zahrnující fyzikální, mikrobiologické a chemické měření vybraných ukazatelů. Až podle skutečných výsledků z akreditovaného rozboru vody je možné navrhnout vhodné řešení.
Čtěte také: Minerální vody bohaté na jód
Na odstranění manganu a železa z vody můžete využít několik metod. Kolik bude jednotlivých stupňů filtrace a jaká konkrétně bude použita technologie, bude záviset hlavně na koncentraci těchto látek ve vodě.
Metody odstranění:
- Oxidace: K odstranění manganu z vody se používá oxidace. Její pomocí se mangan z neaktivní dvojmocné formy transformuje v trojmocnou nebo čtyřmocnou. Hnědou vodu s černými sraženinami a mastnými skvrnami na povrchu způsobuje vyšší koncentrace těžkých kovů, a to železa a manganu. Oxidaci lze provést vzdušným kyslíkem, elektrickým proudem nebo vhodným oxidačním činidlem. Pro tyto účely je vhodný třeba již zmíněný manganistan draselný (KMnO4), který patří k nejsilnějším oxidačním činidlům vůbec (je schopný zoxidovat i chlor). V případě použití kyslíku je výhodou zejména jednoduchost, protože často stačí k provzdušnění vody jen kaskáda nebo vodní skok. Lze ho také dávkovat do vody z tlakových lahví. Dalším oxidačním činidlem je chlor. Ten se používá hlavně pro oxidaci sloučenin železa, v případě manganu je jeho použití výjimečné. Chlor se často využívá v prvním stupni oxidace při odstranění železa z vody. Při použití chloru dochází k oxidaci, mangan se uvolní a způsobí zabarvení vody do hněda. Pokud oxidaci provádíme pomocí kyslíku, doporučuje se i v případě železa hlídat, aby pH nekleslo pod 7.
- Filtrace a sedimentace: Filtrace vody a sedimentace stále hrají prim, co se týče odstranění železa a manganu z vody. Tyto metody ale většinou vyžadují převedení železa a manganu na formy nerozpustné ve vodě. Pískový filtr provádí tzv. objemovou filtraci, což znamená, že filtrovaná voda protéká ložem vytvořeným z písku. Rozlišujeme pomalou pískovou filtraci a rychlou pískovou filtraci. Odstranění železa je možno provést s využitím rychlé filtrace na pískovém filtru. Tento filtr totiž využívá k odstranění nečistot nejen cezení a usazování, ale též adsorpci a elektrostatické působení. Pískové filtry EuroClean AquaSand slouží k běžné filtraci vody. Odstraní rezavý zákal z potrubí, zákal ze studní či povrchových vod a další nerozpuštěné látky. Pískový filtr je užitečný zejména pokud chceme odstranit rezavý zákal přítomný ve vodě ze studní nebo povrchové vodě a používá se i k odfiltrování sraženiny vzniklé pro dávkování koagulantů. Pro takové účely lze použít zařízení AquaSand. Hlavní předností filtru AquaSand je dlouhá životnost a bezobslužný provoz. Filtr se s využitím obtokové armatury napojuje na hlavní přívod vody, výstup z filtru je veden do odpadu.
- Koagulace: Koagulace znamená jednoduše řešeno vytváření shluků, na které se pak sorbují nečistoty, které jsou následně odstraněny filtrací nebo sedimentací. Ve vodárenství se jako koagulační činidlo používají anorganické soli, typickým příkladem je síran hlinitý (Al2(SO4)3). Přidává se také tzv. pomocné koagulační činidlo.
- Iontová výměna: Odstranění železa a manganu z vody pomocí iontové výměny je založeno na použití speciální pryskyřice schopné zachytit určité ionty z roztoku a vyměnit je za jiné. Protože železo a mangan patří mezi kovy a ty se vyskytují ve formě kationtů, bude iontová výměna v tomto případě probíhat na katexu. V případě odstranění železa a manganu se využívá buď sodíkový nebo vápníkový cyklus. Nevýhodou iontové výměny je, že nedokáže odfiltrovat železitý zákal a musí se proto kombinovat s mechanickým filtrem zařazeným před iontoměnič. Na principu iontové výměny fungují filtry AquaEmix. Filtr je plněn speciální filtrační směsí, která obsahuje inertní pryskyřice, jejímž úkolem je redukovat oxidované železo, dále FerroSorb pro redukci železa a manganu a HumiSorb, který odstraňuje nečistoty organického původu. Změkčení vody zajišťuje katexová pryskyřice a rovnoměrný průtok má zase na starost křemenitý písek. Při regeneraci, kdy je filtrační náplň promývána solným roztokem, je dodávka vody přerušena.
Díky kyslíku se vytvoří viditelná nerozpustná sloučenina oxidu železa a oxidu manganu. Díky tomu se vysráží všechny škodliviny, které se odfiltrují. Železo a mangan se ve vodě často objevují vedle dalších nežádoucích prvků. Nejčastěji jsou to vápenaté, amonné nebo dusité usazeniny. Proto doporučujeme před zapojením přístrojů a výběrem vhodného filtru na úpravu vody nejprve provést rozbor pitné vody.
Čtěte také: Minerální vlna a ochrana ocelových konstrukcí před požárem
tags: #mangan #v #mineralnich #vodach #informace