Czy manganu w wodzie trzeba się obawiać?

Właściciele własnych ujęć wody są narażeni na wiele niespodzianek z jej strony. Dopóki skład wody nie zostanie przebadany, właściwie nie wiadomo, co się w niej znajduje. Wyniki analizy wody bardzo często wykazują przekroczone stężenia manganu. Czy należy się go obawiać? Dlaczego trzeba usuwać mangan z wody i jak się za to zabrać?

Kilka słów o tym, skąd mangan w wodzie

Mangan jest substancją, z którą można się zetknąć zarówno w przypadku wód powierzchniowych, jak i podziemnych. Zazwyczaj jego pochodzenie jest naturalne (rozpuszczanie skał), jednak zdarza się, że obecność jest wynikiem działalności człowieka.

Ten pierwiastek zalicza się do najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej. Występuje jako forma związana w wielu związkach chemicznych. Mangan przyjmuje różny stopień utleniania. W środowisku wodnym najczęściej mamy do czynienia z utlenianiem na II i IV stopniu. W wodach o pH poniżej 7 przeważa forma dwuwartościowa, rozpuszczona, natomiast w wodach o odczynie powyżej 7 mangan pojawia się na wyższym stopniu utleniania i ma tendencję do wytrącania się z wody w formie osadu.

Mangan obecny w wodzie najczęściej pochodzi ze skał magmowych i osadowych, które rozpuszczają się w obecności jonów siarczanowych, choć wpływ na jego występowanie ma także działalność przemysłowa. Metal ten jest stosowany w przemyśle metalurgicznym, jako składnik stopów stalowych. Związki manganu wykorzystuje się między innymi do baterii, szkła i sztucznych ogni.

Podwyższone stężenia manganu zazwyczaj występują w wodzie wraz z przekroczeniami żelaza. Bardzo rzadko zdarza się, że mangan jest obecny jako wyizolowane zanieczyszczenie.

W Polsce przyjęte w rozporządzeniu dotyczącym jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi normy wykazują, że stężenie manganu zawartego w wodzie nie powinno być wyższe niż 0,05 mg/l.

Czy mangan ma wpływ na zdrowie?

Główny Inspektorat Sanitarny w wydanej przez siebie publikacji wskazuje, że sprawa oddziaływania manganu w wodzie na zdrowie człowieka jest obecnie kwestią kontrowersyjną. Niektóre wyniki badań wskazują, że mangan faktycznie może mieć negatywny wpływ na stan czynnościowy organizmu. Konsekwencje są związane z przekroczeniami sięgającymi 0,4- 0,5 mg/l i wyższymi, jednak to występuje naprawdę bardzo rzadko.

Mangan jest niezbędny w organizmie, a jego źródło stanowią produkty spożywcze. Odgrywa bardzo istotną rolę między innymi w procesie wzrostu i prawidłowego rozwoju, procesach trawiennych, ochronie komórek przed działaniem wolnych rodników.

W medycynie przypadki niedoboru manganu nie są zbyt częste i dobrze znane, co innego nadmiar w organizmie. Mangan wykazuje największą toksyczność, jeśli jest wprowadzany do organizmu drogą wziewną. Badania pokazały, że u osób narażonych na długotrwałe wdychanie manganu wystąpiły zmiany w funkcjonowaniu układu nerwowego, przybierające postać kliniczną zespołu pozapiramidowego. Objawy bardzo przypominały te, które występują w przypadku choroby Parkinsona – osłabienie, apatia, brak apetytu, bóle i drżenie mięśni, spowolnienie mowy, trudności w poruszaniu się.

Nie potwierdzono jednoznacznie, że takie same objawy mogą wystąpić, jeśli mangan jest wprowadzany do organizmu doustnie. Jedne badania obrazują podobne zachowanie organizmu, inne je wykluczają. Toksyczne działanie manganu zawartego w wodzie pitnej teoretycznie jest możliwe, jednak badacze kłócą się co do kwestii stężeń, które faktycznie mogłyby się do tego przyczyniać przy długotrwałym użytkowaniu.

Bardzo ciekawą częścią doświadczeń w tym zakresie są badania związane z wpływem wody bogatej w mangan a prawidłowym rozwojem układu neurologicznego u dzieci. Naukowcy zaobserwowali zaburzenia zachowania, upośledzenie zdolności poznawczych u maluchów, które spożywały większe dawki manganu zawarte w wodzie. Naukowcy opierali się na testach związanych z surowicą krwi - w tym przypadku obecność manganu we krwi nie jest jednak bezpośrednio zależna tylko i wyłącznie od jego stężenia w przyjętej wodzie.

Jakie są konsekwencje używania wody z manganem?

Choć badania nie mówią jednoznacznie o konsekwencjach spożywania wody z manganem, to jednak nie jest to zjawisko pożądane w gospodarstwach domowych ze względu na szkody, jakie potrafi wyrządzić.

Mangan ma przede wszystkim znaczący wpływ na właściwości organoleptyczne wody. Dość intensywnie oddziałuje na jej barwę oraz mętność, ale i smak, zapach. Problemy nie kończą się jednak na pogorszeniu walorów wody, które stanowczo zniechęcają do picia, a ponadto powodują zmianę aromatu i smaku przygotowywanych na niej potraw.

Zamanganiona woda pozostawia po sobie przebarwienia. Najbardziej są one widoczne na pranych tkaninach, jednak takie same tworzą się na instalacjach i ceramice sanitarnej oraz innych powierzchniach, mających styczność z wodą o nieodpowiedniej jakości.

Jeśli zaistnieją odpowiednie warunki, to mangan może zacząć wytrącać się w postaci smolistych osadów. Są one jeszcze trudniejsze do usunięcia niż te, które pozostawia po sobie żelazo. Ponadto osad manganowy zalegający w rurach tworzy doskonałe środowisko do rozwoju różnego rodzaju mikroorganizmów. Może więc stanowić pośrednią przyczynę skażenia wody.

Zmiana barwy wody oraz wytrącanie się osadów to zjawiska, które są obecne nawet przy niskich stężeniach manganu. Można je zaobserwować już przy 0,02 mg Mn/l, wtedy nie jest to jednak aż tak dokuczliwe. Generalnie przyjmuje się, że utrzymanie normy 0,05 mg Mn/l powinno zapewnić zachowanie instalacji i armatury w zadowalającym stanie czystości.

Konsekwencje wytrącania się osadu z wody będzie można odczuć w całym domu. Jego obecność w instalacjach ma niemały wpływ na ich wydajność. Może dochodzić do awarii, również sprzętów AGD mających styczność z wodą. Na usunięcie smolistego osadu trzeba poświęcić sporo czasu, energii, ale przede wszystkim detergentów. To znowu generuje dodatkowe koszty, podobnie jak potrzeba zakupu nowych ubrań z powodu powstałych nieestetycznych przebarwień na wcześniej pranych tkaninach.

Do tego w wielu przypadkach należy jeszcze wziąć pod uwagę koszty zakupu wody butelkowanej bądź dostarczania jej z innych źródeł. Przez zły smak i zapach wielu rezygnuje z jej spożywania i zastępuje ją najczęściej wodą w plastikowych opakowaniach. Ta jest sama z siebie znacznie droższa, a ponadto generuje odpady, czyli przykładamy rękę do zanieczyszczenia środowiska.

Jak usuwać mangan z wody?

W przypadku własnych ujęć mangan najczęściej występuje w formie rozpuszczonej. Wieloletnie obserwacje zachowania tej substancji pokazały, że z wody wytrąca się znacznie gorzej niż żelazo. Właśnie z tego powodu wymaga zastosowania specjalnych metod uzdatniania. W grę najczęściej wchodzi dozowanie silnych utleniaczy (jak nadmanganian potasu, chlor, ozon) lub zastosowanie specjalnych złóż katalitycznych.

Dobór właściwej metody uzdatniania jest uzależniony od wielu czynników. Aby wybrać optymalny sposób filtracji, najlepiej jest zacząć od wykonania analizy wody pod kątem fizykochemicznym. Jej wyniki stanowią doskonałe źródło wiedzy na temat konkretnych wskaźników.

Przy doborze metody odmanganiania kluczowe jest nie tylko stężenie samego manganu, ale i żelaza, pH wody, utlenialność, mętność czy barwa. Oprócz tego pozostaje decyzja czy chcemy uzdatniać wodę tylko do celów spożywczych, czy na całą instalację. Dobór urządzenia jest też uzależniony od posiadanego zbiornika ciśnieniowego, a także wydajności pompy tłoczącej wodę.

Każda z niżej opisanych opcji filtracji ma swoje plusy i minusy. Każda z nich sprawdzi się w innym przypadku.

Odwrócona osmoza

To dobry sposób na usunięcie manganu z wody, jeśli użytkownikowi zależy jedynie na dobrej jakości wody spożywczej. System odwróconej osmozy jest urządzeniem przeznaczonym do montażu w miejscu poboru wody, a nie na całą instalację. Zazwyczaj montuje się je w kuchni, pod zlewozmywakiem.

Odwrócona osmoza jest w stanie bardzo dobrze przygotować wodę do celów spożywczych, co zapewnia wiele korzyści. Dzięki dokładnej membranie osmotycznej z wody zostanie usunięty nie tylko mangan, ale również inne metale ciężkie, substancje odpowiedzialne za pogorszenie smaku, a nawet bakterie i wirusy.

Tą metodę w celu usuwania manganu z wody stosuje się jednak sporadycznie. Użytkownikom najczęściej zależy na produkcie, który zapewniłby czystą wodę w całym gospodarstwie domowym.

Usuwanie manganu z regeneracją złoża

Jednym z najpopularniejszych sposobów odfiltrowania manganu z wody z zastosowaniem regeneracji złoża są urządzenia wykorzystujące złoże Greensand. Jest to metoda niewymagająca wstępnego napowietrzania. Te produkty współpracują z przeponowymi zbiornikami ciśnieniowymi.

Wykorzystanie urządzeń ze złożem Greensand ma jednak kilka istotnych wad. Przede wszystkim do regeneracji wymaga zastosowania środka chemicznego w postaci nadmanganianu potasu. Użytkownik jest zmuszony stale kontrolować poziom tej substancji. W przypadku nieprawidłowej eksploatacji może przedostać się do instalacji i spowodować problemy zdrowotne, jeśli zostanie spożyty wraz z wodą.

Tego rodzaju filtracji wody nie można stosować przy przydomowych oczyszczalniach ścieków. Greensand nie będzie też działał prawidłowo przy pH niższym niż 6,5-7.

Jeśli odpowiednie warunki zostaną spełnione, niewielkie przekroczenia manganu można usunąć na drodze wymiany jonowej, na przykład za sprawą żywicy jonowymiennej w zmiękczaczach wody.

W wielu przypadkach skuteczną metodą są złoża multifunkcyjne stosowane w stacjach wielofunkcyjnych. Ten sposób dobrze sprawdza się przy kilku przekroczeniach.

Usuwanie manganu ze wstępnym napowietrzaniem

Zdecydowanie najpopularniejszą i najczęściej wybieraną metodą usuwania manganu z wody jest ta wykorzystująca wstępną aerację oraz specjalne złoże filtracyjne. Jest to metoda w pełni naturalna, w której wykorzystuje się reakcję manganu z tlenem. Dzięki niej dochodzi do utleniania manganu z formy rozpuszczonej (na II stopniu) do formy nierozpuszczalnej (na IV stopniu), która jest łatwa do usunięcia z wody. Taka reakcja wygląda następująco:

Mn(II) + O2 → Mn(IV)↓

Urządzenia wykorzystujące wstępne napowietrzanie są uznawane za bardzo skuteczne, ale przy tym wymagające niewiele uwagi i bardzo ekonomiczne. Do działania nie potrzebują dozowania żadnych środków chemicznych, więc zagrożenie, możliwość wystąpienia awarii i koszty są ograniczone do minimum. Tutaj do przepłukania wystarczy zwykła woda.

Działanie produktów wykorzystujących aerację wygląda następująco: woda najpierw jest wzbogacana w tlen, a następnie trafia na złoże filtracyjne. Na materiale filtracyjnym zachodzi reakcja między tlenem a manganem, w wyniku której powstają nierozpuszczalne drobinki. Zostają odfiltrowane z wody i pozostają na złożu, następnie podczas regeneracji trafiają wraz z popłuczynami do kanalizacji.

Najpopularniejsze złoża filtracyjne wykorzystywane w tej metodzie odmanganiania to Birm oraz Defeman.

Tutaj mamy do wyboru dwa rodzaje urządzeń. Pierwszym są klasyczne odmanganiacze jak Ecoperla Sanitower, które do aeracji potrzebują zwężki napowierzającej. Warunkiem koniecznym jest hydrofor ocynkowany. Takie stacje zajmują dużo miejsca, jednak są bardzo skuteczne, nawet przy dużych przekroczeniach i znacznym zużyciu wody.

Drugim rodzajem są odmanganiacze wykorzystujące wewnętrzną, wbudowaną poduszkę sprężonego powietrza. Takimi są na przykład Ecoperla Oxytower lub Erie Oxydizer. Cały proces napowietrzania i usuwania manganu zachodzi wewnątrz nich. Współpracują z hydroforem przeponowym i zajmują bardzo mało miejsca. Kłopotem jest stosunkowo krótki czas napowietrzania i specjalne wymagania, jak choćby pH nie niższe niż 7,5. Te produkty nie poradzą sobie z każdymi przekroczeniami.

O innych metodach usuwania z wody przekroczeń manganu oraz żelaza przeczytacie w artykule: Usuwanie żelaza i manganu z wody - poznaj metody ekspertów. Natomiast o innych rodzajach zanieczyszczeń w wodzie z własnego ujęcia można dowiedzieć się z artykułu: Woda ze studni bez tajemnic. Część 2.

Najlepiej sięgnąć po poradę

Mangan nie jest prostym w usuwaniu zanieczyszczeniem. Metody uzdatniania nie można wybierać na chybił trafił, jeśli zależy nam na optymalnym oczyszczaniu wody. Szczególnie polecane są metody filtracji z wykorzystaniem wstępnego napowietrzania.

O przekroczeniach żelaza w wodzie mimo wszystko mówi się nieco więcej, co wcale nie oznacza, że obecność manganu stanowi mniejsze kłopoty. Wręcz przeciwnie - warto z nim walczyć i ochronić siebie oraz gospodarstwo domowe przed wieloma przykrymi skutkami zanieczyszczonej wody.