Превышение бария в воде последствия. Барий в воде

В природе барий встречается только в виде соединений, и для воды основным путем загрязнения является естественный, из природных источников. Как правило, содержание бария в подземных водах невелико, но в районах, где залегают содержащие барий минералы (барит, витерит), его концентрация в воде может составлять от единиц до нескольких десятков миллиграмм на литр. Относительно высокое содержание бария возможно только в водах с низким содержанием сульфатов.

Барий относится к токсичным микроэлементам, однако не считается мутагенным или канцерогенным. Водорастворимые соли бария также принято считать опасными для человека – карбонаты, сульфиды, хлориды, нитраты бария. Наибольшую опасность в воде представляют высокорастворимые токсичные соли бария, однако они имеют тенденцию переходить в менее токсичные и слаборастворимые соли (сульфаты и карбонаты). Барий не относиться к числу высокоподвижных элементов. Он хорошо сорбируется глинистыми частицами, органическими коллоидами, гидроксидами железа и марганца, что снижает его подвижность в воде.

Суточная потребность организма человека в барии не установлена, среднесуточное поступление находится в пределах 0,3–1 мг. Организм человека, масса тела которого около 70 кг, содержит примерно 20-22 мг бария.

Не входя в число эссенциальных элементов (жизненно важных для организма), барий по своим свойствам близок к кальцию, который в основном находится в составе костной ткани, поэтому ионы бария могут замещать кальций в костях. При поступлении в организм человека даже в низких концентрациях барий оказывает выраженное влияние на гладкие мышцы. В малых концентрациях расслабляет их, однако в больших – сокращает, усиливая перистальтику кишечника, вызывая артериальную гипертензию, фибрилляцию мышц и нарушение кардиальной проводимости.

В ходе научных исследований, проведенных под эгидой ВОЗ, связь между смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний и содержанием бария в питьевой воде не нашла подтверждения. В краткосрочных исследованиях на добровольцах не было выявлено вредного эффекта на сердечно-сосудистую систему при концентрациях бария в воде до 10 мг/л.

В свою очередь информация USEPA свидетельствует о том, что даже разовое употребление воды, содержание бария в которой значительно превосходит максимально допустимые значения, может привести к мышечной слабости и болям в брюшной области.

Необходимо, правда, учесть, что норматив по барию, установленный стандартом качества USEPA (2,0 мг/л) значительно превосходит величину, рекомендованную ВОЗ (0,7 мг/л). Гигиеническими нормативами, принятыми в Республике Беларусь установлено еще более жесткое значение ПДК для содержания бария в питьевой воде (0,1 мг/л).

Врач-лаборант лаборатории санитарно-химических и токсикологических методов исследования А.В. Анискевич

Барий - химический элемент, относится ко второй группе ПСЭ Д.Менделеева, щелочноземельный металл. Соединения бария широко используются в нефтяной, электронной, бумажной промышленности. Представляет собой серебристо-белый металл плотностью 3,78 г/ куб. см. В природе барий в чистом виде не встречается, содержание элемента в земной коре не превышает 0,065%. Наиболее встречающимися соединениями являются сульфат бария и бария карбонат.

В воду барий попадает из природных источников, лишь малую долю можно отнести к деятельности человека. Большая концентрация металла обнаруживается в районах, где залегают следующие минералы: витерит, барит. Содержание бария в воде может составлять от 1 до 20 мг/л, тогда как допустимая концентрация вещества в питьевой воде согласно нормам Всемирной Организации Здравоохранения не должна превышать 0,7 мг/л, в России данный показатель находится на отметке 0,1 мг/л. По этой причине вопрос об очистке воды от бария рассматривается на высоком уровне. Проблемой водоочистки от бария занимаются специалисты НИИ и лабораторий Федерального агентства и Министерства Сельского Хозяйства.

Содержание бария в воде также зависит от свойств жидкости, а именно от наличия в ней сульфатов. Говоря научным языком, сульфат бария имеет низкий показатель растворимости, поэтому при большой концентрации вещества при нагревании воды до 18 градусов барий выпадает в осадок. Несмотря на достаточно легкий способ удаления бария из воды и присутствие его в природе, влияние металла на организм человека высоко. Употребление воды с большим содержанием данного вещества может привести к повышению кровяного давления, проявлению мышечной слабости, болям в брюшной полости. Поэтому так важна очистка воды от этого элемента.

Гидроксид бария оказывает негативное влияние на воздушно-дыхательные пути, прижигающее действие на роговицу глаз и кожу. Хлорид бария увеличивает проницаемость сосудов, что может привести к кровоизлиянию и оттекам, вызвать анемию, лимфоцитоз, лейкопению. Фторид бария может вызвать нервное раздражение, оказать влияние на мускулатуру. Всем выше перечисленным воздействиям подвержены люди, употребляющие воду с большой концентрацией металла, поэтому очистка воды от бария - один из важных этапов производства получения чистой питьевой воды.

В настоящее время существует несколько технологий очистки воды от бария: обратный осмос , ионный обмен, электродиализ. Выпускаемые современные фильтры используют технологию обратного осмоса, тогда как в промышленных масштабах очистку воды от бария проводят методом электродиализа и ионным обменом. Сегодня также существует нанотехнология, которая была разработана специалистами ВоГТУ (Вологодский Гуманитарно-технологический Университет), она позволяет произвести очистку воды от ионов бария методом очистки подземных вод от железа.

Технология такой водоподготовки чем-то напоминает метод нагревания воды до 18 градусов при высокой концентрации сульфатов в воде, образование осадка. Исследования, проведенные специалистами Университета, показывают, что процесс абсорбции, иными словами процесс поглощения сорбата объемом сорбента, может использоваться при очистке воды от бария .

Говоря о поступлении бария в организм, следует выделить, что большая часть его попадает с пищей. Наибольшую опасность несут морепродукты и морские обитатели, проживающие недалеко от мест скопления большого количества соединений бария. Со временем морские обитатели (рыба, кальмары, устрицы) накапливают в организме некоторое количество металла, однако содержание вещества может увеличиваться, это напрямую зависит от особенностей строения организма и места постоянно обитания. Некоторые морские растения могут увеличивать концентрацию бария в организме в 1000 раз. Употребление таких продуктов опасно для здоровья. Среди самых опасных продуктов, содержащие барий в пределах 2-20 мг/литр, являются помидоры и соевые бобы. Поэтому полив и продажа выше представленных продуктов должна осуществляться под бдительным контролем проверяющих органов (Санитарно эпидемиологическая служба, лаборатории сертификации и стандартизации).

Барий является щелочноземельным металлом, в чистом виде на Земле отсутствует. Однако его соединения, сульфат бария и бария карбонат, повсеместно используются в различных видах промышленности.

В воду этот металл попадает из подземных источников, значительная концентрация бария в воде может содержаться в местах залегания в грунте минералов барит и витерит.

В России допустимое значение бария не более 0,1 мг/л, в случае значительного превышения организму угрожает:

• Нарушение работы воздушно-дыхательных путей, эффект ожога роговицы глаз и кожи, если в воде чрезмерно много гидроксида бария.
• Кровоизлияние, отеки, анемия как следствие нарушения проницаемости кровеносных сосудов при превышении содержания хлорида бария.
• Раздражение нервной системы, негативное воздействие на мускулатуру при воздействии фторида бария.

Также барий попадает в организм с пищей – морепродуктами, томатами, соевыми бобами. Ряд морских растений способен увеличить концентрацию этого металла в 1000 раз!

Разработка методов очистки воды от бария непрерывно ведется в разнообразных НИИ и лабораториях в России и других странах.

Методы удаления бария из воды

Хорошо известны следующие методы удаления бария из воды:

• Электродиализ
• Ионный обмен
• Очистка подземных вод от железа
• Обратноосмотический метод

В процессе электродиализа на воду воздействует электрический потенциал таким образом, что разноименно заряженные ионы двигаются в противоположных направлениях. Очистка воды от бария происходит благодаря многочисленным мембранам, которые пропускают катионы или анионы, разделяя исходную воду на очищенную и раствор с нежелательными примесями.

Очистка ионным обменом заключается в пропускании исходной воды через ионообменные смолы. Такая загрузка (катиониты и аниониты) состоит из слабосвязанных водородных или гидроксильных ионов, которые заменяются на примеси ионов бария в воде.

Недавно разработанный метод удаления бария путем очистки подземных вод от железа основан на процессе абсорбции – поглощения сорбата объемом сорбента.

Специалисты «Сибирской экологической компании» рекомендуют обратноосмотический метод, где очистка воды происходит с помощью установок обратного осмоса. Исходная вода под давлением подается на полунепроницаемые мембраны специальной конструкции.

К достоинствам этого метода относятся:

• Комплексная очистка воды от железа, солей, запаха, цвета
• При изменении состава исходной воды качество очищенной воды остается неизменно высоким
• Простота обслуживания, надежность и экологическая безопасность (не применяются химические вещества)
• Компактные размеры

Более подробную информацию об очистке воды от бария обратноосмотическим методом . «Сибирская экологическая компания» принимает заказы на всей территории России и Казахстана. Наши специалисты также готовы предоставить консультацию и помочь с выбором оборудования.

В отечественной и зарубежной литературе имеются многочисленные данные, указывающие на широкий спектр действия соединений бария на организм человека. В частности, воздействие бария неблагоприятно отражается на кроветворной, сердечнососудистой и нервной системах, нарушаются функции печени и желудочно-кишечного тракта, разрушается витамин C.

В условиях производства соединения бария поступают в организм в основном в виде аэрозолей дезинтеграции через органы дыхания и в меньшей степени через желудочно-кишечный тракт или поврежденную кожу.

Токсичность солей бария во многом зависит от степени их растворимости в воде и биосредах организма. Наиболее токсичными являются такие соединения, как хлористый, азотнокислый, углекислый, сернистый и гидроксид бария, а также оксид и перекись его. Не растворимый в воде, кислотах и щелочах сернокислый барий токсическими свойствами не обладает. Отравления соединениями бария по степени тяжести могут носить как острый, так и хронический характер.

Острое отравление возможно при поступлении через рот или в значительных концентрациях через органы дыхания хорошо растворимых бариевых соединений. При этом поражаются в первую очередь желудочно-кишечный тракт (боли в желудке, рвота, понос), сердечнососудистая нервная система (повышенное кровяное давление, брадикардия, головокружение, расстройство походки и зрения, судороги и параличи). В тяжелых случаях возможна смерть от паралича сердца.

Хроническое отравление возникает при длительном поступлении через органы дыхания малых количеств бариевых соединений в виде аэрозолей. В частности, многолетнее поступление в легкие ультрадисперсного углекислого бария вызывает общетоксическое действие на организм.

Результаты поликлинического обследования рабочих бариевого производства и данные экспериментальных исследований при хронической ингаляционной затравке животных пылью углекислого бария показали, что хроническая бариевая интоксикация характеризуется нарушением сосудистого тонуса по гипер- и гипотоническому типу, поражением миокарда с изменением функции сердечной проводимости и нарушением фосфорно-кальциевого обмена в организме. При этом страдает система кроветворения (снижение гемоглобина, лейкоцитоз, тромбопения) и нарушается белковообразовательная и дезинтоксикационная функция печени, а также угнетается активность ферментов.

Длительное поступление в легкие пыли нерастворимого сернокислого бария вызывает у рабочих профессиональный пневмокониоз баритов. Пыль углекислого бария также обладает выраженным фиброгенным действием. Для большинства соединений бария характерно наличие местного раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки - последнее наиболее выражено у гидрата окиси бария.

В эксперименте на животных установлено, что барий обладает выраженной способностью к кумуляции и долго задерживается в организме. Кроме того, ион бария легко проникает через плацентарный барьер и в период лактации может выделяться с молоком матери.

Предельно допустимая концентрация содержания аэрозолей бариевых соединений в воздухе рабочей зоны установлена - для абсолютно не растворимых (сернокислый барий) на уровне 6 мг/м 3 , для растворимых в биологических средах организма (углекислый барий) на уровне 0,5 мг/м 3 .

Биологическая роль и токсичность.

Биологическая роль бария изучена недостаточно. В число жизненно важных микроэлементов он не входит.

Все растворимые в воде соединения бария высокотоксичны. Вследствие хорошей растворимости в воде из солей бария опасен хлорид, а также нитрат, нитрит, хлорат и перхлорат. Хорошо растворимые в воде соли бария быстро резорбируются в кишечнике.

Симптомы острого отравления солями бария: слюнотечение, жжение во рту и пищеводе. Боли в желудке, колики, тошнота, рвота, понос, повышенное кровяное давление, твёрдый неправильный пульс, судороги, позже возможны и параличи, синюха лица и конечностей (конечности холодные), обильный холодный пот, мышечная слабость, в особенности конечностей, доходящая до того, что отравленный не может кивнуть головой. Расстройство походки, а также речи вследствие паралича мышц глотки и языка. Одышка, головокружение, шум в ушах, расстройство зрения.

В случае тяжёлого отравления смерть наступает внезапно или в течение одних суток. Тяжёлые отравления наступают при приёме внутрь 0,2 -- 0,5 г солей бария, смертельная доза 0,8 -- 0,9 г.

Для оказании первой помощи необходимо промыть желудок 1 %-ным раствором сульфата натрия или магния. Клизмы из 10 %-ных растворов тех же солей. Приём внутрь раствора тех же солей (20,0 ч. соли на 150,0 ч. воды) по столовой ложке каждые 5 мин. Рвотные средства для удаления из желудка образовавшегося нерастворимого сульфата бария. Внутривенно 10--20 мл 3 %-ного раствора сульфата натрия. Подкожно -- камфора, кофеин, лобелин -- по показаниям. Тепло на ноги. Внутрь слизистые супы и молоко .

Подходящие приспособления для мытья и другие санитарные устройства должны быть обеспечены работникам, контактирующим с токсичными растворимыми соединениями бария, должны быть установлены жесткие правила индивидуальной гигиены. Курение, еда и питье на рабочем месте должны быть строго запрещены. Полы в рабочих помещениях должны быть плотными и регулярно мыться. Необходимо прилагать усилия для снижения концентрации баритовой пыли в воздухе до минимума. Вдобавок, особое внимание следует уделять наличию оксида кремния во взвешенной в воздухе пыли.