Алюминий в воде: невидимая угроза для здоровья и окружающей среды

Примерное время чтения: 6 мин.

Алюминий — элемент, окружающий нас повсюду. Он является третьим по распространенности элементом в земной коре и, казалось бы, безобиден. Однако, попадая в воду в повышенных концентрациях, он превращается из обычного компонента земной коры в серьезную экологическую и медико-биологическую проблему.

В природе алюминий содержится во многих минералах, постепенно высвобождаясь в окружающую среду при выветривании горных пород. Но антропогенный фактор значительно усиливает его присутствие в воде. Крупнейшими источниками загрязнения являются промышленные предприятия: металлургические заводы, предприятия химической и нефтеперерабатывающей промышленности, атомные электростанции. Сбросы сточных вод этих предприятий содержат значительные концентрации алюминия, приводя к загрязнению рек, озер и подземных вод. Сезонные факторы — таяние снега, дожди, паводки — также способствуют распространению алюминия.

В воде алюминий существует в различных формах: ионной, коллоидной и взвешенной. Кислая среда увеличивает растворимость алюминия, что приводит к росту его концентрации в воде.

При попадании в воду алюминий растворяется, при этом выделяются боксит, гидрохлорид, гидроксиды и другие элементы. Если заражение произошло вследствие сброса загрязненных сточных вод, то растворимость элемента повышается. Если водоем закислен, то коллоидные формы алюминия растворяются, что приводит к значительному повышению концентрации элемента.

Исследования показывают, что соединения алюминия в виде растворенных ионов могут оказывать влияние на живые организмы, в том числе и на человека.

Влияние на окружающую среду

Повышенная концентрация алюминия в воде оказывает негативное влияние на экосистемы:

• Токсичность для водных организмов. Алюминий токсичен для многих видов рыб, беспозвоночных и растений. Он нарушает их физиологические процессы, подавляет рост и развитие, а в высоких концентрациях может вызывать гибель.
• Изменение состава воды. Алюминий может влиять на кислотность воды (pH), что в свою очередь оказывает воздействие на другие водные организмы.
• Накопление в пищевой цепи. Алюминий может накапливаться в тканях водных организмов, передаваясь по пищевой цепи и, в конечном итоге, достигая человека.

Сигналом к тому, что требуется очистка воды от загрязнений, в частности, алюминия, служит ухудшение органолептических показателей воды — появляется большое количество взвеси (осадка), изменяется вкус и цвет воды. Также может появляться неприятный запах. Концентрация алюминия в поверхностных водах может варьироваться от 2,5 до 121 мгк/м^3.

Чтобы установить количество алюминия, необходимо провести химический анализ воды. СанПин требует не превышать показатель — 0,5 мг/л, а в странах ЕС эта норма ещё жёстче — 0,2 мг/л. Очистка воды от алюминия, а также от постороннего привкуса, запаха, примесей, является мероприятием, входящим в комплекс общей водоподготовки. Концентрация в воде для питья алюминия находится в пределах 0,2-0,5 мг/л, а в бутилированной воде и того меньше — 0,1-0,2 мг/л. Что касается суточной нормы потребления алюминия, то она не должна быть больше 90 мг.

До 60 х годов XX века алюминий считался инертным металлом, и немногочисленные исследования, касающиеся его токсичного влияния на людей и животных, не получали должного внимания. В настоящее время достоверно доказано, что алюминий оказывает разноплановые токсические воздействия на теплокровные организмы. Алюминий является сильнейшим нейротоксином. Свободный ион алюминия, Al (3+), обладает высокой биологической реактивностью и при попадании в организм человека наносит ущерб нейронам.

Как следствие, ухудшается память, появляются раздражительность, психопатические реакции и депрессия. А также увеличивается риск появления различных неврологических заболеваний, например, энцефалопатия или слабоумие. Высокие концентрации алюминия в организме человека могут привести к болезни Альцгеймера, онкологическим заболеваниям, стать причиной развития деменции, аутизма, болезни Паркинсона. При избытке солей алюминия в организме нарушается фосфорно-кальциевый обмен и тормозится синтез гемоглобина. Это способствует развитию заболеваний опорно-двигательного аппарата, например, остеопороза.

Помимо прочего, наличие ионов алюминия вызывает ограничение роста и урожайности сельскохозяйственных культур. Поэтому очень важен контроль содержания алюминия в природных водах, используемых как для рыбохозяйственного, так и хозяйственно-питьевого водопользования.

Устранение алюминия происходит в несколько этапов. Используются различные технологии, которые подбираются на основе лабораторного анализа исходной воды, содержания железа. На водоочистных станциях и в промышленности, как правило, используют следующими методы:

1. Коагуляция/флокуляция. Добавление коагулянтов (например, хлорид железа или сульфата алюминия) для образования хлопьев, которые затем удаляются путем отстаивания или фильтрации. Эффективность — до 90% (Росводоканал).
2. Ионный обмен. Применение ионообменных смол для удаления ионов алюминия из воды. Применяется для питьевой воды, убирает до 95%.
3. Обратный осмос. Мембранный метод, эффективно удаляющий широкий спектр загрязнителей, включая алюминий. Эффективность — 98%, но дорого.
4. Сорбция. Использование активированного угля или других сорбентов для адсорбции алюминия. Удаляет до 85%.
5. Нейтрализация pH. При кислой воде (pH<6) добавляют известь, снижая растворимость алюминия. Эффективно в реках.

Загрязнение воды алюминием — серьезная проблема, требующая комплексного подхода. Необходимы строгий контроль за выбросами промышленных предприятий, развитие и внедрение современных методов очистки воды, а также повышение осведомленности населения о потенциальных рисках, связанных с воздействием алюминия. Только совместными усилиями можно обеспечить безопасность водных ресурсов и сохранить здоровье людей.