Аммиак в воде: чем он опасен?

Аммиак – химическое вещество, превышение концентраций которого в воде является серьезной проблемой, требующей оперативного решения. Это касается как воды, использующейся в пищевых целях, так и сточной. В чем именно заключается вред аммиака? Каковы негативные воздействия на человеческий организм и окружающую среды? Какие технологии очистки демонстрируют наибольшую эффективность?

Аммиак: что это?

С точки зрения химии, аммиак представляет собой бинарное соединение, имеющее неорганическое происхождение. Его формула – NH3, а синонимы – нитрит водорода и аммониак. В стандартных условиях аммиак характеризуется газообразной формой, прозрачен, однако, даже в небольших концентрациях сразу выдаст свое присутствие резким запахом, характерным, например, для нашатырного спирта.

Процесс образования аммиака сопряжен с азотным окислением водорода, получающееся в результате реакции вещество характеризуется высокой химической активностью.

Контакт аммиака в форме газа с водой приводит к образованию его гидроксида. Несмотря на растворимость вещества, можно говорить об обратимости реакции. Химические соединения, где одним из компонентов является азот, представлены несколькими растворенными в воде формами, зависящими от показателя pH:

• Кислотность ниже 8 – аммоний. Примечательно, что эта форма не выдаст себя запахом.
• Кислотность выше 11 – аммиак.
• Интервал 8-11 – обе формы.

Факторы загрязнения

На химических концернах ведется искусственный синтез аммиака, из-за чего он может попадать в окружающую среду вместе со сточными водами, выбросами. Однако, существуют и другие факторы загрязнения, некоторые из которых связаны с естественными, природными процессами. Общий список таких факторов выглядит следующим образом:

1. Сельскохозяйственная, животноводческая деятельность. Основой множества удобрения является азот, постепенно накапливающийся в почве, способный проникать вглубь грунта, вместе с талыми и дождевыми водами концентрироваться в поверхностных водоемах.
2. Бытовая, хозяйственная человеческая деятельность. Свалки, мусорные полигоны, стоки канализации – все это содержит как аммиак в прямой форме, так и компоненты, взаимодействие между которыми приводит к его образованию.
3. Жизнедеятельность животных. Разложение продуктов жизнедеятельности обязательно сопряжено с образованием NH3.

Наибольшую опасность, впрочем, представляет именно работа химических концернов, не уделяющих должного внимания очистке воды.

Вред для человека

Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01, ПДК аммиака в воде находится на уровне 2 миллиграммов на литр. Именно на эту цифру должны ориентироваться городские водозаборы, очистные станции и прочие инженерные объекты. Химическое вещество представляет опасность как в газообразной форме, так и при растворении в воде. Длительное вдыхание аммиака приводит к дискомфорту в районе носоглотки, может спровоцировать насморк и приступы кашля, причем речь в данном случае идет о малых концентрациях, большие – сопряжены с риском не просто для здоровья, но для жизни, могут спровоцировать отек легких.

Воду, насыщенную аммиаком, нельзя использовать в хозяйственных и бытовых целях, гигиенические процедуры могут привести к покраснениям кожных покровов, сильному раздражению, способному превратиться в язвенное поражение, попадание в глаза чревато ожогом роговицы. Употребление жидкости в питьевых целях имеет наиболее серьезные последствия, в числе которых следующие:

• Сильные мигрени и головокружения, способные спровоцировать обморочные состояния.
• Симптомы, характерные для пищевого отравления и интоксикации организма, выражающиеся в слабости, расстройствах пищеварения, болевых ощущениях в области желудка и кишечника, гипертермии.
• Скачки давления, особенно опасные для людей, которым диагностирована гипертония.
• Расстройства нервной системы, вплоть до сильных, приводящих к потере координации движений, неясности сознания.
• Недостаток кальция, хрупкость костей, потеря эластичности соединительных, хрящевых тканей.
• Аритмия, сбои сердечного ритма.
• Патологии плода, что актуально в период беременности.

Опасность для окружающей среды

В небольших концентрациях аммиак не представляет большой опасности, однако, он способен аккумулироваться, накапливаться в почве, поверхностных и подземных вводах, что нарушает экологический баланс и может привести к значительным повреждениям экосистемы. Формируются условия, неблагоприятные для развития растений, из-за чего водоем или местность становятся, по сути, мертвыми. Рыба в прудах, реках и озерах умирает.

Из прочих опасностей можно выделить опасность аммиака для отопительных систем. В комбинации с кислородом он формирует среду, благоприятную для развития коррозии, что повреждает трубы, отопительные элементы, запорную арматуру даже в том случае, если она изготовлена из специализированных сортов стали, сплавов с добавлением цветных металлов, меди.

Технологии очистки

Вне зависимости от того, каким именно путем аммиак попал в воду, его концентрацию нужно привести в соответствие с санитарно-гигиеническими нормативами, к минимально возможным значениям. Наибольшую эффективность демонстрируют следующие технологии:

• Хлорирование. Один из наиболее доступных методов. Хлор выполняет функцию реагента, взаимодействует с аммиаком и нейтрализует его. Чтобы способ оказался действенным, нужно следить за показателем кислотности, который не должен быть выше 7, и пропорциями на 1 часть NH3 должно приходиться 8-10 частей хлора. Соблюдение этих правил исключает формирование токсичных нитратов, концентрация NH3 многократно снижается.
• Аэрация. Насыщение жидкости кислородом активирует химические реакции, при которых окисляется не только аммиак, но и другие опасные вещества, органические соединения, соли тяжелых металлов. За счет окисления они выпадают в форме осадка, удаляемого механически.
• Флотация. Способ построен на насыщении воды реагентами, активирующими окисление. Как и в предыдущем случае, аммиак выпадает в форме взвеси, задерживаемой механическими фильтрами.
• Адсорбция. Функцию материала-сорбента выполняет, как правило, активированный уголь. Он успешно снижает концентрацию воды, задерживаем механические примеси, справляется с органическими загрязняющими веществами, делает воду прозрачнее. Сорбционные фильтры используются как в бытовых очистных системах малой производительности, так и в мощных промышленных комплексах.
• Ионный обмен. Устройства очистки, где используется данная методика, наполнены цеолитами. Контакт воды с ними приводит к замещению ионов аммиака полностью безопасными натриевыми или другими. Эффективный и экономически выгодный способ. Изначальная концентрация загрязняющего вещества снижается на 90-95 процентов, при этом имеется возможность восстановления изначальных свойств цеолита путем его промывки солевым раствором, регулярное обновление засыпки не требуется.
• Биологическая очистка. Аммиак, содержащийся в воде, поглощается микроорганизмами, использующими его как питательную среду, источник энергии. Достаточно сложный, однако, эффективный метод, применяющийся в комбинации с другими, позволяющими отфильтровать примеси, выпавшие в виде осадка, а также обеззаразить воду.
• Обратный осмос. Главный компонент установок, работающих по технологии обратного осмоса – полупроницаемая мембрана, размер ячеек в которой обеспечивает свободное прохождение молекул воды, однако, эффективно задерживает посторонние вещества, в числе которых – NH3.

Подведение итогов

Снижение концентрации аммиака в воде, приведение ее к безопасным нормативам – сложная задача, однако, игнорировать ее решение нельзя. Перед выбором конкретной технологии очистки необходимо выполнить лабораторный анализ, установить концентрацию как непосредственно NH3, так и других токсичных веществ.

В некоторых случаях достижение показателей, соответствующих санитарно-гигиеническим нормам, невозможно использованием одной технологии фильтрации, в таком случае применяются комбинированные системы, состоящие из нескольких модулей, дополняющих друг друга.