Dzelzs dzeramajā ūdenī

 

 
Dzelzs ir Zemes garozā visbiežāk sastopamais elements (5% no Zemes garozas), šis minerāls izšķīdušā veidā nonāk gruntsūdeņos, ūdenim filtrējoties caur zemes iežiem. Dabīgajos saldūdeņos dzelzs daudzums  ir robežās no 0,5 līdz pat 50 mg/l. Gruntsūdeņos, kuri nesatur skābekli, dzelzs atrodas izšķīdušā veidā (visbiežāk  dzelzs sulfāta veidā) un neiespaido ūdens ārējo izskatu – ūdens ir dzidrs un caurspīdīgs. Taču saskaroties ar gaisu, t.i. skābekli, vai reaģējot ar citām oksidējošām vielām – piemēram, hloru), dzelzs pārvēršas nešķīstošā formā – dzelzs hidroksīdā, kurš izgulsnējas ūdenī kā rūsas krāsas daļiņas.  Turklāt jāņem vērā, ka dzeramajā ūdenī dzelzs saturs var palielināties   čuguna vai tērauda ūdensvadu korozijas gadījumos.
 
Tātad dzelzs dzeramajā ūdenī var būt sastopama trīs dažādos veidos:
 
  1. izšķīdušā veidā (ūdens ir dzidrs);
  2. izgulsnētā veidā (ūdens duļķains, rūsas krāsā);
  3. koloidālā veidā – dzelzs saistīta ar organiskiem piemaisījumiem. Raksturīga ūdenim no seklām akām vai virszemes avotiem (ūdenim raksturīga dzeltenīga nokrāsa).
 
Problēmas saistībā ar palielinātu dzelzs daudzumu dzeramajā ūdenī ir novērojamas, ja dzelzs koncentrācija sasniedz 0,3 mg/l un vairāk.
 
Problēmas, kas saistītas ar palielinātu dzelzs daudzumu dzeramajā ūdenī:
 
  1. Garša un izskats – ūdenim ir raksturīga metāliska garša, reizēm  ūdens virspusē veidojas eļļaina kārtiņa, reizēm raksturīga sarkanbrūna nokrāsa. Reaģējot ar tannīnu tējā, ar kafiju vai dažiem alkoholiskajiem dzērieniem, ūdenī veidojas melnas nogulsnes, kas ietekmē gan dzēriena garšu, gan izskatu. Dārzeņi, kas vārīti ūdenī ar palielinātu dzelzs saturu, pieņem tumšāku nokrāsu un reizēm ir novērojama nepatīkama piegarša.
  2. Nosēdumi un nogulsnes – rodas sarkanbrūni nosēdumi uz traukiem, izlietnēm, vannām, sanitārajām iekārtām, arī veļa, mazgājot to šādā ūdenī, pieņem dzeltenīgu nokrāsu.  Nogulsnējumu notīrīšana iespējama, tikai lietojot balinātājus, kuri satur hloru vai koncentrētus sārmus.
  3. Dzelzs baktēriju augšana – lai arī ir konstatēts, ka šī baktērija nav kaitīga veselībai, tomēr tā rada lielas problēmas -  stāvošā ūdenī vai ūdenī ar Kā liecina dzeramā ūdens auditmonitoringa rezultāti samērā lēnu caurplūdi (spiediena tvertnes, ūdens sildītāji u.c.) sāk vairoties dzelzs baktērijas, kuras izmanto oksidēto dzelzi kā barības vielu. Šim procesam ir nepieciešams skābeklis.  Rodas sarkanbrūni gļotveida  nogulsnējumi, kas ar laiku var aizprostot ūdenssistēmas – ūdenim rodas nepatīkama smaka, pastiprinās cauruļvadu un to savienojumu korozija, kā arī palielinās sēra baktēriju vairošanās spēja.

Ietekme uz veselību
 
Dzelzs ir nepieciešama cilvēka organismam. Dzelzs nepieciešamais  daudzums ir atkarīgs no cilvēka vecuma, dzimuma un vispārējā veselības stāvokļa. Dzelzs līdz ar citiem mikroelementiem ir nepieciešama kā katalizators  fermentu darbībai organismā. Dzelzs ir daudzu cilvēka organisma proteīnu un fermentu sastāvā, tā iesaistīta skābekļa transportēšanā, šūnu augšanas un dalīšanās pocesos u.c. Dzelzs cilvēka organismā tiek uzņemta galvenokārt ar pārtiku – augu un dzīvnieku proteīniem – gaļu, zivīm, pupām, zirņiem u.c.
 
Tikai apmēram 5% līdz 10 % no nepieciešamā dzelzs daudzuma  tiek uzņemts ar dzeramo ūdeni. Cilvēka organismam ir nepieciešams no 10 līdz 50 mg dzelzs dienā. ASV   cilvēka organismam nepieciešamajam dzelzs daudzumam ir noteikti šādi vidēji pieļaujamie lielumi – pieaugušajiem 45mg dienā, bet bērniem – 40mg dienā. Pasaules veselības organizācijas un Pārtikas un lauksaimniecības organizācijas apvienotā pārtikas piedevu ekspertu komiteja (JEFCA) ir noteikusi maksimāli pieļaujamo dzelzs dienas devu 0,8 mg uz 1 kg ķermeņa svara no visiem  dzelzs avotiem kopumā, izņemot gadījumus, kad ir nepieciešams papildus dzelzs daudzums grūtniecības un bērna zīdīšanas laikā, kā arī ārstnieciskā nolūkā. Ja cilvēka organismā norisinās normāla dzelzs absorcija no zarnu trakta, tad palielināts dzelzs saturs dzeramajā ūdenī neradīs problēmas.
 
Tādēļ arī Pasaules veselības organizācija cilvēku veselības aspektā  nav noteikusi īpašas vadlīnijas pieļaujamai dzelzs koncentrācijai. Taču PVO ir noteikusi pieļaujamo  dzelzs koncentrācijas vadlīniju vērtību  garšas un estētisko (ekonomisko) apsvērumu dēļ, - 0,3mg/l. Eiropas Savienības Padomes direktīva 98/83/EK (1998.gada 3. novembris) par dzeramā ūdens kvalitāti nosaka maksimāli pieļaujamo normu 0,2mg/l. 
 
Latvijā arī tiek noteikta  maksimāli pieļaujamā norma jeb robežvērtība, kas saistīta ar estētiskiem un saimnieciskiem aspektiem – 0,2 mg/l (Ministru kabineta 2003. gada 29. aprīļa noteikumi Nr. 235 “Dzeramā ūdens obligātās nekaitīguma un kvalitātes prasības, monitoringa un kontroles kārtība”), bez tam  nosakot arī pārejas nosacījumus līdz 2015.gadam, ka nefasētā dzeramā ūdenī dzelzs saturs nedrīkst pārsniegt 0,4mg/l (noteikumu 41.punkts).
 
Ņemot vērā to, ka Latvijā vairākās ģeogrāfiskajās teritorijās apakšzemes ūdeņi satur ūdeņus ar ievērojami paaugstinātiem dzelzs līmeņiem, un šīs  neatbilstības novēršanai dzeramajā ūdenī ir nepieciešams gan zināms laika periods, gan finansu līdzekļi, saskaņā ar noteikumu 19.punktā  noteikto veselības ministrs var noteikt ūdenim pazeminātas nakaitīguma vai kvalitātes prasības, ja tas nerada draudus patērētāju veselībai. Latvijā tiek noteiktas pieļaujamas  (īpašās) normas dzelzs jonu saturam dzeramajā ūdenī robežās līdz 4,8mg/l, kas saskaņā ar PVO  pieļaujamo dzelzs satura dienas devu nerada kaitējumu veselībai. (dzelzs īpašo normu vidējās vērtības sniegtas 3.attēlā).
 
Latvijā dzeramā ūdens kvalitātes 2009.gada auditmonitoringa rezultāti liecina, ka 87% konstatēto neatbilstību ir saistītas ar palielināta dzelzs satura izraisītām problēmām (paaugstināta dzelzs koncentrācija, duļķainība, smaržas un garšas izmaiņas) (skat. 1. attēlu).
 

1.  attēls. Dzeramā ūdens neatbilstību īpatsvars (2009. gada auditmonitoringa dati)

 

2.  attēls.
Dzelzs jonu koncentrāciju atbilstības īpatsvars  dzeramajā ūdenī  2004.-2009. gadā (auditmonitoringa rezultāti). 

2.attēlā redzams, ka dzelzs saturs salīdzinot ar iepriekšējiem auditmonitoringa datiem uzrāda tendenci samzināties, pieaug to ūdens paraugu skaits, kur dzelzs koncentrācija ir robežās līdz 0,4mg/l. Ja 2004.gadā šādu paraugu skaits bija tikai 35,1%, tad 2009.gadā  ievērojami palielinājies – 62,0%, tajā pašā laikā ievērojami samazinās to ūdens paraugu skaits, kur konstatēta dzelzs koncentrācija virs 4,8mg/l (2009.gadā – tikai 1.0%).

 
3.  attēls.
Dzelzs jonu koncentrāciju vidējās vērtības Latvijas administratīvo rajonu griezumā (2008. gada dati)
 

Iespējas dzelzs daudzuma samazināšanai

 
Lai varētu noteikt nepieciešamos pasākumus dzelzs koncentrācijas samazināšanai dzeramajā ūdenī, nepieciešams precīzi noteikt dzelzs koncentrācijas lielumu, ūdeņraža jonu koncentrāciju jeb pH, ūdens cietību, ūdenī izšķīdušo skābekļa daudzumu, kā arī noteikt dzelzs baktērijas esamību. Centralizētajām dzeramā ūdens apgādes sistēmām tiek uzstādītas speciālas ūdens atdzelzošanas iekārtas.
 
Atkarībā no dzelzs koncentrācijas līmeņa dzelzs daudzuma samazināšanai  var tikt izmantoti ūdens mīkstinātāji (dzelzs koncentrācija mazāka par 0,5mg/l), kālija permanganāta  smilšu filtri (dabisks minerāls vai sintētiska materiāla filtri,  apstrādāti ar kālija permanganātu, kas spēj absorbēt ūdenī izšķīdušo  dzelzi)  vai katalītiskie skābekļa filtri (granulēta materiāla filtri, kas veicina dzelzs reakciju ar skābekli un filtrē nešķīstošos dzelzs savienojumus).
 
Dzeramā ūdens piesārņojuma gadījumā ar organiskās dzelzs savienojumiem ieteicama kompleksa metode, izmatojot aktivēto ogli, ūdens mīkstināšanu un filtrēšanu, kā arī  nodrošinot sistēmai gaisa caurlaidību.
 
Dzelzs baktēriju savairošanās gadījumos iesaka veikt īpaši spēcīgu hlorēšanu t.s. “šoka hlorēšanu”  ar pēc tam sekojošu regulāru ūdens  hlorēšanu.
 
Izmantotā literatūra
 
  1. Iron in drinking water. Background document for development of WHO Guidelines for drinking water quality, WHO, 2003
    http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/iron.pdf
  2. Iron and Manganese in Groundwater, February, 2007
    http://www.wnv.gov.bc.ca/qdsd/plan_protect_sustain/grounwater/library/ground_fact_sheets/pdfs/fe_mn/020715/_fin2.pdf
  3. Guidelines for drinking water quality, WHO, Geneva, 2004
     http://www.who.int/entity/water_sanitation_health/dwq/fulltext.pdf