Mangāns (Mn) ir dabā samērā bieži sastopams elements, tas ir vairāk nekā 100 dažādu minerālu, piemēram, piroluzīta (MnO), rodokrozīta (mangāna karbonāts), rodonīta (mangāna silikāts), kā arī dzelzs - mangāna minerālu sastāvā. Ūdenim filtrējoties caur zemes iežiem, mangāns izšķīdušā veidā nonāk gruntsūdeņos. Mangānu var atrast gan atmosfēras gaisā (kā cietās suspendētās daļiņas), gan augsnē, gan ūdenī. Mangāns var uzkrāties zemākajos ūdenī mītošajos organismos (fitoplanktonā, aļģēs, gliemežos, dažās zivīs). Tas sastopams arī riekstos, pākšaugos, augļos, lapu dārzeņos u.c. augu valsts produktos.
Mangānu izmanto dzelzs un tērauda sakausējumu, bateriju un keramikas ražošanā, mangānu kālija permanganāta veidā izmanto tīrīšanas līdzekļu ražošanā un dzeramā ūdens attīrīšanas procesos. Pēdējā laikā organisko mangāna savienojumu (MMT) izmanto kā degvielas piedevu oktāna skaitļa palielināšanai. Mangāns tiek lietots arī pārtikas piedevu ražošanā.
Gruntsūdeņos mangāns nonāk izšķīdušā veidā - ieskalojas no augiem, augu atliekām, mirušiem dzīvniekiem u.c. Cilvēku darbības rezultātā mangāns ir samērā bieži sastopams sadzīves notekūdeņos – emisijas no tērauda, dzelzs, bateriju ražošanas, kurināmā un degvielas sadegšanas procesiem u.c. Mangāns dabā sastopams upju un ezeru ūdeņos, arī dažos gruntsūdeņos, īpaši anaerobajos vai ar zemu skābekļa saturu, kurus bieži vien izmanto kā dzeramā ūdens avotus.
Dabīgajos saldūdeņos mangāna daudzums ir robežās no 10 mikrogramiem līdz pat 10000 mikrogramiem litrā (µg/l), bet vidēji - mazāks par 200 µg/l. Gruntsūdeņos mangāna līmenis ir samērā zems, bet tas var pieaugt, ja tajos nokļūst organiskas piesārņotājvielas. Gruntsūdeņos, kuri nesatur skābekli, mangāns atrodas izšķīdušā veidā un neiespaido tā izskatu – ūdens ir dzidrs un caurspīdīgs.
Problēmas saistībā ar palielinātu mangāna daudzumu dzeramajā ūdenī ir novērojamas, jau sākot ar mangāna koncentrāciju 0,1 mg/l, kad novērojamas ūdens garšas, krāsas un smaržas izmaiņas. Dzeramais ūdens, kurš satur mangānu robežās no 0,05 līdz 0,1 mg/l, parasti ir lietojams ūdens patērētājiem. Tādēļ, lai nodrošinātu patērētājiem atbilstošu ūdens kvalitāti (Ministru kabineta 2017. gada 14. novembra noteikumi Nr. 671 “Dzeramā ūdens obligātas nekaitīguma un kvalitātes prasības, monitoringa un kontroles kārtība”), arī Latvijā dzeramajam ūdenim tiek noteikta mangāna maksimāli pieļaujamā koncentrācija - 0,05 mg/l.
Problēmas, kas saistītas ar palielinātu mangāna daudzumu dzeramajā ūdenī:
Garša un izskats – ūdenim ir raksturīga metāliska piegarša, reizēm - brūni sarkana nokrāsa. Reaģējot ar tanīnu tējā, ar kafiju vai dažiem alkoholiskajiem dzērieniem, ūdenī veidojas melnas nogulsnes, kas ietekmē gan dzēriena garšu, gan izskatu.
Nosēdumi un nogulsnes – paaugstinātas mangāna koncentrācijas gadījumā rodas brūnganmelni nosēdumi uz traukiem, izlietnēm, vannām, sanitārajām iekārtām, kā arī brūni melni traipi uz veļas. Šos traipus praktiski nav iespējams nomazgāt ar ziepēm un mazgāšanas līdzekļiem, bet lietojot hloru saturošus balinātājus, traipi kļūst intensīvāki.
Ietekme uz veselību
Mangāns ir mikroelements, kurš būtiski ir nepieciešams cilvēka organismam. Mangāns ir vajadzīgs šūnu fermentiem (mangāna superoksīda dismutāzei, piruvata karboksilāzei), kā aktivators kināzes, dekarboksilāzes, transferāzes, hidrolāzes u.c. fermentu darbībai organismā. Mangāns cilvēka organismā tiek uzņemts galvenokārt ar pārtiku – augu valsts produktiem. Mangāns lielā daudzumā sastopams tējā – 1 krūze tējas satur 0,4 – 1,3 mg mangāna. Ar pārtikas piedevām mangāns tiek uzņemts līdz pat 2,4 mg dienā. Jāatzīmē, ka zīdaiņu barība, salīdzinot ar mātes pienu, satur daudz vairāk mangāna.
Mangāna deficīts cilvēkiem ir sastopams reti, bet mangāna pārdozēšanas gadījumos šī elementa nelabvēlīgā iedarbība ir atkarīga no veida, kādā tas nokļuvis organismā (ieēdot, iedzerot vai ieelpojot), cilvēka vecuma un vispārējā veselības stāvokļa. Primārais mangāna iedarbības mērķa orgāns cilvēka organismā ir nervu sistēma. Paaugstinātas mangāna koncentrācijas, galvenokārt ieelpojot darba vidē, rada nelabvēlīgu iedarbību uz nervu sistēmu, kas izpaužas kā kustību un līdzsvara traucējumi. Tomēr ir arī daži epidemioloģiskie pētījumi, kuros konstatēti līdzīgi neiroloģiskie simptomi vecākiem cilvēkiem, kuri ilgstoši lietojuši dzeramo ūdeni ar paaugstinātu mangāna saturu. Visjutīgākie pret palielināta mangāna daudzuma uzņemšanu ir zīdaiņi, mazi bērni, gados vecāki cilvēki un cilvēki, kas slimo ar aknu slimībām (ar traucētu žults izdalīšanos).
ASV Nacionālās pētniecības padomes rekomendācijās tiek noteikti šādi droši uzņemtā mangāna daudzumi: bērniem līdz 1 gada vecumam - no 0,3 – 1 mg/dienā, bērniem līdz 10 gadu vecumam – 1-2 mg/dienā, bet bērniem no 10 gadu vecuma un pieaugušajiem – 2-5 mg dienā. Ir aprēķināts pieļaujamais mangāna uzņemšanas daudzums dienā (TDI) - 0,06 mg/kg svara, pamatojoties uz augstāko pieļaujamo mangāna uzņemšanas daudzumu - 11 mg dienā.
Tiek pieņemts, ka 20% no TDI vērtības var uzņemt ar dzeramo ūdeni (60 kg smagam cilvēkam, kurš patērē 2 l dzeramo ūdeni dienā). Tā kā mangāna iedarbības sekas uz nervu sistēmu tās attīstības stadijā nav vēl pilnībā izpētītas, būtiski svarīgi ir ievērot mangāna koncentrācijas atbilstību dzeramajā ūdenī, kuru lieto grūtnieces, zīdaiņi un mazi bērni. Ir konstatēts, ka maza bērna organisms absorbē vairāk mangāna nekā gados vecāka cilvēka organisms, bet izdala mazāk. Tādēļ Pasaules Veselības organizācija ir noteikusi cilvēka veselībai nekaitīgu mangāna vadlīnijas vērtību dzeramajā ūdenī – 0,4 mg/l. Šī vērtība ir noteikta, lai pilnībā pasargātu no iespējamās mangāna nelabvēlīgās ietekmes uz nervu sistēmu pat ļoti jutīgus cilvēkus.
Mangāna koncentrācijas samazināšanas iespējas
Lai varētu izstrādāt nepieciešamos pasākumus mangāna koncentrācijas samazināšanai dzeramajā ūdenī, nepieciešams precīzi noteikt mangāna koncentrācijas lielumu, ūdeņraža jonu koncentrāciju jeb pH, ūdens cietību, ūdenī izšķīdušā skābekļa daudzumu, kā arī noteikt mangāna baktērijas klātbūtni. Mangāna koncentrācijas samazināšanai izmanto ķīmiskas vielas, kā hloru, kālija permanganātu vai ūdeņraža peroksīdu, kas veicina ūdenī izšķīdušā mangāna reakciju ar skābekli. Oksidēšanās reakcijā izveidojušās nešķīstošās nogulsnes (precipitātu) filtrē, izmantojot membrānu filtrus ar dabīgām mangāna smiltīm vai ceolītu. Var izmantot arī dzeramā ūdens ozonēšanu (ar spiediena tipa aeratoru) ar tai sekojošu ūdens filtrēšanu.
Izmantotā literatūra