Sulfāti apkārtējā vidē
Sulfāti ir dabā plaši sastopami. Dabā sulfāti atrodami dažādu minerālsāļu sastāvā. Izplatītākie - ģipsis, celestīns un barīts tiek izmantoti būvmateriālu ražošanā. Sulfāti ir sastopami gandrīz visos dabīgajos ūdeņos. Sulfāti ir viena no lietus ūdens izšķīdušajām komponentēm. Gruntsūdeņos sulfāti nonāk, ūdenim skalojoties caur minerāliem, virszemes ūdeņos – izskalojoties no augsnes. Sulfāti rodas augu un mirušo dzīvnieku sadalīšanās procesos.
Jūras ūdens satur apmēram 2700 mg/l sulfātu, upju un ezeru ūdeņos sulfātu koncentrācija var svārstīties robežās no 0 līdz 630 mg/l, gruntsūdeņos līdz 230 mg/l.
Sulfāti ar bāriju, kalciju, magniju, kāliju un nātriju veido ūdenī labi šķīstošus sāļus. Ūdenī izšķīdušie sāļi var tikt reducēti līdz sulfīdiem un iztvaikot gaisā kā sulfīdu gāze (H2S) vai arī nogulsnēties kā nešķīstoši sāļi un iekļūt dzīvos organismos.
Rūpniecībā plaši izmanto sērskābi - minerālmēslu (fosfātu un amonija sulfāta) ražošanā, ķīmiskajā (krāsu, stikla, papīra, ziepju, tekstilizstrādājumu, biocīdu produktu - (fungicīdu, insekticīdu) ražošanā, kā arī farmaceitiskajā rūpniecībā (zāļu ražošanā). Sulfātus izmanto arī metāla rūpniecībā, ādu apstrādē un notekūdeņu attīrīšanai. Alumīnija sulfātu izmanto kā sedimentācijas (nogulsnēšanās) aģentu dzeramā ūdens attīrīšanā.
Sulfātu koncentrācijas palielināšanās gruntsūdeņos ir saistāma arī ar ražošanas procesu emisijām, bet lauksaimniecībā – ar pārmērīgu minerālmēslu lietošanu. Sadegot akmeņoglēm, gaisā izplūst sēra dioksīds, kas saskaroties ar ūdens tvaikiem, fotolītiskas vai katalītiskas oksidēšanās rezultātā veido sērskābi, kura "skābā" lietus vai sniega veidā nonāk augsnē un virszemes ūdeņos, palielinot sulfātu saturu tajos. Ir bieži vien novērots, ka sulfātu līmenis virszemes ūdeņos palielinās līdz ar sēra dioksīda emisiju palielināšanos atmosfēras gaisā.
Sulfāti dzeramajā ūdenī
Pasaules Veselības organizācijas dzeramā ūdens kvalitātes vadlīnijas nenosaka uz veselības efektiem balstītu vadlīniju vērtību sulfātiem, tomēr ņemot vērā sulfātu iedarbības efektus uz kuņģa – zarnu traktu, rekomendē ievērot prasību – lai sulfātu koncentrācija dzeramajā ūdenī nepārsniegtu 500 mg/l, bet saistībā ar ūdens garšas izmaiņām – nepārsniegtu 250 mg/l.
Eiropas Savienības direktīva – Padomes direktīva 98/83/EK par dzeramā ūdens kvalitāti, nosaka sulfātu maksimāli pieļaujamo koncentrāciju 250 mg/l. Kura saskaņā ar Ministru kabineta 2017. gada 14. novembra noteikumiem Nr. 671 “Dzeramā ūdens obligātās nekaitīguma un kvalitātes prasības, monitoringa un kontroles kārtība” tiek pieņemta Latvijā. Parasti sulfātu jonu koncentrācija dzeramajā ūdenī ir ievērojami zemāka par to koncentrāciju, kas var kaitīgi ietekmēt cilvēka veselību.
Latvijā veiktajos dzeramā ūdens izmeklējumos valsts auditmonitoringa programmas ietvaros vairākās vietās (Jelgavas pilsētā un rajonā, Jūrmalas pilsētā, Tukuma, Bauskas un Rīgas rajonos) ir konstatēti sulfātu jonu koncentrācijas pārsniegumi t.sk. 2008. gadā sulfātu koncentrācija bija robežās no 282 - 660 mg/l.
Palielināta sulfātu jonu koncentrācija dzeramajā ūdenī (virs 250 mg/l) varpiešķirt ūdenim nepatīkamu mazliet rūgtu piegaršu.
Sulfātu jonu garšas sliekšņa koncentrācijas:
| visiem sulfātu sāļiem | 300 mg/l (250- 500 mg/l) |
| Na2 SO4 | 525 mg/l (250- 900 mg/l) |
| Ca SO4 | 525 mg/l (400- 600 mg/l) |
| Mg SO4 | 525 mg/l (400-600 mg/l) |
Sulfātu sāļu palielināta koncentrācija dzeramajā ūdenī var paātrināt tērauda cauruļu un virsmu koroziju. Sulfātus samazinošās baktērijas var veicināt metāla cauruļu korozijas procesus. Šo baktēriju radītais ūdeņraža sulfīds var negatīvi ietekmēt ūdens estētisko kvalitāti, piešķirot tam nepatīkamu garšu un smaku, kā arī paātrināt metāla un cauruļu koroziju.
Palielināta sulfātu jonu klātbūtne dzeramajā ūdenī var samazināt ūdens dezinfekcijas efektivitāti.
Ietekme uz veselību
Cilvēka organismā sulfāti galvenokārt nokļūst ar pārtiku un dzeramo ūdeni. Sulfāti tiek izmantoti kā stabilizējošie aģenti un konservanti pārtikas ražošanā. Cilvēka zarnu traktā sulfīdi oksidējas līdz sulfātiem.
Ik dienas cilvēks ar dzeramo ūdeni, gaisu un pārtiku uzņem apmēram 500 mg sulfātu. Tie ir atrodami gandrīz visos ķermeņa audos, lielākā koncentrācijā - saistaudos. Sulfāti piedalās cilvēka organismā norisošajos fizioloģiskajos procesos - metaboliski aktīvo kaulu un zobu veidošanā. Ir pierādīts, ka proteīna polisaharīdu sulfāti ir iesaistīti kaulu attīstības regulēšanas procesos.
No cilvēka organisma sulfāti tiek izvadīti ar urīnu un fekālijām, daļa arī ar žulti un aizkuņģa dziedzera sekrētu.
Sulfāti ir vieni no vismazāk toksiskiem anjoniem, kas tikai lielā koncentrācijā var izraisīt kuņģa - zarnu trakta kairinājuma simptomus un zarnu darbības traucējumus (caureju).
Galvenie fizioloģiskie efekti, kurus var izraisīt pārmērīgi liela sulfātu uzņemšana, ir kuņģa - zarnu trakta kairinājuma simptomi, caureja un organisma pakāpeniska atūdeņošanās.
Caureja iespējama, ja cilvēks lieto dzeramo ūdeni, kurā sulfātu koncentrācija pārsniedz 600 mg/l. Līdztekus caurejai, kā blakusefekts, novērojama organisma atūdeņošanās. Taču ar laiku organisms adaptējas, un caurejas simptomi vairs nav novērojami pat pie augstas sulfātu koncentrācijas. Tomēr jāatzīmē, ka mazu bērnu uzturā nedrīkstētu lietot dzeramo ūdeni ka sulfātu koncentrācija pārsniedz 400mg/l.
Sulfāta jonu koncentrācijas samazināšanas iespējas dzeramajā ūdenī
Sulfātu jonu koncentrāciju dzeramajā ūdenī var noteikt ar gravimetrisko metodi, kā arī ar jonu hromatogrāfijas palīdzību.
Sulfātu jonu koncentrāciju dzeramajā ūdenī var samazināt izmantojot reversās osmozes vai jonu apmaiņas metodes, kā arī veicot ūdens destilēšanu. Jāatzīmē, ka ogles filtri, sedimentācijas filtri un ūdens mīkstināšana sulfātu daudzumu nesamazina.
Izmantotā literatūra:
1. Sulfate in drinking water. Background document for development of WHO Guidelines for drinking water quality, WHO, 2004 http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/sulfate/pdf
2. Health effects from exposure to high levels of sulfate in Drinking water study, 1999, Office of drinking water ang groudwater U.S. EPA http://www.epa.gov/safewater/contaminants/unregulated/pdfs/study_sulfate_epa-cdc.pdf
3. Guidelines for drinking – water quality, third edition, volume 1, Recommendations, WHO, Geneva, 2008 http://www.who.int/entity/water_sanitation_health/dwq/fulltext.pdf
4. Padomes direktīva 98/83/EK (1998.gada 3. novembris) par dzeramā ūdens kvalitāti http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ.do?uri=DD.15:04:31998L0083:LV:PDF