В воде превышение марганца: Статьи от BWT о «Марганец в питьевой воде: почему необходимо очищать воду от марганца»

Статьи от BWT о «Марганец в питьевой воде: почему необходимо очищать воду от марганца»

Марганец принято относить к группе тяжелых металлов, это вещество распространено не столь сильно, как железо, но встречается довольно часто, и по своим свойствам напоминает само железо. В результате повышенного содержания марганца в воде на внутренних поверхностях водопроводных труб и водогрейного оборудования начинают накапливаться отложения этого металла, которые, в свою очередь, могут вызывать закупорку и ухудшение процессов теплообмена, поэтому следует задуматься о качественной водоочистке. Кроме того, такая вода оставляет несмываемые следы на сантехнических устройствах. Стоит также отметить, что это далеко не весь вред, который может принести жидкость с повышенной концентрацией марганца, так марганец в питьевой воде является одной из основных причин ее неприятного вкуса, к тому же употребление такой жидкости для утоления жажды и приготовления пищи негативно сказывается на состоянии человеческого организма. Как показали последние исследования, употребление воды, чрезмерно обогащенной марганцем, приводит к снижению интеллектуальных способностей у детей. Постоянное употребление питьевой воды, в которой концентрация марганца превышает 0,1 мг/л, может спровоцировать возникновение серьезных заболеваний костной системы.

Решения BWT для обезжелезивания воды:

Стоит отметить, что на сегодняшний день проблема повышенного содержания марганца в питьевой и водопроводной воде стоит практически также остро, как и проблема воды с повышенной концентрацией железа. По этой причине во многих современных государствах, в том числе и в Российской Федерации, удаление марганца и железа – это одна из основных задач водоочистки. Не смотря на это, многие люди устанавливают в своих домах и квартирах дополнительные фильтрующие системы с целью получения оптимального состава жидкости, столь необходимой всем живым организмам для нормального существования.

Если в водопроводной или в питьевой воде превышена допустимая концентрация марганца, то жидкость приобретает желтоватый оттенок и имеет малоприятный вяжущий привкус. Пить такую воду не только неприятно из-за плохого вкуса, но и опасно для здоровья. Так, повышенное содержание марганца в питьевой воде грозит заболеваниями печени, в которой, в основном, и концентрируется этот металл. Кроме того, марганец, употребленный вместе с водой, имеет способность проникать в тонкий кишечник, кости, почки, железы внутренней секреции и даже поражать головной мозг. Важно знать, что в результате постоянного употребления питьевой воды, в которой превышено содержание данного химического элемента, может начаться хроническое отравление этим опасным для здоровья металлом. Отравление имеет либо неврологическую, либо легочную форму. В случае неврологической формы отравления у пациента могут наблюдаться следующие симптомы:

• Полное безразличие к происходящим вокруг событиям;
• Сонливость;
• Потеря аппетита;
• Головокружения;
• Сильные головные боли.

Если же отравление было крайне сильным, не исключена потеря координации движений, судороги, боли в спине, резкая перемена настроения. Люди, отравившиеся марганцем, могут внезапно расплакаться или же наоборот расхохотаться. Ко всему вышеперечисленному добавляется повышенный тонус лицевых мышц, который является причиной изменения выражения лица больного. Так что марганец в питьевой воде крайне опасен для здоровья человеческого организма.

Все вышеперечисленное позволяет без тени сомнения заявлять о необходимости очистки питьевой и обычной водопроводной воды в случае, если концентрация марганца превышает допустимые нормы, а точнее 0,1мг/л. Более того в некоторых странах предельная концентрация марганца не превышает 0,05 мг/л – настолько опасным считается это вещество. В целом все существующие на сегодняшний день способы водоподготовки и очищения воды от марганца сводятся к следующему принципу. Первоначально происходит окисление двухвалентного марганца (именно в этой форме он поступает в водопроводные коммуникационные системы из природных источников) до трех- и четырехвалентного марганца. Окисленный четырехвалентный марганец в результате реакции с определенным веществом образует нерастворимый осадок, который устраняется посредством фильтров механической очистки. В роли нерастворимого осадка могут выступать оксиды, гидроксиды или же соли кислот; вид осадка, в первую очередь, зависит от типа используемого реагента и выбранного метода.

Повышенное содержание марганца в питьевой воде

Марганец в небольших количествах содержится во всех организмах и является микроэлементом. Он регулирует процессы образования крови и функции половых желез, а так же контролирует процесс роста.

          Как появляется марганец в воде?

Марганец относится к группе тяжелых металлов. В открытую воду он может поступать вместе с талыми и грунтовыми потоками с тех участков земли, которые «подкармливают» марганцесодержащими удобрениями из-за естественного недостатка этого вещества в почве.

Еще одной возможной причиной называют поднятие воды с глубинных слоев из-за тектонических движений, содержащей некоторое количество марганца, в верхние слои и последующее их смешение. Только при наличии большого количества марганца в воде его можно определить органолептически. Такая вода имеет заметный вяжущий привкус и желтоватую окраску.

Норма примесей марганца в воде

Концентрация марганца в организме человека не превышает тысячных долей процента, поэтому обилие его в воде недопустимо. Доза, обладающая токсичными свойствами для человека, равняется 40 мг в день. Летальная доза до сих пор не определена. Лишь в некоторых организмах содержание этого вещества больше. К ним можно отнести свеклу (около 0,3%), муравьев (0,5%) и некоторые бактерии (до нескольких процентов).

Но важно отметить, что во врачебной практике не отмечались случаи отравления из-за высокого содержания марганца в пище или воде, ведь этот элемент относят к наименее ядовитым. Обычно негативное влияние марганца проявляется из-за постоянных выбросов на производстве. Разрушающее влияние этого вещества и конкретно марганцесодержащей воды обычно не проявляется сразу. Для развития клинической картины иногда требуется несколько лет из-за постепенного нарастания количества марганца в организме.

Содержание в воде подвержено сильным колебанием, например, в таких природных источниках, как родники, количество этого вещества может разниться в два-три раза.

Предельно допустимая концентрация марганца в питьевой воде и воде для бытового использования в России составляет 0,1 миллиграмма на литр воды.

            Вред для здоровья человека и животных

Накопление марганца в организме приводит к нарушениям в работе центральной нервной системы. Первые признаки этого: быстрая утомляемость, постоянная сонливость, ухудшение памяти. Связано это с резким изменением концентрации микроэлемента и неспособностью организма подстроиться под него.

Постоянное увеличение количества марганца в организме из-за его поступления с водой может привести к развитию аллергических реакций на совершенно разные вещества.

Из-за свойств, присущих всем тяжелым металлам, марганец может откладываться в организме. Это выражается в мочекаменной болезни, закупоривании сосудов и, как следствии, сердечно-сосудистых заболеваниях, проблемах с печенью и железами внутренней секреции.

Из-за возможности закупоривания проходов и одновременного усиления аллергических реакций марганец так же приводит к проблемам с легкими и различным хроническим заболеваниям, например, бронхиту.

Одну из самых опасных, но пока не рассмотренных проблем, представляет собой возможное мутагенное влияние микроэлемента на организм. Конкретных доказательств мутагенным процессам еще нет, но они объясняются перестройкой функций организма, который вынужден подстраиваться под новую концентрацию марганца.

Избыток приводит к заболеваниям костей. Они становятся более хрупкими и ломкими, резко возрастает опасность переломов.

При слишком сильном отравлении марганцем может наблюдаться «марганцевое безумие», проявляющееся в нарушениях поведения, галлюцинациях, агрессивности и т.д. Но количество марганца в воде, способное вызвать такую реакцию, пока не наблюдалось.

Опасность марганца заключается в его не до конца изученных свойствах и сложностях с его нахождением в воде. Небольшие концентрации этого вещества не вредны для организма, но постоянные накопление могут нанести ущерб. Именно поэтому допустимые нормы содержания жестко должны контролироваться.

Е.П. Подовинникова, врач-эпидемиолог ГУЗ СО «Пугачевская РБ»

Марганец в воде: чем опасно превышенное содержание в скважине, влияние на организм

Наличием водопровода в частном доме сейчас уже никого не удивишь. В систему водоснабжения, как правило, жидкость подается из водоскважины. Однако никто не может гарантировать, что при этом она будет надлежащего качества. В ней могут находиться как полезные, так и вредные для здоровья человека вещества. Разберемся в нашей статье, как появляется марганец в питьевой воде из скважины, каково его влияние на организм, как определить содержание и чем опасно превышение.

Как этот элемент образуется в природных водах

По-настоящему безопасные источники питья в наше время — большая редкость. Поэтому, перед употреблением живительную влагу требуется очищать. Этот непростой, но крайне необходимый процесс осуществляют на водоочистных станциях.

В ряде российских регионов почва отличается обилием марганцевых солей. Попадание этого вещества в питьевую жидкость — неизбежно, что превращается в серьезную проблему. От переизбытка марганца надлежит избавляться, чтобы не подвергать риску здоровье населения.

В чистом виде он встречается редко, в основном является составляющей различных минералов, железистой и кислой руды. В природе он попадает в воду двумя способами:

1. Природным. При вымывании из почвы или при разложении органических соединений (растительных, животных).

2. Техногенным. Вместе с отходами производства химической и металлургической промышленности, которые в изобилии сбрасываются в близлежащие водоемы.

Так каково же содержание марганца в жидкости? Большую роль играет географическое местоположение и разновидность самой воды. Морская, к примеру, содержит 2 мкг на кубический дм, речная от 1 до 1,6. Но самая большая концентрация элемента в подземных. Здесь значение порой зашкаливает до сотен и даже тысяч мкг. Чаще всего марганцевые соли соседствуют с железом (его количество на порядок меньше).

Причины появления

По степени распространенности вещество занимает 14 место среди остальных минералов во всем известной таблице Менделеева. Встречается оно повсеместно: в грунте, жидкости, в животных и растениях и даже человеческом теле.

Понятное дело, что зачастую его содержание оказывается сверх установленной нормы. В воде из скважины превышение объясняется избытком марганца в земле. Микроэлемент из нее систематически вымывается, попадает в источник и направляется прямиком в систему водоснабжения. Но стоит знать, что это не единственный путь, благодаря которому марганцевые соли появляются в домашнем водопроводе. Объяснений на самом деле несколько:

• попадание биологических продуктов распада;

• сброс в водоемы отходов предприятий химической и металлургической промышленности;

• в стоках оказываются удобрения, используемые в сельскохозяйственной деятельности;

• находящиеся рядом с источником керамические заводы и другие предприятия.

Норма содержания

Присутствие марганца в воде — нормальное явление. Главное — чтобы его количество соответствовало определенным показателям.

Таблица норм:

Выяснить состав жидкости не составит труда в санитарной инстанции или ближайшей частной лаборатории. Результаты удастся получить на руки уже через 3, максимум 7 дней.

Для чего можно использовать содержимое водопроводных труб с обилием марганцевых солей

К сожалению, вариаций полезного применения такой жидкости нет. Употребление ее способно причинить серьезный вред здоровью. Систематическое питье крайне нежелательно. Пара кружек кофе с марганцем ежедневно способствуют накоплению элемента в организме, со временем поражение внутренних органов неизбежно.

К слову, важно различать марганец и марганцовку в воде. Второй вариант добавляют целенаправленно при принятии ванн, раствор оказывает благоприятное обеззараживающее и заживляющее воздействие. А вот первый — незваный гость, приносящий исключительно вред.

Использовать такую воду в бытовых нуждах тоже нехорошо. Обилие вещества представляет опасность для любой бытовой техники и систем:

• забивается комплекс водоснабжения, затрудняется проходимость;

• появляющийся налет в трубах способствует снижению теплоотдачи, из-за чего в помещении падает температура;

• электрочайники, водонагреватели, стиральные и посудомоечные машины — все они выходят из строя при появлении накипи.

В свою очередь вред, причиненный техническим устройствам, отражается на самочувствии домочадцев. Так, например, не далеко до простудных заболеваний, если система отопления функционирует неполноценно.

Небезопасно не только употреблять содержащую марганец жидкость, но и использовать ее для умывания, чистки зубов. Постиранная ею одежда теряет свой цвет, становится желтой или серой.

Осуществлять полив огорода тоже не лучшее решение. Избыток вещества попадает в овощи и фрукты, которые потом оказываются на обеденном столе. Домашних животных также следует оградить от употребления опасного питья.

Единственный потребитель, для которого обогащенная марганцевыми солями жидкость будет полезна — комнатные растения. Микроэлемент дезинфицирует почву и защищает от вредных насекомых. Но даже при этом нельзя поливать цветы этим составом регулярно. Это скорее единоразовое мероприятие.

Чем грозит превышение марганца в питьевой воде

В больших количествах это вещество оказывает вредоносное влияние, в малых может принести и пользу.

Полезные функции элемента

Человеческий организм получает его вместе с питьевой водой и пищей. В нужной концентрации он жизненно необходим. Марганцевые соли принимают активное участие во многих физиологических процессах:

• корректируют уровень глюкозы;

• выступают сдерживающим фактором при развитии сахарного диабета;

• оказывают поддержку нервной системе;

• участвуют в выработке холестерина;

• задействуются в образовании костной и хрящевой тканей;

• помогают регулировать липидный обмен;

• воздействуют на клеточное деление;

• активизируют ферменты, необходимые для усвоения витаминов В1, С и биотина.

Избыточное потребление углеводов приводит к выведению марганца из организма. Поэтому, иногда человеку недостает этого вещества до суточной нормы. Особенно часто подобное происходит с беременными, кормящими женщинами и спортсменами.

Чем опасно превышение для нервной системы

Мы уже выяснили, что данный элемент имеет свойство накапливаться. Регулярное использование чрезмерно обогащенной им воды приводит к нарушениям в работе ЦНС. Существует три стадии проявления заболевания.

На первой человек быстро устает, постоянно испытывает сонливость. Его конечности слабеют, повышается активность слюнных и потовых желез. Лицевые мышцы ослабевают, что негативно сказывается на мимике.

Психика заболевшего тоже претерпевает изменения:

• интересы больного становятся ограниченными;

• существенно снижается желание двигаться;

• мыслительная деятельность притупляется;

• ослабевает память.

Если запустить ситуацию, своевременно не диагностировать недуг и не приступить к его устранению, повреждения могут стать необратимыми.

При переходе заболевания во вторую стадию, симптомы энцефалопатии становятся более выраженными:

• появляется апатия;

• постоянно хочется спать;

• снижается работоспособность;

• имеет место мнестико-интеллектуальный дефект;

• движения замедляются, происходит произвольное мышечное сокращение.

Выходит из строя эндокринная система, конечности начинают неметь. Второй этап значительно опаснее первого. Ведь даже если устранить причину болезни (избавиться от избытков марганца в питьевой жидкости), процесс уже не остановится. Недуг продолжит прогрессировать продолжительное время. В итоге приглушить его можно, а вот искоренить окончательно — не удастся.

Третий этап отличается тяжелейшими поражениями двигательных функций:

• страдает произношение;

• речь делается неразборчивой, смазанной;

• лицо приобретает эффект маски;

• способность двигаться сильно снижается;

• при ходьбе больного шатает, он широко расставляет ноги;

• проявляется парез стоп.

Психика тоже в корне меняется. Человек погружается в апатию или наоборот, начинает демонстрировать беспричинные всплески эмоций (может плакать и смеяться одновременно). Не понимает, что серьезно болен, не воспринимает болезнь. Такие проблемы накладывают существенный отпечаток на все сферы его жизни.

Перечисленные последствия можно смело назвать ужасающими. Именно поэтому необходимо своевременно выявлять истоки недуга и обращаться за помощью.

Как определить присутствие вредоносного микроэлемента

Этот тяжелый металл не зря считается постоянным спутником железа. Переизбыток последнего свидетельствует о его наличии. Но не обольщайтесь, даже если жидкость в вашем водопроводе не железистая, это не значит, что в ней не присутствуют марганцевые соли.

Вред большого содержания марганца и железа в воде неоспорим, остается выяснить, как это определить.

Малое количество вещества очень сложно выявить самостоятельно. Очевидным его наличие становится только при большой концентрации. Следует запомнить. какие признаки говорят о его присутствии в системе водоснабжения:

• наблюдается выпадение характерного черного осадка;

• как до кипячения, так и после ощущается настойчивый вяжущий привкус;

• появляется неприятный запах;

• питьевая вода из крана становится желтоватой;

• при контакте с ней кожа рук и ногти темнеют;

• сантехника покрывается неизвестно откуда взявшимися темными пятнами;

• забиваются водопроводные трубы.

Поэтому содержание данного элемента нужно систематически мониторить. Верное решение — регулярно брать пробы, проводить анализ состава. Только так будет возможно избежать серьезных проблем с состоянием домочадцев.

Уровень микроэлемента варьируется в зависимости от погодных условий. Зимой ее количество возрастает из-за застоя вод, в теплое время года снижается.

Как очистить воду от марганца

Прежде чем приступать к очистке, следует провести полноценный анализ, и только после этого подбирать подходящий способ.

Чаще всего данный микроэлемент участвует в соединениях в виде соли. Что объясняет его способность прекрасно растворяться в жидкости. Исходя из этого положения, удаление его возможно только тогда, когда он станет нерастворимым. А для этого предстоит задействовать одну из техник окисления:

1. Задействование мощных окислителей. pH при этом не подлежит регулированию.

2. Использование не таких сильных окислителей с параллельным повышением pH.

3. Планомерное увеличение pH с усиленным окислителем.

Методы удаления

Чтобы понять, какой из них следует задействовать, нужно определить количество вредной примеси. Делается это посредством анализа, позволяющего выяснить концентрацию элемента.

Аэрация

Самая простая методика, поэтому используется очень часто. Применяют ее при присутствии в воде двухвалентного железа. В процессе окисления оно превращается в гидроксид, который впоследствии вбирает в себя марганец и окисляет вещество.

Каталитическое окисление

Гидроксид 4-х валентного Mn окисляет его же 2-х валентный оксид. Нерастворимым он становится при воздействии полученного 3-х валентного оксида.

Деманганация перманганатом калия

Идеальное решение для очищения всех типов вод. Марганец окисляется калием, который превращает его в оксид. Он уже гораздо хуже поддается растворению. По окончании процесса жидкость предстоит профильтровать.

Введение реагентов-окислителей

В данном случае задействуют один из реагентов. Наиболее часто озон, хлор, его диоксид и гипохлорит натрия. Иногда количество необходимых для реакции веществ нужно увеличить. Причинами увеличения могут выступать: pH воды, наличие в ней органических примесей, технические особенности используемого оборудования.

Ионный обмен

Для его выполнения требуются два типа смол: катионообменная и анионообменная. С целью удаления марганцевой соли из жидкости, проводится последовательная ее обработка в слоях ионообменного материала.

Этот метод очистки считается весьма перспективным. Главное — грамотно осуществлять подбор смол, участвующих в процессе.

Дистилляция

В основе лежит изменение агрегатного состояния воды за счет кипячения. Закипает она при 100 градусах, а вот другие вещества превращаются в пар при иных температурах. Так, чистая жидкость испаряется первой, а соли марганца существенно позже. Это очень простой доступный способ. Единственный его недостаток — энергозатратность.

Фильтры для очистки

Понимая, почему в воде много марганца и чем опасно повышенное его содержание, следует задуматься, как себя обезопасить. Средства для очистки представлены в широком ассортименте. Остановить свой выбор на чем-то конкретном бывает непросто. Каждый прибор обладает своими техническими особенностями и предназначается для фильтрации как в домах, так и в квартирах.

Сейчас на рынке все большую популярность обретают именно отечественные производители. Покупатели все чаще отказываются приобретать импортные аналоги товаров. Объясняется это просто — только местные изготовители способны поставлять высококачественную продукцию максимально адаптированную к нашим условиям жизни.

Российская компания «Вода Отечества» осуществляет свою деятельность с 1991 года. За это время организация наладила собственное производство очистных систем для бытовых и централизованных потребителей.

Система обезжелезивания «Аметист»

Из преимуществ установки надлежит отметить:

• Высокую эффективность очистки методом аэрации.

• Почти неограниченный срок эксплуатации загрузки фильтра.

• Вода на выходе экологически чистая, так как не обрабатывается реагентами.

• Комплекс полностью автоматизирован.

• Обслуживание необходимо лишь в рамках периодического контроля.

• Малые затраты на эксплуатацию.

Схема установки:

Фильтр SF-m 2 в 1 Clack

Отфильтровывает примеси железа и марганца, контролирует уровень жесткости воды. Достоинства прибора:

• Наличие новейшей автоматики (США).

• Большой ресурс фильтрации.

• Экономичное расходование соли.

• Система умной промывки (существенная экономия жидкости).

• Привлекательная стоимость.

• Может использоваться для любого источника водоснабжения.

• Солевой раствор не представляет опасности для септика.

• Период эффективного функционирования — 30 лет.

• Фильтрующая среда способна прослужить не менее 7 лет.

Прибор прекрасно подойдет для семьи из 2-3 человек.

Обезжелезиватель CF Runxin

Это фильтр с одной колонной, освобождающий воду от металлических примесей. Его неоспоримые плюсы:

• Новейшая автоматика (Китай).

• Увеличенный ресурс фильтрации.

• Его можно использовать при любых типах загрязнений.

• Задействуется фильтрующая среда последнего поколения Birm.

• Невысокая стоимость.

• Совместимость с любым источником.

• Жидкость, сливаемая в дренаж, полностью безопасна для септика.

• Продолжительность срока эксплуатации — 30 лет.

• Очищающий элемент прослужит до 3 лет.

• Исключены расходы на обслуживание.

Схема подключения:

Имея представление о том, чем вреден марганец в воде и как бороться с его переизбытком, можно не беспокоиться за себя и своих близких. В решении любой проблемы следует отдавать предпочтение грамотному подходу. Не пускайте ситуацию на самотек, халатность может стоить слишком дорого. Сотрудники компании «Вода Отечества» с удовольствием проконсультируют вас по поводу подходящего для ваших целей оборудования и помогут определиться с выбором правильной очистной системы.

Марганец и его содержание в воде.

Марганец является естественным минералом, который присутствует в почве, минералах и в различных горных породах природного происхождения. В большом количестве содержится в зерновых, а так же в овощах. Марганец полезен для рациона человека именно в пище, где его содержание не велико. В питьевой воде его концентрация зачастую превышает норму, а большое содержание марганца наносит вред здоровью.

Превышение марганца в скважине или колодце – обычное дело. Этот элемент отлично взаимодействует с железом и может образовывать на воде характерные пятна шоколадно-коричневого цвета.

Удаление марганца из питьевой воды задача не простая, так как очистка зависит от многих факторов, например, состояния окисления, PH воды, наличие других примесей. Практически всегда марганец присутствует в комплексе с железом и сероводородом, что так же усложняет задачу при очистке. Если вы являетесь обладателем посудомоечной машины, то присутствие марганца вы заметите практически сразу – моющие средства сильно повышают уровень PH, марганец принимает твердую (видимую) форму и осаждается на стенках машины. Еще одно место, где можно посмотреть – это бачок унитаза, на воде, содержащей большое количество марганца, появляется пленка, которую легко заметить, посветив фонариком на поверхность.

Очистка воды от марганца.

Водоочистка марганца аналогична очистке железа, хотя существуют некоторые важные различия: удаление марганца фильтром требует более высокого рН, чем при удалении железа. Наилучшим способом будет применение аэрационных систем очистки, а так же комплексных фильтров для очистки воды из скважин и колодцев.

Для хорошей фильтрации необходим высокий PH жидкости и достаточное содержание кислорода. Эффективное удаление марганца происходит при показателе PH выше 8, но этот параметр может несильно отличаться у различных моделей систем очистки. Сегодня удаление марганца происходит достаточно быстро за счет хороших загрузок с гранулированной средой, но не так давно это был процесс, состоящий как минимум из двух или трех фаз, где добавлялся окислитель и требовался постоянный контроль PH.

Влияние марганца на организм человека.

На нашей планете марганец находиться на 14 месте в таблице самых распространенных веществ. Растения, почва, вода – марганец есть везде и во всем. Использование этого элемента весьма широко, например, в сфере медицины или в промышленности. Всем известная «марганцовка», которую мы применяем в быту – тоже марганец.

Марганец имеет огромное значение, хоть в организме его совсем мало, он влияет на усвояемость организмом витамина B1, а этот витамин нужен человеку для нормальной работы пищеварительной, костной и нервной системы. Нашему сердцу так же необходим этот витамин. Замечено, что при дефиците марганца в несколько раз возрастает риск возникновения диабета.

Суточная норма марганца – до 5мг, взрослому человеку, детям достаточно всего 1-2 мг. Превышение нормы не лучшим образом сказывается на здоровье, например, нормальная работа мозга невозможна, если содержание марганца превышено в 7-8 раз. Еще опаснее ежедневное небольшое превышение марганца, которое ведет к отравлению организма.

Опасно употреблять такую воду детям, так как это может сказаться на интеллектуальных способностях ребенка – доказано исследованиями. Отравление организма ребенка проходит намного быстрее, поэтому, вовремя обнаружить проблему очень важно.

Наша бытовая техника и электроника так же не выдерживает превышений этого элемента. Вода с превышением марганца сокращает срок службы электрических бритв, образует накипь на нагревательных элементах чайника, стиральной машины. Страдает водопровод в целом — пропускная способность труб сильно снижается и постепенно вся система выходит из строя. Напитки, которые основаны на воде с большим количеством марганца, неприятные на вкус, а сама жидкость немного желтого цвета.

Симптомы отравления марганцем:

1. Снижение аппетита
2. Головокружения и головные боли
3. Боль в спине
4. Судороги
5. Частые смены настроения
6. Упадок сил, апатия

При постоянном употреблении воды с превышением марганца ведет к общему ухудшению скелета, понижается тонус мышц (в редких случаях атрофия). Страдает буквально все: печень и почки, мозг, увеличивается процент развития раковых заболеваний.

Помните, что никогда не стоить экономить на своем здоровье, его не купишь ни за какие деньги. Фильтр или система для очистки от марганца стоит намного дешевле, чем восстанавливать свое здоровье потом. Выбор за вами!

Избыток марганца в воде: последствия для организма и удаление его из воды

Марганец – 14-й элемент по распространенности на Земле, часто залегает с железом вместе «мы с Тамарой ходим парой», но иногда бывает и в самостоятельном виде.
Если Вы сделали анализ воды и обнаружили, что железо выше нормы, то может в воде присутствовать и марганец выше нормы – нужно с ним бороться.

О железе мы писали в статье «Железо в воде» и к чему приводит его повышенное содержание, и сейчас рассмотрим чем грозит нам Мn.

В свободном виде не существует, обычно в природе встречается в виде оксидов. Также Мn содержится во всех растениях и животных, в микроскопических количествах. Он оказывает влияние на рост, образование крови и функцию половых желез.

Избыточное его накопление сказывается в первую очередь на работе нервной системы: утомляемость, сонливость, ухудшение памяти. Марганец также является политропным ядом, т.е. одновременно может поражать несколько органов и систем организма одновременно. Это относится к легким, сердечнососудистой системе, вызывает аллергический и мутагенный эффект (изменения в структуре генов, структуре и количестве хромосом).

Токсическое влияние на организм происходит при дозе 40 мг в день. Летальное количество не определено. Основное вредное влияние на организм имеют долгие постоянные вдыхания паров, содержащих Мn (например, на производстве) и проявляется в тяжелых нарушениях психики – гиперраздражительность, галлюцинации. При употреблении в пищу может наблюдаться замедление роста, понижение аппетита, замедление функций мозга.

Для того, чтобы развилась клиническая картина отравлением Mn, нужно достаточно много времени, несколько лет, чтобы накопились патологические изменения в организме. Заболевания могут быть выражены даже в увеличении эндемического зоба, при отсутствии дефицита йода.

EcomixДля очистки железа и марганца в воде нужно использовать систему комплексного очищения, которая решает проблемы с качеством воды в одну стадию и в одном фильтре, благодаря уникальному фильтрующему материалу – Ecomix. Этот запатентованный материал уже 12 лет изготавливается на Украине из высококачественных компонентов заграничного производства.

Во время очищения вода проходит через фильтр через многослойный материал Ecomix, каждый слой которого удаляет из воды соли жесткости, железо, марганец, аммоний и органические соединения.
После очищения определенного количества воды фильтр автоматически «регенерируется», восстанавливая свои рабочие функции. При регенерации через фильтрующие слои пропускается раствор соли, который подготавливается автоматически в солевом баке.

Удаленные загрязнения смываются в канализацию. Весь процесс протекает автоматически благодаря электронному контролеру, который регулирует работу системы и затраты воды. Все, что нужно делать, это возобновлять запас соли в баке, а остальное система сделает сама.

Эта система очищения вместе с фильтром грубой очистки решит все ваши нужды по очищению воды для отопительной системы, стиральной машины, санузлов. Для того, чтобы пить воду из-под крана, нужно дополнительно обеззараживать воду ультрафиолетом.

С такой функцией замечательно справляется фильтр eSpring фирмы Amway, который имеет как мощную уф-лампу, способной уничтожать 99,99% потенциально присутствующих в воде болезнетворных бактерий и вирусов, так и сменный картридж с запатентованным угольным фильтром, удаляющим дополнительно соединения хлора, железа, и др. солей.

Подсоединяется к системе потребления холодной воды на кухне, выводится отдельным краном, работает при обычном давлении в водопроводной сети. Передовое электронное управление картриджем показывает срок его замены. Используя предварительную систему водоподготовки Ecomix, фильтр eSpring производительностью 3,4 л/мин вам долго послужит. Система умягчения воды в доме – это ваша забота о здоровье и комфорте вашей семьи.

Ученые ТПУ выяснили причину превышения ПДК марганца в реке Кемеровской области

​Специалисты лаборатории радиационной спектроскопии Томского политехнического университета провели анализ проб воды из реки Яя, являющейся источником питьевой воды для жителей города Тайга.

Исследования проводились по заказу администрации города. Политехники подтвердили, что в предоставленных пробах превышена предельно допустимая концентрация (ПДК) марганца в зависимости от сезона в 5-10 раз, а также сделали выводы о возможных причинах повышения концентрации.

Вопрос качества питьевой воды в Тайге поднимался местными жителями неоднократно. Только в 2017 году из-за превышения ПДК марганца в городе дважды вводили режим ЧС. Как сообщается на официальном сайте администрации Тайгинского городского округа, с 12 января службы системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций Тайги вновь переведены в режим повышенной готовности, а населению организован подвоз питьевой воды. 

Для тщательного проведения анализа речной воды и были привлечены специалисты Томского политеха.

«Мы проанализировали 62 пробы на запах, мутность, цветность, PH, перманганатную окисляемость, общее железо, марганец, жесткость, аммиак, нитраты и нитриты, химическое потребление кислорода, фенол и другие показатели. Также мы проверили речной ил. На основе полученных данных мы сделали заключение, что загрязнение не носит техногенного характера. Повышенная концентрация марганца в воде связана в первую очередь с грунтовыми водами, питающими реки Яя и Березовая. Кроме того, в зимнее время происходит естественная концентрация примесей в воде, в том числе и марганца», — говорит заведующая лабораторией радиационной спектроскопии ТПУ Людмила Шиян.

По словам специалиста, заболоченность территории этого района приводит к повышенному содержанию в реках Яя и Березовая гуминовых веществ, являющихся хорошими сорбентом для тяжелых металлов, в частности марганца. Гуминовые вещества с ионами марганца образуют сложную систему, устойчивую к физико-химическим воздействиям, используемым в технологиях водоподготовки. Для получения чистой питьевой воды, соответствующей СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая» требуется комплексный подход в выборе технологии водоподготовки. Сложность подбора технологии заключается в нестабильности показателей химического состава воды, изменяющихся в период таяния снега, дождливых дней и в жаркое летнее время. Особенно заметен градиент концентраций примесей в зимнее время при вымораживании водоемов.

«Результатом работы явились рекомендации, одна из которых — это организация стадии аэрации, насыщения воды кислородом воздуха. Это достаточно простой и эффективный метод очистки воды от марганца», — отмечает специалист.

Справка:

Марганец относится к тяжелым металлам. Попадает этот элемент в организм человека по большей части с водой. Это касается нефильтрованной воды, в которой содержание данного элемента и железа очень высоко. Повышенные концентрации марганца в организме оказывают влияние на центральную нервную систему человека.

15-кратное превышение допустимого содержания марганца в питьевой воде (централизованное водоснабжение) с. Миловка уфимского района. Новый квартал.

Автор:Шильнов Кирилл Валерьевич
Российская Федерация, Республика Башкортостан, МР Уфимский район
Кому:Глава Республики Башкортостан

В 2014г. в селе Миловка Уфимского района началась застройка нового жилого квартала «Новая Миловка» (3 дома по 39 квартир в каждом, улица Спортивная, дома 1,2 и 3).
Квартал позиционировался застройщиком как «комфорт». Т.е. повышенного уровня и не является жильем эконом. класса.
Застройщик – ГК «Госстрой». Официальный сайт — http://gosstroy.info/
5 ноября 2014 года застройщик получил разрешение на ввод объекта в эксплуатацию и передал квартиры покупателям 28 декабря 2014 года.
После получения квартиры появились подозрения о неудовлетворительном качестве воды, централизованно поставляемой ресурсной организацией ООО ЖКХ «ШЕМЯК» (ОГРН 1090280031203, официальный сайт — http://zhkh-shemyak.narod.ru/)
По результатам анализа воды, сделанном в ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в республике Башкортостан» (исследование № П-2725 от 14 мая 2015г.), установлено, что в воде:
1.    Превышена общая жесткость. Результат 9,8 при нормативе 7,0.
2.    Превышено содержание марганца. Результат 1,582 мг/дм3 при нормативе 0,1 мг/дм3 (превышение в 15 раз).
Сканированный отчет прилагается — https://yadi.sk/i/I9Xu6Slqgsb8j
По результатам вода не может быть отнесена к воде питьевого качества и является технической, что недопустимо для централизованного водоснабжения. Застройщик не мог не знать о тех. условиях подключения к сети, но не предпринял никаких действий для обеспечения надлежащей водоподготовки (установка фильтров на новый квартал/дом, модернизация существующего оборудования района…). Ресурсопоставляющая организация так же не желает предпринимать никаких действий для нормальной водоподготовки питьевой воды.
Самостоятельная очистка воды до надлежащего состояния невозможна в связи со значительным размером очистительной установки (более 0,5 кубометра, установка коттеджного типа) и ее значительной стоимостью.  
Домашние фильтры угольной и механической очистки обеспечат нормализацию жесткости воды, но не обеспечат удаление такого количества марганца.
Домашние установки мембранного типа (обратный осмос) дороги сами по себе и при таком превышении марганца будут требовать очень частой замены фильтрующей мембраны (примерно раз в 3 месяца), стоимостью как треть всей установки, без гарантии 100% очистки воды.
Прошу принудить застройщика или ресурсопоставляющую организацию обеспечить полноценную водоподготовку питьевой воды централизованно поставляемой жителям.
Справочно:
В селе так же в качестве потребителей данной воды: дет. сад, школа, мед. учреждения.
Вред для здоровья человека:
•    повышенное содержание марганца приводит к нарушениям работы нервной системы. Симптомами является утомляемость, сонливость, ослабление памяти. Организм не может усвоить избыточное содержание марганца.
•    повышенное содержание марганца  в воде может вызвать элементарную аллергию как на марганец, так и на другие вещества в комплексе.
•    марганец может вызвать мочекаменную болезнь, закупорку сосудов, нарушение работы вегето-сосудистой системы, проблемы с печенью и железами внутренней секреции. Все эти симптомы вызываются отложениями солей тяжелых металлов.
•    опосредованно благодаря нарушению работы сосудов вкупе с аллергией марганец провоцирует легочные и бронхиальные заболевания. Переизбыток марганца является одной из причин повышения хрупкости и ломкости костей.
•    в редких случая чрезмерная концентрация марганца вызывает «марагнцевое безумие». Человек ведет себя неадекватно, агрессивно, непоследовательно.

Марганец в питьевой воде

Департамент здравоохранения Миннесоты (MDH) разработал рекомендации по обеспечению безопасности питьевой воды в вашем доме. Поскольку это ориентировочные значения, общественные системы водоснабжения не обязаны соответствовать этим значениям, а некоторые нет.

1. Если у вас есть младенец, который пьет воду из-под крана или смеси, приготовленные из водопроводной воды, безопасный уровень марганца в вашей воде составляет 100 микрограммов марганца на литр воды (мкг / л) * или меньше.
2. Если у вас есть младенец, который никогда не пьет воду из-под крана или смеси, приготовленные из водопроводной воды, безопасный уровень марганца в вашей воде составляет 300 мкг / л или меньше.
3. Если всем в вашей семье больше одного года, безопасный уровень марганца в вашей воде составляет 300 мкг / л или меньше.

Питьевая вода с уровнем марганца выше рекомендованного уровня MDH может быть вредна для вашего здоровья, но принятие ванны или душа в ней — нет. Марганец в воде может испачкать белье, вызвать образование накипи на сантехнике, а также ухудшить внешний вид, запах или вкус воды. Марганец также может оставить коричневато-черное или черное пятно на унитазе, душе, ванне или раковине.

Единственный способ узнать уровень марганца в питьевой воде — это обратиться в общественную систему водоснабжения или пройти тестирование водопроводной воды. Все испытания воды должны проводиться в аккредитованной лаборатории. Свяжитесь с лабораторией, аккредитованной Министерством здравоохранения Миннесоты, чтобы получить контейнер для образца и инструкции по его отправке. Вы также можете связаться с вашим округом, чтобы узнать, есть ли у них какие-либо программы, облегчающие тестирование вашей воды.

Если у вас есть бытовая установка для очистки воды, она может снизить уровень марганца в вашей питьевой воде.Исследование MDH в округе Дакота показало, что смягчители воды могут быть эффективным способом снизить уровень марганца в питьевой воде. Вы можете узнать больше о вариантах очистки воды на сайте Home Water Treatment. Свяжитесь с MDH (651-201-4700 или [email protected]) с вопросами.

* Один микрограмм на литр (мкг / л) равняется 1 части на миллиард.

Если у вас есть собственный колодец

Уровень содержания марганца в некоторых грунтовых водах штата Миннесота, естественно, превышает нормативные значения MDH.Вы можете проверить свою питьевую воду на содержание марганца, особенно если младенцы пьют воду из-под крана. Вы несете ответственность за обеспечение безопасности воды в колодце и ее тестирование по мере необходимости.

Если вы используете общественную систему водоснабжения

Общественные системы водоснабжения могут проверять свою воду на содержание марганца, но это не обязательно. Вы можете связаться с вашей общественной системой водоснабжения, чтобы узнать, проверяют ли они воду на содержание марганца. Если ваша общественная система водоснабжения не проверяет содержание марганца, вы можете организовать и оплатить аккредитованную лабораторию для проверки вашей воды.Помните, что некоторые типы домашних водоочистных установок могут снизить уровень марганца в вашей водопроводной воде, чем тот, который определил ваша система водоснабжения.

Признаки отравления марганцем, побочные эффекты и средства правовой защиты

Требуется в следовых количествах, этот металл может нанести вред организму. Слишком много марганца вызывает окислительный стресс, воспаление, а также когнитивные и репродуктивные проблемы. Это может сделать инфекции более опасными и привести к состоянию, похожему на болезнь Паркинсона, которое называется манганизм .Читайте дальше, чтобы узнать больше о токсичности марганца и способах борьбы с ним.

Что такое марганец?

Марганец ( Mn ) — это микроэлемент, необходимый для всех форм жизни. Таким образом, он нужен каждому человеку для нормального развития, роста и функционирования [1, 2, 3].

Множественным ферментам требуется марганец в качестве кофактора . Эти ферменты играют роль в:

• Производство энергии (АТФ) в митохондриях [4]
• Антиоксидантная защита (включая супероксиддисмутазу) [5]
• Сжигание жиров, белков и сахаров [1, 2]
• Развитие мозга и здоровье [6]
• Иммунный ответ [2]
• Производство половых гормонов и репродуктивное здоровье [2, 7]
• Пищеварение [4]
• Строение костей и соединительной ткани [2, 7]

Следы марганца являются часть здорового питания.Однако воздействие на избыточные уровни может вызвать симптомы токсичности [8].

Поддерживать баланс марганца непросто. Уровни токсичности для одних процессов благоприятны для других [9, 10].

Поскольку он встречается практически повсюду, у людей больше шансов иметь избыток марганца, чем его дефицит.

Поглощение и выведение

Наибольшее количество марганца вы получаете с пищей [5].

Из марганца, который вы потребляете с пищей , , только 1 — 5% всасывается в кровь .Этот уровень строго регулируется в зависимости от количества Mn в вашем рационе. Вы будете меньше усваивать, если будете есть много продуктов, богатых марганцем [6].

Избыток марганца транспортируется в печень и выделяется с желчью, которая возвращается обратно в кишечник и удаляется с калом. Таким образом выводится около 80% марганца, а небольшие количества также могут выводиться с мочой, потом и грудным молоком [8, 11].

Марганец в основном хранится в костях (40%), печени, почках, поджелудочной железе, надпочечниках и гипофизе.Некоторые из них рассредоточены в кровотоке и могут легко проходить через гематоэнцефалический и плацентарный барьеры [11, 8].

Тестирование

Уровни крови, мочи и слюны являются плохими индикаторами воздействия Mn и нагрузки на организм [11, 12, 13].

Уровни марганца в эритроцитах (эритроцитах) являются лучшим показателем фактического содержания марганца в тканях, но актуальны только для недавнего воздействия, охватывающего пару месяцев [14, 15].

Для тех, кто подвергается длительному воздействию низких доз Mn, более точную оценку воздействия может дать содержание Mn в волосах, ногтях и костях [16, 11].

Вы можете проверить уровень своего мозга с помощью МРТ. Но он годится только для недавних облучений, охватывающих несколько месяцев [11].

Симптомы отравления марганцем

Симптомы высокого уровня марганца включают [17, 18, 19]:

• Головные боли
• Проблемы с глазами
• Боль в горле
• Беспокойство
• Раздражительность
• Бессонница
• Бессонница
• Бессонница
• Преувеличенные рефлексы
• Мышечные судороги

Помимо вышеперечисленных симптомов, слишком много марганца может вызвать длинный список побочных эффектов.В основном они зависят от количества и продолжительности воздействия.

Однако эти симптомы также являются общими для многих других состояний здоровья. Чтобы поставить точный диагноз и составить соответствующий план лечения или ведения, поговорите со своим врачом о любых симптомах, которые вы испытываете.

Побочные эффекты слишком большого количества марганца

1) Марганец (токсичность марганца)

Избыточное воздействие Mn, обычно на рабочем месте, вызывает марганец, синдром, подобный болезни Паркинсона [20, 21].

Ранняя фаза, иногда называемая «марганцевой манией», влияет на психическое здоровье, приводя к раздражительности, апатии, агрессивности, галлюцинациям и психозам [22, 8].

Далее следуют проблемы с кратковременной памятью и вычислительными возможностями [22].

Симптомы ранних стадий отравления обратимы [12].

В какой-то момент отравление марганцем становится необратимым. Он начинает повреждать мозг, и следует ужасающая последовательность: повреждение прогрессирует даже без дальнейшего воздействия.Симптомы включают потерю равновесия, неконтролируемый тремор (дистония), медленные и неуклюжие движения (брадикинезия), спазмы мышц лица, нарушение речи, ригидность и аномалии походки [22, 8, 23, 11].

Многие симптомы манганизма напоминают симптомы болезни Паркинсона. Однако манганизм нацелен на разные области мозга (бледный шар и полосатое тело, в отличие от черной субстанции). В отличие от болезни Паркинсона, лечение леводопой также не улучшается [23, 5].

Если вы подозреваете, что вы или кто-то из ваших знакомых подвергались воздействию токсичных уровней марганца на рабочем месте или в окружающей среде, как можно скорее обратитесь за медицинской помощью.

2) Окислительный стресс

Незначительные количества марганца помогают вашему телу бороться с окислительным стрессом, но слишком много этого металла на самом деле усугубляет его. При превышении , марганец накапливается в митохондриях и увеличивает производство активных форм кислорода (ROS). Согласно исследованиям на крысах и обезьянах, он также истощает антиоксидантный глутатион [20, 23, 4].

3) Воспаление

Избыток марганца вызывает высвобождение нескольких воспалительных молекул (включая TNF-α, IL-6, IL-1β, простагландины и оксид азота).Он также активирует ключевой воспалительный сигнал организма, NF-κB. В целом это может вызвать воспаление мозга и тела [4, 24, 23].

В исследовании с участием 633 человек, тех, кто придерживается диеты с высоким содержанием марганца, имели повышенные маркеры воспаления (примерно на 50% выше уровень IL-1b и IL-6, на 32% выше уровень IL-8 и более активный NF-κB) [ 25].

4) Нарушение познания

Слишком много марганца может вызвать проблемы развития нервной системы у детей . Двенадцать исследований связали более высокое воздействие марганца в раннем возрасте с более низким IQ [26, 27].

Кроме того, обзор 21 исследования показал, что содержание марганца в питьевой воде ухудшает когнитивные функции у детей школьного возраста [28].

Дети, подверженные более высокому уровню Mn, хуже учатся в школе, измеряемой по уровню владения языком, математикой и общему среднему классу:

• В 2 исследованиях, проведенных в Канаде с участием 630 детей, более высокие уровни Mn в питьевой воде были связаны с более низкие показатели IQ [29].
• В исследовании 201 школьника в Бангладеш более высокое содержание Mn в питьевой воде было связано с более низкими оценками успеваемости по математике [11].
• Среди 172 детей в Мексике те, кто подвергался большему воздействию Mn в воздухе, показали худшие результаты при тестах на когнитивные функции [30].
• В другой группе из 265 мексиканских детей более высокий уровень Mn в волосах был связан со снижением вербальной памяти и обучения [31].
• Аналогичным образом, в других двух исследованиях с участием 83 бразильских детей и 106 детей в США более высокие уровни Mn в волосах были связаны с ухудшением когнитивных функций и более низким IQ [32, 33].

Длительное воздействие высоких уровней марганца также было связано с легкими когнитивными нарушениями у взрослых [34].

У 95 рабочих, подвергавшихся воздействию большего количества Mn-содержащего сварочного дыма, рабочая память была хуже [35].

Кроме того, в исследовании 60 китайских рабочих более высокие кости и ногти, но не содержание марганца в крови, были связаны с ухудшением когнитивных функций [36].

5) СДВГ

Исследования с участием детей и подростков показали, что повышенное воздействие марганца связано с невниманием и гиперактивным поведением [16, 26].

В метаанализе 4 исследований с участием 175 детей с СДВГ и 999 здоровых детей у детей с СДВГ был более высокий уровень марганца [37].

Кроме того, в исследовании 288 взрослых, проживающих в горнодобывающем районе Мексики, люди, подвергавшиеся воздействию более высоких уровней Mn в воздухе, чаще имели проблемы с вниманием [38].

6) Повреждение мозга

Избыток Mn может быть токсичным для мозга. Исследователи чаще всего наблюдали это у людей, которые случайно проглотили или вдохнули большое количество этого металла на своем рабочем месте [39, 12].

В исследовании с участием 66 человек сварщики, хронически подвергавшиеся воздействию марганца, имели меньшие области мозга (бледный шар, мозжечок) по сравнению с людьми, не подвергавшимися воздействию марганца.У тех, у кого было большее сокращение, было больше когнитивных и поведенческих симптомов [40].

Кроме того, у 1112 рабочих, подвергшихся высокому воздействию Mn, уровень BDNF в крови был ниже. BDNF помогает рождать новые клетки мозга и поддерживает общее состояние мозга [41].

Воздействие марганца было связано с нарушением двигательной функции у 154 и 100 детей и подростков, живущих рядом с марганцевым заводом в Италии и Мексике, соответственно [42, 43].

Исследования на крысах и обезьянах показывают, что марганец может вызывать эти нежелательные эффекты, истощая дофамин в головном мозге [39].

7) Тревога

15 исследований описывают нарушение настроения после чрезмерного воздействия Mn, включая тревогу, нервозность, раздражительность и агрессию [44].

В одном исследовании с участием 101 человека у пациентов, страдающих генерализованной тревогой, был повышен уровень Mn до [45].

8) Болезнь Паркинсона

Возможно, у пожилых людей есть предрасположенность к болезни Паркинсона, которая может быть «доведена до предела» повышенными дозами марганца [11].

Кроме того, хроническое воздействие высоких уровней Mn может ускорить развитие болезни Паркинсона, снижая уровень дофамина и способствуя скоплению белка в головном мозге (неправильная укладка альфа-синуклеинового белка) [4].

В метаанализе 22 исследований с участием более 2000 пациентов с болезнью Паркинсона и такого же количества здоровых людей контрольной группы, у пациентов с болезнью Паркинсона был более высокий уровень Mn в крови [46].

Доказательства все еще остаются неопределенными: в нескольких исследованиях утверждается, что длительное и хроническое воздействие Mn на рабочем месте является прогностическим фактором болезни Паркинсона [2], но другие исследования не согласны с этим [47].

9) Болезнь Альцгеймера

Высокое содержание марганца может быть связано с болезнью Альцгеймера за счет повышения уровня бета-амилоида в крови. Бета-амилоид создает бляшки в головном мозге, связанные с когнитивными нарушениями при болезни Альцгеймера. Хроническое лечение марганцем обезьян увеличивало эти бляшки в головном мозге. Кроме того, поздние стадии отравления марганцем связаны с деменцией [48, 49, 50].

10) ALS

Металлургические и горнодобывающие предприятия Mn чаще страдают как от манганизма, так и от бокового амиотрофического склероза (БАС) [49, 4].

Одно исследование обнаружило более высокие уровни Mn в спинном мозге у 7 пациентов с ASL по сравнению с 6 контрольной группой [51].

Кроме того, БАС часто встречается у пациентов с циррозом печени, состоянием, при котором накапливается марганец из-за нарушения оттока желчи [49].

11) Половые гормоны

Репродуктивное здоровье

Наблюдательное исследование, проведенное среди заводских рабочих в 80-х годах, показало, что у рабочих-мужчин, подвергшихся воздействию Mn, было значительно меньше детей, чем у тех, кто не подвергался воздействию Mn , что позволяет предположить, что этот металл может снизить фертильность [52].

Совсем недавно, в исследовании 84 рабочих мужчин, подвергавшихся воздействию Mn, и 92 работников контрольной группы, у тех, кто подвергался воздействию марганца, были более низкие уровни тестостерона и более высокие уровни гонадотропин-рилизинг-гормона (GnRH) и лютеинизирующего гормона (LH). У них также было снижение подвижности сперматозоидов [53].

В нескольких исследованиях был обнаружен более высокий уровень пролактина у рабочих, подвергшихся воздействию марганца (251 и 179 сварщиков), и у детей, живущих в зонах, богатых марганцем (77 и 225 детей). Высокий уровень пролактина может вызвать репродуктивные проблемы как у мужчин, так и у женщин [54, 55, 56, 57].

Раннее половое созревание

Марганец может вызвать раннее начало полового созревания (за счет стимуляции гипоталамо-гипофизарной оси). Воздействие Mn вызывает раннее половое созревание у крыс, повышая уровень половых гормонов, таких как эстрадиол [58, 59, 60, 61].

12) Может ухудшить сон

В исследовании с участием 15 человек хроническая интоксикация Mn уменьшала быстрый сон [62].

Подобные эффекты наблюдались и у крыс, у которых интоксикация марганцем также вызывала нарушений циркадного ритма и нарушений [63, 64, 65].

13) Бактериальная инфекция

Заражающие микробы могут использовать Mn для противодействия иммунным ответам хозяина. Фактически, поглощение Mn необходимо для вирулентности или вредоносности многих бактерий [66, 67].

У мышей диета с высоким содержанием Mn способствует развитию S. aureus , частой причины кожных и респираторных инфекций, синусита и пищевых отравлений [68].

14) Прионная болезнь

Перегрузка Mn может вызвать неправильную укладку и агрегацию прионных белков [4, 50].

Животные и люди, страдающие прионной болезнью, имеют повышенные уровни Mn в крови, головном мозге и печени [50].

Однако на сегодняшний день нет доказательств того, что перегрузка Mn вызывает прионную болезнь [50].

15) Повреждение сердца

Слишком большое количество марганца мешает работе сердечной мышцы и чрезмерно расширяет кровеносные сосуды, что приводит к сильному падению артериального давления [11, 18].

16) Обоняние

В исследовании с участием 60 человек у тех, кто подвергался воздействию марганца по воздуху, было нарушено обоняние [69].

17) Астма

Mn принадлежит к группе «переходных металлов», известных индукторов профессиональной астмы. Тем не менее, только один случай Mn-индуцированной астмы хорошо задокументирован [70].

18) Младенческая смертность

Высокий уровень марганца в воде был связан с повышенной детской смертностью [11].

По всей Северной Каролине (население более 8 миллионов) увеличение содержания Mn в подземных водах было связано с более высоким уровнем младенческой смертности на уровне округа [71].

В исследовании, проведенном с участием более 26 000 младенцев в Бангладеш, младенцы, подвергшиеся воздействию более высокого содержания Mn в воде, имели больше шансов умереть в течение первого года жизни [72].

19) Смертность от рака и заболеваний печени

В обсервационном исследовании, проведенном в 14 китайских городах и 28 деревнях, концентрация Mn в питьевой воде была связана с более высокими показателями заболеваемости раком и смертностью [73].

Точно так же высокие уровни Mn в питьевой воде, но не в воздухе, были связаны с более высокой смертностью от рака в штате Северная Каролина [74].

С другой стороны, более высокие уровни содержания марганца в воздухе были связаны с более высокой смертностью от хронических заболеваний печени в Северной Каролине [75].

Кто более подвержен марганцевой токсичности?

Это не исчерпывающий список людей, у которых может развиться отравление марганцем; к тому же не все в этом списке находятся в опасности. Если вы подозреваете, что подверглись токсическому воздействию марганца, как можно скорее обратитесь за медицинской помощью.

1) Люди с профессиональным воздействием Mn

В отличие от воздействия пищи, марганец , вдыхаемый, минует желчь, попадает непосредственно в кровоток и может попасть в мозг [5, 76].

Воздействие марганца на рабочем месте опасно для здоровья шахтеров, сварщиков, рабочих ферросплавов, производителей аккумуляторов, автомехаников и людей, производящих стекло и керамику [49, 23].

Наконец, токсичность Mn может возникать у сельских рабочих, подвергающихся воздействию Mn-содержащих пестицидов, таких как манеб [77].

2) Младенцы и дети

Дети младшего возраста поглощают пропорционально больше марганца. Новорожденные могут абсорбировать до 40% по сравнению с примерно 3% у взрослых [11, 78].

Дети также накапливают больше марганца в головном мозге , поскольку их гематоэнцефалический барьер более проницаемый. Кроме того, их способность к выделению желчи ниже [11].

Таким образом, дети могут легко превысить рекомендуемое диетическое потребление марганца за счет комбинации источников [78].

Национальное обследование здоровья и питания (NHANES) за 2011–2012 гг. Выявило более высокие уровни Mn у детей, причем самые высокие уровни были у годовалых [79].

Младенцы, вскармливаемые молочными смесями

Детские смеси на основе коровьего молока и сои содержат больше Mn, чем грудное молоко.Следовательно, у детей, вскармливаемых смесью, уровень Mn на выше, чем у их сверстников, вскармливаемых грудным молоком [39].

Однако организм обычно адаптируется за счет уменьшения всасывания в кишечнике и увеличения выведения желчи. Эти механизмы работают замечательно даже у недоношенных детей [80].

3) Те, кто получает парентеральное питание

Растворы для парентерального питания (растворы для внутривенного введения) обычно используются для тяжелобольных и недоношенных детей, которые не переносят пероральное кормление.Эти решения могут способствовать избыточному содержанию Mn [80].

У новорожденных, находящихся на полном парентеральном питании , , нагрузка Mn может быть увеличена в раз в 100 раз по сравнению с младенцами, находящимися на грудном вскармливании [5].

О токсичности Mn также сообщалось у взрослых, получавших длительное парентеральное питание. . В таких случаях марганец может накапливаться в головном мозге, и это можно обнаружить до появления каких-либо симптомов. Прекращение парентерального питания снижает Mn, что позволяет ему выводиться из мозга [18, 78].

4) Люди с заболеваниями печени

Пациенты, страдающие печеночной недостаточностью, с большей вероятностью страдают от токсичности марганца, поскольку их основная система удаления марганца — выработка и отток желчи — не работает [5].

Любое существующее повреждение печени может замедлить или уменьшить выведение марганца, в свою очередь, увеличивая его уровень в крови [18].

У людей с циррозом печени повышено содержание марганца в крови и головном мозге. В одном исследовании МРТ также было измерено более высокое содержание марганца в головном мозге у пациентов с дисфункцией печени и печеночной недостаточностью [81].

5) Люди с дефицитом железа

Железо оказывает сильное влияние на баланс марганца. Оба металла имеют общие переносчики (трансферрин и DMT1) [39]. Дефицит железа увеличивает производство этих переносчиков и, непреднамеренно, накопление Mn [5].

Люди с дефицитом железа , как правило, имеют повышенную нагрузку на организм Mn [5]. Это особенно важно для вегетарианцев, которые уже имеют более высокий уровень Mn [82].

Дети, находящиеся на грудном вскармливании в течение длительных периодов времени, чаще страдают дефицитом железа и могут иметь более высокие уровни Mn в крови [83].

6) Женщины

Согласно исследованию NHANES за 2011–2012 гг. Среди жителей США, у женщин уровень марганца в крови значительно выше, чем у мужчин [79].

Подобные наблюдения были получены из Канады, Китая, Кореи и Италии, где уровень Mn в крови женщин примерно на 23–29% выше, чем у мужчин [84, 85, 86, 87].

Кроме того, NHANES за 2011–2012 гг. Показали, что беременные женщины накапливают еще более высокие уровни Mn [79].

7) Люди с неврологическими заболеваниями

Существовавшие ранее неврологические заболевания были связаны с токсичностью марганца, возможно, из-за возможности комбинированного воздействия [11].

8) Пациенты с почечной недостаточностью

Хроническая почечная недостаточность на диализе может привести к развитию манганизма, даже если их общее внешнее воздействие невелико [88].

9) Люди с редкими генетическими мутациями

Только недавно были обнаружены редкие мутации в генах SLC30A10 и SLC39A14, которые вызывают врожденные нарушения метаболизма марганца.

Мутации в этих генах могут вызывать высокий уровень марганца в крови (гиперманганеземию) и накопление Mn в головном мозге, что приводит к двигательным нарушениям, заболеваниям печени, низкому содержанию железа и высокой массе эритроцитов (полицитемия) [89, 90].

Источники марганца

Продукты питания

Люди, придерживающиеся вегетарианской диеты и диеты западного типа, могут потреблять марганец до 10,9 мг / день, что является верхним рекомендуемым пределом из всех источников [91].

Продукты с самым высоким содержанием марганца включают [21, 5]:

• Бобовые
• Рис
• Цельные зерна
• Орехи

Этот металл также содержится в морепродуктах, семенах, шоколад, чай, листовые зеленые овощи, специи, соя и некоторые фрукты, такие как ананас, черника и асаи.Однако все эти продукты в целом полезны, и избегать их — не лучшая идея [21, 2, 81].

Добавки

Различные добавки и поливитамины часто содержат марганец. Большинство людей уже имеют более чем достаточное количество Mn , и им следует соблюдать осторожность при добавлении этого металла. Фактически, мы не рекомендуем принимать добавки, если только ваш врач или диетолог специально не рекомендовал их.

В сети Mn обсуждают как агент, снижающий гистамин и повышающий уровень дофамина, хотя исследований, подтверждающих это, мало.Фактически, согласно одному исследованию, марганец действительно может снизить уровень дофамина в долгосрочной перспективе [18, 92].

Марганцевые добавки могут вызвать кратковременный прилив энергии, но люди часто сообщают о побочных эффектах, таких как эмоциональная нестабильность, проблемы с настроением, учащенный пульс, тошнота и усталость.

Люди с проблемами печени могут быть не в состоянии выводить марганец так же эффективно, как другие.

Поскольку диета, богатая растениями, обеспечивает более чем достаточно марганца для большинства из нас, вы можете отказаться от Mn и выбрать другие добавки, которые могут обеспечить те же преимущества, но без токсических эффектов.

Вода, воздух и другие источники

Чрезмерное воздействие Mn может происходить из различных источников, включая питьевую воду, промышленное загрязнение и отходы горнодобывающей промышленности [16].

Примерно 5,2% из 2 167 обследованных скважин в США превысили контрольный показатель здоровья в 300 мкг / л Mn [11].

В промышленности большая часть Mn используется для производства сплавов и стали. Mn также используется в производстве сухих аккумуляторных батарей, добавок к топливу (MMT), фунгицидов (например,g., maneb и mancozeb), краски, клеи, керамика, косметика, кожа, стекло и текстиль [2, 5, 93].

Сообщалось об отравлении Mn у наркоманов, употребляющих эфедрон, «Русский коктейль» и «Базуку» [39, 94, 18].

Кроме того, Mn используется в качестве контрастного вещества для МРТ. Однако Mn в МРТ не токсичен из-за нечастого воздействия и быстрого выведения [5, 18].

Способы борьбы с токсичностью марганца

Не пытайтесь бороться с токсичностью марганца в одиночку.Если вы подозреваете, что подверглись токсическому воздействию марганца, как можно скорее обратитесь за медицинской помощью и следуйте инструкциям врача.

Вещества, которые способствуют отравлению марганцем, включают антиоксиданты, экстракты растений, хелатирующие агенты, предшественники глутатиона (GSH) и синтетические соединения [21].

Следующие вещества показали себя многообещающими в отношении токсичности марганца в ограниченных, некачественных клинических исследованиях; в настоящее время нет достаточных доказательств, подтверждающих их использование в этом контексте, и они никогда не должны заменять то, что прописал ваш врач.Не забудьте поговорить со своим врачом, прежде чем начинать принимать какие-либо новые добавки или вносить существенные изменения в свой рацион.

1. Один из лучших способов контролировать уровень марганца — принимать достаточное количество железа . Диеты с высоким содержанием железа, по-видимому, подавляют всасывание Mn [8].
2. Кальций также может помочь снизить всасывание марганца [95].
3. Таурин улучшил нарушение обучения и памяти, вызванное избыточным содержанием Mn у крыс [96].
4. Магний [97, 98, 99, 100]

Нет клинических данных в поддержку перечисленных ниже подходов к борьбе с токсичностью марганца.Ниже приводится краткое изложение существующих исследований на животных и клетках, которые должны направить дальнейшие исследования. Однако исследования, перечисленные ниже, не следует интерпретировать как подтверждающие какую-либо пользу для здоровья.

1. Витамин E и тролокс (водорастворимый аналог витамина E) защищают мозг животных от токсического действия Mn [21].
2. Глутатион (GSH) (в клеточных исследованиях) [21]
3. N-ацетилцистеин (NAC), предшественник GSH (в клеточных исследованиях) [101, 102]
4. Мелатонин (у мышей и клеток) [103, 104 ]
5. Кверцетин (у крыс) [105, 106, 107]
6. Асаи — хотя асаи ( Euterpe oleracea) сам по себе является источником Mn, его экстракт защищал клетки мозга крыс от индуцированного Mn окислительного стресса.Эти защитные эффекты, вероятно, связаны с антиоксидантным и противовоспалительным действием компонентов ягод [108]
7. Экстракт мелиссы ( Melissa officinalis ) (у мышей) [109]
8. Расторопша пятнистая (силимарин) (у крыс) [110]
9. Ликопин (у крыс) [111]
10. Куркумин (в клетках) [112]
11. Хелатирующие агенты, такие как динатриевая соль кальция хелатора EDTA (у людей и крыс) [21]

Takeaway

Отравление марганцем приводит к повреждению мозга, проблемам с психическим здоровьем и гормональному дисбалансу.Если вы подозреваете, что принимаете больше, чем вам нужно, как можно скорее поговорите со своим врачом. После того, как вам будет оказана медицинская помощь, вас попросят принять меры для предотвращения дальнейшего воздействия и устранения текущих токсических эффектов.

Одним из первых шагов является предотвращение источников воздействия окружающей среды: на рабочем месте, в доме или в питьевой воде может быть слишком много этого металла. Вас также могут попросить внести простые изменения в рацион, чтобы снизить уровень марганца, например, увеличить потребление продуктов, богатых железом и кальцием.

Токсичность марганца при чрезмерном воздействии: обзор десятилетия

Curr Environ Health Rep. Автор рукописи; доступно в PMC 2015 1 сентября 2015 г.

Опубликован в окончательной редакции как:

PMCID: PMC4545267

NIHMSID: NIHMS715659

¹ и ¹

Стефани Л. О’Не Школа медицинских наук Университета Пердью, 550 Stadium Mall Drive, Room 1173, West Lafayette, IN 47907, USA

Wei Zheng

¹ Школа медицинских наук, Университет Purdue, 550 Stadium Mall Drive, Room 1173, West Lafayette , IN 47907, USA

¹ Школа медицинских наук, Университет Пердью, 550 Stadium Mall Drive, Room 1173, West Lafayette, IN 47907, USA

Автор, отвечающий за переписку.См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Воздействие марганца (Mn) вызывает клинические признаки и симптомы, напоминающие болезнь Паркинсона, но не идентичные ей. Со времени нашего последнего обзора по этой теме в 2004 г. последнее десятилетие было успешным периодом в истории исследований марганца. В этом отчете представлен всесторонний обзор новых знаний, полученных в области исследований марганца. Новые данные показывают, что помимо традиционно признанного профессионального манганизма, воздействие Mn и связанная с ним токсичность происходят в различных условиях окружающей среды, источниках питания, загрязненных пищевых продуктах, детских смесях, а также в воде, почве и воздухе с естественными или антропогенными загрязнениями.При быстром всасывании в организм при пероральном и ингаляционном воздействии Mn имеет относительно короткий период полураспада в крови, но довольно длительный период полураспада в тканях. Последние данные предполагают, что Mn существенно накапливается в костях с ожидаемым периодом полураспада в костях человека примерно 8–9 лет. Токсичность Mn была связана с дофаминергической дисфункцией по данным недавних нейрохимических анализов и исследований с использованием синхротронной рентгенофлуоресцентной визуализации. Данные, полученные от людей, указывают на то, что отдельные факторы, такие как возраст, пол, этническая принадлежность, генетика и ранее существовавшие заболевания, могут иметь глубокое влияние на токсичность Mn.Помимо биомаркеров на основе биомаркеров, новые подходы к поиску биомаркеров воздействия Mn включают уровни Mn в ногтях на ногах, неинвазивное измерение Mn в костях и оценку функциональных изменений. Также даются комментарии и рекомендации относительно диагностики интоксикации марганцем и клинического вмешательства. Наконец, обсуждаются несколько hot и перспективные области исследований в следующем десятилетии.

Ключевые слова: Марганец, биомаркер, токсичность, окружающая среда, паркинсонизм

Введение

Марганец (Mn) является 12-м наиболее распространенным элементом на Земле [1].Как переходный металл, Mn существует более чем в пяти валентных состояниях, в основном как Mn ²⁺ или Mn ³⁺ [2]. В окружающей среде он находится в основном в окисленных химических формах, таких как MnO ₂ или Mn ₃ O ₄ [3]. Mn необходим для здоровья человека, действуя в качестве кофактора в активных центрах различных ферментов, и необходим для нормального развития, поддержания функций нервных и иммунных клеток, а также регулирования уровня сахара в крови и витаминов, среди других функций [4–4] 6].Однако чрезмерное воздействие этого металла может быть токсичным для многих систем органов и на разных этапах жизни.

В 2004 году мы обобщили влияние экспозиции Mn на здоровье человека в целом [6]. В то время большинство доказательств интоксикации марганцем поступало из профессиональных условий из-за высоких уровней воздействия. За последнее десятилетие в области исследований марганца был достигнут значительный прогресс — от токсикокинетики до оценки воздействия и от способа действия до клинического терапевтического вмешательства.Недавние исследования, проведенные в этой и других лабораториях, показали, что низкое профессиональное воздействие, когда концентрация Mn в воздухе соответствует профессиональным стандартам или ниже, также может быть вредным. Нейрохимические, нейроповеденческие и нейроэндокринные изменения могут произойти до того, как произойдет структурное повреждение, и связаны с патогенными состояниями [7–12]. Помимо уровня и продолжительности воздействия, существуют другие уникальные факторы, такие как возраст, пол, этническая принадлежность, генетика, местоположение и ранее существовавшие медицинские условия, которые могут способствовать токсичности Mn.

Эта статья представляет собой всесторонний обзор новых представлений о воздействии Mn в окружающей среде, полученных за последнее десятилетие. Сначала будет представлено современное понимание токсикокинетики Mn и его распределения в головном мозге с использованием передовой технологии синхротронной рентгенофлуоресцентной визуализации. Будут рассмотрены преимущества и недостатки использования уровней Mn в костях в качестве потенциального индикатора содержания Mn в организме. За этим последует общий обзор обновленных знаний о системной токсичности Mn, включая воздействие на мозг, печень и сердечно-сосудистую систему.Наконец, будут даны комментарии и рекомендации относительно диагностики интоксикации марганцем и клинического вмешательства.

Абсорбция, распределение и выведение

Самые высокие концентрации Mn присутствуют в костях, печени, почках, поджелудочной железе, надпочечниках и гипофизе [13]. Нормальная концентрация Mn в тканях человека составляет 1 мг / кг в кости [14], 1,04 мг / кг в поджелудочной железе и 0,98 мг / кг в коре почек [13]. Нормальная концентрация Mn в крови человека колеблется от 4 до 15 мкг / л [15].Недавний опрос среди китайского населения в целом показывает, что у женщин уровень Mn в крови выше, чем у мужчин (~ 28,6%) [16]. В организме Mn транспортируется и регулируется несколькими макромолекулами ().

Таблица 1

Белки, участвующие в поддержании гомеостаза Mn

21]

Химические виды Mn в жидкостях организма

В организме человека Mn существует в основном в двух окисленных состояниях, т.е.е., Mn ²⁺ и Mn ³⁺ . Mn ²⁺ в крови связаны с высокомолекулярными фракциями, такими как альбумин и β-глобулин в виде гидратированных ионов, а также в комплексах с бикарбонатом, цитратом и другими низкомолекулярными частицами [32, 33]. Почти 100% разновидностей Mn ³⁺ связаны с трансферрином (Tf) с образованием более стабильного комплекса [34]. Молекулы Mn в тканях, таких как печень, почки, поджелудочная железа, кости и мозг, существуют в основном как Mn ²⁺ [6].

В спинномозговой жидкости ионы Mn ²⁺ связаны с низкомолекулярными соединениями, такими как цитрат Mn [34]. Таким образом, считается, что эта форма транспортируется цитратным транспортером [35]. Однако больше данных свидетельствует о том, что виды Mn ²⁺ транспортируются в основном транспортером двухвалентных металлов DMT1 в качестве основного пути притока в мозг, хотя предполагается, что другие транспортные белки, такие как ZIP8, опосредуют транспорт Mn в мозг [4 , 36]. Литературные данные также предполагают, что Mn ²⁺ может проникать в мозг по управляемым хранилищами кальциевым каналам, но протяженность этого пути намного меньше, чем у транспортеров, опосредованных транспортом [35].Другой вид Mn, поступающий в мозг, — это Mn ³⁺ , который образует комплекс с трансферрином и через процесс, опосредованный рецептором трансферрина (TfR) (19).

Абсорбция

Основной путь абсорбции Mn — через желудочно-кишечный тракт, но всасывание также происходит в легких после ингаляционного воздействия [1]. Внутривенное введение запрещенных наркотиков, содержащих Mn, недавно стало третьим путем воздействия [37].

Вдыхание Mn в воздухе часто встречается у сварщиков и плавильщиков [38–40].Вдыхаемый Mn может пройти через печень и попасть в кровоток; оттуда он может попасть в мозг через обонятельный тракт, минуя гематоэнцефалический барьер [41, 42]. Исследования на крысах показывают, что Mn быстро транспортируется по эволюционно законсервировавшемуся обонятельному пути и присутствует в обонятельной луковице через 8–48 часов после воздействия. Считается, что тройничный нерв также может играть роль в доставке Mn из носовой полости в мозг [38, 42, 43].

Пероральное воздействие — еще один распространенный путь воздействия.В небольших количествах требуется Mn, получаемый с пищей. Средняя дневная доза для многих западных диет составляет от 2,3 до 8,8 мг [44], но может быть намного выше. Потребление продуктов питания или воды, загрязненных высоким уровнем Mn, имеет токсические последствия [45]. Например, водоснабжение в Бангладеш загрязнено Mn до 2,0 мг / л [46], что в четыре раза выше, чем стандарт ВОЗ для питьевой воды в 400 мкг / л [47]. Исследования среди школьников показывают, что повышенный уровень Mn в питьевой воде в районе Бангладеш обратно пропорционален успеваемости учащихся по математике [48].Было обнаружено, что высокие уровни Mn в питьевой воде в Канаде приводят к значительно более высоким уровням Mn в образцах волос у детей школьного возраста. Повышенные концентрации Mn в волосах в значительной степени связаны с усилением гиперактивного поведения [49], нарушением когнитивного развития [47] и снижением IQ баллов [50]. В Италии у детей школьного возраста, живущих рядом с заводом по производству ферросплавов, было обнаружено значительное нарушение координации движений, ловкости рук и распознавания запаха после воздействия избыточных уровней Mn в почве [51].Вызывает тревогу то, что высокая концентрация Mn в питьевой воде — это не только проблема общественного здравоохранения, присущая только развивающимся странам; Примерно 5,2% из 2167 обследованных скважин в США превысили санитарный ориентир в 300 мкг / л [52].

Еще одним потенциальным источником перорального воздействия является потребление детских смесей на основе молока или сои, которые содержат высокие уровни Mn. FDA устанавливает минимальную потребность в питательных веществах в 5 мкг / 100 ккал для количества марганца в детских смесях; пока нет установленного максимума.Согласно рекомендации Института медицины, младенцы могут потреблять около 3 мкг Mn в день в течение 0–6 месяцев. Младенцы могут выпивать до литра смеси в день. Когда смесь готовится в соответствии с инструкциями производителя, младенцы могут потреблять от 32 до 51 мкг Mn в день, что намного превышает указанную выше рекомендацию. Смеси на основе сои содержат больше Mn, чем смеси на основе коров, и оба содержат гораздо больше Mn, чем грудное молоко [53]. Поскольку с грудным молоком человека выводится лишь небольшой процент Mn и поскольку дети, находящиеся на грудном вскармливании, потребляют меньшие объемы молока, чем дети, находящиеся на искусственном вскармливании, при каждом кормлении [54], кормление грудным молоком считается гораздо более безопасным, чем грудное вскармливание смесями.Также известно, что концентрация Mn в материнском молоке снижается по мере прогрессирования лактации. Лабораторные исследования показали, что у младенцев, которые пьют смеси, концентрация Mn в образцах волос выше, чем у детей, находящихся на грудном вскармливании [55]. Было высказано предположение, что более высокий уровень потребления марганца с пищей связан с риском развития синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) [56].

Недавно были зарегистрированы случаи Mn-индуцированного паркинсонизма среди лиц, злоупотребляющих эфедроном внутривенно, в Эстонии, Турции, Восточной Европе, странах Балтии и Канаде [19, 57].Mn добавляется в коктейль лекарств в качестве окислителя перманганата калия; конечная концентрация Mn может достигать 0,6 г / л. Многократные инъекции в день могут привести к дозам от 60 до 180 мг / день при внутривенном введении. Это количество намного превышает 0,1 мг Mn / день, рекомендованное для внутривенного введения. Продолжительное использование может привести к повышению концентрации Mn в крови и моче, а у пациентов появляются такие признаки и симптомы, как нарушение речи, ходьба на петлях, брадикинезия и атаксия [37].Даже после прекращения приема эфедрона некоторые двигательные симптомы продолжают прогрессировать [37, 57].

Распределение

Как только Mn попадает в кровоток из тонкого кишечника или легких, он накапливается в основном в печени (1,2–1,3 мг / кг), головном мозге (0,15–0,46 мг / кг) и костях (1 мг / кг). до 43%) [13, 14, 58, 59]. Mn обнаруживается в спинномозговой жидкости до того, как он будет обнаружен в паренхиме головного мозга, что позволяет предположить, что он транспортируется через сосудистое сплетение [60].

Мозг является органом-мишенью токсичности Mn.У людей, подвергшихся воздействию Mn на рабочем месте, исследования с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) установили более высокие уровни накопления Mn в бледном шаре, чем в других структурах мозга [9, 61]. Быстрое развитие техники получения изображений с помощью синхротронной рентгеновской флуоресценции (XRF) позволило проиллюстрировать картину распределения Mn в головном мозге. В головном мозге крыс Mn накапливается с наибольшей концентрацией в бледном шаре, за ним следует компактная часть черной субстанции, таламус, хвостатая скорлупа, пучки аксонов и кора [62].В то время как гиппокамп не накапливает больше Mn, чем другие области у контрольных животных, воздействие Mn фактически увеличивает Mn в гиппокампе до того же уровня, что и в компактной части черной субстанции и таламусе. Таким образом, оказывается, что гиппокамп имеет равную восприимчивость к токсичности Mn. Более того, данные XRF показывают, что Mn имеет тенденцию накапливаться в областях мозга, которые также имеют высокую концентрацию железа (Fe) [63].

Считается, что концентрация Mn в астроцитах выше, чем в нейронах [57].Однако данные XRF от отдельных клеток показывают диффузную картину распределения Mn внутри клеток гиппокампа CA3, которые, вероятно, являются нейронами. Поскольку только 30% астроцитов насыщаются после воздействия Mn, маловероятно, что астроциты служат основной мишенью для накопления Mn в модели грызунов [63].

Помимо мозга и печени, Mn активно накапливается в костях человека при нормальных физиологических условиях [64]. Изучая человеческую кость, собранную во время вскрытия, было установлено, что кость содержит около 40% всей массы Mn в организме [65].Наше недавнее исследование на крысах показало, что после субхронического перорального воздействия Mn, Mn накапливается в бедренной, большеберцовой, плечевой и теменной костях, достигая стабильных концентраций после 6 недель введения дозы [66].

Mn распределяется внутри клеток в эритроцитах из-за присутствия рецептора трансферрина и DMT1 в этом типе клеток [6, 61]. Внутри клетки Mn действует на митохондрии и нарушает производство энергии [67–69]. Но митохондрии не могут быть основными внутриклеточными органеллами, где накапливаются ионы Mn.Морелло и его коллеги использовали визуализацию электронной спектроскопии и продемонстрировали, что самые высокие концентрации Mn присутствуют в гетерохроматине и ядрышке, за которыми следует более низкая концентрация Mn в цитоплазме с самыми низкими уровнями в митохондриях. После хронического воздействия Mn самые высокие уровни Mn наблюдались в митохондриях [70].

В сравнительном исследовании in vitro с использованием клеток хориоидального эпителия Z310, эндотелиальных клеток RBE4 головного мозга крысы и линий дофаминергических клеток N27 и PC12 клетки фракционировали для разделения ядер и митохондрий.После воздействия Mn самые высокие уровни накопления были обнаружены в типах нейрональных клеток PC12 и N27 по сравнению с типами клеток ненейронального барьера мозга Z310 и RBE4. Большая часть Mn присутствовала в ядрах, что верно для всех четырех клеточных линий; только ограниченное накопление наблюдалось в митохондриях (<0,5%) и микросомах (<2,5%) [71]. Тем не менее не следует недооценивать значительную токсичность Mn для функции митохондрий.

Ликвидация

Основной путь выведения Mn — через фекальную гепатобилиарную экскрецию с ограниченной экскрецией с мочой [72].Некоторые Mn-содержащие молекулы, такие как Mn-DPDP и наночастицы Mn, демонстрируют различные схемы элиминирования от металлического Mn [73–75]. Mn также выводится из молока, как упоминалось выше. Однако этот путь выведения не является основным путем выведения Mn. Точно так же очень низкие уровни Mn выводятся с потом [76].

В паренхиме головного мозга Mn быстро накапливается в структурах мозга, таких как верхние и нижние холмики, миндалевидное тело, терминальная полоска, гиппокамп и бледный шар.Период полураспада Mn в этих тканях составляет около 5-7 дней, с наибольшим удерживанием в периакведуктальной серой, миндалевидной и энторинальной коре головного мозга [77]. Ожидается, что скорость выведения из ткани мозга будет ниже, чем из печени или почек. У крыс период полураспада 16 областей мозга составляет от 52 до 74 дней [6].

В недавнем исследовании на крысах мы вводили Mn через желудочный зонд в дозе 50 мг / кг в течение 10 недель. Интересно отметить, что к четвертой неделе приема дозы Mn в крови достиг постоянной концентрации, которая поддерживалась на протяжении всего исследования.Однако концентрации Mn в спинномозговой жидкости продолжали увеличиваться даже через восемь недель. Возможно, что медленное выведение Mn из спинномозговой жидкости может способствовать высокому уровню Mn в головном мозге [66]. Также возможно, что перераспределение Mn из костного компартмента в центральную нервную систему может объяснить, по крайней мере частично, высокий уровень Mn в спинномозговой жидкости. Изучая константу скорости выведения и период полураспада, наши данные показали, что период полураспада Mn в различных костях крыс составлял от 77 до 690 дней, в среднем 143 дня для всего скелета [66].Сравнительное исследование человека и крысы показало, что каждые 16,7 дня жизни крысы эквивалентны одному человеческому году [78]. Используя эту цифру, диапазон периодов полураспада Mn в скелете крысы оценивается примерно в 4,6–41,3 года у человека со средним периодом полураспада 8,6 года для человека [66].

Воздействие Mn на человека

Основной источник клинически идентифицированной интоксикации Mn связан с профессиональным воздействием. Нейротоксичность из-за ингаляционного воздействия переносимого по воздуху Mn сообщалось у горняков на шахтах по производству диоксида Mn [79], рабочих на заводах по производству сухих батарей [80], плавильных заводов [7, 8, 39, 61, 81] и рабочих сталелитейных производств или сварщики [82–86].Наши собственные исследования с участием 3200 сварщиков на 142 заводах в столичном районе Пекина выявили значительную корреляцию между уровнем содержания Mn в воздухе и манганизмом среди сварщиков с расчетными дозами воздействия (рассчитанными по весу сварочных стержней) 5–20 кг (содержащими 0,3–0%). 6% Mn) за рабочий день на человека [6, 87].

Существует множество источников Mn в окружающей среде, включая эродированные породы, почвы и разложившиеся растения. В результате деятельности человека люди подвергаются воздействию дополнительных источников, содержащих Mn, включая фунгициды, манеб и манкоцеб, контрастные вещества для медицинских изображений и средства для очистки воды.Кроме того, несколько стран, включая США, Канаду, Аргентину, Австралию, Болгарию, Францию, Россию, Новую Зеландию, Китай и Европейский Союз, одобрили использование топливной добавки метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца (ММТ) [1, 34]. Сжигание бензина, содержащего ММТ, приводит к выбросу фосфатов, сульфатов и оксидов Mn в воздух, особенно там, где имеется высокая интенсивность движения с выбросом частиц в пределах допустимого для вдыхания диапазона размеров [1, 88]. Выбросы, содержащие марганец, загрязняют почву, пыль и растения вблизи дорог, что вносит дополнительный марганец в окружающую среду [89].Недавние прогнозы использования MMT показывают, что усвоение Mn в среднем у человека может увеличиться на несколько процентов. Следует отметить, что это примерный средний уровень воздействия; поэтому некоторые люди могут подвергаться более значительному воздействию, чем другие [88].

В конечном итоге Mn из этих различных источников попадает в систему водоснабжения. По мере того как Mn фильтруется через почву, он превращается в более растворимую форму Mn ²⁺ , где он может легко проникать в почву и поверхностные воды.Грунтовые воды имеют самую высокую концентрацию Mn, но поверхностные воды и вода вблизи горнодобывающих предприятий также содержат высокие уровни Mn [1].

Марганец-индуцированная токсичность

Mn-индуцированная нейротоксичность

Накопленные данные показали, что воздействие Mn вызывает признаки и симптомы, сходные, но не идентичные с болезнью Паркинсона [39, 57, 90–93]. Исследование шести пациентов с манганизмом, которые профессионально подвергались воздействию Mn в качестве сварщиков или плавильщиков в Гуанси, Китай, показало, что воздействие Mn привело к клиническим проявлениям синдромов Паркинсона со значительными вариациями.Один пациент с классическим пресинаптическим синдромом, ответивший на L-DOPA, явно находился в состоянии интоксикации Mn. Более того, случай с 25-летним воздействием Mn показал синдром паркинсонизма в раннем возрасте с двусторонними аномалиями МРТ бледного шара [92, 93]. Таким образом, эти наблюдения подтверждают частичное совпадение синдромов между Mn-индуцированным двигательным расстройством и болезнью Паркинсона [90–93].

Хотя связь между манганизмом и болезнью Паркинсона заслуживает внимания, исследования на животных показывают, что дофаминергические нейроны в черной субстанции и их терминалы в полосатом теле, которые избирательно поражаются при болезни Паркинсона, остаются нетронутыми после интоксикации Mn [5].Таким образом, изменения в нейротрансмиссии, а не массивная потеря дофаминовых нейрональных клеток, вероятно, лежат в основе поведенческих наблюдений.

В литературе опубликованы сообщения о воздействии Mn, изменяющем уровни нейромедиаторов и метаболитов [94, 95 •]. Чтобы исследовать изменения дофамина, метаболитов дофамина, таких как 3,4-дигидроксифенилуксусная кислота (DOPAC) и гомованиловая кислота (HVA), и ГАМК, в головном мозге крыс после воздействия Mn, мы подвергали крыс субхронно внутрибрюшинным инъекциям 15 мг Mn / кг за 4 недели.Данные показали значительно повышенный уровень дофамина в полосатом теле; это увеличение сопровождалось повышением уровней DOPAC и HVA в том же регионе. Интересно, что уровень HVA также был повышен в черной субстанции и гиппокампе, что указывает на повышенный оборот дофамина в черной субстанции, которая является патогенной областью при болезни Паркинсона. У тех же животных также было очевидно значительное увеличение ГАМК в гиппокампе, хотя в ответ на низкоуровневое субхроническое воздействие Mn не было выявлено никаких структурных аномалий в полосатом теле, черной субстанции или гиппокампе [96].В соответствии с нашим отчетом, Ворхиз и его коллеги недавно показали, что воздействие Mn увеличивает концентрацию дофамина в полосатом теле и HVA по сравнению с контрольной группой. Они также наблюдали повышенный уровень норадреналина в полосатом теле и повышенный уровень дофамина, NE и серотонина в гиппокампе. Используя животных разного возраста, эти исследователи сообщили, что воздействие Mn изменяет моноамины в зависимости от возраста [97].

В исследовании на людях с использованием магнитно-резонансной томографии и спектроскопии (МРТ / С) для изучения изменений нейрохимии у плавильных рабочих в таламусе было замечено увеличение ГАМК и снижение мио-инозитола.Изменения в таламической ГАМК были связаны со снижением мелкой моторики, как оценивалось с помощью теста Purdue Pegboard [98].

Недавние исследования нейротоксичности Mn также распространились на область нейрогенеза взрослых, который имеет место в двух критических нишах в головном мозге, то есть в субвентрикулярной зоне и субгранулярной зоне. Применение метода синхротронной рентгенофлуоресцентной визуализации для изучения распределения меди (Cu) и Fe в головном мозге с воздействием Mn или без него привело к неожиданному открытию, что Cu накапливается в субвентрикулярной зоне необычайно больше, чем в любых других областях мозга [99] .Дальнейшие исследования in vivo показали, что субхроническое воздействие Mn на крыс значительно увеличивает пролиферацию клеток в субвентрикулярной зоне и связанный с ней ростральный миграционный поток, но значительно снижает уровни Cu в субвентрикулярной зоне [100]. Эти наблюдения поднимают интересные вопросы о том, какова роль Cu в нейрогенезе у взрослых и как Mn, взаимодействуя с Cu для его транспортировки, внутриклеточного хранения и транспортировки, может изменять нормальный процесс восстановления нейронов, что может способствовать развитию немоторных симптомов. при Mn-индуцированном паркинсоническом расстройстве.

Kikuchihara и его коллеги далее подтвердили, что пероральное воздействие Mn приводит к уменьшению количества локальных Pvalb (+) ГАМКергических интернейронов в другой нейрогенной нише, субгранулярной зоне зубчатой ​​извилины в гиппокампе мышей [101]. Подобно данным, опубликованным нашей группой, группа Кикучихары также наблюдала снижение уровня Cu в субгранулярной зоне после воздействия Mn, хотя различия между этими двумя исследованиями по видам животных, способу воздействия и продолжительности очевидны.Поскольку воздействие Mn приводит к снижению уровней Cu в обеих нейрогенных нишах, эти два независимых исследования могут предполагать сходный молекулярный механизм, лежащий в основе невропатологии Mn.

Mn-индуцированная сердечно-сосудистая токсичность

Несмотря на отсутствие эпидемиологических данных, данные на животных и людях подтверждают мнение о том, что воздействие Mn значительно изменяет сердечно-сосудистую функцию. Внутривенное введение Mn в высокой дозе (5–10 мг Mn / кг) вызывало снижение частоты сердечных сокращений и артериального давления, а также увеличение интервалов P – R и QRS [102].В перфузируемых сердцах крыс контрастный агент Mn-DPDP для МРТ оказывал схожее, но меньшее влияние на сердечную функцию по сравнению с Mn ²⁺ [103]. Доступны ограниченные данные по человеческим популяциям, но они несколько противоречат данным исследований на животных. В отличие от снижения артериального давления и частоты сердечных сокращений, наблюдаемых в исследованиях на животных, плавильные печи показали значительно более высокую частоту сердечных сокращений, чем контрольные объекты. Кроме того, хотя исследования на животных показали увеличенные интервалы P – R, для плавильных заводов справедливо обратное, хотя зубцы QRS и T были шире и выше как у мужчин, так и у женщин, по сравнению с контрольной группой [68].

Избыточное воздействие усилителя МРТ Mn-DPDP вызывает покраснение лица и ощущение жара в голове и ушах. Постуральная гипотензия также наблюдалась у пациентов с передозировкой Mn-DPDP [68]. Даже когда сердечная функция существенно не изменяется, среднее диастолическое артериальное давление может быть значительно ниже, а диастолическая гипотензия может быть значительно выше у рабочих, подвергшихся воздействию Mn, по сравнению с контрольными субъектами. У рабочих с самым высоким уровнем воздействия Mn наблюдается самое низкое систолическое артериальное давление [68].

Несмотря на различия в уровнях воздействия между исследованиями на людях и животных, оказывается, что воздействие Mn подавляет сокращение миокарда, расширяет кровеносные сосуды и вызывает гипотензию, что позволяет предположить, что воздействие Mn оказывает значительное влияние на сердечную функцию. Точный механизм сердечной токсичности остается неизвестным; было показано, что Mn оказывает прямое влияние на функцию митохондрий, приводя к уменьшению сокращения миокарда, и вызывает расширение сосудов, что приводит к снижению артериального давления после острого воздействия [68].Однако данные исследований на людях и животных, свидетельствующие о том, вызывает ли хроническое воздействие низкого уровня Mn сердечно-сосудистую токсичность и каким образом, остаются скудными. Дальнейшая работа по оценке этих эффектов вполне оправдана.

Воздействие Mn и младенческая смертность

Повышенные уровни Mn в источниках воды были связаны с увеличением младенческой смертности. Анализ концентраций подземных вод в Северной Каролине показывает, что младенческая смертность увеличивается в 2 раза на 1000 живорождений на каждое логарифмическое увеличение концентрации Mn в подземных водах [104].Hafeman et al. также сообщают о повышенной смертности в первый год жизни у младенцев в Бангладеш, подвергшихся воздействию Mn с концентрацией, равной или превышающей стандарт ВОЗ в 400 мкг Mn / л, по сравнению с младенцами, не подвергавшимися воздействию [105].

Токсичность Mn и функция печени

Со времени первоначального отчета Клаассена в 1976 г., описывающего гепатобилиарную экскрецию Mn из печени [72], было проведено не так много работы по описанию Mn-индуцированной гепатотоксичности. Печень — известный орган хранения Mn; самое высокое поглощение Mn происходит в печени, уступая только мозгу [36].Накопление Mn в печени у мышей, которым внутривенно вводили наночастицы Mn, сохранялось значительно дольше, чем в других тканях с высокой перфузией, таких как почки и селезенка; однако гистопатологических повреждений не наблюдалось [75].

Гепатобилиарная экскреция Mn представляет собой основной путь выведения Mn из организма, составляя 80% выведения Mn. Таким образом, тяжелое повреждение печени из-за различных хронических заболеваний печени может привести к чрезмерному накоплению Mn в головном мозге с последующими признаками и симптомами, которые клинически называются Mn-печеночной энцефалопатией [106].При ослаблении функции печени также повышается риск нейродегенерации при продолжительном воздействии Mn [107]. Доказано, что у пациентов с хронической печеночной энцефалопатией трансплантация печени эффективна в снижении концентрации Mn в головном мозге. Когда пациенты были повторно обследованы через 5 месяцев после трансплантации, Т1-взвешенные сигналы МРТ в базальных ганглиях отсутствовали [106]. Эти данные предполагают, что нормальная функция печени важна для поддержания гомеостаза Mn в организме, включая ЦНС.

Токсичность Mn и индивидуальная восприимчивость

Существует множество факторов, которые могут предрасполагать одного человека к токсичности Mn по сравнению с другим. Эти индивидуальные факторы включают возраст, пол, этническую принадлежность, генетику и ранее существовавшие заболевания, такие как хроническое заболевание печени.

Возраст — это общий фактор, который может влиять на восприимчивость человека к токсичности Mn. У очень молодых животных, как и у людей, наблюдается повышенное всасывание марганца в кишечнике [97], а также повышенное накопление марганца в ЦНС [108] из-за повышенной проницаемости нейрональных барьеров для марганца [34].У молодых также снижена способность к выделению желчевыводящих путей [56]. Национальное обследование здоровья и питания (NHANES) за 2011–2012 гг., Исследование жителей США, выявило более высокие уровни Mn у более молодого населения, причем самые высокие уровни у детей первого года жизни [109]. Эти возрастные факторы могут повышать риск нейротоксичности после воздействия.

С другой стороны, пожилые люди вызывают особую озабоченность из-за большого числа людей, у которых развивается идиопатический паркинсонизм.Области мозга, такие как бледный шар, черная субстанция и полосатое тело, вовлечены как в нейротоксичность Mn, так и в паркинсонизм; таким образом, возможно, что у пожилых людей может быть субклиническая патология, и они могут быть «сбиты с толку» повышенными дозами Mn [110]. Например, в одном из наших исследований профессионального воздействия мы обнаружили, что плавильные печи без клинических симптомов показали значительно худшие результаты по тесту Purdue Pegboard, который является мерой мелкой моторной координации, по сравнению с контрольными объектами.С возрастом показатели ухудшались, что не было неожиданностью, поскольку с возрастом мелкая моторная координация ухудшается. Однако воздействие Mn, по-видимому, усугубляет это снижение [8].

Пол — еще один распространенный фактор, который может влиять на восприимчивость человека к токсичности Mn. Исследование NHANES, проведенное в 2011–2012 гг. Среди жителей США, показало, что уровень марганца в крови у женщин всех национальностей значительно выше, чем у мужчин. Авторы предполагают, что метаболические различия в регуляции Mn у мужчин и женщин могут лежать в основе этих различий [109].Недавнее исследование среди населения Китая в целом также показывает, что уровни Mn у женщин примерно на 29% выше, чем у мужчин [16], что согласуется с сообщениями в литературе о том, что уровни Mn у корейских и итальянских женщин на 25% выше [111, 112] и канадских женщин. у женщин этот уровень примерно на 23% выше [113], чем у соответствующего мужского населения.

Пол также может быть фактором, способствующим развитию сердечно-сосудистой токсичности после воздействия Mn. В исследовании мужчин и женщин, подвергшихся воздействию Mn, у женщин-плавильщиков были значительно более короткие интервалы P – R по сравнению с контрольной группой, и не было различий у мужчин.QRS и зубцы T также значительно различались у женщин-плавильщиков [68]. Этническая принадлежность потенциально может быть фактором, который может повлиять на восприимчивость к токсичности Mn. В NHANES 2011–2012 гг. Азиатское население, как правило, накапливало значительно больше Mn, чем неиспаноязычные европейцы или нелатиноамериканские чернокожие [109].

Лица с ранее существовавшим неврологическим заболеванием могут подвергаться особому риску развития токсичности Mn из-за возможности сочетанных поражений. Особую тревогу вызывают люди с дефицитом железа, поскольку данные на животных показывают, что желудочно-кишечное всасывание марганца усиливается из-за дефицита железа [110].

Хотя беременность не является ранее существовавшим состоянием, это состояние, во время которого может увеличиваться предрасположенность к токсичности Mn. Опять же, NHANES за 2011–2012 гг. Демонстрирует, что беременные женщины накапливают более высокие уровни Mn, чем другие люди [109]. В недавнем исследовании уровней Mn в материнской крови и нервного развития младенцев в возрасте 6 месяцев исследователи обнаружили значительную связь между уровнями Mn в материнской крови и оценками их детей по показателям умственного и психомоторного развития.Интересно, что как высокие, так и низкие уровни Mn в крови были связаны с более низкими оценками [114]. Также было показано, что уровни Mn в материнской крови связаны с ингибированием ферментативной активности Са-помпы новорожденных эритроцитов как при низком, так и при высоком уровне Mn в материнской крови [115]. Исследование, проведенное среди беременных женщин из Парижа, показывает, что воздействие марганца в окружающей среде может увеличить риск преэклампсии. Концентрации Mn в пуповинной крови в этом исследовании были значительно выше у женщин с преэклампсией [116].

С механистической точки зрения, SLC30A10, носитель растворенного вещества (семейство 30 и член 10), как предполагается, регулирует экспорт Mn из клеток.Этот белок высоко экспрессируется в печени с более высокой специфичностью к Mn, чем Zn. Недавно были обнаружены генетические изменения в ферменте SLC30A10. Аутосомно-рецессивная мутация в этом транспортном белке приводит к наследственной Mn-гиперманганеземии [26, 57] и приводит к плеоморфному фенотипу, включая дистонию и паркинсонизм у взрослых [117].

Диагностика и клиническое вмешательство

Биомаркеры воздействия Mn

При профессиональном воздействии Mn симптомы часто развиваются быстро, поскольку уровни воздействия относительно высоки.Для сравнения, симптомы, возникающие в результате воздействия окружающей среды, могут быть гораздо более незаметными, и поэтому их трудно обнаружить, поскольку они развиваются медленно в течение всей жизни. Таким образом, крайне важно обнаруживать эти изменения с помощью надежного биомаркера, чтобы предотвратить необратимое повреждение или потерю функции в результате токсичности Mn. Биомаркеры, связанные с мониторингом воздействия Mn в исследованиях на животных и людях, обобщены в.

Таблица 2

Возможные биомаркеры воздействия Mn

9069

Сложный

мера; никогда не тестировался на людях

910

Кровь и моча являются наиболее часто используемыми биологическими матрицами для биомониторинга.Однако плохая взаимосвязь между концентрациями Mn в крови и моче и уровнями внешнего воздействия очень затрудняет определение внутреннего воздействия [120, 128]. Например, период полураспада Mn в крови составляет менее 2 часов [129]. Концентрации Mn в плазме, измеренные во время фазы дозирования исследования хронического воздействия Mn, начали снижаться через 2 недели, хотя воздействие Mn все еще продолжалось [66]. Mn можно обнаружить в образцах слюны человека. Наше исследование на людях сварщиков, подвергшихся воздействию Mn, показало, что изменения концентрации Mn в слюне отражают изменения уровней Mn в сыворотке.Но из-за довольно большого разброса уровней Mn в слюне авторы не рекомендовали использовать Mn в слюне для оценки воздействия Mn [119]. Поскольку более 95% Mn выводится с желчью в кал, ожидается, что уровень Mn в моче будет очень низким [65]. По этим причинам мы не рекомендуем использовать уровни Mn в крови, моче или слюне в качестве биомаркеров воздействия Mn.

Попытки идентифицировать дополнительные неинвазивные биомаркеры привели к выводу, что возможно использование образцов волос и ногтей.В наших собственных исследованиях [7, 8] мы собрали образцы волос и ногтей от плавильных заводов и контрольных субъектов. Данные показали такие огромные различия, что, по нашему мнению, было бы неверно сообщать эти данные. Прежде чем образцы волос и ногтей можно будет использовать в исследованиях, необходимо разработать тщательный, но быстрый процесс, чтобы исключить внешнее загрязнение. Тем не менее, исследования жителей, проживающих рядом с заводом по переработке ферромарганца в Бразилии, показали, что между уровнями Mn в волосах и ногтях и результатами нейропсихологических тестов существует значительная корреляция [130].Grashow и его коллеги недавно предложили использовать концентрацию Mn в ногтях пальцев ног в качестве биомаркера воздействия сварочного дыма на рабочем месте [131]; их исследование, однако, не связывало уровень Mn в ногтях пальца с какими-либо биологическими исходами.

При исследовании плавильных печей, подвергшихся воздействию Mn, было обнаружено, что концентрации Mn в плазме и эритроцитах увеличиваются с соответствующим снижением концентрации Fe в плазме и эритроцитах [7, 8]. Поскольку концентрации Mn отражают воздействие окружающей среды, а концентрации Fe отражают биологический ответ на воздействие Mn, объединение обоих параметров путем деления концентрации Mn на концентрацию Fe (т.е.е., MnC / FeC) увеличит разницу между группами и, следовательно, повысит чувствительность. Этот мыслительный процесс привел к разработке концепции соотношения Mn / Fe в плазме (pMIR) или эритроцитах (eMIR) [7]. Поскольку существует значительная корреляция между pMIR и eMIR с концентрацией Mn в воздухе, как pMIR, так и eMIR, по-видимому, являются хорошими кандидатами в качестве биомаркеров для оценки воздействия Mn. Тем не менее, то же исследование также показало лучшую корреляцию между eMIR и исходами с низким или высоким уровнем воздействия [7].Использование pMIR для оценки воздействия на окружающую среду требует более тщательного тестирования. Кроме того, поскольку цитрат Mn в крови быстро проникает в мозг, повышенные уровни цитрата Mn в плазме или сыворотке могут быть биомаркером повышенного риска Mn-зависимых неврологических расстройств в сфере профессионального здоровья [34].

Относительно длительный период полураспада (около 8–9 лет у человека) Mn в скелетной системе (см. Выше) делает концентрацию Mn в костях идеальным индикатором для оценки содержания Mn в организме. Технической проблемой всегда была разработка оборудования с соответствующей чувствительностью для этой цели.Хорошая новость в том, что такая технология стала реальностью. В недавно опубликованных рукописях Неи и его коллеги оптимизировали и проверили метод нейтронно-активационного анализа (NAA) для неинвазивной количественной оценки концентраций Mn в кости в реальном времени. На момент написания этой статьи оборудование было достаточно компактным, чтобы его можно было транспортировать к участкам для тестирования рабочих и испытуемых. Этот метод чувствителен и может количественно определять концентрации Mn в кости от 0,5 ppm [14, 132], а в последнее время даже ниже нуля.3 промилле (личное общение).

Другой неинвазивный метод, который можно использовать для анализа воздействия Mn in vivo, — это магнитно-резонансная томография (МРТ). Накопление Mn в головном мозге можно визуализировать как усиленный Т1-взвешенный гипер-интенсивный сигнал МРТ . Разделив сигнал, наблюдаемый в бледном шаре, на сигнал, наблюдаемый в белом веществе во фронтальной коре, и умножив на 100, можно рассчитать паллидальный индекс (PI) для количественной оценки интенсивности Mn. Было доказано, что ИП является надежным маркером воздействия Mn [9, 61].Рабочие с опытом работы более 5 лет показали почти 100% -ное проявление повышенного ИП, что позволяет предположить, что ИП специфичен для воздействия Mn, даже если клинические симптомы не проявляются [61]. Одним из недостатков использования МРТ является то, что он подходит только для недавних снимков. В исследованиях плавильных печей или внутривенных инъекций эфедрона на людях сигнал в бледном шаре почти полностью исчезает через 5-6 месяцев после прекращения воздействия [37, 61].

Магнитно-резонансная спектроскопия (MRS) — еще один полезный метод для количественной оценки нейрохимических маркеров, связанных с воздействием Mn [61].MRS предоставила возможность количественного определения ГАМК, глутамата, общего креатина (tCr) и N -ацетиласпартата (NAA) / tCr, а также других макромолекул. В таламусе и базальных ганглиях плавильных печей, подвергшихся воздействию Mn, уровни GABA были почти удвоены, тогда как средний уровень Mn в воздухе составлял всего 0,18 мг / м ³ , что ниже профессионального стандарта. Это может указывать на ранние метаболические или патологические изменения, связанные с воздействием низкого уровня Mn, и MRS, по-видимому, способен обнаруживать эти биохимические изменения до того, как проявятся полномасштабные симптомы [9].

Для исследователей животных недавние достижения в области синхротронной рентгенофлуоресцентной визуализации (XFR) позволяют визуализировать концентрацию и структуру распределения нескольких металлов в мозге. Теперь этот метод может достигать разрешения вплоть до уровня одной клетки [63].

Клиническое вмешательство

Основная терапевтическая стратегия при лечении токсичности Mn заключается в удалении пациента от источника воздействия Mn. Если интоксикация опасна для жизни, сначала следует использовать процедуры для снятия критических признаков и симптомов.Для тщательного лечения хелатная терапия может помочь уменьшить нагрузку на организм Mn, но такое лечение может не улучшить симптомы. Другая возможная терапия включает добавку Fe.

Было показано, что хелатирование свободного Mn с внутривенным введением этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) увеличивает экскрецию Mn с мочой и снижает концентрацию Mn в крови, но хелатирование существенно не улучшает клинические симптомы пациентов [6, 39]. Недавний отчет Tuschl et al. демонстрирует, что у двух пациентов с наследственной гиперманганеземией, получавших хелатирование с ЭДТА, было значительно увеличено выделение Mn с мочой.Уровни Mn в цельной крови и сигналы МРТ в бледном шаре также были снижены [57]. Исследования in vitro документально подтвердили, что ЭДТА может эффективно блокировать токсическое действие Mn на потребление кислорода митохондриями при добавлении до или после воздействия Mn [132]. Таким образом, с целью снижения Mn в компартменте крови в начальной фазе неотложной помощи ЭДТА имеет терапевтический эффект. Однако молекулы ЭДТА хорошо растворимы в воде и плохо проходят через гематоэнцефалический барьер. Низкая биодоступность ЭДТА в головном мозге ограничивает ее эффективность при лечении интоксикации марганцем [39].

Парааминосалициловая кислота (ПАСК) — это одобренный FDA препарат, используемый для лечения туберкулеза. Исследования, проведенные в основном на китайских пациентах, показывают многообещающую эффективность в лечении тяжелой интоксикации марганцем с многообещающим прогнозом [39]. Исследования на животных дополнительно подтверждают его хелатирующий эффект при удалении Mn из организма [133]. Как твердая кислота Льюиса, Mn ³⁺ может образовывать стабильный комплекс с твердыми донорными атомами, такими как доноры кислорода в структуре PAS, в то время как катион Mn ²⁺ предпочитает относительно более мягкие доноры, такие как азот, который также присутствует в PAS. состав.Таким образом, возможно, что PAS может образовывать стабильные комплексы как с разновидностями Mn ²⁺ , так и с Mn ³ и удалять их из того места, где они хранятся. Более того, салицилатная структура в ПАВ, обладающая доказанным противовоспалительным действием, может способствовать терапевтическому прогнозу ПАВ при лечении манганизма [39, 134]. Наши недавние исследования также показали, что исходный PAS был обнаружен преимущественно в крови и тканях сосудистого сплетения, тогда как его метаболит N -ацетил-пара-аминосалициловая кислота (AcPAS) был обнаружен в паренхиме головного мозга, спинномозговой жидкости, сосудистом сплетении и капиллярные фракции [135].И PAS, и AcPAS переносились в мозг с помощью белка 1, связанного с множественной лекарственной устойчивостью (MRP1), члена суперсемейства переносчиков АТФ-связывающих кассет (ABC). Однако удаление или отток PAS из паренхимы мозга в кровь опосредован белком множественной лекарственной устойчивости 1 (MDR1), также называемым P-гликопротеином [136].

Одна дополнительная терапия включает добавку Fe. В пилотном исследовании с размером выборки один, Tuschl et al. показали, что добавление Fe в дополнение к хелатной терапии привело к заметному улучшению неврологических симптомов, в то время как хелатотерапия сама по себе мало улучшила симптомы.Авторы предположили, что добавление Fe может помочь снизить уровень Mn в крови и снизить его содержание в организме [57].

Выводы

Прошедшее десятилетие — успешный период в истории исследований марганца. Общий объем публикаций, связанных с токсичностью марганца при поиске в PubMed за последние 11 лет, составляет 1619 (с нашего последнего опубликованного обзора 1 апреля 2004 г. до этой статьи 5 апреля 2015 г.), что намного превышает совокупное количество опубликованных 1199 публикаций. статьи о токсичности Mn за последние 167 лет с тех пор, как Купер [79] сообщил о первом случае манганизма в 1837 г. (~ 31 марта 2004 г.).На более фундаментальном уровне сущность того, что мы считаем воздействием Mn, претерпела значительные изменения: от традиционно признанного профессионального манганизма до воздействия Mn на низком уровне в различных условиях окружающей среды, источниках питания, загрязненных пищевых продуктах, смесях для грудных детей и т. Д. и вода, почва и воздух с естественными или техногенными загрязнениями. Совокупные данные о токсичности Mn и огромный общественный интерес к этому металлу красноречиво говорят о его важности для общественного здравоохранения, требуя тщательного понимания его риска, механизма его вреда, некоторых форм эффективных клинических вмешательств и любой применимой стратегии профилактики.Таким образом, мы прогнозируем, что исследования токсичности Mn или его питательной ценности, если на то пошло, еще далеко от завершения и станут еще более продуктивными в ближайшее десятилетие. Ниже кратко излагаются некоторые ключевые области развития.

Во-первых, индивидуальные факторы, такие как возраст, пол и этническая принадлежность, могут влиять на восприимчивость человека к токсичности Mn. Восприимчивость детей к токсическому воздействию марганца вызывает крайнюю озабоченность, поскольку дети накапливают более высокие уровни марганца и выводят меньше марганца, чем взрослые.Воздействие токсинов, как правило, сказывается на успеваемости и биохимических процессах. Считается, что в этой области необходимы дополнительные исследования.

Во-вторых, нейротоксичность Mn при появлении признаков и симптомов обычно необратима и фактически продолжает прогрессировать, несмотря на удаление с места воздействия. Давно существующей проблемой в исследованиях Mn всегда был поиск эффективного биомаркера, который клинически полезен для диагностики или ранней диагностики интоксикации Mn. Понятно, что без таких биомаркеров, какими бы желательными они ни были, оценка риска остается бесполезной задачей.В настоящее время несколько подходов, таких как использование соотношения Mn / Fe, ногтей на ногах и волос, кажутся многообещающими; тем не менее, многие из этих и других подходов все еще находятся в зачаточном состоянии, и необходимо сделать еще больше.

В-третьих, недавний прогресс в теории и технических разработках сделал возможным неинвазивную оценку костного Mn у людей. Такой подход, вероятно, позволит получить новаторскую информацию не только для оценки риска, но и для мониторинга уровня марганца в питании как у детей, так и у взрослых.Возможно и даже вероятно, что Mn, хранящийся в кости, может медленно высвобождаться с течением времени и, таким образом, служит внутренним источником воздействия Mn. Такие темы, как марганец и кость, его причины и последствия, взаимодействие с другими металлами и биохимический механизм его транспорта и хранения, наряду с соответствующими техническими инновациями, станут горячей областью исследований марганца.

Наконец, в механистических исследованиях недавние наблюдения деструктивного эффекта Mn на нейрогенез у взрослых как в субвентрикулярной зоне, так и в субгранулярной зоне определили новое направление в токсикологических исследованиях Mn.Понимание того, как воздействие токсичных металлов в окружающей среде влияет на пролиферацию, дифференциацию и миграцию нервных стволовых клеток / клеток-предшественников во взрослом мозге для восстановления нервной системы и функциональной целостности, должно иметь серьезные последствия не только для изучения нейротоксичности Mn, но и для лучшего понимания других нейродегенеративных факторов. такие заболевания, как болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера.

Благодарности

Эта работа поддержана следующими грантами: Национальный институт здравоохранения / Национальный институт гигиены окружающей среды Гранты ES008146 и ES017055.

Аббревиатуры

с Руководством по этике

Конфликт интересов Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

Права человека и животных и осознанное согласие Эта статья не содержит исследований с участием людей или животных, выполненных кем-либо из авторов.

Ссылки

Статьи, представляющие особый интерес, опубликованные недавно, были отмечены как:

• Важные

•• Важные

2. Aschner M, Vrana KE, Zheng W. Поглощение и распределение марганца в центральной нервной системе. система (ЦНС) Нейротоксикология. 1999; 20: 173–180. [PubMed] [Google Scholar] 3.Сообщение JE. Минералы оксида марганца: кристаллическое строение, экономическое и экологическое значение. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1999; 96: 3447–3454. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 4. Aschner M, Guilarte TR, Schneider JS, Zheng W. Марганец: последние достижения в понимании его транспорта и нейротоксичности. Toxicol Appl Pharmacol. 2007. 221: 131–147. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 5. Guilarte TR. Марганец и болезнь Паркинсона: критический обзор и новые результаты. Перспектива здоровья окружающей среды.2010. 118 (8): 1071–1080. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 7. Cowan DM, Fan Q, Zou Y, Shi X, Chen J, Aschner M, et al. Воздействие марганца на плавильных рабочих: соотношение марганца и железа в крови как новый инструмент для оценки воздействия марганца. Биомаркеры. 2009; 14: 3–16. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 8. Cowan DM, Zheng W, Zou Y, Shi X, Chen J, Rosenthal FS, et al. Воздействие марганца на плавильных рабочих: взаимосвязь между соотношением марганца и железа в крови и ранними нейроповеденческими изменениями.Нейротоксикология. 2009; 30: 1214–1222. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 9. Дыдак У., Цзян Ю.М., Лонг Л.Л., Чжу Х., Чен Дж., Ли В.М. и др. Измерение in vivo концентраций ГАМК в головном мозге с помощью магнитно-резонансной спектроскопии на плавильных заводах, подвергающихся профессиональному воздействию марганца. Перспектива здоровья окружающей среды. 2011; 2: 219–224. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 10. Алессио Л., Апостоли П., Фериоли А., Ломбарди С. Влияние марганца на нейроэндокринную систему у подвергшихся воздействию рабочих. Предварительный отчет.Biol Trace Elem Res. 1989; 21: 249–253. [PubMed] [Google Scholar] 11. Mutti A, Bergamaschi E, Alinovi R, Lucchini R, Vettori MV, Franchini I. Пролактин в сыворотке у субъектов, подвергшихся профессиональному воздействию марганца. Ann Clin Lab Sci. 1996. 26 (1): 10–17. [PubMed] [Google Scholar] 12. Луккини Р., Циммерман Н. Пожизненное кумулятивное воздействие как угроза нейродегенерации: необходимость в стратегиях предотвращения в глобальном масштабе. Нейротоксикология. 2009. 30: 1144–1148. [PubMed] [Google Scholar] 13. Рахиль-Хазен Р., Боланн Б.Дж., Майкинг А., Ульвик Р.Дж.Многоэлементный анализ уровней микроэлементов в тканях аутопсии человека с использованием метода индуктивно связанной атомно-эмиссионной спектрометрии (ICP-AES) J Trace Elem Med Biol. 2002. 16 (1): 15–25. [PubMed] [Google Scholar] 14. Лю Ю.З., Бирн П., Ван Х.Й., Колтик Д., Чжэн В., Ни Л. Компактная система NAA на основе генератора DD-нейтронов для количественного определения содержания марганца (Mn) в кости in vivo. Physiol Meas. 2014; 35: 1899–1911. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 16. Zhang LL, Lu L, Pan YJ, Ding CG, Xu DY, Huang CF и др.Базовые уровни марганца, свинца, кадмия, меди и цинка в крови жителей пригорода Пекина. Environ Res. 2015; 140: 10–17. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 18. Ашнер М., Ганнон М. Транспорт марганца (Mn) через гематоэнцефалический барьер крысы: механизмы насыщения и трансферин-зависимые транспортные механизмы. Brain Res Bull. 1994. 33 (3): 345–349. [PubMed] [Google Scholar] 19. Чжэн В. Барьер между кровью и спинномозговой жидкостью в регуляции железа и марганцевом паркинсонизме. В: Чжэн В., Чодобски А., редакторы.Гемато-цереброспинальный барьер. Нью-Йорк: CRC Press; 2005. С. 413–436. [Google Scholar] 20. Crossgrove JS, Allen DD, Bukaveckas BL, Rhineheimer SS, Yokel RA. Распределение марганца через гематоэнцефалический барьер. I. Доказательства опосредованного переносчиками притока цитрата марганца, а также марганца и трансферрина марганца. Нейротоксикология. 2003. 24 (1): 3–13. [PubMed] [Google Scholar] 21. He L, Girijashanker K, Dalton TP, Reed J, Li H, Soleimani M и др. ZIP8, член семейства переносчиков металлов-переносчиков растворенных веществ-39 (SLC39): характеристика свойств переносчиков.Mol Pharmacol. 2006; 70 (1): 171–180. [PubMed] [Google Scholar] 22. Fujishiro H, Yano Y, Takada Y, Tanihara M, Himeno S. Роли ZIP8, ZIP14 и DMT1 в транспорте кадмия и марганца в клетках проксимальных канальцев почек мыши. Металломика. 2012. 4 (7): 700–708. [PubMed] [Google Scholar] 23. Lucaciu CM, Dragu C, Copaescu L, Morariu VV. Транспорт марганца через мембраны эритроцитов человека. EPR Study Biochim Biophys Acta. 1997. 1328 (2): 90–98. [PubMed] [Google Scholar] 24. Каннурпатти СС, Джоши П.Г., Джоши Н.Б.Способность митохондрий к связыванию кальция модулирует приток кальция через канал рецептора глутамата. Neurochem Res. 2000. 25 (12): 1527–1536. [PubMed] [Google Scholar] 25. Crossgrove JS, Yokel RA. Распределение марганца через гематоэнцефалический барьер. IV. Доказательства притока в мозг через кальциевые каналы, управляемые магазином. Нейротоксикология. 2005; 26: 297–307. [PubMed] [Google Scholar] 26. ДеВитт М.Р., Чен П., Ашнер М. Отток марганца при паркинсонизме: выводы из недавно охарактеризованных мутаций SLC30A10.Biochem Biophys Res Commun. 2013; 432 (1): 1–4. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 27. Мадейчик М.С., Баллатори Н. Транспортер железа ферропортин может также выполнять функции экспортера марганца. Biochim Biophys Acta. 2012; 1818 (3): 651–657. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 28. Кобаяси К., Курода Дж., Сибата Н., Хасэгава Т., Секо Ю., Сато М. и др. Индукция металлотионеина марганцем полностью зависит от продукции интерлейкина-6. J Pharmacol Exp Ther. 2007. 320 (2): 721–727. [PubMed] [Google Scholar] 29.Ван X, Ли Г.Дж., Чжэн В. Повышение экспрессии DMT1 в хориоидальном эпителии гемато-спинномозгового барьера после воздействия марганца in vitro. Brain Res. 2006; 30: 1–10. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 30. Гиббонс Р.А., Диксон С.Н., Халлис К., Рассел А.М., Сансом Б.Ф., Симондс Х.В. Метаболизм марганца у коров и коз. Biochim Biophys Acta (BBA) Gen Subj. 1976; 444 (1): 1–10. [PubMed] [Google Scholar] 31. Sheng Y, Butler GE, Schumacher M, Cascio D, Cabelli DE, Valentine JS. Шестикоординированный марганец (3+) в катализе дрожжевой супероксиддисмутазой марганца.Proc Natl Acad Sci U S. A. 2012; 109 (36): 14314–14319. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 32. Харрис WR, Чен Y. Электронный парамагнитный резонанс и разностные ультрафиолетовые исследования связывания Mn2 + с трансферрином сыворотки. J Inorg Biochem. 1994; 54 (1): 1–19. [PubMed] [Google Scholar] 33. Рини С.Х., Квик-Урибе С.Л., Смит ДР. Степень окисления марганца и его значение для токсичности. Chem Res Toxicol. 2002. 15 (9): 1119–1126. [PubMed] [Google Scholar] 34. Михалке Б., Фернзебнер К. Новое понимание токсичности и видообразования марганца.J Trace Elem Med Biol. 2014. 28: 106–116. [PubMed] [Google Scholar] 35. Ёкель Р.А. Поток марганца через гематоэнцефалический барьер. NeuroMolecular Med. 2009; 11: 297–310. [PubMed] [Google Scholar] 36. Чуа А.С., Морган Э. У белградской лабораторной крысы нарушен метаболизм марганца. J. Comp Physiol B. 1997; 167 (5): 361–369. [PubMed] [Google Scholar] 37. Sikk K, Haldre S, Aquilonius S-M, Taba P. Паркинсонизм, вызванный марганцем, из-за злоупотребления эфедроном. Болезнь Паркинсона. 2011: 1–8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 38.Ливенс Т.Л., Рао Д., Андерсон М.Э., Дорман, округ Колумбия. Оценка транспорта марганца от обонятельной слизистой оболочки к полосатому телу с помощью фармакокинетического моделирования. Toxicol Sci. 2007. 97: 265–278. [PubMed] [Google Scholar] 39. Jiang YM, Mo XA, Du FQ, Fu X, Zhu XY, Gao HY и др. Эффективное лечение индуцированного марганцем профессионального паркинсонизма с помощью PAS-Na: случай 17-летнего катамнестического исследования. J Occup Environ Med. 2006. 48: 644–649. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 40. Корчинский RE. Проблемы гигиены труда в сварочной промышленности.Appl Occup Environ Hyg. 2000; 15: 936–945. [PubMed] [Google Scholar] 41. Луккини Р.Г., Дорман Д.К., старейшина А., Веронези Б. Неврологические воздействия от вдыхания загрязняющих веществ и связи нос-мозг. Нейротоксикология. 2012; 33: 838–841. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 42. Зони С., Бонетти Дж., Луккини Р. Обонятельные функции на стыке между воздействием марганца в окружающей среде и паркинсонизмом. J Trace Elem Med Biol. 2012; 26: 179–182. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 43. Канаяма Ю., Цудзи Т., Эномото С., Амано Р.Скрининг с несколькими индикаторами: доставка микроэлементов в мозг с помощью восьми различных методов введения. Биометаллы. 2005. 18: 553–565. [PubMed] [Google Scholar] 44. Агентство по охране окружающей среды США. Интегрированная система информации о рисках EPA 7439-96-5. Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды; 1995. Марганец. [Google Scholar] 45. Кондакис XG, Макрис Н., Леоцинидис М., Прину М., Папапетропулос Т. Возможные последствия для здоровья высокой концентрации марганца в питьевой воде. Arch Environ Health. 1989. 44 (3): 175–178. [PubMed] [Google Scholar] 46.Фрисби С.Х., Ортега Р., Мейнард Д.М., Саркар Б. Концентрации мышьяка и других токсичных элементов в питьевой воде Бангладеш. Перспектива здоровья окружающей среды. 2002. 110 (11): 1147–1153. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 47. Хан К., Вассерман Г.А., Лю Х, Ахмед Э., Парвез Ф., Славкович В. и др. Воздействие марганца через питьевую воду и успеваемость детей. Нейротоксикология. 2012; 33: 91–97. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 48. Хан К., Фактор-Литвак П., Вассерман Г.А., Лю Х, Ахмед Э., Парвез Ф. и др.Воздействие марганца через питьевую воду и поведение детей в классе в Бангладеш. Перспектива здоровья окружающей среды. 2013; 119: 1501–1506. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 49. Бушар М., Лафорест Ф., Ванделак Л., Беллинджер Д., Мерглер Д. Марганец в волосах и гиперактивное поведение: экспериментальное исследование детей школьного возраста, подвергшихся воздействию водопроводной воды. Перспектива здоровья окружающей среды. 2007. 115: 122–127. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 50. Bouchard MF, Sauve S, Barbeau B, Legrand M, Brodeur ME, Bouffard T и др.Нарушение интеллекта у детей школьного возраста, подвергающихся воздействию марганца из питьевой воды. Перспектива здоровья окружающей среды. 2011; 119: 138–143. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 51. Lucchini RG, Guazzetti S, Zoni S, Donna F, Peter S, Zacco A и др. Тремор, обонятельные и моторные изменения у итальянских подростков, подвергшихся исторической эмиссии ферромарганца. Нейротоксикология. 2012; 33: 687–696. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 52. ДеСимоун Л.А., Гамильтон П.А., Гиллиом Р.Дж. Качество воды в нашей стране — качество воды из домашних колодцев в основных водоносных горизонтах США, 1991–2004 годы — обзор основных результатов.Циркуляр Геологической службы США 1332; 2009. с. 48. [Google Scholar] 53. Тран Т.Т., Чованадисай В., Кринелла Ф.М., Чикц-Демет А., Лённердал Б. Влияние высокого потребления марганца с пищей новорожденных крыс на накопление минералов в тканях, уровни дофамина в полосатом теле и статус нервного развития. Нейротоксикология. 2002; 23: 635–643. [PubMed] [Google Scholar] 54. Стастный Д., Фогель Р.С., Пиччиано М.Ф. Потребление марганца и потребление марганца в сыворотке крови грудных детей, вскармливаемых грудным и молочным смесями. Am J Clin Nutr. 1984; 39: 872–878. [PubMed] [Google Scholar] 55.Коллипп П.Дж., Чен С.Ю., Майтински С. Марганец в смесях для младенцев и нарушение обучаемости. Энн Нутр Метаб. 1983; 27: 488–494. [PubMed] [Google Scholar] 57. Tuschl K, Mills PB, Clayton PT. Марганец и мозг. Int Rev Neurobiol. 2013; 110: 277–312. [PubMed] [Google Scholar] 58. Subramanian KS, Meranger JC. Атомно-абсорбционная спектрометрия в графитовой печи с депротеинизацией азотной кислоты для определения марганца в плазме крови человека. 1985. 57 (13): 2478–2481. [PubMed] [Google Scholar] 59. Krebs N, Langkammer C, Goessler W, Ropele S, Fazekas F, Yen K и др.Оценка микроэлементов в мозге человека с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. J Trace Elem Med Biol. 2014; 28 (1): 1–7. [PubMed] [Google Scholar] 60. Schmitt C, Strazielle N, Richaud P, Bouron A, Ghersi-Egea JF. Активный транспорт через гематоэнцефалический барьер способствует притоку марганца в мозг. J Neurochem. 2011; 117: 747–756. [PubMed] [Google Scholar] 61. Jiang YM, Zheng W, Long LL, Zhao WJ, Li XG, Mo XA и др. Магнитно-резонансная томография мозга и концентрация марганца в эритроцитах плавильных рабочих: поиск биомаркеров воздействия марганца.Нейротоксикология. 2007. 28: 126–135. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 62. Робисон Г., Захарова Т., Фу С., Цзян В., Фулпер Р., Барреа Р. и др. Рентгеновская флуоресцентная визуализация: новый инструмент для изучения нейротоксичности марганца. PLoS ONE. 2012; 7: e48899. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 63. Робисон Г., Захарова Т., Фу С., Цзян В., Фулпер Р., Барреа Р. и др. Рентгенофлуоресцентное изображение образования гиппокампа после воздействия марганца. Металломика. 2013; 5: 1554–1565. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 64.Pejovic-Milic A, Aslam Chettle DR, Oudyk J, Pysklywec MW, Haines T. Костный марганец как биомаркер воздействия марганца: технико-экономическое обоснование. Am J Ind Med. 2009; 52: 742–750. [PubMed] [Google Scholar] 65. Шредер HA, Баласса JJ, Типтон IH. Незаменимые микроэлементы в организме человека: марганец. Исследование гомеостаза. J Chronic Dis. 1966; 19: 545–571. [PubMed] [Google Scholar] 66.
О’Нил С., Хонг Л., Фу С., Цзян В., Джонс А., Не Л. Х. и др. Накопление марганца в кости после хронического воздействия на крыс: постоянная концентрация и период полураспада в кости.Toxicol Lett. 2014; 229: 90–100. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]. Подробный отчет о накоплении и расчетах Mn, позволяющих определить период полураспада Mn в кости. 67. Chen JY, Tsao G, Zhao Q, Zheng W. Дифференциальная цитотоксичность Mn (II) и Mn (III): специальная ссылка на митохондриальные [Fe-S] -содержащие ферменты. Toxicol Appl Pharmacol. 2001; 175: 160–168. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 69. Чжэн В., Рен С., Грациано Дж. Х. Марганец подавляет митохондриальную аконитазу: механизм нейротоксичности марганца.Brain Res. 1998; 799: 334–342. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 70. Морелло М., Канини А., Маттиоли П., Зорге Р.П., Алимонти А., Бокка Б. и др. Субклеточная локализация марганца в базальных ганглиях нормальных крыс и крыс, получавших марганец, с помощью электронной спектроскопии и исследования электронной спектроскопии потерь энергии. Нейротоксикология. 2008; 29: 60–72. [PubMed] [Google Scholar] 72. Клаассен CD. Выведение металлов с желчью. Drug Metab Rev.1976; 5 (2): 165–196. [PubMed] [Google Scholar] 73. Чжу Дж., Гейл Е.М., Атанасова И., Риц Т.А., Караван П.Гексамерный дендример Mn (II) в качестве контрастного агента для МРТ. Химия. 2014; 20: 14507–14513. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 74. Марчал Г., Ни Й, Чжан Х, Ю Дж, Лодеманн К.П., Берт А.Л. Mn-DPDP усиленная МРТ при экспериментальной обструкции желчных протоков. J Comput Assist Tomogr. 1993; 17: 290–296. [PubMed] [Google Scholar] 75. Bellusci M, La Barbera A, Padella F, Mancuso M, Pasquo A, Grollino MG и др. Биораспределение и острая токсичность наножидкости, содержащей наночастицы оксида марганца и железа, полученные в результате механохимического процесса.Int J Nanomedicine. 2014; 9: 1919–1929. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 76. Омоходион Ф.О., Ховард Дж. М.. Микроэлементы в поте акклиматизированных лиц. Clin Chim Acta. 1994. 231 (1): 23–28. [PubMed] [Google Scholar] 77. Грюнекер Б., Клтвассер С.Ф., Заппе А.С., Беденк Б.Т., Бикер Й., Спормакер В.И. и др. Региональная специфичность накопления и очистки марганца в мозге мышей: значение для МРТ с усилением марганца. ЯМР Биомед. 2013; 26: 542–556. [PubMed] [Google Scholar] 78. Сенгупта П.Научный обзор определения возраста лабораторной крысы: сколько ей лет по сравнению с человеческим возрастом? Biomed Int. 2011; 2: 81–89. [Google Scholar] 79. Купер Дж. О влиянии черного оксида марганца при вдыхании в легкие. Br Ann Med Pharm Vital Stat Gen Sci. 1837; 1: 41–42. [Google Scholar] 80. Keen CL, Lönnerdal B. Токсичность основных и полезных ионов металлов. Марганец. В: Бертон Г., редактор. Справочник по взаимодействиям металл-лиганд в биологических жидкостях. Нью-Йорк: Марсель Деккер, Инк; 1995 г.С. 683–688. [Google Scholar] 81. Хуанг СС, Чу Н.С., Лу С.С., Ван Дж. Д., Цай Дж. Л., Ценг Дж. Л. и др. Хроническая марганцевая интоксикация. Arch Neurol. 1989. 46: 1104–1106. [PubMed] [Google Scholar] 82. Лу Л., Чжан Л.Л., Ли Г.Дж., Го В., Лян В., Чжэн В. Концентрации марганца и железа в сыворотке как потенциальные биомаркеры воздействия марганца на сварщиков. Нейротоксикология. 2005. 26 (2): 257–265. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 83. Оно К., Комай К., Ямада М. Непроизвольные миоклонические движения, связанные с хроническим отравлением марганцем.J Neurol Sci. 2002; 199: 93–96. [PubMed] [Google Scholar] 84. Боулер Р.М., Гочева В., Харрис М., Нго Л., Абделуахаб Н., Уилкинсон Дж. И др. Перспективное исследование нейротоксических эффектов у сварщиков мостовых конструкций, подвергшихся воздействию марганца. Нейротоксикология. 2011. 32 (5): 596–605. [PubMed] [Google Scholar] 85. Ван Дж. Д., Хуанг С. К., Хван Ю. Х., Чан Дж. Р., Линь Дж. М., Чен Дж. С.. Паркинсонизм, индуцированный марганцем: вспышка из-за неисправной системы управления вентиляцией на ферромарганцевом заводе. Br J Ind Med. 1989. 46: 856–859. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 86.Racette BA, Criswell SR, Lundin JI, Hobson A, Seixas N, Kotzbauer PT, et al. Повышенный риск паркинсонизма, связанный с воздействием сварочных работ. Нейротоксикология. 2012. 33 (5): 1356–1361. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 87. Ван Д.X., Чжоу В.М., Ван С.З., Чжэн В. Профессиональное воздействие марганца на сварщиков и сопутствующие нейродегенеративные заболевания в Китае. Toxicol Sci. 1998; 42 (доп.): 24. [Google Scholar] 88. Фрумкин Х., Соломон Г. Марганец в поставках бензина в США. Am J Ind Med. 1997. 31: 107–115.[PubMed] [Google Scholar] 89. Литл С.М., Смит Б.Н., Маккиннон Ч.З. Накопление марганца вдоль дорог штата Юта: возможное указание на загрязнение выхлопными газами автомобилей. Sci Total Environ. 1995. 162: 105–109. [Google Scholar] 90. Racette BA, McGee-Minnich L, Moerlein SM, Mink JW, Videen TO, Perlmutter JS. Паркинсонизм, связанный со сваркой, клинические особенности, лечение и патофизиология. Неврология. 2001; 56: 8–13. [PubMed] [Google Scholar] 91. Racette BA, Tabbal SD, Jennings D, Good L, Perlmutter JS, Evanoff B.Распространенность паркинсонизма и его связь с облучением у большой выборки сварщиков из Алабамы. Неврология. 2005. 64: 230–235. [PubMed] [Google Scholar] 92. Рутчик Дж. С., Чжэн В., Цзян Ю. М., Мо XE. Как профессиональный невролог оценивает сварщиков и сталеваров на предмет двигательного расстройства, вызванного марганцем? Опыт международной команды в Гуанси, Китай, часть I. J Occup Environ Med. 2012. 54 (11): 1432–1434. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 93. Рутчик Дж. С., Чжэн В., Цзян Ю. М., Мо XE. Как профессиональный невролог оценивает сварщиков и сталеваров на предмет двигательного расстройства, вызванного марганцем? Опыт международной команды в Гуанси, Китай, часть II.J Occup Environ Med. 2012. 54 (12): 1562–1564. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 94. Гвиаза Р., Луккини Р., Смит Д. Адекватность и последовательность исследований на животных для оценки нейротоксичности хронического воздействия марганца на низком уровне на человека. J. Toxicol Environ Health A. 2007; 70 (7): 594–605. [PubMed] [Google Scholar] 95.
Racette BA, Aschner M, Guilarte TR, Dydak U, Criswell SR, Zheng W. Патофизиология марганцевой нейротоксичности. Нейротоксикология. 2012; 33: 881–886. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar].Подробный обзор клинических аспектов нейротоксичности Mn, проведенный известными исследователями в этой области. 96. О’Нил С.Л., Ли Дж.В., Чжэн В., Кэннон-младший. Подострое воздействие марганца на крыс является нейрохимической моделью ранней токсичности марганца. Нейротоксикология. 2014; 44: 303–313. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 97. Vorhees CV, Graham DL, Amo-Kroohs RM, Braun AA, Grace CE, Schaefer TL, et al. Влияние марганца на развитие, стресса и их комбинации на моноамины, рост и кортикостерон.Toxicol Rep. 2015; 1: 1046–1061. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 98. Long Z, Li XR, Xu J, Edden RA, Qin WP, Long LL и др. Thalamic GABA предсказывает мелкую моторику у рабочих металлургических заводов, подвергшихся воздействию марганца. PLoS ONE. 2014; 9: e88220. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 99. Pushkar Y, Robison GA, Sullivan G, Fu SX, Kohne M, Jiang W. и др. Старение приводит к накоплению меди в субвентрикулярных астроцитах. Ячейка старения. 2013; 12: 823–832. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 100.Фу С., О’Нил С., Хун Л., Цзян В., Чжэн В. Повышенный нейрогенез у взрослых в субвентрикулярной зоне мозга после воздействия марганца in vivo: роль меди и DMT1. Toxicol Sci. 2015; 143: 482–498. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]. Первый отчет, описывающий роль измененного гомеостаза металлов в нейрогенезе у взрослых после воздействия Mn. Кикучихара Ю., Абэ Х., Танака Т., Като М., Ван Л., Икараси Ю. и др. Связь между накоплением марганца в мозге и аберрациями нейрогенеза взрослых в гиппокампе после перорального воздействия хлорида марганца на мышей.Токсикология. 2015; 331: 24–34. [PubMed] [Google Scholar] 102. Чараш Б., Пласек Э., Сос Т.А., Клигфилд П. Дозозависимые эффекты марганца на электрокардиограмме собак. J Electrocardiol. 1982; 15: 149–152. [PubMed] [Google Scholar] 103. Вандер Э.Л., Колет Дж. М., Мюллер Р. Н.. Спектроскопические и метаболические эффекты MnCl2 и MnDPDP на изолированном и перфузируемом сердце крысы. Investig Radiol. 1997. 32: 581–588. [PubMed] [Google Scholar] 104. Спанглер А.Х., Спанглер Я.Г. Марганец в подземных водах и уровень детской смертности по округам в Северной Каролине: экологический анализ.EcoHealth. 2009; 6: 596–600. [PubMed] [Google Scholar] 105. Хафеман Д., Фактор-Литвак П., Ченг З., ван Гин А., Ахсан Х. Связь между воздействием марганца через питьевую воду и детской смертностью в Бангладеш. Перспектива здоровья окружающей среды. 2007. 115 (7): 1107–1112. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 106. Long LL, Li XR, Huang ZK, Jian YM, Fu SX, Zheng W. Связь между изменениями МРТ головного мозга и 1H-MRS, тяжестью хронического повреждения печени и восстановлением после трансплантации печени. Exp Biol Med.2009; 234: 1075–1085. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 107. Сквитти Р., Горгона Дж., Панетта В., Луккини Р., Букосси С., Альбини Е. и др. Последствия воздействия металлов и функции печени у пациентов с болезнью Паркинсона, проживающих в окрестностях заводов ферросплавов. J Neural Transm. 2009; 116: 1281–1287. [PubMed] [Google Scholar] 108. Кэхилл Д.Ф., Берседжей М.С., Хаггерти Р.С., Гердинг Дж. Э., Грей Л. Е.. Возрастное удержание и распределение проглоченного Mn3O4 у крыс. Toxicol Appl Pharmacol. 1980; 53: 83–91.[PubMed] [Google Scholar] 109. Улхоте Ю., Мерглер Д., Бушар М.Ф. Половые и возрастные различия в уровнях марганца в крови у населения США в целом: национальное обследование состояния здоровья и питания, 2011–2012 гг. Здоровье окружающей среды. 2014; 13:87. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 110. Mena I, Horiuchi K, Burke K, Cotzias GC. Хроническое отравление марганцем. Индивидуальная восприимчивость и абсорбция железа. Неврология. 1969; 19: 1000–1006. [PubMed] [Google Scholar] 111. Ли JW, Ли CK, Moon CS, Choi IJ, Lee KJ, Yi SM и др.Национальное исследование Кореи по загрязнителям окружающей среды в организме человека, 2008 г .: тяжелые металлы в крови или моче корейского населения. Int J Hyg Environ Health. 2012; 215: 449–457. [PubMed] [Google Scholar] 112. Bocca B, Madeddu R, Asara Y, Tolu P, Marchal JA, Forte G. Оценка референсных диапазонов для Cu, Mn, Se и Zn в крови в выбранной итальянской популяции. J Trace Elem Med Biol. 2011; 25: 19–26. [PubMed] [Google Scholar] 113. Кларк Н.А., Тешке К., Райдаут К., Копс Р. Уровни микроэлементов у взрослых с западного побережья Канады и ассоциации с возрастом, полом, диетой, деятельностью и уровнями других микроэлементов.Chemosphere. 2007. 70: 155–164. [PubMed] [Google Scholar] 114. Chung SE, Cheong HK, Ha EH, Kim BN, Ha M, Kim Y, Hong YC, Park H, Oh SY. Марганец в материнской крови и раннее нейроразвитие: исследование здоровья матери и ребенка (MOCEH). Перспектива здоровья окружающей среды. 2015 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 115. Yazbeck C, Moreau T, Sahuquillo J, Takser L, Huel G. Влияние уровней марганца в крови матери на активность кальциевой помпы эритроцитов у новорожденных. Sci Total Environ. 2006; 354: 28–34.[PubMed] [Google Scholar] 116. Видже М., Йокояма К., Рамезанзаде Ф., Дахагин М., Сакаи Т., Морита Ю. и др. Свинец и другие следы металлов при преэклампсии: исследование случай-контроль в Тегеране. Iran Environ Res. 2006; 100: 268–275. [PubMed] [Google Scholar] 117. Leyva-Illades D, Chen P, Zogzas CE, Hutchens S, Mercado JM, Swaim CD и др. SLC30A10 представляет собой локализованный на поверхности клетки переносчик оттока марганца, и мутации, вызывающие паркинсонизм, блокируют его внутриклеточный перенос и отталкивающую активность. J Neurosci. 2014. 34 (42): 14079–14095.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 118. Бейкер М.Г., Симпсон С.Д., Шеппард Л., Стовер Б., Мортон Дж., Кокер Дж. И др. Компоненты дисперсии краткосрочных биомаркеров воздействия марганца в начальной когорте стажеров-сварщиков. J Trace Elem Med Biol. 2015; 29: 123–129. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 119. Wang DX, Du XQ, Zheng W. Изменение концентраций марганца, меди, цинка, кадмия и свинца в слюне и сыворотке у профессиональных сварщиков. Toxicol Lett. 2008. 176: 40–47. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 120.Смит Д., Гвиаза Р., Боулер Р., Роэлс Н., Парк Р., Тайчер С. и др. Биомаркеры воздействия Mn на человека. Am J Ind Med. 2007. 50: 801–811. [PubMed] [Google Scholar] 121. Лаохаудомчок В., Лин Х, Херрик Р.Ф., Фанг С.К., Каваллари Дж.М., Кристиани Д.К. и др. Ногти на пальцах ног, кровь и моча как биомаркеры воздействия марганца. J Occup Environ Med. 2011. 53 (5): 506–510. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 122. Риохас-Родригес Х, Солис-Виванко Р., Шильманн А., Монтес С., Родригес С., Риос С. и др. Интеллектуальная функция у мексиканских детей, живущих в горнодобывающих районах и подверженных воздействию марганца на окружающую среду.Перспектива здоровья окружающей среды. 2010. 118 (10): 1465–1470. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 123. Менезес-Филхо Дж. А., Паес С. Р., Понтес А. М., Морейра Дж. К., Сарчинелли П. Н., Мерглер Д. Высокий уровень марганца в волосах у детей, живущих поблизости от завода по производству ферромарганцевых сплавов. Нейротоксикология. 2009. 30 (6): 1207–1213. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 124. Истман Р.Р., Юрса Т.П., Бенедетти С., Луккини Р.Г., Смит Д.Р. Волосы как биомаркер воздействия марганца в окружающей среде. Environ Sci Technol.2013. 47 (3): 1629–1637. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 125. Шрирам К., Лин Дж. Х, Джефферсон А. М., Робертс Дж. Р., Эндрюс Р. Н., Кашон М. Л. и др. Накопление марганца в обрезках ногтей как биомаркер воздействия сварочного дыма и нейротоксичности. Токсикология. 2012. 291 (1–3): 73–82. [PubMed] [Google Scholar] 126. Арора М., Брэдман А., Остин С., Ведар М., Холланд Н., Эскенази Б. и др. Определение воздействия марганца на плод из дентина мантии временных зубов. Environ Sci Technol. 2012. 46 (9): 5118–5125. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 127.Эриксон Дж. Э., Кринелла Ф. М., Кларк-Стюарт К. А., Оллхусен В. Д., Чан Т., Робертсон РТ. Пренатальный уровень марганца связан с растормаживанием поведения в детстве. Neurotoxicol Teratol. 2007. 29 (2): 181–187. [PubMed] [Google Scholar] 128.
Zheng W, Fu SX, Dydak U, Cowan DM. Биомаркеры марганцевой интоксикации. Нейротоксикология. 2011; 32 (1): 1–8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]. Подробный обзор существующих и предполагаемых биомаркеров интоксикации марганцем. 129. Чжэн В., Ким Х., Чжао К. Сравнительная токсикокинетика хлорида марганца и трикарбонила метилциклопентадиенил марганца у самцов крыс Sprague-Dawley.Toxicol Sci. 2000; 54: 295–301. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 130. Виана Г.Ф., де Карвалью К.Ф., Нуньес Л.С., Родригес Дж.Л., Рибейро Н.С., де Алмейда Д.А. и др. Неинвазивные биомаркеры воздействия марганца и нейропсихологические эффекты у взрослых, подвергающихся воздействию окружающей среды, в Бразилии. Toxicol Lett. 2014. 231 (2): 169–178. [PubMed] [Google Scholar] 131. Грашоу Р., Чжан Дж., Фанг С.К., Вайскопф М.Г., Кристиани, округ Колумбия, Каваллари Дж. М.. Концентрация металла в ногтях как биомаркер воздействия сварочного дыма на рабочем месте.J Occup Environ Hyg. 2014. 11 (6): 397–405. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 132. Лю Ю., Колтик Д., Бирн П., Ван Х, Чжэн В., Не Л. Х. Разработка переносной системы нейтронно-активационного анализа для количественного определения марганца в кости in vivo: осуществимость и методология. Physiol Meas. 2013; 34: 1593–1609. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 133. Чжэн В., Цзян Ю.М., Чжан Ю.С., Цзян В., Ван Х, Коуэн Д.М. Хелатотерапия марганцевой интоксикации пара-аминосалициловой кислотой (ПАСК) у крыс Sprague-Dawley.Нейротоксикология. 2009. 30: 240–248. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 134. Юн Х, Ким Д.С., Ли Г.Х., Ким Дж.Й., Ким Д.Х., Ким К.В. и др. Защитные эффекты пара-аминосалицилата натрия на индуцированную марганцем гибель нейронов: участие активных форм кислорода. J Pharm Pharmacol. 2009. 61: 1563–1569. [PubMed] [Google Scholar] 135. Хун Л., Цзян В., Чжэн В., Цзэн С. Анализ ВЭЖХ пара-аминосалициловой кислоты и ее метаболита в плазме, спинномозговой жидкости и тканях мозга. J Pharm Biomed Anal.2011; 54: 1101–1109. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 136. Hong L, Xu C, O’Neal S, Bi HC, Huang M, Zheng W и др. Роль P-гликопротеина и белка множественной лекарственной устойчивости в транспортировке пара-аминосалициловой кислоты и ее N-ацетилированного метаболита в головном мозге мышей. Acta Pharmacol Sin. 2014; 35 (12): 1577–1585. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Марганец

(Щелкните здесь, чтобы распечатать этот вопрос и ответ)

Что такое марганец?

• Марганец — это минерал, который естественным образом встречается в окружающей среде и является одним из самых распространенных металлов на поверхности земли, в воздухе, воде и почве.Его можно найти как в подземных, так и в поверхностных водах из естественных источников или в результате человеческой деятельности, такой как горнодобывающая промышленность и промышленные сбросы.
• Марганец используется в различных отраслях промышленности, включая производство чугуна и стальных сплавов, батарей, стекла, фейерверков, различных чистящих средств, удобрений, лаков, фунгицидов, косметики и добавок для корма для скота.

• Питьевая вода может быть источником воздействия марганца. Повышенные концентрации марганца могут наблюдаться в муниципальной воде, а также в воде из частных колодцев.В целом марганец более распространен и обнаруживается в более высоких концентрациях в грунтовых водах, чем в поверхностных водах. Чаще всего воздействие происходит при проглатывании, а не при купании / принятии душа.
• Продукты питания являются значительным источником воздействия, но их биодоступность (то есть количество, которое поглощает ваше тело) выше от питьевой воды.

Каково потенциальное влияние марганца в питьевой воде на здоровье и эстетику?

• Хотя марганец является важным питательным веществом в низких дозах, его повышенные уровни опасны для здоровья.

• Вероятность воздействия марганца на здоровье зависит от таких факторов, как путь воздействия, химическая форма, возраст воздействия и состояние питания человека. Некоторые группы, которые более чувствительны к марганцу, включают младенцев, пожилых людей и людей с заболеваниями печени.

• Исследования показывают связь между воздействием марганца в питьевой воде и неврологическими проблемами у младенцев и детей, такими как изменения в поведении, снижение IQ, проблемы с речью и памятью, а также отсутствие координации и контроля движений.

• Марганец в питьевой воде также может вызывать эстетические проблемы, такие как вода с металлическим привкусом и черные пятна на ваннах / душах, туалетах, сантехнике и стирке.

Есть ли в моей питьевой воде марганец?

• Если вы заметили черные пятна на душе, туалете, сантехнике или белье, скорее всего, в вашей питьевой воде есть марганец, и вам рекомендуется проверить воду.
• Чтобы протестировать воду на содержание марганца, обратитесь в сертифицированную лабораторию по питьевой воде. Вы можете обратиться в местный орган управления питьевой водой для получения списка сертифицированных лабораторий в вашем районе или выполнить поиск в Интернете на странице сертификации лабораторий EPA по питьевой воде: https://www.epa.gov/dwlabcert
• Вы также можете обратиться к специалисту по водоподготовке, чтобы он пришел к вам домой и проверил вашу воду. Вы можете использовать службу WQA «Поиск поставщиков водоочистки» для поиска специалистов по водоочистке рядом с вашим почтовым индексом: http: // www.wqa.org/find-providers

Регулируется ли содержание марганца в питьевой воде?

• В настоящее время не существует установленных на федеральном уровне максимальных уровней загрязнения (ПДК) марганца в питьевой воде. В соответствии с Законом о безопасной питьевой воде (SDWA) в общественных системах водоснабжения не требуется проводить тестирование на марганец.
• Тем не менее, EPA также установило Национальные правила вторичной питьевой воды, которые устанавливают необязательные стандарты качества воды (вторичные максимальные уровни загрязнения или SMCL), которые используются в качестве руководящих указаний для помощи системам водоснабжения в управлении питьевой водой по эстетическим соображениям, таким как вкус, цвет. и запах.EPA установило SMCL для марганца на уровне 0,05 мг / л для защиты от образования черных пятен и горькой воды с металлическим привкусом.
• В 2004 году Агентство по охране окружающей среды установило необязательный уровень рекомендаций по здоровью на протяжении всей жизни (HA) в размере 0,3 мг / л для хронического воздействия марганца и 1-дневный и 10-дневный уровень HA в размере 1 мг / л для острого воздействия. EPA предлагает использовать 0,3 мг / л как при хроническом, так и при остром воздействии на детей младше 6 месяцев. Эти рекомендательные уровни здравоохранения предназначены для использования в качестве технических рекомендаций, помогающих должностным лицам регулирующих органов в защите здоровья населения, и содержат практические рекомендации по борьбе с загрязнением марганцем.
• В 2019 году Министерство здравоохранения Канады установило максимально допустимую для здоровья концентрацию (ПДК) 0,12 мг / л и эстетическую цель (АО) 0,02 мг / л для марганца в канадских системах питьевого водоснабжения.

Как удалить марганец из воды?

• Технологии очистки воды, которые доказали свою способность удалять марганец из питьевой воды в вашем доме, включают катионообменное смягчение воды, дистилляцию, фильтрацию и обратный осмос.

• Сертификация продукции обеспечивает дополнительный уровень уверенности для потребителей, которым нужна защита от марганца.В ходе процесса сертификационный орган проверяет конфиденциальную информацию о том, как и где изготовлен и маркирован продукт, а также о поставщиках каждого материала или компонента; проводит регулярные заводские аудиты, чтобы гарантировать, что продукт не будет изменен без разрешения или повторного тестирования; проверяет упаковку и маркировку продуктов, чтобы гарантировать, что важная информация доведена до потребителей; и проводит дополнительные испытания, чтобы гарантировать, что продукты изготовлены из материалов, которые не будут вымывать вредные химические вещества в воду и не будут развиваться утечки из-за скачков давления.Сертификация продукции для продуктов, удаляющих марганец до 0,5 мг / л, доступна для катионообменной, дистилляционной, фильтрации и обратного осмоса.
• Средства для очистки питьевой воды, удаляющие марганец, что было продемонстрировано в ходе независимого тестирования и сертификации WQA, можно найти здесь: https://www.wqa.org/find-products#/.

Дополнительная информация по марганцу

Важность обработки марганца в питьевой воде

Марганец в питьевой воде недавно стал объектом пристального внимания из-за его потенциальной токсичности, а также повреждения систем распределения.Минерал, похожий на железо и распространенный в земной коре, марганец содержится примерно в 95% водоснабжения Новой Англии. Хотя низкие концентрации не только безопасны, но и полезны для здоровья человека, повышенные концентрации марганца могут вызвать проблемы со вкусом и цветом, риски для здоровья потребителей и проблемы для систем распределения.

Карта содержания марганца в почве США (красный цвет = области с высоким содержанием марганца). Предоставлено Министерством внутренних дел США, Геологической службой США, Минеральные ресурсы.

Влияние марганца на здоровье

Марганец является важным питательным веществом, его примерно 2.5-5,0 мг / день, но передозировка может вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Длительное воздействие марганца может вызвать токсическое воздействие на нервную систему и симптомы, подобные болезни Паркинсона, особенно у детей, пожилых людей и беременных женщин. Маленькие дети и младенцы не могут расщеплять марганец в своем организме так же эффективно, как взрослые, что может вызвать проблемы в раннем развитии мозга. Согласно недавним исследованиям, дети, подвергавшиеся воздействию высоких уровней марганца, испытывали трудности в обучении, такие как СДВ, гиперактивность, распространенное расстройство развития и проблемы с памятью.Еще один интересный эффект чрезмерного воздействия марганца — это агрессивное поведение. Исследования показали, что чрезмерное количество марганца снижает функцию серотонина и снижает уровень дофамина, что приводит к социальной изоляции, усилению депрессии и агрессии. Исследования, проведенные в тюрьмах, показали, что отравление марганцем способствует правонарушению, а вскрытия массовых убийц часто показывают токсичные уровни марганца. Хотя эти исследования могут вызывать беспокойство, марганец, попавший в организм с питьевой водой, перерабатывается печенью и снижает риски, связанные с другими формами воздействия марганца, такими как вдыхание.

Государственные и федеральные директивы по марганцу

Оксид марганца в породе

В настоящее время нет обязательных федеральных стандартов питьевой воды для марганца. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) имеет вторичный стандарт 0,05 мг / л, стандарт, установленный для решения проблем эстетики, таких как обесцвечивание, а не проблем со здоровьем. В отсутствие обязательного федерального стандарта Департамент общественного здравоохранения Коннектикута (CT DPH) установил для своего уровня действий значение 0.5 мг / л, тогда как Управление исследований и стандартов Массачусетса установило предел руководящих указаний Управления исследований и стандартов (ORSGL) в 0,3 мг / л для воздействия на всю жизнь взрослых и острого воздействия (десять дней) на младенцев в возрасте до одного года. возраст.

Сохранение системы распределения

Отложения марганца могут накапливаться в трубопроводах, напорных резервуарах, водонагревателях и водоумягчителях, уменьшая доступное количество воды и давление в системе. Накопление марганца может стать дорогостоящим для коммунальных предприятий, когда необходимо заменить оборудование для водоснабжения или смягчения воды.Кроме того, затраты на электроэнергию могут стать бременем для коммунальных служб при перекачке воды по суженным трубам или нагреву воды с помощью нагревательных стержней, покрытых марганцевыми отложениями. Управление безопасными уровнями марганца в питьевой воде — важный шаг в сохранении ценных активов в системе распределения. Преимущества, связанные с обработкой марганца, значительно перевешивают затраты на долгосрочный ремонт и реабилитацию, с которыми коммунальные предприятия могут столкнуться из-за высокого уровня марганца. Для адекватного управления безопасным уровнем марганца первостепенное значение имеет правильная очистка воды.

Надлежащее тестирование

Для управления марганцем в питьевой воде лучший метод очистки зависит от нескольких факторов, включая концентрацию марганца, присутствие других загрязнителей и существующие методы очистки. Поэтому перед рассмотрением вариантов или выбором оборудования для обработки важно провести точное тестирование. Обычно тесты проводятся для количественной оценки степени концентрации марганца, но тестирование дополнительных параметров воды, таких как pH, содержание кислорода, жесткость, железо и сера, также может быть полезным для определения наиболее подходящего метода очистки воды.

Фосфатная обработка

При низких концентрациях марганца, 0,3 мг / л или менее, улавливание с использованием фосфатных соединений является простым, эффективным и недорогим решением. При добавлении в воду фосфатные соединения окружают минералы и удерживают их в растворе. Когда эти соединения попадают в водную систему, они стабилизируют и диспергируют растворенный марганец. В результате марганец не может реагировать с кислородом, вызывая проблемы с цветом, вкусом или запахом питьевой воды.Фосфатные соединения необходимо вводить в воду в точке, где марганец еще растворяется, чтобы вода оставалась прозрачной. Этот процесс обработки должен происходить перед резервуаром высокого давления и как можно ближе к точке сброса из скважины. Обработка фосфатом сопряжена с небольшим риском из-за нестабильности большинства фосфатных соединений при более высоких температурах. Если обработанную фосфатом воду кипятят или нагревают, например, в водонагревателе, соединения могут разрушаться и выделять марганец, который может реагировать с кислородом и выпадать в осадок.Кроме того, фосфаты из любого источника способствуют избыточному содержанию питательных веществ в поверхностных водах.

Окисление с последующей фильтрацией

Компания Tata & Howard выполнила пилотные испытания, проектирование, выдачу разрешений, участие в торгах и услуги по управлению строительством для водоочистной станции Baldwin Pond в городе Вэйланд, включая удаление железа и марганца.

Одной из наиболее распространенных форм обработки марганца является окисление с последующей фильтрацией. Эта форма обработки идеальна для концентраций марганца выше 0.3 мг / л, когда секвестирование невозможно. Во время этого процесса окисляющий химикат, часто перманганат калия, хлор или озон, закачивается в воду небольшим химическим дозирующим насосом, который работает одновременно с скважинным насосом. На этом этапе растворимый марганец превращается в нерастворимую фильтруемую форму. Обычно химикат вводится в трубопровод перед фильтрами, обеспечивая достаточное время контакта, чтобы произошло окисление. Полученные твердые частицы затем необходимо профильтровать.Следовательно, для процесса удаления необходима среда, мембрана или биологический фильтр. Обычные медиа-фильтры включают GreensandPlus и LayneOx®; технологии мембранной фильтрации включают микрофильтрацию, ультрафильтрацию и нанофильтрацию; и технологии биологической фильтрации включают Mangazur®. Хотя процесс может показаться простым, важно контролировать как исходную, так и очищенную воду, чтобы определить правильную дозировку окисления и подтвердить эффективность удаления.

Заключение

При управлении уровнями марганца в питьевой воде крайне важно иметь хорошо выполненный баланс между максимальным качеством и минимизацией затрат.Хотя существует множество различных методов очистки питьевой воды от марганца, лучший первый шаг — это надлежащее тестирование и оценка системы распределения. Каждая система уникальна и может потребовать уникальной обработки или даже разработки нового источника. Марганец представляет проблему как для сообществ, так и для коммунальных предприятий, и надлежащее смягчение последствий защищает здоровье потребителей системы водоснабжения, значительно улучшая состояние и срок службы системы распределения воды.

Райан Нейланд, П.E. Менеджер проекта , имеет более чем 11-летний опыт концентрированной обработки воды, включая все этапы планирования, проектирования и строительства, а также опыт восстановления насосных станций и SCADA. Он получил степень бакалавра гражданского строительства Вустерского политехнического института.

Проблемы с питьевой водой: железо и марганец

Авторы: Марк Л. МакФарланд, доцент и специалист по плодородию почв, и Монти К.Дозье, доцент и специалист по водным ресурсам

Железо и марганец — два одинаковых элемента, которые могут мешать питьевому водоснабжению. Железо встречается чаще, чем марганец, но они часто встречаются вместе. Они не опасны для здоровья.

Какие проблемы вызывают железо и марганец?

Железо и марганец могут придавать воде неприятный вкус, запах и цвет. Железо вызывает красновато-коричневые пятна на белье, фарфоре, посуде, посуде, стеклянной посуде, раковинах, сантехнике и бетоне.Марганец вызывает коричневато-черные пятна на тех же материалах. Моющие средства не удаляют эти пятна. Хлорный отбеливатель и щелочные добавки (например, натрий и карбонат) могут даже усилить пятна.

Отложения железа и марганца накапливаются в трубопроводах, резервуарах высокого давления, водонагревателях и оборудовании для смягчения воды. Эти отложения ограничивают поток воды и снижают давление воды. Если нагревательные стержни покрыты минеральными отложениями, требуется больше энергии для перекачивания воды по забитым трубам и для нагрева воды.Это увеличивает затраты на электроэнергию и воду.

Вода, загрязненная железом и марганцем, часто содержит бактерии железа или марганца. Эти бактерии питаются минералами в воде. Они не вызывают проблем со здоровьем, но образуют красновато-коричневую (железо) или коричневато-черную (марганцевую) слизь в туалетных бачках и могут засорить системы водоснабжения.

Как железо и марганец попадают в питьевую воду?

Железо и марганец — обычные элементы земной коры. Просачиваясь через почву и камни, вода растворяет эти минералы и переносит их в грунтовые воды.Кроме того, железные трубы могут вызывать коррозию и попадание железа в бытовой водопровод.

Как узнать, содержит ли моя вода железо или марганец?

Внешний вид и / или вкус воды может указывать на присутствие железа и марганца. Например, красновато-коричневые (железо) или черные (марганец) частицы могут быть видны, когда вода набирается из-под крана. Эти частицы железа и / или марганца могут поступать из корродированных труб или из самого источника воды. Частицы образуются, потому что кислород в водопроводной системе окисляет и осаждает железо и марганец.

Если вода из-под крана прозрачная, но частицы образуются и осаждаются после того, как вода отстоялась некоторое время, это означает, что железо и / или марганец находятся в самом водопроводе. Он растворяется в воде и остается невидимым, пока не окислится и не выпадет в осадок.

Иногда вода из-под крана имеет красноватый цвет. Это вызвано коллоидным железом — железом, которое не образует достаточно крупных частиц для осаждения. Марганец обычно растворяется в воде, хотя в некоторых неглубоких колодцах содержится коллоидный марганец, который придает воде черный оттенок.

Красновато-коричневая или черная слизь в унитазах или кранах — признак бактерий железа и марганца. Вода с высоким содержанием железа и марганца может иметь неприятный металлический привкус. Вода может реагировать с дубильными веществами в кофе, чае и других напитках с образованием черного осадка. Вы также можете заметить, что вода окрашивает одежду и другие предметы.

Хотя эти симптомы могут указывать на то, что ваша вода содержит железо и марганец, вам нужно будет протестировать воду, чтобы определить, сколько в ней содержится.

Как проводится тестирование и что означают результаты?

В отличие от коммунальных предприятий водоснабжения, владельцы частных колодцев не обязаны проверять свою воду на содержание железа и марганца. Однако важно провести лабораторный анализ, чтобы измерить количество этих веществ в воде, а также определить другие условия и вещества (pH, кислород, жесткость и серу), которые могут определить наиболее подходящий метод очистки.

Чтобы найти лабораторию по анализу воды в вашем районе, обратитесь в районное отделение службы поддержки, местное коммунальное предприятие или департамент здравоохранения.Попросите лабораторию прислать вам набор для анализа на железо и марганец. В комплект обычно входит флакон с образцом, информационная форма, ящик для отправки образца по почте и инструкции. Тщательно следуйте инструкциям при отборе пробы воды. Незамедлительно отправьте образец по почте и обязательно приложите информационную форму. Возьмите образец в тот день, когда его можно будет отправить в лабораторию по почте с понедельника по четверг. Избегайте выходных и праздников, которые могут задержать анализ.

Лаборатория может попросить вас провести анализ на наличие бактерий железа или марганца внутри водопроводной системы.Внутренняя часть бачка унитаза — хорошее место для взятия этого образца.

Результаты вашего анализа, вероятно, будут представлены в мг / л (миллиграммы на литр). Агентство по охране окружающей среды США установило вторичные максимальные уровни загрязнения (SMCL) для железа и марганца на уровне 0,3 мг / л и 0,05 мг / л соответственно. SMCL — это стандарты для веществ, не представляющих опасности для здоровья. Вода, содержащая менее 0,3 мг / л железа и 0,05 мг / л марганца, не должна иметь неприятного запаха, вкуса или внешнего вида и не требует обработки.

Как удалить железо и марганец из питьевой воды?

Если тест показывает, что ваша вода действительно содержит нежелательные уровни железа и / или марганца, у вас есть два варианта: 1) получить другую воду; или 2) очистить воду от примесей.

Вы можете пробурить новую скважину в другом месте или завершить существующую скважину в другом водоносном пласте. Спросите совета у бурильщика по этим вариантам.

Если вы решили обработать воду, есть несколько эффективных методов на выбор.Они приведены в таблице 1. Наиболее подходящий метод зависит от таких факторов, как концентрация железа и марганца в воде, наличие бактерий и количество воды, которую необходимо обработать.

Фосфатирование

Низкий уровень растворенного железа и марганца (комбинированные концентрации до 3 мг / л) можно исправить путем введения фосфатных соединений в водную систему. Фосфат предотвращает окисление минералов и, таким образом, удерживает их в растворе. Фосфатные соединения необходимо вводить в воду в точке, где железо все еще растворено, чтобы вода оставалась чистой и предотвращала образование пятен.Закачка должна происходить перед резервуаром высокого давления и как можно ближе к точке разгрузки скважины.

Обработка фосфатными соединениями относительно недорога, но у этого метода могут быть недостатки. Фосфатные соединения фактически не удаляют железо, поэтому обработанная вода сохраняет металлический привкус. Добавление слишком большого количества фосфата может сделать воду скользкой. Фосфатные соединения нестабильны при высоких температурах, а это означает, что если обработанная вода нагревается (в водонагревателе или во время приготовления пищи), железо и марганец будут выделяться, вступать в реакцию с кислородом и выпадать в осадок.Наконец, использование фосфатных продуктов запрещено в некоторых регионах из-за экологических проблем.

Ионообменный смягчитель воды

Уровни железа и марганца от низкого до среднего (комбинированная концентрация до 5 мг / л) обычно можно удалить с помощью ионообменного смягчителя воды. Перед покупкой убедитесь, что концентрация железа в вашей воде не превышает максимально допустимый уровень обезжелезивания оборудования. Не все смягчители воды удаляют железо из воды, поэтому внимательно проверьте спецификации производителя.Чрезмерное количество растворенного железа может забить умягчитель.

Смягчитель ионного обмена работает путем обмена железа в неочищенной воде на натрий в ионообменной среде. При обратной промывке железо вымывается из смягчителя, а вода, богатая натрием, возвращается обратно через устройство. Этот процесс добавляет натрий к смоляной среде, в то время как железо уносится со сточными водами.

Поскольку железо снижает способность устройства смягчать воду, его придется заряжать чаще.Следуйте рекомендациям производителя относительно подходящего материала для использования с определенной концентрацией железа. Некоторые производители предлагают добавлять химикаты для «чистки постели» при каждой обратной промывке, чтобы предотвратить засорение.

Смягчители воды добавляют в воду натрий, который может вызвать проблемы со здоровьем у людей, соблюдающих диету с ограничением натрия. В таких случаях установите установку обратного осмоса, чтобы обеспечить неразмягченную воду для приготовления и питья, или используйте смягчитель воды с калиевой солью.

Окислительный фильтр

Умеренные уровни железа и марганца (комбинированная концентрация до 15 мг / л) можно обработать окислительным фильтром.Фильтр обычно представляет собой натуральный марганцевый песок или цеолит, покрытый оксидом марганца. Эти вещества поглощают растворенное железо и марганец. Синтетический цеолит требует меньше воды для обратной промывки и смягчает воду, поскольку удаляет загрязнения. Количество растворенного кислорода в вашей воде (которое может быть определено с помощью комплектов для полевых испытаний, компаний по очистке воды или лабораторий по испытанию воды) определяет правильный окислительный фильтр для использования.

Аэрация / фильтрация

Высокие концентрации железа и марганца можно обработать с помощью системы аэрации / фильтрации.В этой системе воздух втягивается и смешивается с проходящей струей воды. Затем насыщенная воздухом вода поступает в осадитель / аэратор, где воздух отделяется от воды. Затем вода проходит через фильтр, где различные фильтрующие материалы задерживают окисленные частицы железа, марганца и некоторого количества карбоната или сульфата.

Аэраторы напорного типа обычно используются в бытовых системах водоснабжения. Периодическая промывка фильтра является очень важным этапом обслуживания. Аэрация не рекомендуется для воды, содержащей железо / марганцевые бактерии или коллоидные (органические комплексы) железо / марганец, поскольку они могут засорить аспиратор и фильтр.

Химическое окисление

Высокие уровни растворенного или окисленного железа и марганца (комбинированные концентрации до 25 мг / л) можно обработать химическим окислением. Этот метод особенно полезен, когда железо сочетается с органическими веществами или когда присутствуют железо / марганцевые бактерии.

Система состоит из небольшого насоса, который закачивает окислитель в воду, пока он еще находится в колодце или непосредственно перед тем, как попасть в резервуар для хранения. Этот насос работает всякий раз, когда работает скважинный насос.Окисляющим химическим веществом может быть хлор, перманганат калия или перекись водорода. Химическое вещество должно находиться в воде не менее 20 минут, чтобы произошло окисление, и дольше, если вода содержит коллоидное железо / марганец. После образования твердых частиц они фильтруются, часто с помощью песочного фильтра. Добавление сульфата алюминия (квасцы) улучшает фильтрацию, вызывая образование более крупных частиц.

Когда хлор используется в качестве окислителя, избыток хлора остается в очищенной воде.Если фильтр для твердых частиц изготовлен из кальцита, песка, антрацита или силиката алюминия, следует использовать минимальное количество хлора, чтобы избежать неприятного вкуса из-за избытка хлора. Фильтр с активированным углем удаляет избыток хлора, а также небольшие количества частиц железа / марганца. Хлор лучше всего окисляет железо при pH от 6,5 до 7,5. Хлор не следует использовать для высоких уровней марганца, поскольку для полного окисления марганцу требуется pH выше 9,5.

Перманганат калия более эффективен, чем хлор, для окисления марганца при уровне pH выше 7.5. Перманганат калия ядовит и раздражает кожу. В очищенной воде не должно быть избытка перманганата калия, а концентрированный химикат должен храниться в оригинальной емкости вдали от детей и животных. Использование этого химического вещества требует тщательной калибровки, обслуживания и контроля.

Повышение pH и фильтрация частиц

Если корродированные трубы являются источником частиц железа / марганца в воде, повышение pH воды и использование осадочного фильтра является самым простым решением проблемы.

Шоковая обработка и фильтрация

Шоковая обработка — это наиболее распространенный метод уничтожения бактерий, а хлор — химическое вещество, наиболее часто используемое в этом процессе. (См. L-5441, «Шоковое хлорирование колодцев», Техасское совместное расширение.) Практически невозможно убить все железо и марганцевые бактерии в системе, поэтому будьте готовы повторить обработку шоковым хлорированием, когда бактерии снова вырастут. Если повторные обработки занимают слишком много времени, может быть более эффективным установить систему непрерывного внесения, которая закачивает жидкий хлор в низком уровне или автоматически сбрасывает хлорные гранулы в лунку.

Хлор быстро превращает растворенное железо в твердое, которое выпадает в осадок. Следовательно, может потребоваться фильтр для удаления частиц, если используется система непрерывного хлорирования.

Многоступенчатое лечение

Если вода имеет высокий уровень железа и марганца как в растворенной, так и в твердой форме, необходима операция многоступенчатой ​​очистки. Первый этап — хлорирование для окисления растворенного железа и уничтожения бактерий. Затем воду можно фильтровать с помощью механического устройства для удаления частиц.За этим может последовать фильтрация активированным углем для удаления избытка хлора и, наконец, размягчение для контроля жесткости и удаления любых остаточных растворенных минералов.

Сводка

Хотя железо и марганец в бытовом водоснабжении не опасны для здоровья, они могут мешать и повредить белье и другие предметы. Метод очистки от этих примесей зависит от формы и концентрации, в которой они встречаются в воде.

Эта публикация была адаптирована из NebGuide G1280, «Питьевая вода: железо и марганец», опубликованной Nebraska Cooperative Extension Service, 1996.

Благодарности

Рекомендации и помощь были предоставлены Техасским комитетом по охране подземных вод и Техасской комиссией по качеству окружающей среды. Работа частично финансировалась Агентством по охране окружающей среды США.

Загрузите версию для печати: Проблемы с питьевой водой: железо и марганец

У вас есть вопросы или вам нужно связаться со специалистом?

Свяжитесь с офисом вашего округа

Марганец в питьевой воде для проверки источника загрязнения

Долгосрочная очистка

В долгосрочной перспективе проблема с марганцем обычно может быть решена после того, как причина состояния будет задокументирована, а химический и биологический состав будет исследован.Общие системы очистки марганца включают фосфатную очистку (метод секвестрации, обычно используемый в городских источниках воды), ионообменный смягчитель воды, окислительные фильтры, системы аэрации и фильтрации и химическое окисление с использованием сильного окислителя.

Эти методы обработки эффективны в воде с почти нейтральным pH (приблизительно 7,0). Обработка фосфатным соединением является исключением и эффективна в диапазоне pH от 5,0 до 8,0. ‍

Обработка фосфатом — Низкие уровни растворенного железа и марганца при комбинированных концентрациях до 3 мг / л можно исправить с помощью обработки фосфатным соединением.Фосфатные соединения — это семейство химических веществ, которые могут окружать минералы и удерживать их в растворе. Фосфатные соединения, вводимые в водную систему, могут стабилизировать и диспергировать растворенный марганец на этом уровне. В результате железо и марганец не могут реагировать с кислородом и остаются в растворе. Фосфатные соединения необходимо вводить в воду в точке, где марганец все еще растворен, чтобы сохранить прозрачность воды и предотвратить возможное окрашивание железа. Это должно быть перед резервуаром высокого давления и как можно ближе к точке разгрузки скважины.Обработка фосфатными соединениями — это относительно недорогой способ очистки воды от низкого уровня железа и марганца. Поскольку фосфатные соединения фактически не удаляют марганец, вода, обработанная этими химическими веществами, будет сохранять металлический привкус. Кроме того, слишком высокая концентрация фосфатных соединений сделает воду скользкой.

Фосфатные соединения нестабильны при высоких температурах. Если воду, обработанную фосфатным соединением, нагреть (например, в водонагревателе или кипяченой воде), фосфаты разложатся и высвободят железо и марганец.Освободившееся железо и марганец затем вступят в реакцию с кислородом и выпадут в осадок.

Добавление фосфатных соединений не рекомендуется там, где использование фосфатов в большинстве чистящих средств запрещено. Фосфат из любого источника способствует избыточному содержанию питательных веществ в поверхностных водах.

‍ Ионообменный умягчитель воды — От низких до умеренных уровней растворенных марганца и железа, при концентрациях менее 5 мг / л обычно можно удалить с помощью ионообменного смягчителя воды.Перед покупкой устройства обязательно ознакомьтесь с рекомендациями производителя по максимальному уровню удаления марганца и железа. Производительность для обработки растворенного марганца и железа обычно может составлять от 1 до 5 мг / л. Уже окисленные частицы марганца и железа или уровни растворенного марганца и железа, превышающие рекомендации производителя, вызовут засорение пластификатора.

Принцип тот же, что и для удаления минералов жесткости, кальция и магния; т.е. марганец и железо в неочищенной воде обмениваются на натрий или калий в ионообменной среде.Марганец и железо вымываются из смягчителя путем обратной промывки, а марганец и железо уносятся со сточными водами. Натрий из ионообменной среды остается в питьевой воде и может быть проблемой для людей с высоким кровяным давлением.

Так как удаление марганца и железа снижает умягчающую способность устройства, умягчитель придется заряжать чаще. Производитель мягчителя может дать рекомендации относительно подходящего материала для использования с определенной концентрацией марганца и железа.Некоторые производители рекомендуют добавлять химикат для «очистки постели» при каждой обратной промывке, чтобы предотвратить засорение.

Не все водоумягчители удаляют из воды марганец и железо. В спецификациях производителя должно быть указано, подходит ли оборудование для удаления марганца и железа.

Смягчители воды добавляют в воду натрий или калий, что представляет опасность для здоровья людей, соблюдающих диету с ограничением натрия, и снижают общую жесткость воды. Подумайте об установке отдельного крана, чтобы подавать неумягченную воду для приготовления пищи и питья.

‍ Окислительный фильтр — Система очистки с окислительным фильтром является вариантом для умеренных уровней растворенного железа и марганца при комбинированных концентрациях до 15 мг / л. Фильтрующий материал обычно представляет собой натуральный марганцевый песок или цеолит, покрытый оксидом марганца, который адсорбирует растворенное железо и марганец. Синтетический цеолит требует меньше воды для обратной промывки и смягчает воду, поскольку удаляет железо и марганец. Система должна выбираться и работать в зависимости от количества растворенного кислорода.Содержание растворенного кислорода можно определить с помощью комплектов для полевых испытаний, некоторых компаний по очистке воды или в лаборатории.

‍ Аэрация с последующей фильтрацией — Высокий уровень растворенного железа и марганца при комбинированных концентрациях до 25 мг / л может быть окислен до твердой формы путем аэрации (смешивания с воздухом). Для обработки бытовой воды часто используют «аэратор напорного типа».

В этой системе воздух всасывается и смешивается с проходящей струей воды. Эта насыщенная воздухом вода затем поступает в осадитель / аэратор, где воздух отделяется от воды.С этого момента вода проходит через фильтр, в котором используются различные фильтрующие материалы для отсеивания окисленных частиц железа, марганца и некоторого количества карбоната или сульфата.

Самым важным этапом технического обслуживания при эксплуатации является периодическая обратная промывка фильтра. Окисление марганца происходит медленнее, чем железа, и для него требуется большее количество кислорода. Аэрация не рекомендуется для воды, содержащей органические комплексы железо / марганец или железо / марганцевые бактерии, которые забивают аспиратор и фильтр.

‍

‍ Химическое окисление с последующей фильтрацией — Высокие уровни растворенного или окисленного железа и марганца, превышающие 10 мг / л, можно обработать химическим окислением с использованием окислителя, такого как хлор, с последующей песчаной ловушкой фильтр для удаления выпавшего материала. Железо или марганец также можно окислить из растворенной в твердую форму путем добавления перманганата калия, перекиси водорода или озона в неочищенную воду. Этот подход к лечению особенно ценен, когда железо сочетается с органическими веществами или когда присутствуют железобактерии.Я провел исследование с использованием озона и Удаление железа и марганца из озона — отличный подход.

Окисляющий химикат вводится в воду небольшим питающим насосом, который работает, когда работает скважинный насос. Это можно сделать в колодце, но обычно это делается непосредственно перед тем, как вода попадет в резервуар для хранения. Для окисления необходимо время удерживания не менее 20 минут. Полученные твердые частицы затем необходимо профильтровать. При высоких концентрациях железа может потребоваться промывочный песочный фильтр для процесса фильтрации.

Если в неочищенной воде присутствует органическое или коллоидное железо / марганец, для протекания окисления необходимо более длительное время контакта и более высокие концентрации химических веществ. Добавление сульфата алюминия (квасцы) улучшает фильтрацию, вызывая образование более крупных частиц железа / марганца.

Когда хлор используется в качестве окислителя, избыток хлора остается в очищенной воде. Если фильтр для твердых частиц изготовлен из кальцита, песка, антрацита или силиката алюминия, следует использовать минимальное количество хлора, чтобы избежать неприятного вкуса из-за избытка хлора.Фильтр с активированным углем может использоваться для удаления избытка хлора и небольших количеств твердых частиц железа / марганца.

Любой фильтрующий материал требует частой и регулярной промывки или замены для удаления твердых частиц железа / марганца. Некоторые устройства имеют автоматический цикл обратной промывки для выполнения этой задачи.

Идеальный диапазон pH для хлорного отбеливателя для окисления железа составляет от 6,5 до 7,5. Хлорирование не является предпочтительным методом при высоком уровне марганца, поскольку pH больше 9.5 требуется для полного окисления. Перманганат калия эффективно окисляет марганец при значениях pH выше 7,5 и является более эффективным, чем окисление органического железа хлором, если это является проблемой.

Перманганат калия ядовит и вызывает раздражение кожи. В очищенной воде не должно быть избытка перманганата калия, а концентрированный химикат должен храниться в оригинальной емкости вдали от детей и животных. При использовании перманганата калия в качестве окислителя требуются тщательная калибровка, техническое обслуживание и мониторинг.

Предупреждение: Много лет назад государство потребовало от небольшого жилого комплекса в Пенсильвании начать хлорирование своей коммунальной системы водоснабжения. Они подчинились, и вскоре после этого в их водной системе начали появляться черные частицы. Черные частицы были не диоксидом марганца (MnO2), а оксидом меди (CuO). У них был медный резервуар, и они использовали его для хлорирования воды. Хлорирование окисляло металлическую медь, которая отслаивалась в воду в виде крошечных черных частиц оксида меди, которые затем распространялись по водораспределительной системе.Плохая идея — позволять любому сильному окислителю контактировать с медью, будь то резервуар или труба.