stringtranslate.com

Струвит

Струвит ( фосфат магния -аммония ) — фосфатный минерал формулы: NH 4 MgPO 4 ·6H 2 O. Струвит кристаллизуется в ромбической системе в виде пирамидальных кристаллов от белого до желтоватого или коричневато-белого цвета или в пластинчатой ​​слюдяной форме. Это мягкий минерал с твердостью по шкале Мооса от 1,5 до 2 и низким удельным весом 1,7. Он умеренно растворим в нейтральных и щелочных условиях, но легко растворим в кислоте.

Струвитные мочевые камни и кристаллы легко образуются в моче животных и людей, инфицированных микроорганизмами, продуцирующими аммиак . Их действие усиливается щелочной мочой и высокой экскрецией магния (диета с высоким содержанием магния/растительная диета). Они также усиливаются специфическим белком мочи у домашних кошек.

Имя

Хотя струвит кратко упоминается в «Микрографии» Гука [5] , впервые он был подробно описан в 1845 году немецким химиком Георгом Людвигом Улексом  [ де ] (1811–1883), который обнаружил кристаллы струвита в месте, которое, как он предполагал, когда-то было средневековым хранилищем. мусор в Гамбурге , Германия ; он назвал новый минерал в честь географа и геолога Генриха Кристиана Готфрида фон Струве  [ де ] (1772–1851) из Гамбурга. [6] [3]

Вхождение

Струвит легко образуется в щелочных условиях, где присутствуют составляющие его ионы. В природе образуется преимущественно на участках, связанных с разложением органических веществ, включая отложения гуано , базальтовые пещеры и болота . Подобные состояния наблюдаются при заражении мочевого пузыря человека бактериями, продуцирующими уреазу, при очистке сточных вод и т. д. [7]

Струвит иногда встречается в консервах из морепродуктов, где он выглядит как маленькие стеклянные осколки, неприятные для потребителей по эстетическим соображениям, но не имеющие последствий для здоровья. [8] Простой тест позволяет отличить струвит от стекла. [9]

Струвитные камни в почках

Струвитные камни в почках также известны как тройные фосфатные камни (фосфат кальция, магния, аммония) из-за присутствия карбонатапатита, который выпадает в осадок и сопровождает струвит при высоком pH. [10] [11] [12] Струвит и карбонат-апатит выпадают в осадок в щелочной моче , образуя камни в почках. [10] [11] Струвит является наиболее распространенным минералом, обнаруживаемым в камнях мочевыводящих путей у собак, [13] а также встречается в камнях мочевыводящих путей у кошек и людей. Струвитные камни усиливаются бактериальной инфекцией, которая гидролизует мочевину до аммония и повышает pH мочи до нейтральных или щелочных значений. К микроорганизмам, расщепляющим мочевину, относятся Proteus , Xanthomonas , Pseudomonas , Klebsiella , Staphylococcus и Mycoplasma . [ нужна цитата ]

Даже при отсутствии инфекции накопление кристаллов струвита в мочевом пузыре является проблемой, часто наблюдаемой у домашних кошек , с такими симптомами, как затрудненное мочеиспускание (что можно принять за запор ) или кровь в моче ( гематурия ). Недавно было обнаружено, что белок кауксин , белок, выделяемый в больших количествах с кошачьей мочой и производящий кошачий феромон, вызывает зарождение кристаллов струвита в модельной системе, содержащей ионы, необходимые для образования струвита. Это может частично объяснить избыточное производство струвита у домашних кошек. [14] В прошлом для удаления струвитных уролитов у кошек требовалось хирургическое вмешательство; сегодня для растворения стерильных струвитных камней можно использовать специальные подкисляющие диеты с низким содержанием магния. [15]

Камни верхних мочевых путей, поражающие почечную лоханку и распространяющиеся как минимум на две чашечки, классифицируются как коралловидные . [ нужна ссылка ] Хотя все типы мочевых камней потенциально могут образовывать коралловидные камни, примерно 75% из них состоят из струвит-карбонат-апатитовой матрицы. [ нужна цитата ]

Струвитные энтеролиты

Струвит — распространенный минерал, обнаруживаемый в энтеролитах (кишечных конкрементах) у лошадей . [16]

Очистки сточных вод

Струвит может стать проблемой при очистке сточных вод и сточных вод, особенно после того, как анаэробные варочные котлы выделяют аммоний и фосфат из отходов. Струвит может образовывать накипь на линиях и лентах, в центрифугах и насосах, забивать системные трубы и другое оборудование, включая сам анаэробный варочный котел. Струвит, также называемый MAP, образуется при наличии в сточных водах мольного соотношения магния, аммиака и фосфата (1:1:1). Магний можно найти в почве, морской и питьевой воде. Аммиак расщепляется из мочевины в сточных водах и фосфата, который содержится в продуктах питания, мыле и моющих средствах. Вместо этих элементов струвит с большей вероятностью образуется в среде с высоким pH, где более высокая проводимость, более низкие температуры и более высокие концентрации магния, аммиака и фосфата. Извлечение фосфора из сточных вод в виде струвита и рециркуляция этих питательных веществ в сельском хозяйстве в качестве удобрений представляется многообещающим, особенно при использовании сельскохозяйственных навозов и городских очистных сооружений .

Струвит. Засоренные канализационные трубы

Наличие накипи струвита в системе очистки сточных вод может привести к значительной неэффективности установки или ее эксплуатации из-за засорения труб, насосов и оборудования. Было несколько вариантов решения этой проблемы, включая замену труб или использование гидроструйной или механической шлифовальной машины для их очистки. Но многие линии могут быть подземными, и любой из этих вариантов предполагает значительные простои и трудозатраты. Химическая очистка в настоящее время преимущественно используется для очистки систем от струвита. Химические чистящие средства были разработаны для удаления и предотвращения струвита с минимальным временем простоя. Даже безхимический электрический метод удаления и предотвращения струвита был разработан и успешно испытан на очистных сооружениях в США. Создаваемая им электронная синусоидальная волна передается через воду в трубе и поэтому эффективна также и для подземных трубопроводов. [17] [18] [19]

Использование

Использование струвита в качестве сельскохозяйственного удобрения было впервые описано в 1857 году. Он содержит фосфор и азот, два из трех основных макроэлементов растений , при этом магний также является второстепенным макроэлементом. Струвит можно получить из мочи, отрегулировав pH (часто просто дождавшись, пока подействуют бактерии, продуцирующие уреазу), и добавив магний. [20] Существует значительный интерес к использованию струвита, полученного из мочи, в качестве удобрения в суровых условиях. [21] [22]

Рекомендации

Викискладе есть медиафайлы, связанные со Струвитом .
  1. ^ Уорр, LN (2021). «Утвержденные IMA – CNMNC минеральные символы». Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021МинМ...85..291Вт. дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ «Струвит» (PDF) . Справочник по минералогии .
  3. ^ ab «Данные о минералах струвита». Вебминерал .
  4. ^ "Струвит". Миндат .
  5. ^ Витти, М (2016). Гравий Гука был струвитом. Примечания и вопросы 63(4):569–570. https://doi.org/10.1093/notesj/gjw218
  6. ^ Улекс Г.Л. (1845). «О струвите, новом минерале». Мемуары и труды Химического общества . 3 : 106–110. дои : 10.1039/mp8450300106.
  7. ^ Чжао, Тянь-Лэй; Ли, Хан; Цзян, Хао-Фань; Яо, Ци-Чжи; Хуан, Ин; Чжоу, Гэнь-Тао (декабрь 2021 г.). «Морфогенез и механизмы эволюции бактериально-индуцированного струвита». Научные отчеты . 11 (1): 170. doi : 10.1038/s41598-020-80718-y. ПМЦ 7794283 . ПМИД  33420384. 
  8. ^ Томпсон С (10 марта 2011 г.). «Подозреваемое «стекло» в рыбных консервах на самом деле натуральный кристалл». Новости Комо . Проверено 21 июля 2016 г.
  9. ^ «Кристаллы струвита, факты...» (PDF) . Районный совет Хэмблтона. 6 октября 2023 г.
  10. ^ аб Прайвер, Иоланта; Козанецкий, Марцин; Мельничек-Бжоска, Ева; Торжевская, Агнешка (2018). «Твердые фазы, осаждающиеся в искусственной моче в отсутствие и в присутствии бактерий Proteus mirabilis - вклад в понимание образования инфекционных мочевых камней». Кристаллы . 8 (4). дои : 10.3390/cryst8040164 . Искусство. № 164.
  11. ^ аб Карки, Нирадж; Лесли, Стивен В. (30 мая 2023 г.), «Струвит и тройной фосфат почечных камней», StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID  33760542 , получено 21 июня 2024 г.
  12. ^ Гриффит, Дональд П. (1 мая 1978). «Струвитные камни». Почки Интернешнл . 13 (5): 372–382. дои : 10.1038/ki.1978.55 . ISSN  0085-2538. ПМИД  351265.
  13. ^ "Уролиты". Генетическая рабочая группа Шайло Шеперд. Февраль 2014 г. Архивировано из оригинала 14 сентября 2012 г. Проверено 7 февраля 2014 г.
  14. ^ Мацумото К., Фунаба М. (февраль 2008 г.). «Факторы, влияющие на кристаллизацию струвита (MgNH4PO4.6H2O) в моче кошек». Биохимика и биофизика Acta . 1780 (2): 233–9. дои : 10.1016/j.bbagen.2007.09.013. ПМИД  17976920.
  15. ^ Смит Б.Х., Стивенсон А.Э., Марквелл П.Дж. (декабрь 1998 г.). «Относительное перенасыщение мочи оксалатом кальция и струвитом у кошек зависит от диеты». Журнал питания . 128 (12 доп.): 2763S–2764S. дои : 10.1093/jn/128.12.2763S . ПМИД  9868260.
  16. ^ Blue MG, Wittkopp RW (июль 1981 г.). «Клинические и структурные особенности энтеролитов лошадей». Журнал Американской ветеринарной медицинской ассоциации . 179 (1): 79–82. ПМИД  7251465.
  17. ^ Бернс RT, Муди Л.Б., Уокер Ф.Р. (ноябрь 2001 г.). «Лабораторное снижение содержания растворимого фосфора в отходах свиноводства и на месте» (PDF) . Экологические технологии . 22 (11): 1273–8. Бибкод : 2001EnvTe..22.1273B. дои : 10.1080/09593332208618190. PMID  11804348. S2CID  25433506. Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2012 г.
  18. ^ Хьюм М. «Очистные сооружения источают сладкий запах фосфора». Глобус и почта . Проверено 8 июля 2014 г.
  19. ^ Мортон Б. «Утилизация минералов из сточных вод для производства удобрений». Ванкувер Сан . Проверено 5 июня 2013 г.
  20. ↑ Уолд, Челси (10 февраля 2022 г.). «Революция мочи: как переработка мочи может помочь спасти мир». Природа . 602 (7896): 202–206. Бибкод : 2022Natur.602..202W. дои : 10.1038/d41586-022-00338-6. PMID  35140393. S2CID  246700356.
  21. ^ Антонини, Саманта (2012). Извлечение питательных веществ из мочи человека: варианты лечения и потенциал повторного использования (PDF) (доктор философии). Боннский университет, DE.
  22. ^ Прадхан, Сурендра К; Микола, Анна; VahalaPublished, Рику (май 2017 г.). «Сбор азота и фосфора из мочи человека с использованием процесса отгонки, абсорбции и осаждения». Экологические науки и технологии . 51 (9): 5165–5171. Бибкод : 2017EnST...51.5165P. doi : 10.1021/acs.est.6b05402. ПМИД  28409915.

Внешние ссылки