stringtranslate.com

Струвит

Струвит ( фосфат магния и аммония ) — фосфатный минерал с формулой: NH4MgPO4 · 6H2O . Струвит кристаллизуется в орторомбической системе в виде белых, желтоватых или коричневато-белых пирамидальных кристаллов или в пластинчатых слюдоподобных формах. Это мягкий минерал с твердостью по Моосу от 1,5 до 2 и низким удельным весом 1,7. Он трудно растворим в нейтральных и щелочных условиях, но легко растворим в кислоте.

Струвитные мочевые камни и кристаллы легко образуются в моче животных и людей, инфицированных аммиачно -продуцирующими организмами. Они усиливаются щелочной мочой и высоким содержанием магния (высокомагниевые/растительные диеты). Они также усиливаются специфическим мочевым белком 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  [de] (1811–1883), который обнаружил кристаллы струвита в том, что, как он предполагал, когда-то было средневековой мусорной ямой в Гамбурге , Германия ; он назвал новый минерал в честь географа и геолога Генриха Христиана Готфрида фон Струве  [de] (1772–1851) из Гамбурга. [6] [3]

Происшествие

Струвит легко образуется в щелочных условиях, где присутствуют его составляющие ионы. В природе он образуется в основном в областях, связанных с разложением органического вещества, включая месторождения гуано , базальтовые пещеры и болота . Аналогичные условия встречаются при заражении мочевых пузырей человека бактериями, продуцирующими уреазу , при очистке сточных вод и т. д. [7]

Струвит иногда обнаруживается в консервированных морепродуктах, где он выглядит как маленькие стеклянные осколки, неприятные для потребителей по эстетическим причинам, но не имеющие последствий для здоровья. [8] Простой тест может отличить струвит от стекла. [9]

Струвитные камни в почках

Струвитные камни в почках также известны как камни из тройного фосфата (кальций-магний-аммоний-фосфат) из-за присутствия карбонатапатита, который выпадает в осадок вместе со струвитом при высоком pH. [10] [11] [12] Струвит и карбонатапатит выпадают в осадок в щелочной моче , образуя камни в почках. [10] [11] Струвит является наиболее распространенным минералом, встречающимся 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 расщепляющим мочевину организмам относятся Proteus , Xanthomonas , Pseudomonas , Klebsiella , Staphylococcus и Mycoplasma . [ требуется ссылка ]

Даже при отсутствии инфекции накопление кристаллов струвита в мочевом пузыре является проблемой, часто наблюдаемой у домашних кошек , с симптомами, включая затрудненное мочеиспускание (которое можно ошибочно принять за запор ) или кровь в моче ( гематурия ). Недавно было обнаружено, что белок кауксин , белок, выделяемый в больших количествах с мочой кошек, который действует, чтобы производить кошачий феромон, вызывает зарождение кристаллов струвита в модельной системе, содержащей ионы, необходимые для образования струвита. Это может объяснить часть избыточного производства струвита у домашних кошек. [14] В прошлом для удаления струвитных уролитов у кошек требовалась операция; сегодня для растворения стерильных струвитных камней могут использоваться специальные подкисляющие диеты с низким содержанием магния. [15]

Камни верхних мочевыводящих путей, которые поражают почечную лоханку и распространяются по крайней мере на две чашечки, классифицируются как коралловидные камни . [ необходима ссылка ] Хотя все типы мочевых камней потенциально могут образовывать коралловидные камни, приблизительно 75% из них состоят из струвитно-карбонатно-апатитовой матрицы. [ необходима ссылка ]

Струвитные энтеролиты

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

Очистка сточных вод

Струвит может стать проблемой при очистке сточных вод и сточных вод, особенно после того, как анаэробные реакторы выделяют аммоний и фосфат из отходов. Струвит может образовывать накипь на линиях и ремнях, в центрифугах и насосах, засорять трубы системы и другое оборудование, включая сам анаэробный реактор. Струвит, также называемый MAP, образуется, когда в сточных водах присутствует моль к моль к моль (1:1:1) магния, аммиака и фосфата. Магний можно найти в почве, морской воде, а также в питьевой воде. Аммиак расщепляется из мочевины в сточных водах и фосфата, который содержится в пище, мыле и моющих средствах. При наличии 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 переработка этих питательных веществ в сельском хозяйстве в качестве удобрений кажутся многообещающими, особенно в сельскохозяйственных навозах и муниципальных очистных сооружениях .

Струвит. Засоренные канализационные трубы.

Наличие струвитных отложений в системе очистки сточных вод может привести к большой неэффективности на предприятии или в работе из-за засорения труб, насосов и оборудования. Было несколько вариантов решения этой проблемы, включая замену труб или использование гидроструйной машины или механической шлифовальной машины для их очистки. Но многие линии могут находиться под землей, и любой из этих вариантов подразумевает значительное время простоя и трудозатраты. Химическая очистка в настоящее время преимущественно используется для очистки систем от струвита. Были разработаны химические чистящие средства для удаления и предотвращения образования струвита с минимальным временем простоя. Даже безхимический электрический метод удаления и предотвращения образования струвита был разработан и успешно испытан на очистных сооружениях сточных вод в США. Электронная синусоида, которую он производит, посылается через воду в трубе и, следовательно, эффективна также для подземных трубопроводов. [17] [18] [19]

Использует

Использование струвита в качестве сельскохозяйственного удобрения было впервые описано в 1857 году. Он содержит фосфор и азот, два из трех основных макроэлементов растений , а магний также является второстепенным макроэлементом. Струвит может быть получен из мочи путем регулирования pH (часто просто ожидая, пока бактерии, вырабатывающие уреазу, начнут работать) и добавления магния. [20] Существует значительный интерес к полезности струвита, полученного из мочи, в качестве удобрения в суровых условиях. [21] [22]

Ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные со Струвитом .
  1. ^ Warr, LN (2021). «Утвержденные символы минералов IMA–CNMNC». Mineralogic Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode : 2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ "Струвит" (PDF) . Справочник по минералогии .
  3. ^ ab "Данные о минералах струвита". Webmineral .
  4. ^ "Струвит " .
  5. ^ Witty, M (2016). Гравий Гука был струвитом. Notes and Queries 63(4):569–570. https://doi.org/10.1093/notesj/gjw218
  6. ^ Ulex GL (1845). «О струвите, новом минерале». Мемуары и труды химического общества . 3 : 106–110. doi :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. (2011-03-10). «Подозреваемое «стекло» в рыбных консервах на самом деле натуральный кристалл». Komo News . Получено 21-07-2016 .
  9. ^ «Кристаллы струвита, факты ...» (PDF) . Окружной совет Хэмблтона. 6 октября 2023 г.
  10. ^ ab Prywer, Jolanta; Kozanecki, Marcin; Mielniczek-Brzóska, Ewa; Torzewska, Agnieszka (2018). «Твердые фазы, осаждающиеся в искусственной моче в отсутствие и присутствии бактерий Proteus mirabilis — вклад в понимание инфекционного образования мочевых камней». Crystals . 8 (4): 164. doi : 10.3390/cryst8040164 . Арт. № 164.
  11. ^ ab Karki, Niraj; Leslie, Stephen W. (30 мая 2023 г.), «Струвитные и триплфосфатные почечные камни», StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID  33760542 , получено 21 июня 2024 г.
  12. ^ Гриффит, Дональд П. (1 мая 1978 г.). «Струвитные камни». Kidney International . 13 (5): 372–382. doi : 10.1038/ki.1978.55 . ISSN  0085-2538. PMID  351265.
  13. ^ "Uroliths". Shiloh Shepherd Genetic Task Force. Февраль 2014. Архивировано из оригинала 2012-09-14 . Получено 2014-02-07 .
  14. ^ Мацумото К., Фунаба М. (февраль 2008 г.). «Факторы, влияющие на кристаллизацию струвита (MgNH4PO4.6H2O) в кошачьей моче». Биохимика и биофизика Acta . 1780 (2): 233–9. дои : 10.1016/j.bbagen.2007.09.013. ПМИД  17976920.
  15. ^ Smith BH, Stevenson AE, Markwell PJ (декабрь 1998 г.). «Относительное пересыщение мочи оксалатом кальция и струвитом у кошек зависит от диеты». Журнал питания . 128 (12 Suppl): 2763S–2764S. doi : 10.1093/jn/128.12.2763S . PMID  9868260.
  16. ^ Blue MG, Wittkopp RW (июль 1981 г.). «Клинические и структурные особенности энтеролитов у лошадей». Журнал Американской ветеринарной медицинской ассоциации . 179 (1): 79–82. PMID  7251465.
  17. ^ Burns RT, Moody LB, Walker FR (ноябрь 2001 г.). "Лабораторное и in-situ снижение содержания растворимого фосфора в свиных отходах" (PDF) . Environmental Technology . 22 (11): 1273–8. Bibcode :2001EnvTe..22.1273B. doi :10.1080/09593332208618190. PMID  11804348. S2CID  25433506. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-03-27.
  18. ^ Хьюм М. «Сточные воды имеют сладкий запах фосфора». The Globe And Mail . Получено 2014-07-08 .
  19. ^ Мортон Б. «Извлечение минералов из сточных вод для производства удобрений». The Vancouver Sun. Получено 05.06.2013 .
  20. ^ Уолд, Челси (10 февраля 2022 г.). «Революция мочи: как переработка мочи может помочь спасти мир». Nature . 602 (7896): 202–206. Bibcode :2022Natur.602..202W. doi :10.1038/d41586-022-00338-6. PMID  35140393. S2CID  246700356.
  21. ^ Антонини, Саманта (2012). Восстановление питательных веществ из человеческой мочи: варианты обработки и потенциал повторного использования (PDF) (PhD). Боннский университет, Германия.
  22. ^ Pradhan, Surendra K; Mikola, Anna; VahalaPublished, Riku (май 2017 г.). «Сбор азота и фосфора из мочи человека с использованием процесса отгонки, абсорбции и осаждения». Environmental Science & Technology . 51 (9): 5165–5171. Bibcode : 2017EnST...51.5165P. doi : 10.1021/acs.est.6b05402. PMID  28409915.

Внешние ссылки