Википедия

Струвит

Струвит (фосфат магния и аммония) — неорганическое соединение. Формула — . Струвит кристаллизуется в орторомбической системе в виде пирамидальных кристаллов от белого до желтоватого или коричневато-белого цвета или в форме пластинчатой слюды. Мягкий минерал с твёрдостью по шкале Мооса от 1,5 до 2 и небольшим удельным весом 1,7. Растворимость:

  • в кислотах — хорошая
  • в нейтральной и щелочной среде — небольшая.
Струвит
Формула H16MgNO10P
Статус IMA унаследованный минерал[1]
Физические свойства
Цвет черты белый
Кристаллографические свойства
Сингония ромбическая сингония
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Струвитные мочевые камни и кристаллы легко образуются в моче животных и людей, инфицированных микроорганизмами, продуцирующими аммиак. Подщелачивание мочи и высокая экскреция магния (диеты с высоким содержанием магния/растительные продукты) способствует образованию струвитных камней. Струвитные мочевые камни также усиливаются специфическим белком мочи у домашних кошек.

Название править

Хотя струвит кратко упоминается в «Микрографии» Гука[2], впервые он был подробно описан в 1845 году немецким химиком Георгом Улексом[de] (1811—1883), который нашёл кристаллы струвита в средневековой куче бытовых отходов в Гамбурге, Германия; он назвал новый минерал в честь географа и геолога Генриха фон Струве (1772—1851) из Гамбурга[3].

Образование править

Щелочная среда способствует образованию струвита. В природе образуется преимущественно в районах, связанных с разложением органического вещества, включая залежи гуано, базальтовые пещеры и болота. В организме струвит образуется в результате заражения мочевого пузыря человека уреазопродуцирующими бактериями, при очистке сточных вод[4].

Струвит иногда встречается в консервированных морепродуктах в виде маленьких осколков, похожих на стекло, но не имеющих последствий для здоровья[5]. Простой тест поможет отличить струвит от стекла.[6]

Струвитные камни в почках править

Струвит является наиболее распространённым минералом, обнаруживаемым в камнях мочевыводящих путей собак[7], а также кошек и людей. Образование струвитных камней усиливаются бактериальной инфекцией, которая гидролизует мочевину до аммония и повышает рН мочи до нейтральных или щелочных значений. Организмы, расщепляющие мочевину, включают Proteus, Xanthomonas, Pseudomonas, Klebsiella, Staphylococcus и Mycoplasma.

Даже при отсутствии инфекции накопление кристаллов струвита в мочевом пузыре является проблемой, часто наблюдаемой у домашних кошек, с такими симптомами, как:

  • затруднённое мочеиспускание (которое может быть ошибочно принято за запор)
  • наличие крови в моче (гематурия).

Белок кауксин[en], производящий кошачий феромон, выделяемый в больших количествах с мочой кошки, вызывает зародышеобразование кристаллов струвита, что объясняет некоторую избыточную выработку струвитов у домашних кошек[8].

В прошлом для удаления струвитных уролитов у кошек требовалось хирургическое вмешательство; сегодня используются специальные подкисляющие диеты с низким содержанием магния[9].

Камни верхних мочевыводящих путей, которые вовлекают почечную лоханку и распространяются как минимум на 2 чашечки, классифицируются как коралловидные конкременты. 75 % из всех типов мочевых камней состоят из струвит-карбонат-апатитовой матрицы.

Струвитные энтеролиты править

У лошадей также струвит обнаруживается в энтеролитах (кишечные конкременты)[10].

Очистка сточных вод править

При очистке сточных вод, особенно после биологической стадии выделения аммония и фосфатов, струвит может образовывать накипь на линиях и ремнях, в центрифугах и насосах, засорять трубопроводы систем и другое оборудование, включая сам анаэробный варочный котёл. Струвит, также известный как MAP, образуется, когда в сточных водах имеется молярное соотношение (1:1:1) магния, аммиака и фосфата, при этом:

  • магний содержится в почве, морской воде, а также в питьевой воде
  • аммиак расщепляется на мочевину в сточных водах
  • фосфаты содержатся в пищевых продуктах, мыле и моющих средствах.

Факторы среды, способствующие образованию струвита:

  • высокий pH, то есть щелочная среда
  • высокая проводимость
  • низкие температуры.

Извлечение фосфора из сточных вод в виде струвита и повторное использование в сельском хозяйстве в качестве удобрения представляется многообещающим, особенно в очистных сооружениях сельскохозяйственного навоза и муниципальных сточных вод.

Варианты решения проблемы струвитной накипи в системе очистки сточных вод:

  • замена труб
  • использование гидроструйной установки или механической шлифовальной машины для очистки оборудования
  • химическая очистка
  • безхимический электрический метод

Химические чистящие средства обеспечивают минимальное время простоя. Безхимический электрический метод удаления и предотвращения образования струвитов был разработан и успешно испытан на очистных сооружениях в США. Эффективен для подземных трубопроводов[11][12][13].

Использование править

В 1857 году было впервые описано использование струвита в качестве сельскохозяйственного удобрения, содержащего фосфор (P) и азот (N), два из трёх основных растительных макроэлементов. Магний (Mg) также является важным второстепенным макроэлементом. Струвит можно получить из мочи, регулируя рН (часто просто ожидая, пока заработают бактерии, вырабатывающие уреазу) и добавляя магний[14]. Существует значительный интерес к использованию струвита, полученного из мочи, в качестве удобрения в суровых условиях[15][16].

Ссылки править

Примечания править

  1. ↑ Nickel E. H., Nichols M. C. IMA/CNMNC List of Mineral Names (March 2007) — 2007.
  2. ↑ Witty, M (2016).
  3. ↑ "On struvite, a new mineral". Memoirs and Proceedings of the Chemical Society. 3: 106—110. 1845. doi:10.1039/mp8450300106. Архивировано 10 июля 2023. Дата обращения: 10 июля 2023.
  4. ↑ Zhao, Tian-Lei (December 2021). "Morphogenesis and evolution mechanisms of bacterially-induced struvite". Scientific Reports. 11 (1): 170. doi:10.1038/s41598-020-80718-y. PMID 33420384.
  5. ↑ Thompson. Suspected "glass" in canned fish actually natural crystal. Komo News (10 марта 2011). Дата обращения: 21 июля 2016. Архивировано 17 августа 2016 года.
  6. ↑ Struvite Crystals, the facts ... Hambleton District Council. Дата обращения: 10 июля 2023. Архивировано 7 ноября 2017 года.
  7. ↑ Uroliths. Shiloh Shepherd Genetic Task Force (февраль 2014). Дата обращения: 7 февраля 2014. Архивировано из оригинала 14 сентября 2012 года.
  8. ↑ "Factors affecting struvite (MgNH4PO4.6H2O) crystallization in feline urine". Biochimica et Biophysica Acta. 1780 (2): 233—9. February 2008. doi:10.1016/j.bbagen.2007.09.013. PMID 17976920.
  9. ↑ "Urinary relative supersaturations of calcium oxalate and struvite in cats are influenced by diet". The Journal of Nutrition. 128 (12 Suppl): 2763S—2764S. December 1998. doi:10.1093/jn/128.12.2763S. PMID 9868260.
  10. ↑ M G Blue, R W Wittkopp. Clinical and structural features of equine enteroliths (англ.) // J Am Vet Med Assoc. : журнал. — 1981. — 1 July (vol. 179(1)). — P. 79-82. — PMID 7251465. Архивировано 10 июля 2023 года.
  11. ↑ "Laboratory and in-situ reductions of soluble phosphorus in swine waste slurries" (PDF). Environmental Technology. 22 (11): 1273—8. November 2001. doi:10.1080/09593332208618190. PMID 11804348. Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2012. Дата обращения: 10 июля 2023.
  12. ↑ Hume, Mark. "Sewage plant carries sweet smell of phosphorus". The Globe And Mail. Архивировано 15 июля 2014. Дата обращения: 8 июля 2014.
  13. ↑ Morton, Brian. "Reclaiming minerals from waste water to make fertilizer". The Vancouver Sun. Дата обращения: 5 июня 2013.
  14. ↑ Wald, Chelsea (10 February 2022). "The urine revolution: how recycling pee could help to save the world". Nature. 602 (7896): 202—206. Bibcode:2022Natur.602..202W. doi:10.1038/d41586-022-00338-6. PMID 35140393.
  15. ↑ Antonini, Samantha. Nutrient recovery from human urine (нем.). https://bonndoc.ulb.uni-bonn.de (8 февраля 2013). Дата обращения: 10 июля 2023. Архивировано 10 июля 2023 года.
  16. ↑ Pradhan, Surendra K (May 2017). "Nitrogen and Phosphorus Harvesting from Human Urine Using a Stripping, Absorption, and Precipitation Process". Environmental Science & Technology. 51 (9): 5165—5171. Bibcode:2017EnST...51.5165P. doi:10.1021/acs.est.6b05402. PMID 28409915.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Струвит&oldid=135949488