Bromāts (BrO3−): īpašības, rašanās ūdenī un veselības riski

Uzzini par bromāta (BrO3−) īpašībām, rašanos ūdenī, veselības un kancerogēniem riskiem — cēloņi, analīze un ūdens aizsardzības padomi.

Bromāts ir jons ar ķīmisko formulu BrO₃^-. Šajā jonā broms atrodas +5 oksidācijas stāvoklī. Bromāts parasti ir stabilāks nekā citi bromu saturoši oksīdanjoni, piemēram, hipobromīti, perbromāti un bromīti. Tipiski bromāta sāļi (piemēram, nātrija bromāts) ir bezkrāsaini, labi šķīstoši ūdenī un darbojas kā spēcīgi oksidētāji.

Ķīmiskās īpašības un struktūra

Bromāta anjonam ir trigonkāla molekulārā sadaļa ar rezonanses strukturām, kuras rezultātā skābekļa elektronu delokalizācija samazina vienas saites polaritāti. Bromāta oksidēšanas pakāpe ir +5, tāpēc bromāti viegli oksidē citas vielas (piem., reducētājus, halogenīdus). Bromāta sāļi ir termiski un ķīmiski stabilāki nekā daudzi zemākas oksidācijas pakāpes bromu savienojumi.

Veidošanās ūdenī un rašanās avoti

Bromāts var rasties dabiskos un rūpnieciskos procesos, īpaši kad ūdenī esošie bromīdi tiek oksidēti. Galvenie veidošanās ceļi:

• Ozonēšana — bromīdi reaģē ar ozonu, veidojot bromātu; tas ir viens no biežākajiem bromāta rašanās mehānismiem dzeramajā ūdenī, kas apstrādāts ar ozonu.
• Elektrolīze — karstā bromīdu šķīduma elektrolīze var oksidēt bromīdu līdz bromātam.
• Reakcijas ar hloru vai hloru saturošiem oksidētājiem — piemēram, hlora dioksīds saules gaismā var reaģēt ar bromīdu, veidojot bromātu; arī hlorēšanas apstākļos var rasties bromāta veidošanās.
• Ķīmiskas sintēzes ceļi — bromātus var iegūt, reaģējot bromu ar bāzēm (piem., kālija hidroksīds), kā rezultātā vienlaikus veidojas bromīds un bromāts, vai arī no bromskābes reakcijām ar bāzi.

Riska nozīme dzeramajā ūdenī

Bromāts tiek uzskatīts par iespējamām cilvēka veselības problēmām izraisošu vielu. Ilgstoša vai atkārtota bromāta uzņemšana var radīt veselības traucējumus, un dažos pētījumos augstas devās tas izraisījis audzēju veidošanos dzīvniekiem. Tāpēc bromātu kategorē kā kancerogēnu vai iespējami kancerogēnu (atkarībā no avota un vielas formām), un tas darbojas kā spēcīgs oksidētājs, kas var bojāt šūnas un audus.

Ar bromātu saistītie veselības riski ietver:

• palielinātu vēža risku pie ilgstošas ekspozīcijas (dzīvnieku modeļos konstatētas nieru un citas audzēju formas);
• akūtas toksicitātes pazīmes pie lielām devām — caureja, vemšana, nieru bojājumi;
• citas orgānu sistēmu ietekmes atkarībā no devas un ekspozīcijas laika.

Starptautiskās un nacionālās organizācijas ir noteikušas maksimālās robežvērtības dzeramā ūdens saturam; piemēram, Pasaules Veselības organizācijas (WHO) vadlīnija un daudzu valstu regulējums nosaka bromāta robežvērtību aptuveni 10 µg/L (mikrogrami uz litru), bet precīzas normas var atšķirties likumdošanā.

Kā samazināt vai izvairīties no bromāta dzeramajā ūdenī

Galvenais princips — novērst bromāta veidošanos vai efektīvi noņemt to no ūdens pēc tam, kad tas ir radušies. Praktiskas metodes:

• Profilaktika: samazināt bromīda izejvielu koncentrāciju avota ūdenī, izvērtēt alternatīvas oksidācijas metodes vai pielāgot ozonēšanas parametrus (deva, kontaktlaiks, pH), lai mazinātu bromāta veidošanos.
• Hidroķīmiskā optimizācija: ozonēšanas laikā pazemināts pH un optimizēts ozona devu samazina bromāta veidošanās risku; papildus pievienojot H2O2 (peroksone) var mainīt oksidācijas ceļus un samazināt bromāta rašanos.
• Noņemšanas metodes: anjonu jonu apmaiņas sveķi, reversā osmoze un nanofiltrācija ir efektīvas bromāta noņemšanai; par kontrastu, parastais aktivētā ogle (GAC) parasti bromātu neizņem efektīvi.
• Redukcijas metodes: ķīmiska reducēšana (piem., kālija metabisulfīts/sulfīts) var pārvērst bromātu līdz drošākam bromīdam, tomēr prasības par preparātu dozēšanu un pārpalikuma oksidantu noņemšanu jāizvērtē rūpīgi.
• Tehnoloģiskie risinājumi: elektrodialīze, speciāli filtrēšanas risinājumi un rūpnieciskas apstrādes iekārtas var tikt izmantotas atbilstoši nepieciešamajam tīrības līmenim.

Analīze un noteikšana

Bromāta koncentrācijas analīze parasti tiek veikta ar jonu hromatogrāfiju (ion chromatography), kā arī ar dažādām kolorimetriskām un spektrofotometriskām metodēm, kuras ļauj noteikt pat zemā mikrogramu līmenī litrā. Regulāra monitoringa nozīme ir svarīga, it īpaši ņemot vērā ozonētas ūdensapstrādes tehnoloģijas izmantošanu.

Rūpnieciskie un pārtikas lietojumi

Daži bromāta sāļi, piemēram, kālija bromāts, agrāk tika izmantoti kā miltu uzlabotāji (dough conditioner). Taču daudzas valstis šo praksi aizliedz vai stingri ierobežo, jo pastāv risks ar bromāta atlikušo klātbūtni pārtikā un ar to saistītā veselības problēma.

Secinājums

Bromāts (BrO₃^-) ir spēcīgs oksidētājs, kas var rasties, ja ūdenī esošie bromīdi tiek oksidēti ar ozonu vai citiem oksidētājiem. Tā potenciālā kancerogēnā iedarbība padara par ļoti svarīgu kontroli un monitoringu dzeramā ūdens apstrādē. Preventīvie pasākumi (bromīda samazināšana, ozonēšanas parametru optimizācija) un efektīvas noņemšanas metodes (anionu apmaiņa, membrānas, ķīmiska reducēšana) palīdz samazināt bromāta risku ūdensapgādē.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir broma?

J: Kāds ir bromāta piemērs?

J: Kā rodas bromāti?

J: Kādas ir bromātu īpašības?

J: Kā hlora dioksīds var reaģēt ar bromīdu?

J: Vai bromāts ir nekaitīgs lietošanai pārtikā?

J: Kā sauc kālija hidroksīda reakciju ar bromu?

Meklēt pēc burta