Interakce vody a některých kovů z potrubí
Otázka vzájemného působení vody a některých kovů z materiálů instalovaných zařízení má sice pro obor topenářství – instalace zásadní význam, ale stále chybí o této problematice dostatek informací.
Některé druhy kovů, které se při používání uvolňují z instalovaných materiálů, mohou způsobit škody nejen technického rázu, ale zejména škody zdravotní, pokud jde o zařízení pro vedení pitné vody. O nedostatečnosti informací svědčí i skutečnost, že některé kovy, o které se jedná v našich oborech, nejsou zmíněny dokonce ani v platných předpisech a nemají stanoveny ani maximální přípustné limity (cín, zinek). Také proto jejich analýzy nejsou požadovány a běžně se neprovádějí, takže informace o hodnotách jejich výskytu ve vodě jsou ojedinělé nebo chybí.
Autorův článek tak představuje potřebný příspěvek k této opomíjené problematice. Z profesního hlediska bylo velmi žádoucí přistupovat k jejímu řešení ze širšího pohledu a v praxi brát v úvahu, že zásadní význam při volbě instalačních materiálů mají nejen jejich technické parametry, ale i složení konkrétní vody, včetně její případné agresivity. To je významné zejména u vody z místních zdrojů. Komplexní vyhodnocení by mělo mít zásadní význam pro volbu použitých materiálů pro instalaci, a tím i vyloučení možného uvolňování nežádoucích příměsí kovů z potrubí.
Recenzent: Vladimír Pavlíček
Voda při své výrobě a využívání přichází do styku mj. i s řadou kovů, s nimiž se setkává zejména při své dopravě potrubím, a dále při svém skladování v recipientech a nádobách, a následně při svém využívání, při ohřevu, přípravě pokrmů a nápojů, při technologickém využití atd.
Při dopravě vody do místa odběru se používaly již od starověku různé druhy trubek, jejichž materiál se měnil v průběhu doby v návaznosti na rozvoj technického poznání. Z kovových materiálů šlo nejdříve o olověné trubky, které se později opatřovaly vnitřní cínovou vložkou, dále o trubky ocelové, často ošetřené pozinkováním. Finančně náročnějšími verzemi potrubí jsou trubky měděné nebo nerezové, v současné době je potrubí zhotovováno často z plastických hmot, které řeší problémy interakcí kov – voda, jsou inertní a odstraňují i řadu stávajících problémů, které vznikaly kolem instalací kovových potrubí.
Pitná voda, jejíž aktuální kyselost (hodnota pH) má být podle Vyhlášky č. 254/2000 Sb. v rozmezí 6,5 až 9,5, může mít, a to již i při mírně snížené hodnotě pH, určitý vliv na zvýšení obsahu některých kovů, které uvolňuje svým působením z kovového potrubí. To je výrazné zejména při delším styku vody s kovem, například při prvním ranním odběru vody a zvláště při prvním odběru vody z potrubí, které se delší dobu nepoužívalo.
Voda by neměla, pokud odpovídá stanoveným vlastnostem, uvedeným v platných normativech, působit agresivně proti žádnému materiálu rozvodného systému. K tomuto zjištění se posuzuje agresivita vody podle ČSN 757121 Požadavky na jakost vody dopravované potrubím.
Hygienické požadavky na výrobky, které přicházejí do přímého styku s vodou a na úpravu vody, jsou uvedeny ve Vyhlášce č. 37/2001 Sb. Podle této vyhlášky lze pro vedení vody použít následující kovové materiály:
korozivzdorné oceli, slitiny různých druhů ocelí, slitiny železa, neželezné slitiny různých prvků, měď a její slitiny, zinek. Vyhláška specifikuje i jejich požadované vlastnosti.
V praxi se v této souvislosti setkáváme, jako důsledek styku vody s materiály, jimiž je vedena, se zvýšeným obsahem následujících kovů ve vodě: olovo, měď, železo, zinek, cín a hliník. Jejich výskyt a množství závisí na druhu použitého materiálu a také na fyzikálních a chemických vlastnostech vody, a v neposlední řadě i na délce expozice vzájemného působení. Výskyt ostatních kovů ve vodě, a to jak tzv. těžkých, tak i ostatních, nepřipadá pro svou nevýznamnost prakticky v úvahu.
Specifikace kovů, které mohou vykazovat zvýšený obsah ve vodě, vedené potrubím, a které mají tedy i pro obor topenářství – instalace největší význam, je následující:
Olovo
Jde o abiogenní (prvek, který se neúčastní biologických pochodů), toxický prvek. Zejména při delším působení a po déletrvajícím přívodu do organizmu působí řadu významných zdravotních poruch, což je rizikové zvláště pro děti. Olovo je tedy ze zdravotního hlediska nejvýznamnější, protože jeho rizikovost je vysoká.
Olovo patří k historicky nejdéle známým kovům, pro své fyzikální vlastnosti se k vedení vody užívalo již ve starověku.
Olovo je modrobílý, na čerstvém řezu lesklý kov. Ze skupiny tzv. těžkých kovů je nejměkčí, a proto mělo vždy rozsáhlé možnosti využití (výroba potrubí atd.). Za přítomnosti kyslíku nastává jeho oxidace, a proto na něj působí i všechny sloučeniny, které mají schopnost jej okysličovat. Tzn. nejen kyseliny, a to i velmi slabé, ale dokonce i voda, která s olovem tvoří hydroxid olovnatý.
Vyhláška připouští 0,01 mg olova/litr vody, ale ve starých rozvodech v olověných trubkách (a to i v pocínovaných!) byly zjišťovány hodnoty i 100× vyšší.
Měď
I u tohoto prvku se setkáváme s jeho zvýšeným výskytem u vody vedené v měděném potrubí.
Měď je zařazena k biogenním prvkům (k prvkům důležitým pro metabolické pochody v organizmu), protože je součástí dýchacích enzymů, dále je nutná pro krvetvorbu a pro tvorbu pigmentů. Přívod mědi do organizmu je obecně nižší, protože obsah mědi v potravinách našeho zeměpisného pásma je spíše nedostačující.
Nadbytek mědi je však toxický a může vyvolat některá onemocnění, např. jaterní. Popsány byly i některé otravy mědí, např. po použití sodové vody, kdy v kyvetách výrobníků byly měděné součástky, což ve spojení s kyselou reakcí sodové vody umožnilo vysoký výluh mědi do vody. Tato otrava se projevila již po několika desítkách minut po požití sodovky úporným zvracením.
Měď je kov charakteristicky červenavé barvy, ve velmi tenkých vrstvách prosvítající zelenomodře. Je dost měkká a tažná, působí baktericidně.
V praxi bylo zaznamenáno více případů, kdy se zjistily daleko vyšší hodnoty mědi ve vodě, než připouští vyhláška, až přes 10 mg Cu/litr vody. Šlo o případy, kdy voda stála v potrubí z mědi delší dobu. Vyhláškou povolené množství mědi je 1 mg/litr, což je množství poměrně vysoké. Vyhláška také uvádí, že měď může již v množství 0,1 mg/litr působit negativně na organoleptické vlastnosti vody (chuť). V předchozí normě ČSN 75 7111 byla mezní hodnota mědi stanovena jen na 0,1 mg/litr vody, pouze při potlačování řas ve vodě bylo možné tolerovat obsah mědi až do limitu 1,0 mg/litr vody.
Železo
Je to prvek, který je přítomen prakticky v každé vodě, včetně pitné. Do vody se, kromě přírodního původu, dostává z litinového, ocelového nebo i pozinkovaného ocelového potrubí.
Železo je v neoxidované formě bílý lesklý kov, nepříliš tvrdý. Jeho používání je známé již z nejstarších historických dob, patrně stejně staré jako používání bronzu.
Železo má velkou afinitu ke kyslíku a okysličení, proto zvláště ve vlhkém vzduchu rezaví a na svém povrchu vytváří hydroxid železitý, rez. Voda, která je prostá vzduchu, na železo za obyčejné teploty téměř nepůsobí, protože se bez vzduchu na železe vytváří vrstva oxidu železnatého, který je chrání i ve velmi tenké vrstvě. V přítomnosti vzduchu se tvoří pórovitý hydratovaný oxid železitý, který umožňuje pokračování koroze.
Význam železa pro organizmus je zásadní, železo je hlavní složkou hemoglobinu a řady dalších důležitých enzymů, např. katalázy, cytochromu, peroxidáz atd.
Ve vodě se připouští pro pitné účely 0,2 mg/litr, ale tato hodnota je často překračována pro přirozený výskyt železa v užívané vodě. To má význam hlavně technický, protože otrava železem, ať už z potravy nebo z vody, nebyla v literatuře dosud popsána.
Obsah většího množství železa však dodává vodě nepříjemnou chuť a skutečnost, že se železo vylučuje ve formě červenohnědé sraženiny, působí nepřijatelně.
Zinek
Zinek jako čistý kov byl poznán poměrně pozdě (začal se vyrábět až v 18. století), ale již daleko dříve byla známá jeho slitina s mědí, tj. mosaz.
Zinek je modrobílý kov, který se silně leskne, při obyčejné teplotě je dosti křehký, ale při vyšší teplotě 100° až 150 °C je již tažný. Má mnoho použití např. jako plech, k pozinkovávání oceli, k výrobě krytin, nádob, van atd.
Čistá voda na zinek prakticky nepůsobí, ale v kyselejším prostředí dochází k rozpouštění či narušování zinku (kyselé deště u krytin střech apod.).
Zinek je biogenní prvek, je součástí mnoha enzymů těla, je součástí kůže, nehtů, duhovky, účastní se na fotochemických procesech vidění, zvyšuje stabilitu inzulínu, příznivě ovlivňuje růst tkání a hojení ran (proto se přidává jako součást léčebných přípravků ve farmacii).
Zinek je však ve vyšších dávkách toxický, což má své opodstatnění například při dlouhodobém uchovávání potravin v zinkových nádobách.
Dříve platná ČSN 75 7111 připouštěla maximální hodnotu zinku 5 mg/litr, současná norma tuto hodnotu neuvádí. O výskytu zinku v pitné vodě tak není dostatek informací, protože není jeho stanovení normativy požadováno.
Cín
Cín patří k nejdéle známým kovům, protože byl ve formě slitiny (bronzu) znám a užíván již v počátcích lidské kultury.
Cín je stříbrobílý lesklý kov, nepříliš tvrdý, ale značně tažný (staniol). Používá se ve formě různých slitin a významně se uplatnil při pocínovávání jiných kovů, včetně olověných trubek pro rozvody vody. Vůči vodě a vzduchu je při obyčejné teplotě stálý. Při nižších teplotách však dochází k jeho rozrušování v šedou modifikaci práškového cínu.
Cín je biogenní prvek, který působí jako růstový faktor, tato jeho úloha v metabolických procesech byla objevena teprve v roce 1970, ale mechanizmus tohoto působení cínu nebyl dosud objasněn. Potřebná dávka cínu pro lidský organizmus se odhaduje na 1 až 3,6 mg/den. Cín je ve vyšších dávkách toxický, byly popsány i otravy z potravin konzervovaných v plechovkách, kde zejména po otevření konzerv obsah cínu rychle stoupal (i vlivem kyselého nálevu apod.).
Otravy cínem po požití vody popsány nebyly, ale nelze vyloučit, že by se po dlouhodobém příjmu cínu z vody, a to ve zvýšeném množství, mohly určité zdravotní problémy vyskytnout.
Hodnota obsahu cínu v pitné vodě není normativně uvedena, takže nejsou známy ani hodnoty cínu ve vodě rozvodů, neboť se tato vyšetření neprovádějí rutinně.
Hliník
Ve formě trubek je kontakt hliníku s vodou jen ojedinělý, zpravidla voda přicházela do kontaktu s hliníkovým nádobím, které se dříve široce používalo.
Hliník je stříbrolesklý tažný kov, který se, v podobě tenké fólie, často používá i nyní (alobal). Kovový hliník byl separován až v roce 1827. Hliník je na vzduchu stálý, k vodě se chová netečně. Velmi dlouhou dobu byl pokládán za netoxický a je široce užíván ve vodárenství jako srážecí činidlo k úpravě pitné vody, a to v podobě různých svých sloučenin.
V posledních desetiletích se, pod tíhou vědeckých poznatků, změnil názor na používání hliníku a také hodnocení vyplývajících zdravotních rizik. Zjistilo se, že zvýšené hodnoty hliníku, přijímané dlouhodobě, vedou k Alzheimerovým změnám fibril mozku a tím urychlují vývoj mozkové aterosklerózy. Rovněž při chronické dialýze byla zaznamenána encefalopatie z hliníku. Alzheimerova nemoc z vody, považovaná za chronickou otravu hliníkem, se projevuje již kolem věku 50 let. Proto se nově musí při dialýze používat voda zbavená hliníku. Usazování hliníku v mozku podporuje měkká voda.
Hliník a jeho slitiny proto mohou být použity jen tam, kde přijdou do kontaktu s potravinami po dobu nepřesahující 4 hodiny a kde nejde o kyselé prostředí (cca pH pod 3,7). Totéž platí i pro vodu. Pro tu je přípustná hodnota hliníku 0,2 mg/litr.
Závěrem
Lze konstatovat, že obsah kovů v pitné vodě, která je vodárensky upravována, je evidentně vyhovující, a to i z důvodů její pravidelné kontroly. Problémy je možné předpokládat hlavně u místních zdrojů a domovních rozvodů, kde zejména u starších staveb přetrvávají mnohdy nevyhovující potrubní systémy z materiálů, o nichž není dostatečný přehled pro jejich nastavování a dílčí opravy. Jde zejména o nezajištěné části trubek z olova, ale i vložek z opotřebovaného cínu či zinku. Měděná potrubí jsou pro velké množství svých výhod stále žádanější, ale je nutné jim věnovat odpovídající péči zvláště v případech, kdy se potrubí delší dobu nepoužívá, tak, aby voda z nich byla použita až po potřebném odpuštění.
Interaction between water and some metals from the piping
The author deals with the evaluation properties of water in metal piping. Pipe material can positively but also negatively influence the properties of water.
Keywords: water, hygiene, water quality, piping