Струвит
| Струвит | |
|---|---|
 Кристаллы струвита из собачьей мочи | |
| Общий | |
| Категория | Фосфат минеральный |
| Формула (повторяющаяся единица) | NH 4 MgPO 4 ·6H 2 O |
| Имеет символ IMA. | Сув [ 1 ] |
| Классификация Штрунца | 8.Ч.40 |
| Кристаллическая система | орторомбический |
| Кристаллический класс | Пирамидальный (мм2) Символ HM : (мм2) |
| Космическая группа | П мн2 1 |
| Идентификация | |
| Цвет | Бесцветный, белый (обезвоженный), желтый или коричневатый, светло-серый. |
| Кристальная привычка | Euhedral to platy |
| Твиннинг | В {001} |
| Расщепление | {100} идеально |
| Перелом | Неровный |
| шкала Мооса твердость | 1.5–2 |
| Блеск | Стекловидное тело становится тусклым |
| Полоса | Белый |
| прозрачность | От прозрачного до полупрозрачного |
| Удельный вес | 1.7 |
| Оптические свойства | Биаксиальный (+) 2 В Измеренный: 37° |
| Показатель преломления | nα = 1,495 nβ = 1,496 nγ = 1,504 |
| Двойное лучепреломление | δ = 0,009 |
| Растворимость | Мало растворим, обезвоживается в сухом теплом воздухе. |
| Другие характеристики | Пироэлектрические и пьезоэлектрические |
| Ссылки | [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] |
Струвит ( магния фосфат -аммония ) — фосфатный минерал с формулой: 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
[ редактировать ]Хотя струвит кратко упоминается в «Микрографии» Гука, [ 5 ] впервые он был подробно описан в 1845 году немецким химиком Георгом Людвигом Улексом (1811–1883), который нашел кристаллы струвита в том, что, как он предполагал, когда-то было средневековой кучкой в Гамбурге , Германия ; он назвал новый минерал в честь географа и геолога Генриха Кристиана Готфрида фон Струве (1772–1851) из Гамбурга. [ 6 ] [ 3 ]
возникновение
[ редактировать ]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 может отличить струвит от стекла. [ 9 ]
Струвитные камни в почках
[ редактировать ]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 – наиболее распространенный минерал, обнаруживаемый в камнях мочевыводящих путей у собак. [ 13 ] и обнаружен также в камнях мочевыводящих путей 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 ссылка ]
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 струвитно-карбонат-апатитовой матрицы. [ нужна ссылка ]
-
Струвитные камни в мочевом пузыре у собак -
Кристаллы струвита в образце мочи человека с pH 9. Также можно наблюдать обильные кристаллы аморфного фосфата, несколько плоских и неплоских эпителиальных клеток и небольшое количество лейкоцитов. -
Еще одно изображение того же образца мочи, что и изображение слева. -
Сравнение различных типов мочевых кристаллов.
Струвитные энтеролиты
[ редактировать ]Струвит — распространенный минерал, обнаруживаемый в энтеролитах (кишечных конкрементах) у лошадей . [ 16 ]
Очистка сточных вод
[ редактировать ]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 удобрения представляется многообещающим, особенно в сельскохозяйственных и муниципальных навозах. очистные сооружения сточных вод .
Наличие струвитных отложений 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
[ редактировать ]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 начнут действовать бактерии, продуцирующие уреазу), и добавив магний. [ 20 ] Существует значительный интерес к использованию струвита, полученного из мочи, в качестве удобрения в суровых условиях. [ 21 ] [ 22 ]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ «Струвит» (PDF) . Справочник по минералогии .
- ^ Перейти обратно: а б «Данные о струвите» . Вебминерал .
- ^ «Струвит» . Миндат .
- ^ Витти, М (2016). Гравий Гука был струвитом. Примечания и вопросы 63(4):569–570. https://doi.org/10.1093/notesj/gjw218
- ^ Улекс Г.Л. (1845). «О струвите, новом минерале» . Мемуары и труды Химического общества . 3 : 106–110. дои : 10.1039/mp8450300106 .
- ^ 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 .
- ^ Томпсон С (10 марта 2011 г.). «Подозреваемое «стекло» в рыбных консервах на самом деле природный кристалл» . Новости Комо . Проверено 21 июля 2016 г.
- ^ «Кристаллы струвита, факты…» (PDF) . Районный совет Хэмблтона. 6 октября 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б 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.
- ^ Перейти обратно: а б 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.
- ^ Гриффит, Дональд П. (1 мая 1978 г.). «Струвитные камни» . Почки Интернешнл . 13 (5): 372–382. дои : 10.1038/ki.1978.55 . ISSN 0085-2538 . ПМИД 351265 .
- ^ «Уролиты» . Генетическая рабочая группа Шайло Шеперд. Февраль 2014 г. Архивировано из оригинала 14 сентября 2012 г. Проверено 7 февраля 2014 г.
- ^ 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 .
- ^ Смит Б.Х., Стивенсон А.Е., 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 .
- ^ Blue MG, Wittkopp RW (июль 1981 г.). «Клинические и структурные особенности энтеролитов лошадей». Журнал Американской ветеринарной медицинской ассоциации . 179 (1): 79–82. ПМИД 7251465 .
- ^ Бернс РТ, 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 . ПМИД 11804348 . S2CID 25433506 . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2012 г.
- ^ Хьюм М. «Очистные сооружения несут сладкий запах фосфора» . Глобус и почта . Проверено 8 июля 2014 г.
- ^ Мортон Б. «Утилизация минералов из сточных вод для производства удобрений» . Ванкувер Сан . Проверено 5 июня 2013 г.
- ^ 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 . ПМИД 35140393 . S2CID 246700356 .
- ^ Антонини, Саманта (2012). Извлечение питательных веществ из мочи человека: варианты лечения и потенциал повторного использования (PDF) (доктор философии). Боннский университет, DE.
- ^ 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 .
