ازالة الملوثات من الماء بالتهوية

  1. مقدمة

يعتبر أسلوب تهوية الماء من أشهر هذه الأساليب وأكثرها فعالية، حيث  يمكن باستخدامه التخلص من الغازات الذائبة فى الماء مثل كبريتيد الهيدروجين وثانى أكسيد الكربون، بالإضافة إلى إزالة الروائح من الماء.

  1. عمليات ونظم التهوية

التهوية عبارة عن عملية خلط الماء والهواء معا من خلال عدة وسائل. واستخدام عملية التهوية فى السيطرة على الطعم والرائحة تكون مؤثرة فقط فى التخلص من الغازات والمركبات العضوية القابلة للتطاير نسبيا، وعلى ذلك فعملية التهوية تكون ناجحة أحيانًا فى معالجة الرائحة أكثر من معالجة الطعم وحيث أن المركبات المطلوب إزالتها بالتطاير تتواجد بتركيز منخفض فى الهواء عنها فى الماء فإنها تميل إلى ترك الماء وتتحرك إلى الهواء.

وكلما زاد معدل التهوية كلما زادت كمية المواد الطيارة التى تترك الماء إلى الهواء. وبزيادة معدلات التهوية فإن تركيز المركبات غير المرغوب فيها  فى المياه قد تنخفض إلى المستوي الذى لا يسبب أى مشكلة وكما سبق القول فإن هذه العملية تعمل فقط إذا كانت المركبات لها خاصية تطاير كافية.

والتهوية أيضا لها خاصية إتلاف بعض المركبات عن طريق الأكسدة وإن كانت هذه العملية فعالة فقط مع الحديد والمنجنيز. وعادة فإن عملية التهوية لا توفر أكسدة كاملة للتغلب على الطعم والرائحة، وتوجد عدة وسائل لزيادة معدلات التهوية منها ما يلى:

  • نوافخ الهواء لزيادة كمية الهواء التى سيتم خلطها مع الماء.
  • التهوية بالتتابع والرش (مرور الماء بأكثر من درجة كدرجات السلم  مع الرش بالماء).
  • التجريد الهوائى ويتم ذلك بإدخال المياه من أعلى البرج وإدخال الهواء من الجانبين أسفل البرج فتتطاير المركبات خلال فتحات أعلى البرج.
  1. اكسدة الحديد والمنجنيز

يتسبب وجود أملاح الحديد والمنجنيز  في الماء كثير من المتاعب أهمها:

١- تواجد طعم غير مستساغ للمياه.

٢- تلوين الملابس والأدوات المنزلية والأجهزة الصحية للحمامات.

٣- تكوين قشور من الصدأ داخل المواسير الحديدية مما يتسبب فى تقليل مساحة مقطعها.

٤- توالد بكتيريا الحديد فى المياه المحتوية على تركيزات عالية من مركبات الحديد مما يتسبب فى سرعة تكون القشور داخل المواسير ويقلل من مساحة مقطعها.

٥- تأكسد المنجيز الذائب فى الماء مكوناً رواسب فى المواسير مما يقلل من مساحة مقطعها وبالتالى من كفاءتها فى نقل الماء.

باستخدام أسلوب تهوية الماء تتم أكسدة أملاح الحديد والمنجنيز وتحويلها إلى أكاسيد الحديد والمنجنيز التى تترسب وتسهل إزالتها بالترشيح.

والأكسجين اللازم لإزالة مركبات الحديد من الماء هو 0.14 جزء فى المليون لكل جزء فى المليون من الحديد المطلوب إزالته. وتتوقف كفاءة عملية التهوية على مساحة المسطح المائى ومدة بقاء هذا السطح معرضاً للهواء

  1. نظم تهوية الماء

تستخدم الطرق الآتية فى تهوية الماء:

١- التهوية باستخدام النافورات.

٢- التهوية باستخدام الشلالات المتتالية.

٣- استخدام الهوايات ذات الصوانى المتعددة.

٤- التهوية بالهواء المضغوط.

أولاً: التهوية باستخدام النافورات Spray Nozzles

يتم ضخ المياه تحت ضغط عالٍ من خلال ماسورة مثقبة موجودة أعلى  الوحدة، فتندفع المياه من هذه الثقوب (الرشاشات) مختلطة بالهواء الجوى حيث تتم عملية التأكسد، كما هو موضح بالشكل وكلما صغرت قطرات الماء كلما زادت المساحة الكلية المعرضة للتهوية مما يزيد

من كفاءتها. إلا أن بقاء قطرات الماء لثوان معدودة يحد من فاعلية هذه الطريقة. ومن عيوب هذه الطريقة احتياجها إلى مساحات كبيرة تشغلها النافورات بالإضافة إلى احتياجها لضغط عالٍ لدفع المياه فى النافورات.

ثانياً: التهوية باستخدام الشلالات المتتالية Cascade Falls

تتدفق المياه على مدرجات متتالية (سلالم) ينكسر عليها الماء فى طبقات رقيقة تساعد على اختلاط الهواء بالماء وتحدث عملية الأكسدة لمركبات الحديد والمنجنيز كما هو موضح بالشكل.

ثالثاً: استخدام الهوايات ذات الصوانى المتعددة Multiple Tray Aerator

يتكون هذا النظام من عدد من الصوانى المثقبة تعلو بعضها البعض بمسافة بينية قدرها نصف متر تقريباً. تحتوى كل من هذه الصوانى على طبقة من فحم الكوك أو الخبث المتخلف من صهر المعادن أو الحجارة أو الكرات الخزفية   بارتفاع من 20 الي 30 سم وتتراوح أحجام هذه الكرات من 5 الي 10 سم يرش الماء على الصينية العليا على هيئة قطرات وذلك بمعدل ٢50-500 لتر/دقيقة  فتتساقط المياه على طبقة الفحم وتمر من ثقوب الصينية العليا إلى التالية لها وهكذا، وتختلط بالهواء الذي يعمل على أكسدة الحديد والمنجنيز

رابعاً: التهوية بواسطة الهواء المضغوط Compressed Air

هذا المنشأ من أحواض خرسانية بأعماق ٣ -5 متر تدخل فيها المياه من اعلي وتمكث فيها ما بين 5 – 30 دقيقة  في أسفل هذه الأحواض توضع شبكة من المواسير المثقبة أو الأقراص المسامية. ويخرج الهواء المضغوط من هذه الثقوب أو المسام على شكل فقاقيع، كلما صغر حجمها زادت فعاليتها في التهوية.

تتميز هذه الطريقة بإمكان التحكم فى فترة بقاء الماء فى الحوض، كما أنها تساعد على ترويب المواد العالقة إذا أضيفت المروبات فى نفس الحوض مما يعمل على ترسيب أملاح الحديد.

 

 

أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه والبيئة

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي ,العمليات الاساسية لتنقية مياه الشرب , دار الكتب العلمية , 2012.
  • احمد السيد خليل ,عملية تنقية الماء للاستخدام المنزلي , 2008.
  • البرنامج التدريبي لمشغلي محطات تنقية مياه الشرب المستوى (أ) دليل المتدرب ,الجزء الاول الاختبارات المعملية , مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي , الوآالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2012.

طرق فصل الزيوت من مياه الصرف الصناعي

  1. مقدمة

بعد أن اتسع نطاق القطاع الصناعي وانتشرت المنشآت الصناعية ذات المنتجات المتنوعة, أصبحت البيئة أكثر تعرضاً للضرر من جراء الملوثات المختلفة التي تطرحها تلك المنشآت ومنها مياه الصرف الصناعية و التي يختلف وضعها من صناعة لأخرى نتيجة لاختلاف المواد الأولية اللازمة للصناعة والمواد الناتجة أو المصنعة ..وهناك عدة طرق لمعالجة المياه الصناعية الملوثة .

  1. طرق معالجة المياه الصناعية الملوثة‏

تختلف المياه الصناعية الملوثة بعضها عن بعض بصفاتها وتركيبها ,لذلك فإنه لمعالجة هذه المياه لاتستعمل الطرق التي تستعمل لمعالجة مياه المنازل وإنما هناك طرق أخرى أكثر تعقيداً… ولابد من معرفة بعض الأمور الهامة الخاصة بنوعية المياه الصناعية وهي :‏

أ- معرفة الملوثات الموجودة في المياه المراد معالجتها‏

ب – خواص مياه الصرف وتركيبها‏

ج – طريقة تنظيم شبكة المجاري( الصرف) داخل المنشأة الصناعية ويمكن تقسيم طرق معالجة المياه الصناعية الملوثة إلى فئتين:‏

1-الفئة الأولى: طرق إرجاعية – وهدفها استخلاص المواد التي تشكل معلقات ( مواد عالقة) في المياه الصناعية ,وتستعمل هذه الطرق في حالة وجود كمية كبيرة من المواد الصلبة العالقة في المياه الصناعية‏

2-الفئة الثانية: طرق تحويلية – وهدفها تغيير شكل المواد العالقة الموجودة في المياه الصناعية وتحويلها إلى مواد غير ضارة بالمستودع المائي الذي ستصب فيه ,وتستعمل هذه الطرق في حالة وجود كميات قليلة من المواد الصلبة العالقة في المياه الصناعية‏.

3.   فصل الزيوت والشحوم

وهى عملية يتم فيها فصل المواد الطافية والزيوت والمواد العضوية الحرة (الغير مستحلبة) من المياه الملوثة. وهذه العملية لها أهمية كبيرة فى المعالجة الأولية للصرف الصناعى. ولذلك فإن معظم الصناعات البترولية والكيميائية تستخدم أجهزة فصل الزيوت عن المياه بدلا من أجهزة الترسيب الأولية.

تصنف طرق إزالة الزيوت والشحوم من مياه المخلفات السائلة الصناعية في الصنفين التاليين:

ا- إزالة الزيوت والشحوم بالمصائد

يتم فصل وإزالة الزيوت والشحوم الحرة القابلة للطفو من الماء والمواد الأخرى، وذلك استناداً إلى فرق الوزن النوعي بين الزيوت والشحوم وبين الماء.

يتم ذلك في مصائد الشحم المستعملة في المنشآت الصغيرة (مطاعم – فنادق – مسالخ…). يحسب حجم المصيدة بما يعادل زمن بقاء قدره (2 – 3) دقيقة.

ويتم تنظيفها حين يصبح حجم الزيوت والشحوم المتجمعة مساوياً (0.75) من حجم المصيدة. عادة ونتيجة إهمال تنظيف مصيدة الزيوت والشحوم بالتواتر اللازم، تعطى حجماً أكبر في الواقع العملي.

ب -ازالة الزيوت والشحوم بالطرق الفيزياكيميائية و/ أو البيولوجية

تشبه هذه الطريقة تلك المتبعة في معالجة مياه الفضلات المنزلية، وتطبق عندما تكون الزيوت بشكل مستحلب أو ملتصقة بمواد صلبة أخرى:

1 ـ معالجة أولية بالترسيب الكيميائي أو بالتعويم مع التخثير

يجري في الحالة الأولى مزج سريع لمادة كيميائية مخثِّرة كأملاح الألمنيوم أو الحديد بمياه الفضلات الصناعية، وبعد ذلك يتم ترسيب المزيج. ويساعد رفع درجة الحرارة أحياناً على تفكيك المستحلب، وتكون كمية الحمأة الناتجة في هذه الحالة كبيرة وصعبة التجفيف.

كما تستعمل طريقة التعويم بالهواء المذاب، حيث تضاف هنا أيضاً أحياناً بعض المواد الكيميائية المخثرة. من أهم معايير التصميم في هذه الطريقة:

نسبة الهواء إلى المواد الصلبة  A/ S، ضغط التشغيل للجريان المباشر أو الجريان المدوَّر، معدل الجريان المضغوط، سرعة الصعود لمزيج الماء والهواء.

في حالة ضغط التدفق المباشر تطبق العلاقة:

 

2معالجة ثانوية، وقد تشمل:

– الترشيح أو الترشيح الزائد.

– التناضح العكسي.

– المعالجة الكيميائية، بإضافة مخثِّرات كأملاح الحديد أو الألمنيوم.

– فصل بعمليات التحليل الكهربائي.

– معالجة بيولوجية بالحمأة المنشطة، أو بالأحواض المهواة.

يبين الجدول (1 – 1) مردود المعالجة بأتباع بعض الطرق الفيزيائية أو الكيميائية أو البيولوجية؛ لفصل وإزالة الزيوت والشحوم الموجودة في مياه المخلفات السائلة من مصادر مختلفة.

  1. انواع فواصل الزيوت
  • فاصل الزيوت API

وهو جهاز قامت المؤسسة الأمريكية للبترول (American Petroleum Institute) بتصميمه وهو الأكثر استخداما في الصناعات البترولية والمنشآت الصناعية الأخرى. وهناك نموذجان لهذا النوع من أجهزة فصل الزيوت: النوع المستطيل والنوع الدائري ولكننا قلما نجد النوع الدائري حيث أن النوع المستطيل يتماشى أكثر مع أحجام معظم الوحدات. وكثيرا ما تعمل هذه الأجهزة مع تدفق عال للمياه مما يحتاج إلى وحدات كبيرة الحجم. ولكن العيب الوحيد بها هو أنها تحتاج إلى زمن مكوث (Resident time) طويل لضمان أقصى كفاءة لفصل الزيت. ويبين شكل رقم (1-2) قطاعا في جهاز ال  API.

  • وحدة فصل الزيوت CPI

هذه الوحدة تعتبر بديلا لوحدة الـ   APIوتتكون من مجموعة شرائح أو مجموعات من الأنابيب موضوعة بميل 60 درجة بحيث تنزلق المواد المحتجزة من أعلى الشرائح لتتجمع في القاع. ويبين شكل رقم (1-3) قطاعا في جهاز الـ CPI. من أهم مميزات هذا الجهاز أنه يمكن أن يستخدم في مكان صغير المساحة ومع أنه قد وجد رواجا بين صناعات عديدة إلا أنه لا يستخدم بكثرة في عمليات تكرير البترول بسبب عدم قدرته على استيعاب معدلات التدفق العالية. وهو يتميز على وحدات الـ API والمروقات الأولية لأنه أكثر كفاءة في فصل الزيوت والمواد الصلبة نظرا لأنه يمكن توفير مساحة سطحية أكبر.

 

أحمد أحمد السروي

إستشاري جودة المختبرات والدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  1. أحمدفيصل أصفري، معالجة مياه الفضلات الصناعية، الكويت، مؤسسة الكويت للتقدم العلمي, ۱۹۹۹ .
  2. احمد السروي , طرق معالجة المخلفات الصناعية السائلة , دار الكتب العلمية , 2017.
  3. احمد السروي , معالجة مياه الصرف الصناعي , دار الكتب العلمية , 2007.

Nitrate Removal from Drinking Water by Sodium Thiosulfate and its impact on health.

Abstract:

Nitrate is a stable and highly soluble ion with a low potential for precipitation or adsorption, nitrate is seldom present in geological formations and therefore contamination due to nitrate is mainly attributed to anthropogenic sources.

Pollution of water resources by nitrate occurs due to many reasons which has effects on environment and human health so nitrate removal from drinking water is necessary.

In this research nitrate removal is attempted by addition of sodium thiosulfate, 72% reduction in nitrate level was noticed when 1ml of 1.09% solution of sodium thiosulfate after 30 minutes of contact time. Literature was reviewed to determine the effect of sodium thiosulfate on human health.

Key Words: Nitrate removal, sodium thiosulfate, health effect.

  1. Introduction:

Nitrate is seldom present in geological formations and therefore contamination due to nitrate is mainly attributed to anthropogenic sources such as sewages and fertilizers. Microbial nitrification is the natural origin of nitrate. Through this process, ammonia is converted into nitrite and then nitrite to nitrate by the nitrosomonas genus and nitrobacter genus bacteria, respectively (Sajil Kumar et al.2014). Since nitrate has more stable oxidation state than nitrite, it is less absorbed by the aquifer matrix. Due to its mobility, it can travel long distances and pollute the groundwater easily (Assaf and Saadeh 2009, Sajil Kumar et al.2014).

Pollution of water resources by nitrate occurs due to industrial wastewater containing nitrate, domestic wastewater, fertilizers in agricultural, discharges from animal operations, wastewater treatment facilities, septic systems and commercial activities (Majlesi etal, 2016). Other sources include, atmospheric deposition and spreading of sewage sludge to land and seepage from landfills (Wakida and Lerner, 2005, E. Pastén-Zapata et al.2014).

The main factors that affect the potential for nitrate contamination of groundwater include land use practices, well depth, and soil type. Nitrate concentrations in groundwater can change over months and years due to changes in land use such as increased agricultural activities, deforestation, and installation of septic systems (Selecky et al, 2005). Groundwater concentrations exceeding an arbitrary threshold of 3 mg/l may be indicative of contamination of natural groundwater as a result of human activities (Burkart and Kolpin, 1993, E. Pastén-Zapata et al.2014).

A variety of analytical techniques and sensory methods have been employed to detect and identify the source of nitrate contamination. Techniques like voltammetry, Spectroscopy, Ion selective electrodes etc. are used extensively in the water quality assessment (Breijo, Sanchez, Civera, Ferrando, & Prats-Boluda, 2002; Buehler, Kounaves, Martin, West, Kuhlman, 2001, & Kumar Gaurav et al.2015).

Both nitrate and nitrite are significant public health concerns since they can cause methemoglobinemia or “blue-baby syndrome.” Nitrite interferes with the ability of infant hemoglobin to carry oxygen. Left untreated, this condition may lead to brain damage and death (Fan and Steinberg, 1996, Selecky et al, 2005). Excess levels of nitrate effects on health by forming hypertension, thyroid disability and carcinogenicity hazard of nitrosamine (Majlesi et al.2016), also can cause gastric cancer (Mason, 2002), meningitis, Parkinson’s disease etc. (Moorcroft, Davis, Compton, 2001 &Kumar Gaurav  et al.2015). Studies on animals in the laboratory have not indicated that nitrate or nitrite is directly carcinogenic, but it may react in the stomach with food containing secondary amines to produce N-nitroso compounds (NOC) which are known to be carcinogenic in animals (LWRRDC 1999, Ward et al. 2005, and Sajil Kumar et al.2014).

Elevated concentrations of nitrate in groundwater represent environmental health risks,  nitrate export into adjacent surface water bodies may induce an increased level of nutrients (eutrophication) affecting adversely biodiversity, mammals, birds, and fish population by producing toxins and reducing oxygen levels (Environmental Agency, EA, 2005) and can cause poisoning in animals (Stadler, 2012) . Besides, denitrification processes contribute to the emission of greenhouse gases due to production of N2O (Haag and Kaupenjohann, 2001, E. Pastén-Zapata et al.2014).

Nitrate is a stable and highly soluble ion with a low potential for precipitation or adsorption. These properties make it difficult to remove from water using conventional processes such as filtration or activated carbon adsorption. As a result, more complex treatment processes must be considered. These treatment processes– ion exchange, reverse osmosis, electrodialysis, and biological denitrification (Selecky  et al, 2005), catalytic denitrification, hybrid systems based on fly ash adsorption, membrane filtration, and electrocoagulation (Majlesi et al. 2016).

Chemical denitrification can be accomplished with reduction of nitrate by metals. Various metals have been investigated for use in nitrate reduction including aluminum and iron (both Feo and Fe2+).The advantage of chemical denitrification over the removal technologies is that nitrate is converted to other nitrogen species rather than simply displaced to a concentrated waste stream that requires disposal. Problems with chemical denitrification of potable water are the reduction of nitrate beyond nitrogen gas to ammonia, partial denitrification, and insufficient nitrate removal (nitrite can be converted to nitrate with the use of chlorine in disinfection). No full-scale chemical denitrification systems have been installed in the United States for the removal of nitrate in potable water treatment. A significant body of research has explored the use of zero valent iron (ZVI) in denitrification. Several patented granular media options are also emerging, including SMI-III® (Sulfur Modified Iron), MicroNose™ Technology, and Cleanit®-LC.( Darby etal,2012).

The hydrogenation via catalytic method is one of the promising techniques for removal of nitrate from water. It needs very active catalysts because the reaction is performed preferably at an ambient/low temperature, the reaction scheme shows that nitrate is reduced to the desired products involving NO2 -, NO, N2O and N2. The undesired byproduct NH4 is also formed by a side reaction due to over hydrogenation (Sharma& Bhattacharya, 2016).

The aim of this research is to investigate the potential of removing nitrate from drinking water using sodium thiosulfate and its impact on human health.

  1. Methodology:-

1.09% solution of sodium thiosulfate was prepared by dissolving pills (taken from Hach vials) in 100 ml of deionized water. Different doses of sodium thiosulfate solution (0.1, 0.3, 0.5,1,2,3, and 5ml) were added to 100 ml of water to be treated to determine the lowest dose that give high percentage of nitrate removal. The lowest contact time was determined by adding the lowest dose that gives high percentage of nitrate removal. Nitrate level was determined by cadmium reduction method (Hach method no. 8039) using nitraVer 5 high range powder pillow nitrate reagent. The effect of adding sodium thiosulfate on the level of TDS, alkalinity, sulphate and total hardness was studied after one hour contact time. TDS was determined by Hach CO 150 conductivity meter. Alkalinity was determined by Hach method no. 8203(phenolphthalein and total method). Sulfate was determined by Hach method no. 8051. Total hardness was determined by Hach test kit 20-400 mg/l Model 5-EPMG-L Cat. No.1454-01. Literature was reviewed to determine the effect of sodium thiosulfate on human health.

  1. Results & Discussion:-

Sodium thiosulphate (Na2S2O3, STS) is an industrial compound which is typically available as the pentahydrate, Na2S2O3.5H2O. It has medical uses in the treatment of some rare medical conditions. These include calciphylaxis in hemodialysis patients with end-stage kidney disease as well as cyanide poisoning. It also has functions as a preservative in table salt (less than 0.1 %) and alcoholic beverages (less than 0.0005 %)( Lee et al 2016).

Table 1 shows the effect of adding different doses of sodium thiosulfate on different parameters of raw water. You can notice that there is increase in the level of electrical conductivity and total dissolved substances by increasing the dose of 1.09% solution of sodium thiosulfate, but there is decrease in the level of nitrate.

Table 1 The effect of adding different doses of sodium thiosulfate on different parameters of raw water.

Sodium Thiosulfate dose

0 0.1 0.3 0.5 1 2 3 5

Nitrate

41.5 41 31 20.5 11.5 10 2.2 1.5

pH

7.18 8.04 8.00 7.99 7.94 8.08 7.76 7.85
Turbidity 0.33 0.17 0.21 0.26 0.27 0.23 0.17

0.34

EC 925 931 954 989 1056 1209 1346

1611

TDS 427 437 448 465 497 572 639

767

Table 2 shows the percentage of reduction in nitrate level and percentage increase in EC and TDS level at different doses of 1.09 % of sodium thiosulfate solution. 72% reduction in nitrate level was noticed when 1 ml of 1.09% solution of sodium thiosulfate while the level of EC and TDS still in the acceptable level  in drinking water. The lowest dose of sodium thiosulfate that gives high percentage of nitrate removal (72%) and lower increase in TDS (16%, the level of TDS still below 500 mg/l) was 1 ml of 1.09% solution (table 2).

Table 2 The percentage of reduction in nitrate level and percentage increase in EC and TDS level at different doses of 1.09 % of sodium thiosulfate solution.

Sodium Thiosulfate dose

0.1 0.3 0.5 1 2 3 5

% Reduction in nitrate concentration

1% 25% 51% 72% 76% 95% 96%
% increase in EC 0.6% 3% 7% 14% 31% 45%

74%

% increase in TDS 2% 9% 9% 16% 34% 50%

80%

Table 3 shows the effect of contact time on the percentage of removal of nitrate by sodium thiosulfate. More than two third of nitrate level was removed after 30 minutes of contact time between sodium thiosulfate and raw water.

Table 3 The effect of contact time on the percentage of removal of nitrate by sodium thiosulfate.

Time

% of nitrate removal

10 minutes

56%
30 minutes

69%

60 minutes

94%

Table 4 shows the effect of 1 ml of 1.09% solution of sodium thiosulfate addition to raw water on the level of total hardness, alkalinity, and sulfate after one hour of contact time.

Table 4 The effect of 1 ml of 1.09% solution of sodium thiosulfate addition on different parameters of raw water.

Test

Before addition After addition

Total Hardness

490 500
Sulfate 53

56

Alkalinity 259

235

3.1 sodium thiosulfate health effect:

Sodium thiosulfate (STS) is an industrial chemical which has also been approved for the treatment of certain rare medical conditions. These include cyanide poisoning and calciphylaxis in hemodialysis patients with end-stage kidney disease (Lee et al. 2016).

Sodium thiosulfate  used as therapeutic drug for treatment of cyanide poisoning at a dose of 1ml/hr/kg of 10% solution at a total dose of 12g (Zakharov  et al 2015), treatment of nephrogenic  systemic fibrosis (Yerram et al,2007) at a dose of 12.5 g three times a week for three months .

Concurrent injections of sodium thiosulfate intraperitoneally or intravenously at a dose of 400 mg/kg once weekly for 3 consecutive weeks prevented the hypomagnesemic and the nephrotoxic effects of cisplatin and can be of clinical significance( Wong et al, 1988).

Compared with saline control solution, sodium thiosulfate alone also inhibited tumor growth significantly (p < .005)( Viallet et al 2005).

The development of embryos exposed to 0.1~1 mol/L STS was severely retarded and was accompanied by malformation of multiple organs; embryos exposed to 10 micromol/L~10 mmol/L STS had circulatory, nervous and maxillofacial malformations (Hu et al, 2009). Pioneering studies suggest that chemicals can have in many cases very similar toxicological and teratological effects in zebrafish embryos and humans (Yang et al 2009).

3.2 Sodium Nitrate health effect:

Larsen et al.  tested for the first time in a double-blind crossover study the effects of sodium nitrate on blood pressure(BP) in healthy volunteers and reported a significant reduction in diastolic BP (23.7 mm Hg), The BP-lowering effects of inorganic nitrate may derive from increased generation of nitric oxide (NO) , a pleiotropic molecule involved in the vasodilation of large arteries and resistance vessels, The endothelial isoform of the NO synthase uses arginine and molecular oxygen as precursors to tonically release NO in the endothelium, which is important for the control of vascular tone, smooth muscle growth, platelet aggregation, and inflammation . Reduced NO bioavailability has been associated with impairment of endothelial function and increased risk of hypertension and cardiovascular diseases (Mario Siervo et al, 2013).

Numerous studies now show that administration of nitrate or nitrite has NO-like bioactivity in animals and humans including a reduction of blood pressure, protection against ischemia–reperfusion injury, and modulation of mitochondrial function. Nitrate supplementation, either as a sodium salt(NaNO3) or as a natural resource (e.g. beetroot juice), reduces the oxygen cost of exercise (Larsen et al. 2007,2010, 2011; Bailey et al. 2009, 2010; Vanhatalo et al. 2010;Lansley et al. 2011b; Cemak et al. 2012), and enhances exercise p performance (Bailey et al. 2010; Lansley et al.2011a; Cemak et al. 2012)( Her n´andez etal 2012).

Conclusions:

Removal of nitrate from drinking water by adding 1.09 % of sodium thiosulfate is easy, cost effective method and remove high percentage of nitrate.

Further research is needed to confirm that addition of sodium thiosulfate to drinking water is safe process.

Further studies are needed to know the chemical compounds produced from reaction between sodium thiosulfate and nitrate.

By

Adel Alsalaymeh,

Water Quality Laboratory, Hebron Municipality, Hebron – Palestine.

References:

  • Kumar Gaurava, Pooja Devib, BabanKumar S. Bansodb, Study of Effect of Interferent in the Determination of Nitrate in Water, Aquatic Procedia 4 ( 2015 ) 1094 – 1098.
  • Mary Selecky, Janice Adair & Denise Clifford, Nitrate Treatment Alternatives for Small Water Systems,
  • Jensen, V.B., Darby, J.L., Seidel, C. & Gorman, C. (2012) Drinking Water Treatment for Nitrate. Technical Report 6 in: Addressing Nitrate in California’s Drinking Water with a Focus on Tulare Lake Basin and Salinas Valley Groundwater. Report for the State Water Resources Control Board Report to the Legislature. Center for Watershed Sciences, University of California, Davis.
  • Monireh Majlesi , Seyed Mohsen Mohseny , Mahdieh Sardar , Sohrab Golmohammadi , Amir Sheikhmohammadi , Improvement of aqueous nitrate removal by using continuous electrocoagulation/electroflotation unit with vertical monopolar electrodes, Sustainable Environment Research 26 (2016) 287-290.
  • Ernesto Pastén-Zapata , Rogelio Ledesma-Ruiz , Thomas Harter , Aldo I. Ramírez , Jürgen Mahlknecht , Assessment of sources and fate of nitrate in shallow groundwater of an agricultural area by using a multi-tracer approach, Science of the Total Environment 470–471 (2014) 855–864.
  • Sharma, A. Bhattacharya(2016), Drinking water contamination and treatment techniques, Appl Water Sci, DOI 10.1007/s13201-016-0455-7.
  • J. Sajil Kumar, P. Jegathambal , E. J. James, Chemometric evaluation of nitrate contamination in the groundwater of a hard rock area in Dharapuram, south India, Appl Water Sci (2014) 4:397–405, DOI 10.1007/s13201-014-0155-0.
  • Mario Siervo,* Jose Lara, Ikponmwonsa Ogbonmwan, and John C. Mathers(2013), Inorganic Nitrate and Beetroot Juice Supplementation Reduces Blood Pressure in Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis, The Journal of Nutrition Nutrition and Disease, doi:10.3945/jn.112.170233.
  • Andr´es Her n´andez, Tomas A. Schiffer, Niklas Ivarsson, Arthur J. Cheng, Joseph D. Bruton,Jon O. Lundberg, Eddie Weitzberg and H˚akan Westerblad, Dietary nitrate increases tetanic [Ca2+]I and contractile force in mouse fast-twitch muscle, J Physiol 590.15 (2012) pp 3575–3583.
  • Viallet NR1, Blakley BW, Begleiter A, Leith MK (2005), Effect of sodium thiosulphate and cis-diamminedichloroplatinum on FADU tumor cells in nude mice, J Otolaryngol. 2005 Dec;34(6):371-3.
  • Moonhee Lee, Edith G. McGeer and Patrick L. McGeer, Sodium thiosulfate attenuates glialmediated neuroinflammation in degenerative neurological diseases, Journal of Neuroinflammation (2016) 13:32.
  • Hu W, Cheng L, Xia H, Sun D, Li D, Li P, Song Y, Ma X., Teratogenic effects of sodium thiosulfate on developing zebrafish embryos, Front Biosci (Landmark Ed). 2009 Jan 1;14:3680-7.
  • Sergey Zakharov, Manuela Vaneckova, Zdenek Seidl, Pavel Diblik, Pavel Kuthan, Pavel Urban, Tomas Navratil andDaniela Pelclova, Successful Use of Hydroxocobalam in and Sodium Thiosulfate inAcute Cyanide Poisoning: A Case Report with Follow-up, Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology, 2015, 117, 209–212.
  • Wong NL1, Mavichak V, Magil AB, Sutton RA, Dirks JH. ,Sodium thiosulfate prevents cisplatin-induced hypomagnesemia, 1988;50(4):308-14.
  • Yang L, Ho NY, Alshut R, Legradi J, Weiss C, Reischl M, Mikut R, Liebel U, Müller F, Strähle U., Zebrafish embryos as models for embryotoxic and teratological effects of chemicals, Reprod Toxicol. 2009 Sep;28(2):245-53. doi: 10.1016/j.reprotox.2009.04.013. Epub 2009 May 4.