--PAGE_BREAK--Химический состав воды
Если капельку природной воды нанести на стекло и подождать, пока она испарится, то на месте капли будут видны белые разводы — это кристаллизуются растворимые в воде соли. Содержание солей в природных водах различается в тысячи раз. Например, в литре дождевой воды содержатся единицы, максимум десятки миллиграммов солей. А в литре воды из залива Кара-Богаз-Гол (Каспийское море) — 300 г, почти треть от массы раствора.
Основные (преобладающие) компоненты
В водных растворах подавляющее большинство солей существует в виде ионов. В природных водах преобладают три аниона (гидрокарбонат HCO3-, хлорид Cl- и сульфат SO42-) и четыре катиона (кальций Ca2+, магний Mg2+, натрий Na+ и калий K+) — их называют главными ионами. Хлорид-ионы придают воде солёный вкус, сульфат-ионы, ионы кальция и магния — горький, гидрокарбонат-ионы безвкусны. Они составляют в пресных водах свыше 90-95 %, а в высокоминерализованных — свыше 99 % всех растворенных веществ. Обычно нижним пределом концентрации для главных ионов считают 1 мг/л, поэтому в ряде случаев, например для морских и некоторых подземных вод, к главным компонентам можно отнести также Br-, B3+, Sr3+ и др. Отнесение ионов K+ к числу главных является спорным. В подземных и поверхностных водах эти ионы, как правило, занимают второстепенное положение. Только в атмосферных осадках ионы K+ могут играть главную роль.
Однако ионная форма главных компонентов свойственна в полной мере лишь маломинерализованным водам. При увеличении концентрации между ионами усиливается взаимодействие, направленное на ассоциацию, т.е. процесс, обратный диссоциации. При этом образуются ассоциированные ионные пары, например MgHCO3+, CaHCO3+.
Под влиянием климатических и других условий химический состав природных вод изменяется и приобретает характерные черты, иногда специфические для различных видов природных вод (атмосферные осадки, реки, озера, подземные воды).
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в мире из-за низкого качества воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему водоснабжения доброкачественной водой в достаточном количестве проблемой номер один.
/>В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород. Из грунта атмосферная вода поглощает углекислоту и становиться способной растворять по пути своего движения минеральные соли.
/>Проходя через породы, вода приобретает свойства, характерные для них. Так, при прохождении через известковые породы, вода становится известковой, через доломитовые породы — магниевой. Проходя через каменную соль и гипс, вода насыщается сернокислыми и хлористыми солями и становится минеральной.
/>После постройки колодца, да и любого другого источника водоснабжения, необходимо провести исследования качества и состава воды для определения пригодности ее к использованию и потреблению. Надо помнить, что хозяйственно-питьевая вода относится к пищевым продуктам и ее показатели должны отвечать согласно Закону РФ «О санитарно-эпидемическом благополучии населения» от 19.04.91года, санитарным правилам СанПиН 4630-88 и требованию ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая».
Качество воды характеризуется ее физическими, химическими и бактериологическими свойствами.
К физическим свойствам относятся ее температура, цветность, мутность, привкус и запах.
/>Температура воды из колодцев должна быть 7...12°С. Вода, имеющая более высокую температуру, теряет свои освежающие свойства. Температура ниже 5° С считается вредной для здоровья людей и приводит к простудным заболеваниям.
/>Под цветностью понимают ее окраску и выражают в градусах по платиново-кобальтовой шкале.
/>Мутность определяется содержанием в воде взвешенных частиц и выражается в миллиграммах на литр (мг/л). Вода подземных источников имеет малую мутность.
/>Наличие в воде органических веществ резко ухудшает ее физические (органолептические) показатели, вызывая различного рода запахи (землистый, гнилостный, рыбный, болотный, аптечный, камфорный, запах нефтепродуктов, хлорфенольный и т.д.), повышает цветность, вспениваемость, оказывает неблагоприятное действие на человека и животных.
/>Установлено, что незначительные изменения физических свойств воды снижают секрецию желудочного сока, а приятные вкусовые ощущения повышают остроту зрения и частоту сокращений сердца (неприятные — снижают).
Химические свойстваводы характеризуются следующими показателями: активной реакцией, жесткостью, окисляемостью, содержанием растворенных солей.
/>Активная реакция воды определяется концентрацией водородных ионов. Обычно она выражается через pH. При pH=7 среда нейтральная; при pH7 среда щелочная.
/>Жесткость воды определяется содержанием в ней солей кальция и магния. Она выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг·экв/л). Вода подземных источников имеет большую жесткость, а вода поверхностных источников — относительно невысокую (3-6 мг·экв/л).
/>Жесткая вода содержит много минеральных солей, от которых на стенках посуды, котлах и других агрегатах образуется накипь — каменная соль. Жесткая вода губительна и непригодна для систем водоснабжения. В такой воде плохо заваривается чай, плохо растворяется мыло, почти не развариваются овощи, особенно бобовые.
/>Мягкая вода должна иметь жесткость не более 10 мг·экв/л.
/>В последние годы высказано предположение, что вода с низким содержанием солей жесткости способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний.
/>Окисляемость обуславливается содержанием в воде растворенных органических веществ и может служить показателем загрязненности источника сточными водами. Для колодцев особую опасность представляют сточные воды, в составе которых есть белки, жиры, углеводы, органические кислоты, эфиры, спирты, фенолы, нефть и др.
/>Содержание в воде растворенных солей (мг/л) характеризуется плотным (сухим) осадком. Вода поверхностных источников имеет меньший плотный осадок, чем вода подземных источников, т.е. содержит меньше растворенных солей. Предел минерализации питьевой воды (сухого остатка) 1000 мг/л был в свое время установлен по органолептическому признаку. Воды с большим содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый привкус. Допускается содержание их в воде на уровне порога ощущения: 350 мг/л для хлоридов и 500 мг/л для сульфатов. Нижним пределом минерализации, при котором гомеостаз организма поддерживается адаптивными реакциями, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации 200-400 мг/л. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния -10 мг/л.
Степень бактериологической загрязненности воды определяется числом бактерий, содержащихся в 1 куб.см воды и должен быть до 100. Вода поверхностных источников содержит бактерии, внесенные сточными и дождевыми водами, животными и т.д. Вода подземных артезианских источников обычно не загрязнена бактериями.
/>Различают патогенные (болезнетворные) и сапрофитные бактерии. Для оценки загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки. Бактериальное загрязнение измеряют коли-титром и коли-индексом. Коли-титр — обьем воды, в котором содержится одна кишечная палочка, должен составлять не менее 300. Коли-индекс — число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды, должен составлять до 3.
продолжение
--PAGE_BREAK--Примерный норматив воды с комментариями
1.
Мутность
до 1,5 мг/л.
2.
Цветность
до 20 град.
3.
Запахи и привкусы при 20 ° С.
4.
Хлориды
до 350 мг/л.
5.
Сульфаты
до 500мг/л.
6.
Остаточный алюминий
до 0,5 мг/л.
7.
Водородный показатель
6,5-8,5.
8.
Общая жесткость
до 7 мг-экв/л.
9.
Фтор
При концентрации 2-8 мг/л возможно заболевание эндемическим флюрозом. При концентрации 1,4 — 1,6 мг/л у некоторых лиц на отдельных зубах отмечаются желто-коричневые пятнышки. При значениях значительно ниже оптимальных развивается кариес зубов.
0,7-1,5 мг/л
10.
Железо
Избыток придает воде неприятную красно-коричневую или черную окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубопроводах и их засорение. Избыток увеличивает риск инфарктов, длительное употребление вызывает заболевание печени, оказывает негативное влияние на репродуктивную функцию организма.
до 0,3 мг/л.
11.
Марганец
Марганецсодержащие воды отличаются вяжущим привкусом, окраской, оказывают элеобриотоксическое и гонадотоксическое воздействие на организм.
до 0,1 мг/л.
12.
Бериллий
до 0,0002 мг/л.
13.
Молибден
При содержании свыше 0,25 мг/л вызывает подагру и молибденовую болезнь.
до 0,05 мг/л.
14.
Мышьяк
до 0,05 мг/л.
15.
Свинец
до 0,1 мг/л.
16.
Селен
до 0,001 мг/л.
17.
Стронций
При концентрации свыше 7 мг/л вызывает уровскую болезнь, рахит, ломкость костей.
до 2 мг/л.
18.
Радий-226
1,2·10(-10) Ки/л.
19.
Медь
При превышении вызывает заболевание печени, гепатит и анемию.
до 1 мг/л.
20.
Цинк
При превышении угнетает окислительные процессы в организме, вызывает анемию.
до 5 мг/л.
21.
Гексаметафосфат
до 3,5 мг/л.
22.
Триполифосфат
до 3,5 мг/л.
23.
Полиакриламид
до 2 мг/л.
24.
Нитриты
до 3,3 мг/л.
25.
Нитраты
При превышении в организме человека синтезируется нитрозамины, способствующие образованию злокачественных опухолей, перерастающих в рак желудка, у детей возникает заболевание водно-нитратной метгемоглобинемией (нарушение окислительной функции крови).
до 45 мг/л.
26.
Общее количество бактерий в 1 мл до 100.
27.
Коли-индекс
до 3.
28.
Коли-титр
более 300.
29.
Цисты патогенных кишечных простейших
отсутствие.
30.
Сумма галогенсодержащих соединений
до 0,1 мг/л.
31.
Хлороформ
до 0,06 мг/л.
32.
Четыреххлорный углерод
до 0,006 мг/л.
33.
Нефтепродукты
до 0,3 мг/л.
34.
Летучие фенолы
до 0,001 мг/л.
35.
Кремний
При превышении делает воду непригодной для питания котлов из-за образования силикатной накипи.
до 10 мг/л.
36.
Кадмий
При превышении концентрации вызывает болезнь «Итай-итай».
до 0,001 мг/л.
37.
Ртуть
При больших эначениях возникает болезнь Минамата.
до 0,0005 мг/л.
38.
Аммиак
Аммиак растительного или минерального происхождения не опасен в санитарном отношении. Если же он образуется в результате разложения белка сточных вод, такая вода непригодна для питья.
до 2 мг/л.
39.
Серовород
Появление его в поверхностных водах может быть следствием протекания гнилостных процессов или сброса неочищенных сточных вод. При концентрации 0,5 мг/л появляется неприятный запах, интенсифицируется процесс коррозии и зарастания трубопроводов.
не более 0,003 мг/л.
Минеральные воды
Минеральные воды с давних времен использовали в качестве лечебного средства. С тех пор миллионы людей убедились, что минеральные воды – богатство, подаренное нам природой, которое дарует здоровье и долголетие.
Лечебные свойства минеральных вод определяются их химическим составом: минералами и солями, в них содержащимися, наличием газов и органических веществ, а также температурой воды. Разнообразие природных минеральных вод зависит от соотношения этих факторов.
• Температура минеральных вод зависит от глубины, на которой происходит их образование, – чем глубже, тем они горячее. Температура доходит до 80–100 °С в районах вулканов и гейзеров. Минеральные воды делят по температурному показателю следующим образом:
холодные – ниже 20 °С,
теплые – 20–30 °С,
горячие – 35–42 °С,
очень горячие – выше 42 °С.
Чем выше температура воды, тем больше в ней солей, которые вымываются из окружающих пород, а растворимость газов, напротив, в горячих водах меньше, чем в холодных.
К холодным водам относятся: Ямаровка (2 °С), Кука (0,7 °С), Дарасун (3 °С), Шиванда (0,4 °С), Молоковка (0,5 °С), Ургучан (до 4 °С), Ессентуки (14 °С), Аршан (8 °С), Шмаковка (8 °С).
Теплые воды (слаботермальные): Пятигорск (22–32 °С), Мацеста (30 °С), Нальчик (27 °С), Горячий Ключ (29 °С).
Горячие(термальные): Железноводск (38 °С), Талги (38 °С), Рычал-Су (38 °С), Белокуриха (35–40 °С), Цхалтубо (35 °С), Боржоми (35–38 °С).
Очень горячие(высокотермальные): Талая (90 °С), Джермук (90 °С), Исти-Cу (90 °С).
Содержание растворенных солей зависит от природных условий, в которых происходит образование подземных минеральных вод. Границей между пресной и минеральной водой считается содержание минеральных химических соединений в количестве 1 г/л, в то же время максимальная минерализация подземных вод достигает 350–400 г/л.
• По своему назначению минеральные воды делят на столовые, лечебно-столовые и лечебные. К природным столовым относятся воды, минерализация которых не превышает 1 г/л и в составе которых не содержатся биологически активные компоненты, оказывающие специфическое лечебное действие на организм человека. Их используют для утоления жажды. В качестве столовых вод широко известны Нарзан и Ессентуки № 20.
Воды с общей минерализацией от 2 до 8 г/л – это лечебно-столовые воды, иногда в их состав входят биологически активные компоненты. В таких водах чаще представлены соединения железа, мышьяка, бора, кремния, брома, йода в количествах от 5–50 мг/л, а также и некоторые органические вещества.
Лечебно-столовые воды применяются по назначению врача, а также используются в качестве столового напитка (не систематическое употребление). Наиболее известной из них является Боржоми.
Воды с общей минерализацией от 8 до 12 г/л относятся к лечебным, нередко они включают биологически активные компоненты. В качестве лечебных вод широко известны сероводородные источники в районе курорта Мацеста.
• По общей минерализации минеральные воды для внутреннего употребления делятся на три группы:
• малой минерализации (2–5 г/л); такие воды обладают мочегонным действием;
• средней минерализации (5–15 г/л; основная группа лечебных вод, они используются для питьевого лечения, промываний желудка и кишечника, ингаляции и других процедур;
• высокой минерализации (15–25 г/л); при внутреннем применении оказывают слабительное действие, например воды Баталинского источника, общая минерализация которого достигает 21,4 г/л.
Химический состав минеральных вод
Химики-аналитики, эксперты, экологи приложили немало усилий по изучению химического состава более 200 видов минеральных вод России и ближнего зарубежья. Врачи, используя эти научные данные, прописывают пациентам водолечение.
По наличию главного компонента лечебные минеральные воды распределены на группы.
1. Лечебныебез специфических компонентов и свойств. Их действие определяется основным ионным составом и общей минерализацией, из газов преобладают азот и углекислый газ.
2. Углекислые.Лечебное значение связывается с наличием в этих водах растворенного углекислого газа (свыше 500 мл/л), а также общим составом и минерализацией. Углекислые воды широко распространены, используются для внутреннего и наружного применения. Они повышают щелочные резервы организма, нормализуют работу желудка, применяются для лечения гастритов.
Углекислые воды положительно действуют также на желчеотделение, они участвуют в белковом обмене, помогают при инфекционных заболеваниях. К этой группе относятся: Арзни (Армения), Боржоми (Грузия), Дарасун (Читинская область), Ессентуки № 4 и 17, Смирновская и Славяновская, Баталинская, Нарзан (доломитный и сульфатный), Машук.
3. Сульфидные (сероводородные) воды. Название этих вод свидетельствует о наличии в них свободного сероводорода, ионов водорода и сульфид-анионов. К сульфидным водам относятся: Мацеста (Сочи) – группа источников, выведенных буровыми скважинами с глубины от 400 до 1500 м, их вода сходна по солевому составу, но различается по содержанию сероводорода (от 80 до 400 мг/л).
По химическому составу эти воды хлоридно-натриевые, общая минерализация их – 26,7 г/л, температура – от 34 до 38 °С. Высоко ценятся лечебные свойства вод Талги (Дагестан) – они теплые, высококонцентрированные. Содержание сероводорода составляет от 350 до 650 мг/л, по химическому составу вода хлоридно-гидрокарбонатно-натриевая. С успехом лечит гинекологические и кожные заболевания, а также заболевания опорно-двигательного аппарата.
4. Железистые водысодержат железа не менее 20 мг/л. К ним относятся Марциальные воды с содержанием железа 67 мг/л и Полюстровские – 33 мг/л. В минеральных водах Ставрополья железо обнаружено в сульфатном нарзане Кисловодска (17 мг/л), в скважине № 33 Пятигорска (15,6 мг/л).
5. Мышьяковистые воды, с высоким содержанием мышьяка, марганца, меди и других элементов. Благодаря высокой биологической активности эти воды энергично действуют на многие функциональные системы. Много мышьяка накапливается в щитовидной железе. Однако, если его содержание в любых водах выше, чем 0,2 мг/л, они становятся токсичными и применять их внутрь нельзя. С особой осторожностью и в малой дозировке применяются Синегорские воды (Сахалин) и Верхне-Кармадонские (Северная Осетия).
Воды с оптимальным содержанием мышьяка благотворно влияют на процесс кроветворения, улучшают состояние печени.
6. Бромные, йодные воды встречаются довольно часто, в них содержится не менее 5 мг/л йода и 25 мг/л брома. Они способны активизировать окислительно-восстановительные процессы, используются для лечения заболеваний нервной и эндокринной систем. Это знаменитые источники Трускавца (вода Нафтуся), Краснодарского края (Семигорская и Хадыженская).
7. Кремнистые термы. В эту группу включают термальные воды, содержащие 50 мг/л кремниевой кислоты, при температуре более 35 °С. К ним относятся, например, минеральные воды Джермук (Армения), в которых содержится 83 мг/л кремниевой кислоты, сходный состав и на курортах Карловы Вары (Чехия), Исти-Су (Азербайджан), Нальчика (Кабардино-Балкария).
Минеральные вещества и микроэлементы минеральных вод
Потребителю, даже если он имеет слабые химические знания, важно ориентироваться в составах лечебных вод, которые приводятся на этикетках.
Основными составляющими компонентами минеральных вод являются: хлор, сульфаты, гидрокарбонаты, калий, натрий, кальций, магний. Реже содержатся железо и алюминий. По этим главным составным частям водам присваиваются свои названия.
Среди минеральных вод особую ценность имеют воды, содержащие гидрокарбонат-ионы (). Такая вода лучше усваивается организмом; попадая в желудок, она реагирует с желудочным соком и выделяет углекислоту, чем стимулирует секреторную деятельность желудка.
Хлорид-ионы(Cl–) усиливают секрецию желудочного сока и выделительную функцию почек. Хлоридные воды можно употреблять при заболеваниях дыхательных путей, нарушениях обмена веществ, болезнях сердечно-сосудистой системы.
Сульфат-ионы() встречаются чаще в питьевых минеральных водах в сочетании с кальцием (Краинка, Кисловодский, Славяновский и Смирновский источники и др.). В водах типа баталинских представлены сульфаты в сочетании с натрием и магнием. Они способны снижать желудочную секрецию, извлекать избыточную жидкость из тканей
Ионам калияи натрия (K, Na) принадлежит главная роль в водном обмене организма, они наиболее часто встречаются в составе питьевых минеральных вод. Натрий хорошо всасывается в пищеварительном тракте. По некоторым наблюдениям соли натрия задерживают воду в организме. При недостатке, а равно и при передозировке калия, в сердце и центральной нервной системе развиваются патологические явления. Калий и натрий поддерживают необходимое давление в тканевых и межтканевых жидкостях организма.
Кальций (Са) довольно часто присутствует в питьевых водах, иногда в незначительных количествах, его много в кисловодских нарзанах. Воды с большим содержанием кальция, попадая в организм, усиливают сократительную силу сердечной мышцы, активируют ряд ферментов, повышают устойчивость организма к инфекциям.
Ионы кальция снижают проницаемость клеточных мембран за счет их уплотнения. Кальций обладает противовоспалительным действием, обезвоживает ткани, влияет на рост костей. Горячие кальциевые воды типа железноводских с успехом применяют при лечении язвенной болезни, а также гастрита с повышенной секрецией и нарушением двигательной функции желудка.
Магний(Mg) встречается в питьевых минеральных водах реже и в меньших количествах, однако его лечебное значение особенно велико при заболеваниях печени и желчевыводящих путей. Магний хорошо усваивается организмом, способствует уменьшению спазмов желчного пузыря, снижает уровень холестерина в крови и в желчи, при этом благотворно влияет на нервную систему. В бо'льшем количестве сернокислый магний вызывает слабительный эффект, с учетом этого нельзя увлекаться значительными количествами вод типа кисловодских, баталинских, а также крымским нарзаном.
Очень часто в минеральных водах обнаруживают те микроэлементы, которые содержатся в организме и человека, и животных в очень малых количествах, но имеют большое физиологическое значение. Обычно их определяют в тысячных долях процента (миллипроцент). Когда же количество их составляет десятитысячные или даже стотысячные доли процента, применяют соответственно термин ультрамикроэлементы.
Минеральные воды могут включать до 50 микроэлементов. Это – йод, бром, железо, алюминий, цинк, медь, кремний, фтор, бор, литий, стронций и другие. Для части микроэлементов еще не до конца выяснены их физиологические функции. В состав гемоглобина входит железо, в некоторые гормоны – цинк, в витамины – кобальт. Установлено, что работа ферментных систем невозможна без железа, марганца, меди, молибдена.
В составе крови животных обнаружено 24 микроэлемента, их накопление в эндокринных железах влияет на многие органы. Например, избыток брома препятствует накоплению йода в щитовидной железе.
Обычно необходимое количество микроэлементов человек получает с пищей. Очень хорошо усваиваются в организме микроэлементы, входящие в состав минеральных вод, хотя в водах их значительно меньше, чем в пищевых продуктах.
Йодявляется одним из важных элементов, входящих в состав организма. Его находят в тканях мозга, щитовидной железы, печени, почек и в некоторых эндокринных железах (гипофизе, надпочечниках, яичниках). Йод играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах. Он обладает бактерицидным действием, усиливает процессы рассасывания и восстановления, активирует функцию щитовидной железы.
Бром занимает важное место среди средств, действующих на нервную систему, он усиливает тормозные процессы, нормализуя функцию коры головного мозга.
Фтор в минеральных водах встречается в сочетании с другими элементами. Отсутствие фтора, равно как и избыточное поступление его в организм, ведет к выраженным нарушениям, особенно отчетливо проявляющимся в заболеваниях костей и зубов.
Марганецявляется жизненно важным элементом и участвует в окислительно-восстановительных процессах. Благоприятно влияет на половое развитие и усиливает обмен белков. Марганцевые воды оказывают положительное действие при лечении женских и многих детских заболеваний.
Медь участвует в процессах перевода всасывающегося из кишечника железа в гемоглобин.
Железо – составная часть структуры гемоглобина, играющего активную роль в передаче кислорода тканям. Его недостаток в организме ведет к анемии и ряду серьезных заболеваний.
Кобальти мышьяк участвуют в кроветворении, оказывают положительное действие на кроветворные органы. Мышьяк, тормозя окислительные процессы, ведет к увеличению массы тела. Интересно, что при этом улучшается общее состояние, кожа становится более эластичной.
Цинки бор играют немаловажную роль в обменных процессах. Цинк обнаруживается в ферментах, обеспечивающих нормальный обмен углекислоты и кислорода в тканях, оказывает влияние на деятельность половых желез и гипофиза.
продолжение
--PAGE_BREAK--