Вода и ее свойства 2

Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО «ВГПУ»

Факультет технологии и сервиса

Вода

Выполнил – студент гр. Т-52

Саленко Ольга Сергеевна

Проверил – ст. преп.

Вышемирская Наталья Федоровна

Волгоград, 2010

Вода - наиболее распространенное на Земле вещество. Ее количество достигает 1018 тонн, и она покрывает приблизительно четыре пятых земной поверхности. Это единственное химическое соединение, которое в природных условиях существует в виде жидкости, твердого вещества (лед) и газа (пары воды). Вода играет жизненно важную роль в промышленности, быту и в лабораторной практике; она совершенно необходима для поддержания жизни. Приблизительно две трети человеческого тела приходятся на долю воды, и многие пищевые продукты состоят преимущественно из воды.

Благодаря широкой распространённости воды и её роли в жизни людей, она издавна считалась первоисточником жизни. Представление философов античности о воде как о начале всех вещей нашло отражение в учении (4 в. до н. э.) о четырёх стихиях (огне, воздухе, земле и воде), причём воды считалась носителем холода и влажности. Вплоть до конца 18 в. в науке существовало представление о воде как об индивидуальном химическом элементе. В 1781-82 английский учёный Г. Кавендиш впервые синтезировал воду, взрывая электрической искрой смесь водорода и кислорода, а в 1783 французский учёный А. Лавуазье, повторив эти опыты, впервые сделал правильный вывод, что вода есть соединение водорода и кислорода. В 1785 Лавуазье совместно с французским учёным Ж. Менье определил количественный состав В. В 1800 английские учёные У. Николсон и А. Карлейль разложили воду на элементы электрическим током. Таким образом, анализ и синтез воды показали сложность её состава и позволили установить для неё формулу H2O.

Изучение физических свойств воды началось ещё до установления её состава в тесной связи с другими научно-техническими проблемами. В 1612 итальянский учёный Г. Галилей обратил внимание на меньшую плотность льда сравнительно с жидкой водой как на причину плавучести льда. В 1665 голландский учёный Х. Гюйгенс предложил принять температуру кипения и температуру плавления воды за опорные точки шкалы термометра. В 1772 французский физик Делюк нашёл, что максимум плотности воды лежит при 4°С; при установлении в конце 18 в. метрической системы мер и весов это наблюдение было использовано для определения единицы массы - килограмма. В связи с изобретением паровой машины французские учёные Д. Араго и П. Дюлонг (1830) изучили зависимость давления насыщенного пара воды от температуры. В 1891-97 Д. И. Менделеев дал формулы зависимости плотности В. от температуры. В 1910 американский учёный П. Бриджмен и немецкий учёный Г. Тамман обнаружили у льда при высоком давлении несколько полиморфных модификаций. В 1932 американские учёные Э. Уошберн и Г. Юри открыли тяжёлую воду. Развитие физических методов исследования позволило существенно продвинуться в изучении структуры молекул В., а также строения кристаллов льда. В последние десятилетия особое внимание учёных привлекает структура жидкой воды и водных растворов.

Вода представляет собой прозрачную бесцветную жидкость, обладающую целым рядом аномальных физических свойств. Например, она имеет аномально высокие температуры замерзания и кипения, а также поверхностное натяжение. Ее удельные энтальпии испарения и плавления (в расчете на 1 г) выше, чем почти у всех остальных веществ. Редкой особенностью воды является то, что ее плотность в жидком состоянии при 4°С больше плотности льда. Поэтому лед плавает на поверхности воды.

Эти аномальные свойства воды объясняются существованием в ней водородных связей, которые связывают между собой молекулы как в жидком, так и в твердом состоянии. Вода плохо проводит электрический ток, но становится хорошим проводником, если в ней растворены даже небольшие количества ионных веществ.

Пищевая ценность воды

Взрослый человек состоит на 65 % из воды. В результате различных обменных процессов он теряет вместе с мочой, калом, потом, выдыхаемым воздухом в среднем ежедневно 2—2,5 литра воды. В исключительных случаях—при тяжелой физической работе, в жару (зной), при большом потреблении жидкостей и т. д. — потери могут возрасти до 10 литров. Естественные потери воды (Т- е 2—2,5 литра) человек должен ежедневно компенсировать. Вода является основной частью крови и более или менее равномерно распространена в мышечной ткани (76 %). Содержание ее в крови и мышцах довольно постоянное. Без получения воды извне человек может прожить в большинстве случаев не более 2—3 дней.

Итак, сколько нужно воды взрослому человеку? 2—2,5 литра? Нет. В чистом виде гораздо меньше. Дело в том, что большинство пищевых продуктов (свежих, вареных, жареных) содержат воду: 40 %— хлебные изделия, до 90 % — некоторые овощи и фрукты. Даже в сухарях содержится 11—12 % воды. Поэтому с продуктами организм взрослого человека обычно получает 600— 800 граммов воды. Кроме того, в самом организме в результате окислительных процессов из жиров, углеводов и даже белков пищи образуется некоторое количество воды — около 300—400 граммов. Таким образом, на долю жидких продуктов для восполнения естественных потерь приходится 1—1,5 литра воды. Сюда включается вода в напитках (чай, минеральная или фруктовая вода, компоты) и в супах.

Чем вреден недостаток воды в питании? При недостатке воды происходит некоторое сгущение крови, что отрицательно сказывается на снабжении организма кислородом и пищевыми веществами, затрудняется работа почек из-за образования более концентрированной мочи, ухудшается работа мозга (он содержит80 % воды). Вреден ли избыток воды? Несомненно. При избытке воды усиливается работа почек, раздражается мочевой пузырь, сердце работает с большой перегрузкой — ведь "увеличивается объем крови.

Мы уже говорили, что чувство жажды всегда несколько запаздывает по отношению к фактическому удовлетворению потребности организма в воде.

Жажда возникает не только в условиях жары или при сильной физической нагрузке в результате выделения больших количеств пота. Она часто бывает причиной потребления больших количеств сильно соленой пищи, например соленой рыбы. Соли натрия затрудняют выделение почками воды с мочой, и вода накапливается в организме. Поэтому возникает жажда, так как нужна вода для снижения содержания натрия в организме до ^нормального уровня.

Соли калия вызывают противоположное действие. Они способствуют выделению мочи и удалению воды из организма. Солей калия больше всего в бобовых, картофеле. Поэтому не злоупотребляйте солеными продуктами, а если хочется соленого, то добавьте к нему побольше картофеля.

Водопроводная вода, используемая для приготовления пищи (супа, напитков) и просто для питья, является источником некоторых минеральных веществ, в том числе кальция и магния (которые определяют «жесткость» воды). Обычно в воде содержатся 4,5 мг % кальция, 1 мг% магния, 1 мг% серы, 1,4 мг% хлора, 1,2 мкг% железа, 1,6 мкг% марганца, 0,6 мкг% меди и другие элементы.

Однако содержание минеральных веществ весьма сильно колеблется в зависимости от источника водоснабжения.

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 SO4
2-

) 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 свойства воды 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.

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 м г/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. Лечебные
без 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 воды
содержат 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 калия и 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.

Йод является 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.

Марганец является 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.

Кобальт и 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.

Цинк и 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.

Газовый состав минеральных вод

Чаще всего в минеральных водах встречаются углекислота, сероводород, метан, азот и радон. Перед разливом в бутылки столовые минеральные воды обычно дополнительно насыщают углекислым газом до концентрации 3–4 %. В подземные воды газы попадают различными путями. Азот и кислород – газы воздушного происхождения, они поступают в горные породы вместе с атмосферными водами. Углекислый газ, сероводород, водород и другие газы выделяются из вулканической магмы и горных пород под действием высоких температур. Азот, метан, углекислый газ и сероводород образуются также вследствие разложения микроорганизмов, органических веществ и минеральных солей.

В результате геологических процессов из недр земной коры выделяется гелий, а также радон и некоторые другие радиоактивные газы. Они придают минеральным водам специфические свойства. Кратко остановимся на основных свойствах, значении и влиянии на организм некоторых газов при приеме минеральной воды.

Углекислый газ поступает в организм из окружающей нас атмосферы и образуется в результате обменных процессов в тканях и внутренних органах. В крови углекислый газ находится как в растворенном виде, так и в химически связанном состоянии.

Дыхательный центр обладает исключительной чувствительностью к углекислоте, поэтому она является для него основным раздражителем и оказывает большое влияние на сердечно-сосудистую, пищеварительную, нервную и другие физиологические системы.

Углекислые минеральные воды при внутреннем и наружном применении действуют на обмен веществ, улучшая его. Установлено, что под их влиянием повышается уровень молочной кислоты, что приводит к целому ряду других изменений – к временному уменьшению количества выделяемой мочи и накоплению воды в организме.

В первый момент пребывания человека в ванне с углекислой водой отмечается кратковременное сужение капилляров кожи, оно вскоре сменяется их расширением. После выхода из ванны количество «занятых» капилляров уменьшается, но через некоторое время оно вновь увеличивается, причем на более длительный срок. Таким путем устанавливается повышенное кровоснабжение кожи. Такие же изменения происходят при приеме внутрь углекислых вод.

Под влиянием воды с растворенным в ней углекислым газом происходит расширение капилляров печени. Это способствует кровоснабжению слизистой желудка и кишечника, к усиленной секреторной деятельности желез. Всосавшаяся из желудочно-кишечного тракта углекислота улучшает дыхательную деятельность, повышает общий тонус мускулатуры, в теле появляется легкость.

Сероводород представляет собой легкорастворимый в воде газ, в минеральных водах встречается довольно часто – самостоятельно или в сочетании с другими газами. Содержание его в натуральных сероводородных водах чаще всего небольшое, в пределах 5–70 мг/л. Очень высокое содержание сероводорода в мацестинских минеральных водах – до 457 мг/л. В источниках курортов Талги и Краснокаменска соответственно 630 и 1000 мг/л.

Существуют границы, в которых сероводородная вода оказывается пригодной для питья. Нижнюю границу содержания сероводорода в водах для внутреннего применения считают 10 мг/л, а предельно допустимые концентрации сероводорода в питьевых минеральных водах – не выше 50 мг/л, т.к. более высокие концентрации могут оказать токсическое действие.

Чаще всего сероводородные воды используют в виде ванн, организм чрезвычайно чувствителен к сероводороду, который интенсивно влияет на сосуды. Это воздействие зависит от непосредственного контакта со стенками сосудов, а также от влияния особых веществ, образующихся под действием сероводорода.

И при приеме сероводородной воды внутрь, и при наружном действии раздражаются нервные окончания, что влияет на центральную нервную систему, а через нее – на весь организм. Сероводород активизирует железы, вырабатывающие гормоны, в частности, влияет на гипофиз, надпочечники и щитовидную железу. Отмечено его положительное влияние на некоторые процессы обмена веществ. Немаловажным является сочетание сероводорода с углекислотой. Такие воды с успехом применяются при лечении желудочно-кишечных заболеваний и диабета, например, в Пятигорске и на других курортах.

Радоновые воды. В пределах России разведано более 80 месторождений радоновых вод. Наибольшей известностью пользуются радоновые воды Белокурихи (Алтайский край) и Пятигорска, их применяют в виде ванн, купаний в бассейне, а также ингаляций, душа и для питьевого лечения.

Все чаще и чаще минеральная вода используется в качестве столового напитка, т.к. она обладает приятным вкусом и рядом неоспоримых преимуществ перед обычной пресной водой. При обильном потоотделении организм теряет значительное количество солей. Пресная вода не возмещает этих потерь, поэтому может наступить обеднение организма солями. К тому же минеральная вода, разлитая в бутылки, проходит строгий санитарный контроль.

Минеральные воды употребляют как столовые лишь при невысокой минерализации, поскольку излишнее количество минеральных солей, поступивших с водой в организм, может способствовать образованию камней в печени и почках. При разумном употреблении минеральные воды благоприятно влияют на организм и помогают предотвратить многие болезни пищеварительной системы.

Председатель конференции. В завершение следует отметить, что все докладчики подготовили содержательные выступления. Владея данной информацией, мы будем более внимательно и ответственно относиться к своему здоровью. Для того, чтобы минеральные воды оказались на нашем столе, потрудились люди разных профессий: гидрогеологи, бурильщики, водители, химики-аналитики, технологи пищевых производств, работники санитарно-эпидемиологического контроля и многие другие.

Из докладов мы узнали, что химический состав лечебных минеральных вод очень разнообразен, и они должны назначаться в определенной дозировке медицинским работником. Только при таком продуманном подходе можно нормализовать работу органов и систем организма.

Л и т е р а т у р а

1. Вода в жизни человека. Рывтен С.А. М-энегрии,1975.

2. Теплофизические свойства воды. Рывтен С.А. М-энегрии,1975.

3. Сербина Е. Книга о минеральной воде. М.: Вече, 1998;

4.Грачева С., Сартакова М. Кавказские Минеральные Воды. М.: Вокруг света, 2006;

5. Авдеев Я.Г., Авдеева Е.В., Свиткин Н.И., Толкачева Т.К. Минеральная вода – чудесный дар природы. Химия в школе, 2007, № 2;

6. Широкова В.А. Пресные и минеральные воды Сарепты. Природа, 2006, № 8; Зуев Е.Т., Фомин Г.С. Питьевая и минеральная вода. Требования мировых и европейских стандартов к качеству и безопасности. М.: Протектор, 2003.