Минерализация, общее солесодержание (TDS)
- Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводность варьируется в пределах от 30 мкСим/см до 1500 мкСим/см.
- Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется в интервале от 40-50 мг/дм 3 до 650 г/кг (плотность в этом случае уже значительно отличается от единицы).
- Удельная электропроводность атмосферных осадков (с минерализацией от 3 до 60 мг/дм 3) составляет величины 20-120 мкСим/см.
Многие производства, сельское хозяйство, предприятия питьевого водоснабжения предъявляют определенные требования к качеству вод, в частности, к минерализации, так как воды, содержащие большое количество солей, отрицательно влияют на растительные и животные организмы, технологию производства и качество продукции, вызывают образование накипи на стенках котлов, коррозию, засоление почв.
Классификация природных вод по минерализации.
В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна превышать величины 1000 мг/дм 3 . По согласованию с органами Роспотребнадзора для водопровода, подающего воду без соответствующей обработки (например, из артезианских скважин), допускается увеличение минерализации до 1500 мг/дм 3).
Удельная электропроводность воды
Удельная электропроводность - это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от концентрации растворенных минеральных солей и температуры. Природные воды представляют в основном растворы смесей сильных электролитов. Минеральную часть воды составляют ионы Na + , K + , Ca 2+ , Cl - , SO 4 2- , HCO 3 - . Этими ионами и обуславливается электропроводность природных вод. Присутствие других ионов, например, Fe 3+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Al 3+ , NO 3 - , HPO 4 2- , H 2 PO 4 - не сильно влияет на электропроводность, если эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах (например, ниже выпусков производственных или хозяйственно-бытовых сточных вод). По значениям электропроводности природной воды можно приближенно судить о минерализации воды с помощью предварительно установленных зависимостей. Затруднения, возникающие при оценке суммарного содержания минеральных веществ (минерализации) по удельной электропроводности связаны с:
- неодинаковой удельной электропроводимостью растворов различных солей;
- повышением электропроводимости с увеличением температуры.
Нормируемые величины минерализации приблизительно соответствуют удельной электропроводности 2 мСим/см (1000 мг/дм 3) и 3 мСим/см (1500 мг/дм 3) в случае как хлоридной (в пересчете на NaCl), так и карбонатной (в пересчете на CaCO 3) минерализации. Величина удельной электропроводности служит приблизительным показателем их суммарной концентрации электролитов, главным образом, неорганических, и используется в программах наблюдений за состоянием водной среды для оценки минерализации вод. Удельная электропроводность - удобный суммарный индикаторный показатель антропогенного воздействия.
Температура
Температура воды является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких как солнечная радиация, испарение, теплообмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешиванием вод и др. Годовой и суточный ход температуры воды на поверхности и глубинах определяется количеством тепла, поступающего на поверхность, а также интенсивностью и глубиной перемешивания. Суточные колебания температуры могут составлять несколько градусов и обычно проникают на небольшую глубину. На мелководье амплитуда колебаний температуры воды близка к перепаду температуры воздуха. В требованиях к качеству воды водоемов, используемых для купания, спорта и отдыха, указано, что летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более, чем на 3 °С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого месяца года за последние 10 лет. В водоемах рыбохозяйственного назначения допускается повышение температуры воды в результате спуска сточных вод не больше, чем на 5 °С по сравнению с естественной температурой. Температура воды - важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохимических, гидробиологических, особенно лимнологических исследованиях, при изучении тепловых загрязнений.
Наиболее ценные сведения о влиянии низких концентраций кальция в питьевой воде на целую популяцию людей были получены в исследованиях, проведенных в советском городе Шевченко (ныне Актау, Казахстан), где в системе городского водоснабжения применялись опреснительные установки (источник воды - Каспийское море). У местного населения отмечались снижение активности щелочной фосфатазы , снижение концентрации кальция и фосфора в плазме и усиление декальцификации костной ткани. Эти изменения были наиболее заметны у женщин, особенно беременных, и зависели от продолжительности проживания в Шевченко. Необходимость наличия кальция в питьевой воде также подтверждается в однолетнем эксперименте на крысах, которых обеспечили полностью адекватной диетой с точки зрения питательных веществ и солей, но поили дистиллированной водой, в которую добавляли 400 мг/л не содержащих кальция солей и одну из этих концентраций кальция: 5 мг/л, 25 мг/л или 50 мг/л. У крыс, получавших воду с 5 мг/л кальция, было обнаружено снижение функциональности гормонов щитовидной железы и других связанных функций по сравнению с остальными участвовавшими в эксперименте зверьками.
Считается, что общее изменение состава питьевой воды сказывается на здоровье человека через много лет, а понижение концентрации кальция и магния в питьевой воде отражается на самочувствии практически мгновенно. Так, жители Чехии и Словакии в 2000-2002 годах начали активно использовать системы обратного осмоса в своих квартирах для доочистки городской воды. В течение нескольких недель или месяцев на местных врачей нахлынул поток пациентов с жалобами, указывающими на острый дефицит магния (и, возможно, кальция): сердечно-сосудистые расстройства, усталость, слабость и мышечные судороги.
3. Риск возникновения дефицита жизненно важных веществ и микроэлементов при употреблении низкоминерализованной воды.
Хотя питьевая вода, за редким исключением, не является основным источником жизненно важных элементов для человека, она может вносить значительный вклад в поступление их в организм по нескольким причинам. Во-первых, пища многих современных людей - довольно бедный источник минеральных веществ и микроэлементов. В случае пограничного дефицита какого-нибудь элемента даже относительно низкое его содержание в потребляемой питьевой воде может играть соответствующую защитную роль. Это связано с тем, что элементы обычно присутствуют в воде в виде свободных ионов и поэтому легче усваиваются из воды по сравнению с продуктами питания, где они, в основном, находятся в составе сложных молекул.
Исследования на животных также иллюстрируют значимость микродостаточности некоторых элементов, присутствующих в воде. Так, согласно данным В. А. Кондратюка, незначительное изменение концентрации микроэлементов в питьевой воде резко влияет на их содержание в мышечной ткани. Эти результаты были получены в 6-месячном эксперименте, в котором крысы были рандомизированы на 4 группы. Первой группе давали водопроводную воду, второй - низкоминерализованную воду, третьей - низкоминерализованную воду с добавлением иодида, кобальта, меди, марганца, молибдена, цинка и фторида. Последняя группа получала низкоминерализованную воду с добавлением тех же элементов, но в десять раз более высокой концентрации. Было обнаружено, что низкоминерализованная вода влияет на процесс кроветворения. У зверьков, получавших обессоленную воду, среднее содержание гемоглобина в эритроцитах было на 19% ниже по сравнению с крысами, которым давали водопроводную воду. Различия в содержании гемоглобина были еще выше по сравнению с животными, получавшими минеральную воду.
Недавние эпидемиологические исследования в России, проводившиеся среди групп населения, проживающих в районах с различающейся по солесодержанию водой, свидетельствуют о том, что низкоминерализованная питьевая вода может приводить к гипертонии и ишемической болезни сердца, язве желудка и двенадцатиперстной кишки, хроническому гастриту, зобу, осложнениям беременности и ряду осложнений у новорожденных и младенцев, включая желтуху, анемию, переломы и нарушения роста. Впрочем, исследователи отмечают, что для них осталось непонятным, оказывает ли такое влияние на здоровье именно питьевая вода, или же всё дело в общей экологической обстановке в стране.
Отвечая на этот вопрос, Г. Ф. Лутай провел крупное когортное эпидемиологическое исследование в Усть-Илимском районе Иркутской области в России. В исследовании основное внимание было уделено заболеваемости и физическому развитию 7658 взрослых, 562 детей и 1582 беременных женщин и их новорождённых детей в двух районах, снабжаемых водой, различающейся по общей минерализации. Вода в одном из этих районов имела общее солесодержание 134 мг/л, из них кальция 18.7 мг/л, магния 4.9 мг/л, гидрокарбонатов 86.4 мг/л. В другом районе общая минерализация воды составляла 385 мг/л, из них кальция 29.5 мг/л, магния 8.3 мг/л и гидрокарбонатов 243.7 мг/л. Определяли также содержание сульфатов, хлоридов, натрия, калия, меди, цинка, марганца и молибдена в воде. Население этих двух районов не отличалось друг от друга по социальным и экологическим условиям, времени проживания в соответствующих областях, пищевым привычкам. Среди населения района с менее минерализованной водой были выявлены более высокие показатели заболеваемости зобом, гипертонией, ишемической болезнью сердца, язвой желудка и двенадцатиперстной кишки, хроническим гастритом, холециститом и нефритом. Дети, живущие в этом районе, демонстрировали более медленное физическое развитие, проявление аномалий роста. Беременные женщины чаще страдали от отёков и анемии. Новорожденные этой местности были больше подвержены заболеваниям. Самая низкая заболеваемость отмечалась в районах с гидрокарбонатной водой, имеющей общую минерализацию около 400 мг/л и содержащей 30-90 мг/л кальция и 17-35 мг/л магния. Автор пришел к выводу, что такую воду можно считать физиологически оптимальной.
4. Вымывание полезных веществ из пищи, приготавливаемой на низкоминерализованной воде.
Было установлено, что при использовании для приготовления пищи умягчённой воды происходит значительная потеря продуктами питания (мясо, овощи, крупы) микро- и макроэлементов. Из продуктов вымывается до 60% магния и кальция, 66% меди, 70% марганца, 86% кобальта. С другой стороны, когда для приготовления пищи используется жёсткая вода, потери этих элементов снижаются.
Поскольку большинство питательных веществ поступает в организм с пищей, использование низкоминерализованной воды для приготовления пищи и переработки пищевых продуктов может привести к заметному дефициту некоторых важных микро- и макроэлементов. Нынешнее меню большинства людей обычно не содержит всех необходимых элементов в достаточных количествах, и поэтому любой фактор, который приводит к потере основных минеральных и питательных веществ в процессе приготовления пищи, дополнительно усугубляет ситуацию.
5. Возможное увеличение поступления в организм токсичных веществ.
Низкоминерализованная, а особенно деминерализованная вода чрезвычайно агрессивна и способна выщелачивать тяжёлые металлы и некоторые органические вещества из материалов, с которыми контактирует (трубы, фитинги, ёмкости для хранения). Кроме того, кальций и магний, содержащиеся в воде, обладают в какой-то мере антитоксическим действием. Их отсутствие в питьевой воде, которая ещё и по медным трубам попала в вашу оловянную кружку, запросто приведёт к отравлению тяжёлыми металлами.
Среди восьми случаев интоксикации питьевой водой, зарегистрированных в США в 1993-1994 годах, было три случая отравления свинцом у младенцев, в крови которых обнаружились превышения свинца в 1.5, 3.7 и 4.2 раза соответственно. Во всех трёх случаях свинец выщелачивался из пропаянных свинцовым припоем швов в резервуарах для хранения питьевой обратноосмотической воды, на которой разводили детское питание.
Известно, что кальций и, в меньшей степени, магний обладают антитоксической активностью. Они предотвращают абсорбцию в кровь из кишечника ионов тяжёлых металлов, таких как свинец и кадмий, путём конкуренции за сайты связывания. Хотя этот защитный эффект ограничен, его нельзя отбрасывать. В то же время, другие токсичные вещества могут вступать в химическую реакцию с ионами кальция, образуя нерастворимые соединения и, таким образом, теряя своё токсическое действие. Население в районах, снабжаемых низкоминерализованной водой, может подвергаться повышенному риску отравления токсическими веществами по сравнению с населением в регионах, где применяется обычная жёсткая вода.
6. Возможное бактериальное загрязнение низкоминерализованной воды.
Этот пункт в оригинальной статье немножко притянут за уши, но всё же. Любая вода подвержена бактериальному загрязнению, именно поэтому в трубопроводах держат минимальную остаточную концентрацию дезинфектантов - например, хлора. Известно, что обратноосмотические мембраны способны удалять из воды практически все известные бактерии. Тем не менее, обратноосмотическую воду тоже необходимо дезинфецировать и держать в ней остаточную концентрацию дезинфецирующего вещества, чтобы избежать вторичного заражения. Показателен пример вспышки брюшного тифа, вызванной водой, обработанной обратным осмосом, в Саудовской Аравии в 1992 году. Там решили отказаться от хлорирования обратноосмотической воды, ведь она, по идее, была заведомо стерилизована обратным осмосом. Чешский национальный институт общественного здравоохранения в Праге испытал продукты, предназначенные для контакта с питьевой водой, и обнаружил, например, что напорные ёмкости бытовых установок обратного осмоса подвержены бактериальному разрастанию.
1. Согласно докладу ВОЗ 1980 года (Сидоренко, Рахманин).Питьевая вода с низкой минерализацией приводит к вымыванию солей из организма. Поскольку побочные эффекты, такие как нарушение водно-солевого обмена, наблюдались не только в экспериментах с полностью деминерализованной водой, но и при использовании низкоминерализованной воды с общим солесодержанием в диапазоне от 50 до 75 мг/л, группа Ю. А. Рахманина в своём отчёте для ВОЗ рекомендовала установить нижнюю планку по общей минерализации питьевой воды на уровне 100 мг/л. Оптимальный же уровень солесодержания питьевой воды, согласно этим рекомендациям, должен составлять около 200-400 мг/л для хлоридно-сульфатных вод и 250-500 мг/л для гидрокарбонатных вод. Рекомендации были основаны на обширных экспериментальных исследованиях, проведенных на крысах, собаках и добровольцах из числа людей. В экспериментах использовали московскую водопроводную воду; опреснённую воду, содержащую приблизительно 10 мг/л солей; лабораторно подготовленную воду, содержащую 50, 100, 250, 300, 500, 750, 1000 и 1500 мг/л растворённых солей со следующим ионным составом:
- среди всех анионов хлоридов 40%, гидрокарбонат-анионов 32%, сульфатов 28%;
- среди всех катионов натрия 50%, кальция 38%, магния 12%.
В дополнение к уровню общей минерализации в этом докладе обосновывается минимальное содержание кальция в питьевой воде - не ниже 30 мг/л. Это требование было введено после изучения критических эффектов, возникающих в результате гормональных изменений в метаболизме кальция и фосфора и снижении минерализации костной ткани при употреблении лишённой кальция воды. В отчёте также рекомендуется поддерживать содержание гидрокарбонат-анионов на уровне 30 мг/л, что способствует сохранению приемлемых органолептических характеристик, снижению коррозионной активности и созданию равновесной концентрации для рекомендуемой минимальной концентрации кальция.
Более поздние исследования привели к появлению уточнённых требований. Так, в одном из них изучалось влияние питьевой воды, содержащей различную концентрацию солей жёсткости, на состояние здоровья женщин в возрасте от 20 до 49 лет в четырех городах Южной Сибири. Вода в городе A имела самое низкое содержание этих элементов (3.0 мг/л кальция и 2.4 мг/л магния). Вода в городе B была более жёсткой (18.0 мг/л кальция и 5.0 мг/л магния). Самая высокая жёсткость отмечалась в городах C (22.0 мг/л кальция и 11.3 мг/л магния) и D (45.0 мг/л кальция и 26.2 мг/л магния). У женщин, живущих в городах A и B, чаще диагностировались заболевания сердечно-сосудистой системы (данные получены с помощью ЭКГ), более высокое кровяное давление, соматоформные вегетативные дисфункции , головная боль, головокружение и остеопороз (данные получены с помощью рентгеновской абсорбциометрии) по сравнению с таковыми в городах C и D. Эти результаты показывают, что минимальное содержание магния в питьевой воде должно составлять 10 мг/л, а минимальное содержание кальция можно уменьшить до 20 мг/л (по сравнению с рекомендациями ВОЗ 1980 года).
Исходя из имеющихся в настоящее время данных, различные исследователи пришли, в итоге, к таким рекомендациям касательно оптимальной жёсткости питьевой воды:
А. магний - не менее 10 мг/л, оптимально около 20-30 мг/л;
б. кальций - не менее 20 мг/л, оптимально 40-80 мг/л;
в. их сумма (общая жёсткость) - 4-8 мг-экв/л.
При этом, магний ограничивается снизу по своему влиянию на сердечно-сосудистую систему, а кальций - как компонент костей и зубов. Верхний предел оптимального диапазона жёсткости установили, исходя из опасений возможного влияния жёсткой воды на возникновение мочекаменной болезни.
Влияние жёсткой воды на образование камней в почках
Содержащиеся в моче растворённые вещества при некоторых определённых условиях могут кристаллизоваться и откладываться на стенках почечных чашек и лоханки, в мочевом пузыре, а также других органах мочевыделительной системы.По химическому составу различают несколько видов мочевых конкрементов, однако, в связи с жёсткостью воды интересны, в основном, фосфаты и оксалаты. При нарушении фосфорно-кальциевого метаболизма или в случае гипервитаминоза витамина D могут формироваться фосфатные камни. Повышенное содержание в пище солей щавелевой кислоты - оксалатов - может привести к появлению оксалатных конкрементов. И оксалат, и фосфат кальция нерастворимы в воде. Кстати, оксалатов много не только в щавеле, но и в цикории, петрушке, свёкле. А ещё оксалаты синтезируются организмом.
Влияние жёсткости воды на образование мочевых конкрементов трудно определить. В большинстве исследований, оценивающих влияние жёсткости воды на появление и развитие мочекаменной болезни (уролитиаз), используются данные медицинских стационарных учреждений. В этом смысле исследование, проведённое Schwartz et al. , значительно отличается тем, что все данные были собраны в амбулаторных условиях, при этом пациенты оставались в естественной среде и занимались своими обычными делами. В этой работе представлена самая большая когорта пациентов на сегодняшний день, что позволяет оценить влияние жёсткости воды на различные компоненты мочи.
Учёные обработали обширный материал. Агенство по охране окружающей среды США (EPA) предоставило информацию о химическом составе питьевых вод на территории США с географической привязкой. Эти сведения объединялись с национальной базой данных амбулаторных лиц, страдающих мочекаменной болезнью (там содержится почтовый индекс пациента, поэтому географическая привязка оказалась возможной). Таким образом были идентифицированы 3270 амбулаторных пациента с кальциевыми конкрементами.
В сознании большинства людей повышенная жёсткость воды является синонимом повышенного риска развития мочекаменной болезни (камни в почках - частный случай мочекаменной болезни). Содержание минеральных веществ, и особенно кальция, в питьевой воде, по-видимому, многими людьми воспринимается как угроза здоровью.
Несмотря на эти распространенные опасения по поводу жёсткости воды, никакие исследования не подтверждают предположение, что употребление жёсткой воды увеличивает риск образования мочевых конкрементов.
Sierakowski et al. изучили 2302 медицинских заключения из стационарных больниц, разбросанных по всей территории США, и обнаружили, что у пациентов, которые жили в районах, снабжаемых жёсткой водой, риск возникновения мочекаменной болезни был ниже. Аналогичным образом, в цитируемой работе было установлено, что жёсткость питьевой воды обратно пропорциональна заболеваемости мочекаменной болезнью.
В приводимом исследовании количество эпизодов мочекаменной болезни было несколько выше у пациентов, проживающих в районах с более мягкой водой, что согласуется с данными других авторов, но противоречит общественному восприятию. Известно, что в некоторых случаях, например, у лиц, страдающих гиперкальциурией , повышенное пероральное потребление кальция может усугубить образование мочевых камней. У пациентов с гипероксалурическим кальциевым нефролитиазом повышенное пероральное введение кальция, наоборот, способно успешно ингибировать образование камней путём связывания солей щавелевой кислоты кальцием в кишечнике и, таким образом, ограничивая поступление оксалатов в мочевыделительную систему. Поступление кальция с питьевой водой потенциально может оказывать ингибирующее действие на образование кальциевых мочевых конкрементов у одних пациентов и способствовать образованию камней у других. Эта теория была проверена в работе Curhan et al., в ходе которой оценивалось влияние потребления кальция у 505 пациентов с повторным камнеобразованием. После 4 лет наблюдения в группе пациентов, принимавших кальций, отмечалось наименьшее число эпизодов появления мочевых камней. Исследователи пришли к выводу, что высокое потребление кальция с пищей снижает риск симптоматической мочекаменной болезни.
Несмотря на озабоченность населения потенциальным литогенезом жёсткой водопроводной воды, существующие научные данные свидетельствуют о том, что между жёсткостью воды и распространённостью образования камней в моче не существует никакой связи. Похоже, что существует корреляция между жёсткостью воды и уровнем кальция, цитрата и магния в моче, но значение этого неизвестно.
Кстати, автор приводит интересное сопоставление: потребление одного стакана молока может быть эквивалентно двум литрам водопроводной воды по содержанию кальция. Так, согласно данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), 100 г молока содержит 125 мг кальция . То же самое количество воды из городского водопровода содержит лишь около 4-10 мг кальция.
Заключение
Питьевая вода должна содержать минимальные концентрации некоторых необходимых минеральных веществ. К сожалению, полезным свойствам питьевой воды всегда уделялось слишком мало внимания. Основной упор делался на токсичность неочищенной воды. Результаты исследований, проведённых в последнее время и направленных на установление оптимального минерального состава питьевой воды, должны быть услышаны не только государственными и частными структурами, отвечающими за водоснабжение целых городов, но и обычными людьми, злоупотребляющими системами водоочистки у себя дома.Питьевая вода, производимая опреснительными установками в промышленных масштабах, обычно реминерализируется, но в домашних условиях минерализация обратноосмотической воды, как правило, не производится. Однако, даже при минерализации опреснённых вод их химический состав может оставаться неудовлетворительным с точки зрения потребностей организма. Да, в воду могут добавить соли кальция, но в ней при этом не будет других необходимых микроэлементов - фтора, калия, иода. Кроме того, опреснённая вода минерализируется больше из технических соображений - чтобы снизить её коррозионную активность, а о важности растворённых в воде веществ для здоровья человека обычно не задумываются. Ни один из применяемых способов реминерализации опреснённой воды не может считаться оптимальным, так как в воду при этом добавляется только очень узкий набор солей.
Влияние жёсткой воды на образование камней в почках научно не подтверждено. Есть опасения, что повышенное потребление солей щавелевой кислоты или фосфатов совместно с кальцием может приводить к кристаллизации в органах мочевыделительной системы нерастворимых кальциевых солей фосфорной или щавелевой кислот, однако организм здорового человека, согласно существующим научным данным, не подвержен такому риску. В зоне риска могут находиться лица, страдающие заболеваниями почек, гипервитаминозом витамина D, нарушениями фосфорно-кальциевого, оксалатного, цитратного метаболизмов или употребляющие в пищу значительные количества солей щавелевой кислоты. Установлено, например, что здоровый организм без всяких последствий для себя способен перерабатывать до 50 мг оксалатов на 100 г пищи, однако один только шпинат содержит оксалатов 750 мг/100 г, поэтому в зоне риска могут оказаться вегетарианцы.
В целом, деминерализованная вода не менее вредна, чем сточные воды, и в XXI веке давно пора отойти от нормирования показателей качества воды только сверху. Теперь необходимо установить также и нижние границы содержания минеральных веществ в питьевой воде. Физиологически оптимален лишь узкий коридор концентраций и состава питьевых вод. Имеющуюся в настоящее время информацию по этому вопросу можно представить в виде таблицы.
Таблица 1. Оптимальная минерализация питьевой воды
| Элемент | Единицы измерения | Минимальное содержание | Оптимальный уровень | Максимальный уровень, СанПиН 2.1.4.1074-01 или *рекомендация ВОЗ |
|---|---|---|---|---|
| Общая минерализация | мг/л | 100 | 250-500 для гидрокарбонатных вод 200-400 для хлоридно-сульфатных вод |
1000 |
| Кальций | мг/л | 20 | 40-80 | - |
| Магний | мг/л | 10 | 20-30 | - Добавить метки |
По показателям, определённым в СанПиН, общая минерализация питьевой воды в норме - то есть, значения в предельно допустимых концентрациях (ПДК), - должны оставаться в пределах 1000 мг/литр. В случае отдельного рассмотрения эпидемиологической обстановки в определённом населённом пункте или для конкретной системы водоснабжения, по постановлению государственного главсанврача, этот показатель может быть увеличен до 1500 мг/литр. Данные ограничения были установлены по органолептическому признаку. Однако оптимальные значения входят в диапазон от 200 до 400 мг сухого остатка на литр.
Сам параметр общей минерализации в таблице СанПиН сопровождается припиской в скобках: «сухой остаток». При этом величина сухого остатка может не совпадать с фактической минерализацией поскольку методика определения сухого остатка путём выпаривания и взвешивания остатка не учитывает некоторые летучие растворённые органические соединения. В результате разница в значениях может достигать 10%.
Общая минерализация: понятие и категории
Под общей минерализацией принято понимать суммарное содержание веществ, растворённых в воде, что обуславливает и второе название «солесодержание», которое тоже правомерно применять, так как растворённые вещества находятся в воде в виде солей калия, магния, натрия, сульфатов кальция, хлоридов, гидрокарбонатов. В основном это неорганические вещества и в небольшом количестве органические.
Поверхностные воды, при прочих равных, в оценке солесодержания имеют меньший осадок, чем подземные. Поэтому подземные имеют более солоноватый (иногда – горьковатый) привкус. Кроме того, на степень минерализации влияют:
- геологический регион,
- сточные воды (особенно в промышленных регионах),
- ливневые стоки преимущественно в тех городах, где с обледенением коммунальные службы повсеместно используют соль.
Для облегчения градации минерализации («солёности») природной воды используется таблица категорий от ультрапресных до рассолов:
Вкусовые признаки и обеспечение минералами организма через воду
Порог ощущений для сульфатов находится на уровне 500 мг/литр, а для хлоридов – на уровне 350 мг/литр. В целом приемлемой на вкус считается вода с общим солесодержанием на уровне 600 мг/литр.
Вкусовые качества низкоминерализированной воды определяются в зависимости от вкусовых привычек потребителей и характеризуются в диапазоне от «пресная и невкусная» до «лёгкая и приятная».
При этом существует объективный нижний предел минерализации, основанный на адаптивных реакциях гомеостаза организма, который находится на отметке 100 мг сухого остатка на литр с показателями 25 и 10 мг/л для кальция и магния соответственно. Оптимальным же в целом считается среднее значение в пределах 200-400 мг сухого остатка на литр.
Возможность снабжения минеральными веществами организма через воду в объёме четверти от необходимой суточной потребности активно оспаривается противниками этой тенденции. В качестве доказательства приводятся убедительные сводные таблицы, в которых сопоставляется ряд признаков:
- Необходимые человеку минералы (с условным завышенным допущением полной усвояемости веществ).
- Состав при условии содержания максимально допустимых концентраций.
- Суточное водопотребление и др.
В совокупности эти признаки демонстрируют, что в качестве источника микроэлементов вода может теоретически рассматриваться только для обеспечения организма фтором и йодом. Однако с учётом целого ряда условных «идеальных» допущений и разницы содержания таких элементов в разных регионах России, нельзя рассматривать питьевую воду как достаточный источник поступления даже этих микроэлементов.
Минеральные соли в технической воде
Для технической жидкости по ряду отраслей промышленности возникает необходимость обеспечить более строгие нормы солесодержания. Так предотвращение отложений солевого осадка в пароводяных трактах ТЭЦ или ТЭС может быть обеспечено присутствием солей в минимальном количестве – меньше 1мг/литр – в обеих средах (менее 1 мг/л).
При движении гидропотока по трубам перенасыщенности минеральными солями с учётом низкой концентрации и относительно низкой температуры, как правило, не наблюдается, однако в пограничных слоях с малой скоростью потока, при наличии шероховатости на стенках труб, дефектах изоляции и т.д. могут быть спровоцированы осаждения.
Тенденции к строгому нормированию качества технического водоресурса имеют два направления:
- создание параметров по каждому показателю, аналогично тому, как это сделано для питьевых ресурсов;
- создание моделей водосостава для технических целей, которые не делили бы норматив по отдельным физико-химические показателям, а включали бы целый комплекс свойств.
Сейчас требования к свойствам потребляемого и отводимого гидропотока фиксируются в отраслевых методиках по видам производств и конкретных отраслей.
Удаление минеральных солей
Деминерализация (или процесс удаления минеральных веществ) проводят способами деионизации, дистилляции, электролиза, обратного осмоса, что зачастую требует определённой подготовки ресурса, но позволяет достичь очень высокой (до 99,9%) степени очистки, как это происходит при использовании мембранных систем.
- Дистилляция. В основе принципа – выпаривание и концентрация пара. Технология считается энергоёмкой и проходит с образованием накипи на стенках испарителя.
- Электродиализ. Процесс происходит благодаря перемещению ионов в электрическом поле с установкой ионоселективных мембран, пропускающих только катионы или только анионы, в результате чего в ограниченном мембранами объёме снижается концентрация солей.
- Деионизация. Обессоливание обеспечивает ионный обмен в 2 слоях ионообменного материала. Деионизированная вода используется в фармацевтике, химии, обработке кож и др.
- Обратный осмос. Очистка основана на «продавливании» капель сквозь полупроницаемую мембрану с порами, сопоставимыми по размеру с молекулой Н 2 О. Под давлением сквозь мембрану проходит только сама молекула, низкомолекулярные газы, а примеси отфильтровываются и сливаются.
Водоресурс для этого процесса требует предварительной очистки от ржавчины, песка и др. взвесей сначала с помощью механических ячеистых (с размером до 5 микрон) картриджей, затем – фильтров с гранулированным углём, сорбирующим металлы, свободный хлор, и затем – фильтров с прессованным кокосовым углём для устранения хлорорганических соединений.
Такие мембраны-фильтры нельзя сравнивать ни по функциям, ни по масштабу с сетками-фильтрами, устанавливаемыми на аэраторах и экономителях воды (например, http://water-save.com/ ). В экономителях фильтры гораздо крупнее и решают совершенно другие задачи аэрирования воды и создания эффекта «полной» струи при меньшем фактическом водорасходе.
Известное выражение диетологов: «Мы есть то, что мы едим» можно перефразировать в отношении воды. Наше здоровье напрямую зависит от того, что мы пьем. К сожалению, качество питьевой воды вызывает серьезную обеспокоенность во всем мире. Состояние водопроводных систем заставляет все чаще прибегать к установке мощных фильтров или к употреблению покупной бутилированной воды. Какую воду мы называем минеральной? Как влияет минерализация вод на здоровье человека?
Какая вода может называться минеральной?
Обычную питьевую воду, которую мы набираем из-под крана, или покупаем в бутылях, тоже можно считать, в некоторой степени, минеральной. В ней тоже в разных пропорциях присутствуют соли и различные химические элементы. И все-таки под определенным названием принято подразумевать воду, насыщенную полезными органическими веществами в разной степени концентрации. Основным показателем, определяющим химический состав основного источника жизни, его пригодность для питья, является общая минерализация воды или, по-другому, сухой остаток. Это показатель количества органических веществ в одном литре жидкости (мг/л).
Источники минерализации
Минерализация вод может происходить как естественным природным путем, так и промышленным, искусственно. В природе подземные реки принимают в свой состав ценные соли, микроэлементы и прочие частицы из пород, по которым они проходят.
Чистые питьевые источники, увы, стали редкостью. Человечество все чаще вынуждено применять специальные установки для их очистки от загрязнений вредными веществами. Современные методы фильтрации могут извлечь пригодную для употребления воду практически из любой жидкости. В результате применения таких технологий она порой становится почти дистиллированной и тоже вредной для постоянного использования в пищу. Искусственно очищенная вода проходит повторную минерализацию и наполняется необходимым составом уже ненатуральным способом.
Степень минерализации воды
Вода с показателем сухого остатка ниже 1000 мг/л считается пресной, такой показатель большинства рек и озер. Именно этот порог считается наивысшим для питьевой воды, на этом пределе человек не ощущает дискомфорта и неприятного соленого или горького вкуса. Минерализация воды выше 1000 мг/л, кроме того, что меняет ее вкус, понижает способность утолять жажду, и порой оказывает вредное воздействие на организм.
Ниже 100 мг/л - низкая степень минерализации. Такая вода имеет неприятный вкус, вызывает нарушения в обмене веществ при длительном ее употреблении.
Учеными бальнеологами выведен оптимальный показатель насыщенности органическими веществами - от 300 до 500 мг/л. Сухой остаток от 500 до 100 мг/л считается повышенным, но допустимым.
Потребительские свойства воды
По своим потребительским свойствам воду следует разделить на пригодную для ежедневного употребления, и ту, которая используется в лечебно-профилактических целях.
- Очищенная искусственным путем от всех веществ вода пригодна для питья и приготовления пищи. Вреда большого она не принесет, кроме того, что не принесет абсолютно никакой пользы. Те, кто, боясь инфекций, употребляет только такую жидкость, рискуют получить дефицит полезных солей и минералов. Пополнять их придется искусственно.
- Столовая вода - самая благоприятная для ежедневного употребления, очищенная от грязи и вредных примесей и умеренно напитанная всем необходимым.
- Лечебно-столовые воды уже отличаются приставкой «лечебно». Принимают их как лекарство или для профилактики. То есть пить их можно всем, но умеренно и не постоянно, а вот для приготовления пищи использовать нельзя.
- Сугубо лечебные минводы обычно принимают только по назначению врача, в большинстве случаев как процедуру на бальнеологическом курорте. Высокая минерализация воды делает ее употребление неприемлемым в широком кругу.
Классификация воды по составу
В обществе минеральной принято называть лечебные и лечебно-столовые растворенных в них органических веществ, минералов и газов значительно отличается и зависит от места нахождения источника. Основная характеристика воды - ее ионный состав, в общий перечень которого входит около 50 различных ионов. Основная минерализация вод представлена шестью основными элементами: катионами калия, кальция, натрия и магния; анионами хлорида, сульфата и гидрокарбоната. По преобладанию тех или иных элементов и делят минводы на три большие основные группы: гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные.
В большинстве случаев в чистом виде отдельная группа воды представлена в природе редко. Чаще всего встречаются источники смешанного типа: хлоридно-сульфатные, сульфатно-гидрокарбонатные и т.д. В свою очередь, группы делятся на классы по преобладанию тех или иных ионов. Есть воды кальциевые, магниевые или смешанные.
Просто пей и будь здоров
Минерализация вод широко используется в медицинских целях, как для внутреннего применения, так и для наружного, в виде ванн и других водных процедур.
- Гидрокарбонатные воды применяют для лечения и профилактики заболеваний органов пищеварения, связанных с повышенной кислотностью. Они помогают избавиться от изжоги, очищают организм от песка и камней.
- Сульфаты также стабилизируют работу кишечника. Основная область их воздействия - печень, желчные пути. Рекомендуют лечение такими водами при сахарном диабете, ожирении, гепатите, непроходимости желчных путей.
- Наличие хлоридов устраняет расстройства желудочно-кишечного тракта, стабилизирует работу желудка и поджелудочной железы.
Высокой минерализации может нанести и заметный ущерб здоровью, если применять ее неправильно. Человеку с проблемами пищеварения и обмена веществ следует принимать эти природные лекарства по назначению и под контролем медперсонала.
Это количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. Его еще называют содержанием твердых веществ или общим солесодержанием, так как вещества растворенные в воде находятся в виде солей. Наиболее распространенные неорганические соли (бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия) и маленькое количество органических веществ, растворимых в воде. Общую минерализацию путают с сухим остатком. На самом деле, эти параметры очень близки, но методы их определения разные. При определении сухого остатка, не учитываются более летучие органические соединения, растворенные в воде. В результате общая минерализация и сухой остаток могут отличаться на величину этих летучих соединений (как, правило, не более 10%). Уровень солесодержания в питьевой воде обусловлен качеством воды в природных источниках (которые существенно варьируются в разных геологических регионах вследствие различной растворимости минералов).
По общем минерализации воды делятся на следующие категории:
Кроме факторов, обусловленных природой, на общую минерализацию воды большое влияние оказывает человек: сточные воды промышленности, городские ливневые стоки (Соль используется зимой в качестве антиобледенителя) и т.п. По данным Всемирной Организации Здравоохранения достоверная информация о воздействии повышенного солесодержания на здоровье отсутствует. По медицинским показаниям ВОЗ ограничения не вводит. Как правило нормальным вкус воды считается при общей минерализации до 600 мг/л, при солесодержании более 1000-1200 мг/л вода может вызвать нарекания у потребителей. В связи с этим ВОЗ по органолептическим показаниям рекомендует предел общей минерализации в 1000 мг/л. Данный уровень может изменяться в зависимости от сложившихся привычек и местных условий. На сегодняшний день в развитых странах люди употребляют воду с низким солесодержанием - воду, очищенную технологией обратного осмоса. Такая вода наиболее чистая и безвредная, она широко используется в пищевой промышленности, изготовление бутилированной воды и т.п. Подробнее о минеральных веществах и воде читайте в статье: Вода и минеральные вещества. Отдельная тема величина минерализации при отложении накипи и осадков в котельном, бойлерном и сантехническом оборудовании. В этом случае к воде применяются специальные требования, и чем меньше уровень минерализации (особенно содержание солей жесткости), тем лучше.
Жесткость
Свойство воды, определенное наличием солей кальция и магния в растворенном виде.
Химия жесткости воды
Принято жесткость воды принято ассоциировать с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). На самом деле, все двухвалентные катионы влияют на жесткость воды. Осадок и накипь (соли жесткости) образуются в результате взаимодействия катионов двухвалентных с анионами. Натрий Na+ - одновалентный катион не взаимодействует с анионами.
Приведем главные катиониты металлов, с которыми они ассоциируются и вызывают жесткость.
Железо, марганец и стронций оказывают на жесткость не большое влияние по сравнению с кальцием и магнием. Растворимость Алюминия и трехвалентного Железа маленькая при уровне pH природной воды, поэтому их влияние на жесткость воды также небольшое.
Loading...