Какие элементы содержаться в воде

Химически чистая вода с формулой Н₂О — это идеал, никогда не достижимый в природных условиях. Главное природное качество воды — универсальный растворитель, поэтому в ней постоянно присутствуют в растворенном виде различные соединения, элементы, ионы и газы. Количественный и качественный состав природной воды зависит от географических условий местности и строения водоносных горизонтов. Некоторое количество растворенной углекислоты из почвы позволяет воде воздействовать на минеральные соли, активно растворяя их по пути своего следования.

Когда вода просачивается через минеральные породы, она обогащается элементами, из которых они состоят. Если на пути воды есть известковые породы, вода обогащается известью, если доломитовые — магнием. Залежи каменной соли или гипса придают воде повышенные концентрации сульфатов и хлоридов, и такая вода считается минеральной.

Любой источник питьевого водоснабжения, в том числе частный колодец, должен быть исследован на показатели качества воды и ее пригодность для использования и питья. По закону «О санитарно-эпидемическом благополучии населения» от 19.04.91 года, санитарным правилам СанПиН 4630-88 и требованию ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» — вода хозяйственно-питьевого назначения относится к пищевым продуктам и должна соответствовать многочисленным санитарно-гигиеническим требованиям.

Показатели качества воды можно разделить на физические, химические и бактериологические.

Химические свойства воды

К ним относят следующие показатели:

• жесткость,
• активная реакция (pH),
• окисляемость (БПК и ХПК),
• минерализация (содержание растворенных солей).

Показатель pH показывает активность ионов водорода (или гидроксид-ионов). При pH=7 вода нейтральная, при pH меньше 7 — кислая, при pH больше 7 —щелочная.

Жесткость — комплексный показатель, в большей степени зависящий от концентрации в воде ионов кальция и магния. Количественно измеряется в мг-экв/л (миллиграмм-эквивалент на литр). Вода глубоких подземных источников имеет более высокую жесткость (8-10 мг-экв/л), а поверхностных источников — относительно небольшую (3-6 мг-экв/л).

Жесткая вода содержит много растворенных минеральных солей, что при нагревании приводит к образованию накипи. Накипь— твердый нерастворимый осадок на внутренних стенках водопроводных труб, котлов, бытовых нагревательных приборов.

Жесткость воды доставляет много проблем в быту: при стирке и умывании моющие средства хуже пенятся, при готовке еды плохо развариваются овощи, ухудшается вкус напитков.

Вода считается пригодной для питья, если ее жесткость не превышает 7-10 мг-экв/л.

Излишне мягкая вода (менее 1,5 мг-экв/л), также неполезна для здоровья. Такая вода при регулярном употреблении способна вымывать из организма жизненно необходимые ионы кальция, что может привести к остеопорозу, кариесу, сердечно-сосудистым заболеваниям. Это относится и к дождевой воде, которая идеальна для стирки и мытья, но не рекомендуется для регулярных пищевых целей.

Окисляемость характеризует содержание в воде растворенных органических соединений. Высокие показатели окисляемости означают, что вода сильно загрязнена бытовыми стоками. Недопустимо, чтобы в колодец попадали сточные воды с содержанием белков, жиров и углеводов, эфиров, органических кислот, фенолов, нефти, спиртов и т.п.

Минерализация воды показывает содержание в питьевой воде растворенных солей и измеряется в мг/л. Минерализация питьевой воды измеряется по сухому остатку. Поверхностные источники водоснабжения характеризуются невысокой минерализацией, а подземные воды имеют более высокое солесодержание. Рекомендуемый предел минерализации питьевой воды — 1000 мг/л.

Повышение солесодержания ухудшает вкусовые качества воды — она становится горькой или излишне соленой.

Органолептический порог ощущений для хлоридов 350 мг/л, для сульфатов 500 мг/л. Нижний предел солесодержания для питьевой воды, при котором не оказывается негативного воздействия на физиологические процессы в организме —100 мг/л.

Оптимальный диапазон солесодержания в питьевой воде 200-400 мг/л. Содержание ионов кальция должно быть не меньше 25 мг/л, ионов магния — не меньше 10 мг/л.

Физические свойства воды

К ним относят следующие показатели:

• температура,
• цветность,
• мутность,
• привкус,
• запах.

Температура колодезной воды должны находится в диапазоне 7-12°С. Если вода теплее, она перестает быть освежающей. Вода холоднее 5°С становится опасной для здоровья из-за риска получить простудное заболевание.

Цветность — это посторонняя окраска воды. Цветность является нежелательным органолептическим показателем. Количественно цветность оценивают в градусах платиново-кобальтовой шкалы.

Мутность — видимое содержание в воде взвешенных веществ. Мутность измеряют в мг/л. Как правило, чистая артезианская и колодезная вода имеет малую мутность.

Присутствие в воде растворенной органики отрицательно влияет на органолептические показатели качества воды. Вода может приобретать посторонний неприятный запах — гнили, земли, рыбы, запах нефтепродуктов, хлорфенола и т.п. Одновременно наблюдается увеличение цветности и повышенная вспениваемость, что в итоге оказывает неблагоприятное воздействие на человека и живые организмы.

Исследованиями установлено, что изменения физических свойств питьевой воды оказывают заметное физиологическое воздействие на организмы: изменяется секреция желудочного сока, повышается или понижается острота зрения, изменяется частота сердечных сокращений.

Бактериологические показатели воды

Бактериологические показатели нормируют содержание в воде бактерий и патогенных микроорганизмов. Микробное число — это число бактерий, содержащееся в 1 мл воды. Для водопроводной воды этот показатель не должен превышать 100.

В поверхностные источники водоснабжения бактерии и микроорганизмы попадают вместе со сточными водами и дождевыми стоками, с животными. Вода из артезианских источников отличается низкими показателями бактериального загрязнения (микробное число не более 30).

Бактерии разделяют на патогенные (болезнетворные), и сапрофитные (осуществляющие переработку отмерших растительных или животных организмов).

Косвенный показатель бактериологического загрязнения воды определяется по содержанию в ней бактерии кишечной палочки. Единица измерения — коли-титр или коли-индекс. Коли-титр — это объем воды (в мл) в котором содержится одна единица кишечной палочки. Для питьевой воды коли-титр должен быть равен 300 или более. Коли-индекс — показатель, обратный коли-титру, или число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды. Коли-индекс для питьевой воды — не более 3.

   Вода, согласно ее формуле — H2O, должна состоять лишь из смеси двух газов – водорода и кислорода, однако это лишь не более чем лабораторный стандарт. На самом же деле она представляет собой смесь самых различных веществ, находящихся в самых разных физических и химических состояниях. Химический состав природной воды весьма и весьма разнообразен.

Факторы, влияющие на формирование химического состава

   Произведенный в лаборатории химический анализ воды позволяет определить состав всех примесей органического и минерального происхождения, которые находятся в жидкости в форме молекул, ионов, суспензий, коллоидов и эмульсий. На химический состав как поверхностных, так и подземных вод существенно оказывают влияние географическое расположение, геологическое строение и климатические условия местности, в которой они находятся.

   ????Кратко рассмотрим химический состав природной воды, представляющей собой довольно сложную дисперсионную систему, где вода – дисперсная среда, а органические, минеральные вещества, газы и живые микроорганизмы – дисперсная фаза.

   Около 90 — 95 процентов компонентов, содержащихся в растворенном виде в воде, составляют соли, которые существуют там в виде ионов. В природной воде всегда присутствует «набор» из трех анионов и четырех катионов (HCO3-, SO42 -, Cl-, Ca2+, Mg2+, Na+ , K+), которые принято называть главными ионами.

   Одни из них безвкусны, другие же придают жидкости горький и солёный вкус. Поступают они в воду, главным образом, из почвы, горных пород и минералов. Часть из этих ионов имеет происхождение от производственной деятельности человека. Содержатся эти макрокомпоненты в воде в самых различных концентрациях.

   Природная вода, кроме главных ионов, содержит в своем составе еще и различные газы, разумеется, в растворенном виде. Одним из важнейших является кислород, который придает жидкости свежий вкус. Этого газа в воде может содержаться разное количество, все зависит от природных условий. Помимо кислорода, в воде содержатся такие газы, как азот и метан, не имеющие ни вкуса, ни запаха, а так же токсичный сероводород, который придает жидкости крайне неприятный запах. Концентрация этих газов в воде определяется главным образом ее температурой.

   Помимо этого, в воде содержатся биогенные вещества, которые составляют большую часть всех существующих живых организмов. К ним в основном относятся соединения фосфора и азота. Что касается азота, то он в природной воде может содержаться как в органической форме, так и неорганической. Концентрация биогенных веществ в такой жидкости может быть в самых различный пределах – от всего лишь следов до 10-ти миллиграммов на литр. Основные источники этих веществ – атмосферные осадки, поступления с поверхностными стоками, а так же сельскохозяйственными, промышленными и бытовыми сточными водами.

   Неотъемлемыми составляющими воды являются и микроэлементы, которых содержится в жидкости менее одного миллиграмма на литр. К ним относятся, практически, все известные металлы, за исключением железа и главных ионов и некоторые из неметаллов. Очень важными из них являются фтор и йод, обеспечивающие организму человека нормальное функционирование.

   Помимо прочего, в воде присутствуют и растворенные органические вещества. Это, по сути, органические формы упомянутых выше биогенных веществ. К ним относятся: углеводы, органические кислоты, фенолы, альдегиды, спирты, ароматические соединения, эфиры и так далее.

   В химический состав воды, помимо перечисленных, входят еще и токсичные соединения и вещества – нефтепродукты, тяжелые металлы, СПАВ, хлорорганические пестициды, фенолы и так далее.

   Природная вода ввиду присутствия в ней большого числа пузырьков газа и различных взвешенных частиц, считается негомогенной средой.

Содержание статьи:

1. Виды
2. Состав
3. Плотность
4. Жесткость
5. Польза для организма
6. Вред
7. Норма потребления для человека
8. Как правильно пить воду
9. Калорийность

Одно из самых простых и, в то же время, удивительных веществ на нашей планете – вода. Водой покрыто более 70% поверхности земного шара, из-за чего Землю принято называть голубой планетой.

Вода – это жидкость, у которой нет вкуса, запаха и цвета. Хотя называть воду жидкостью не всегда корректно, ведь она может находиться также в твёрдом состоянии в виде льда и в газообразном в виде пара. Утверждение об отсутствии у воды цвета тоже справедливо лишь относительно, цвет зависит от толщины слоя и от примесей химических веществ, а также от длины волны света, проходящего сквозь воду. Ведь никто не назовёт воду в океане бесцветной. Вопрос о вкусе тоже спорный, водопроводная вода не сравнится по вкусу с родниковой, и причиной этому тоже являются растворённые вещества.

Виды воды

Существует несколько видов воды.

Она различается по:

• агрегатному состоянию (пар, вода, лёд);
• жёсткости (мягкая, жёсткая);
• изотопам водорода (лёгкая, тяжелая, сверхтяжелая).

Также различают пресную, морскую, грунтовую, ледниковую, минеральную, дождевую, питьевую, дистиллированную воду.

Состав воды

Химический состав воды может значительно различаться. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, соединённых ковалентной связью. Химическая формула такой молекулы H2O. Обычно воду с точки зрения химии называют оксидом водорода, но можно встретить также термины гидроксид водорода, монооксид дигидрогена и дигидромонооксид.

В обычных условиях вода представляет собой жидкую смесь разных химических веществ. Большинство из них находится в виде анионов и катионов. Практически всегда в воде присутствует примесь кальция, натрия, калия, магния, хлора и других элементов.

Плотность воды

В справочных таблицах плотность воды указывается как 1г/мл, 1000 г/л или 1000 кг/м3. То есть принято считать, что количество воды объёмом в 1 литр (1 кубический дециметр) весит ровно 1 килограмм. Всегда ли это утверждение справедливо? Оказывается, оно верно только для абсолютно чистой (дистиллированной) воды.

Опытным путём учёные выяснили, что плотность воды увеличивается при охлаждении, но только до температуры 3,8-4,2°С. В этом температурном диапазоне плотность воды достигает максимума и составляет 999,972 кг/м3.

При дальнейшем понижении температуры плотность начинает снижаться, а объем воды увеличивается. Когда охлаждение достигает нуля градусов по шкале Цельсия, в воде начинается процесс кристаллизации – перехода в твёрдое состояние или, попросту, замерзания. При этом объём вещества продолжает увеличиваться, а плотность уменьшаться. Ни одна другая жидкость на Земле не проявляет таких свойств.

Кроме температуры, на плотность воды влияет количество примесей минеральных веществ в химическом составе. Наиболее плотными являются морская и грунтовая (минеральная) вода. В них содержится много солей. Следует учитывать, что эти виды воды тоже значительно различаются в зависимости от источника. Наиболее солёной, а значит, и плотной на планете признана вода Мёртвого моря, ее плотность составляет 1,3-1,4 г/см3.

Жёсткость воды

Эта характеристика обусловлена количеством солей металлов (преимущественно кальция и магния), растворённых в воде. Для измерения жёсткости принята специальная единица – градус жёсткости (°Ж).

Шкала жёсткости воды распределяется таким образом:

• очень мягкая — 0-4°Ж;
• мягкая – 4-9°Ж;
• средней жёсткости – 9-16°Ж;
• жёсткая – 16-30°Ж;
• очень жёсткая – свыше 30°Ж.

Жёсткость бывает двух видов: временная и постоянная. С временной можно легко бороться при помощи кипячения. В процессе кипячения соли кальция и магния оседают на посуде в виде накипи. При постоянной жёсткости этого не происходит, и вещества, образующие жёсткость, могут нанести вред организму человека.

Ощутить жёсткость можно при совершении простых бытовых действий. Например, при стирке в жёсткой воде ткани покрываются лёгким налётом и не выглядят яркими, поскольку на волокнах откладываются те же вещества, что оседают на чайнике при кипячении. Такой же налёт появляется на сантехнических устройствах, нагревательных элементах стиральных машин. Жёсткая вода сушит кожу и волосы человека, разрушая их естественный липидный слой. Вкус еды и напитков, приготовленных на жёсткой воде, раскрывается слабо, ведь она не даёт в полной мере растворяться веществам, входящим в состав ингредиентов пищи. Если вода очень жёсткая, то можно визуально заметить на поверхности сосуда мутную плёнку. На вкус такая жидкость будет горчить, этот привкус придают содержащиеся в ней соли.

Мягкая вода, напротив, легко растворяет вещества, с которыми соприкасается. При мытье волос в мягкой воде можно ощутить большое образование пены. Стиральный порошок тоже будет обильно мылиться.

Однако не надо думать, что мягкая вода полезнее жёсткой. Попадая в организм, она растворяет не только вредные, но и полезные минеральные вещества, выводит кальций из костей. При этом страдают зубы, волосы, суставы. В городах, где водопроводная вода слишком мягкая, проводятся специальные мероприятия по обогащению её минералами. В домашних условиях для предотвращения вымывания солей рекомендуется употреблять в качестве питья больше минеральной воды и пользоваться минерализированной зубной пастой.

В разных городах жёсткость воды значительно отличается. Например, Одесса славится достаточно жёсткой водой – 12°Ж и более. В Санкт-Петербурге вода, напротив, очень мягкая, всего 2-3°Ж. Власти этого города вынуждены постоянно проводить обогащение воды кальцием. В Москве жёсткость водопроводной воды сильно варьируется в разных районах, от 4 до 12°Ж.

Польза воды для организма

Несмотря на то, что вода является неорганическим соединением, ее пользу для организма сложно переоценить. Жизнь когда-то зародилась в воде и развивается благодаря ей. Без воды не может существовать ни одно живое существо, в том числе и человек. Антуан де Сент-Экзюпери высказался о воде просто и исчерпывающе: «Ты – сама жизнь». В профессиональной среде биологов бытует шутка, что вода изобрела человек для своего передвижения. Каждому школьнику известно, что организм человека состоит из воды почти на 80%. Для чего же в организме столько воды, какова её биологическая роль?

Попадая в организм через рот, вода попадает в пищевод, затем в желудок и оттуда в кишечник. Там происходит её всасывание через стенки кишечника в кровь. Вместе с водой при этом всасываются не только те минералы, которые были в ней, но и органические и минеральные вещества, попавшие в организм с пищей. Это возможно благодаря тому, что вода является абсолютным растворителем. Она способна растворять буквально все попавшие в её среду вещества.

Кровеносная система является основным путём «доставки» жизненно необходимых питательных веществ, витаминов и микроэлементов к клеткам организма. Кровь состоит наполовину из кровяных телец, наполовину из плазмы. А плазма представляет собой именно воду с растворёнными в ней органическими и неорганическими веществами. Эти вещества питают каждую живую клетку.

В человеческом теле 60% жидкости содержится внутри клеток, 40% — это межклеточная жидкость.

Стоит отметить, что человеческие органы «потребляют» воду в разном количестве.

Для сравнения, рассмотрим содержание воды в разных внутренних органах и системах:

• мозг – 90%;
• сердце, лёгкие, почки – 80%;
• кожа – 70%;
• кости – 25%;
• зубы – 10%.

Удивительно, что самым «водянистым» органом оказывается мозг. Из этого можно сделать вывод, что при недостатке жидкости в организме страдают, в первую очередь, мыслительные процессы. Это подтверждается тем, что путешественники в пустыне, страдающие от жажды, отмечают спутанность мышления и испытываю галлюцинации.

Не менее удивительно, что такие, казалось бы, «сухие» части тела, как зубы и кости, тоже содержат жидкость, и немало.

После того, как вода обеспечила все органы и клетки питательными веществами, минералами и витаминами, она должна покинуть организм. Но при этом она выполняет еще одну важнейшую функцию.

В результате происходящих в тканях биохимических реакций (переработки белков и углеводов) в клетках появляются отработанные вещества – шлаки. Вода снова выступает в роли растворителя. Она растворяет и выводит все отходы жизнедеятельности сначала из каждой клетки, а затем из организма.

Покидает организм вода разными путями. Половина её выводится через мочевыделительную систему. Если принять условную норму потребления жидкости в день в объёме 2 литра, то почки выводят 1 литр ежедневно. Ещё 300 мл выводится через кишечник. Целых 400 мл (два стакана!) воды испаряется через кожу. И более 300 мл человек просто выдыхает.

Такое важное путешествие по всем системам человеческого тела вода совершает ежедневно. За одни сутки обновляется 6% всей жидкости в теле, а за 10 дней – половина. Можно с уверенностью утверждать, что за срок чуть более 20 дней вся вода полностью обновляется. Получается, что за такой период сам человек становится иным более чем на 70%.

Кроме основных функций (доставки питательных веществ и выведения шлаков) вода выполняет также следующие задачи:

• участвует в процессе терморегуляции, охлаждая организм потоотделением;
• улучшает состояние суставов, являясь основным компонентом межсуставной смазки;
• регулирует кровяное давление, нормализуя тонус сосудов и состояние крови;
• улучшает пищеварение, приводя в норму повышенную кислотность;
• поддерживает в хорошем состоянии кожу и волосы;
• помогает эффективно бороться с ожирением, выводя шлаки из организма и регулируя повышенный аппетит.

Вред воды для организма

Несмотря на свои полезные свойства, в некоторых случаях вода способна причинить вред организму человека.

Ни в коем случае нельзя пить дистиллированную воду, она является слишком мощным растворителем и вымывает кальций – основу скелета.

Морская вода тоже непригодна для питья. Количество хлорида натрия в ней таково, что при попадании в организм начинается процесс осмоса: на вывод лишней соли тратится больше воды, чем было выпито. Это чревато обезвоживанием. Именно поэтому потерпевшие кораблекрушение в открытом море погибали от жажды посреди воды.

Не стоит пить слишком горячую воду. От неё страдает зубная эмаль и слизистая внутренних органов, а последнее вызывает панкреатит.

Чем опасна очень холодная вода, знает каждый ребенок. Переохлаждение миндалин ведёт к ангинам и другим неприятным последствиям. Органы пищеварения также страдают, возможны спазмы и разрывы сосудов. При этом ледяной водой напиться нельзя, она не усваивается организмом.

Не менее опасна вода из так называемых «святых источников» и всевозможных родников. Химический состав её неизвестен. Возможно, в грунтовые воды, из которых вода поступает в родник, попадают отходы производств или стоки со свалок. Бактериологические пробы с таких источников также берут крайне редко, не исключено наличие возбудителей опасных инфекционных заболеваний.

Норма потребления воды для человека

Упомянутые выше 2 литра потребляемой в день жидкости – весьма условная цифра. Норма потребления воды для человека индивидуальна и зависит как от самого организма, так и от внешних условий.

Правильным будет прислушиваться к самочувствию и соблюдать водный баланс: сколько воды покидает тело, столько и нужно выпить, чтобы восполнить потери влаги.

Человек, занимающийся физическим трудом, потеет и выдыхает много пара. Значит, он будет пить больше, чем сотрудник офиса, спокойно сидящий за столом.

Зимой организму требуется меньше жидкости, чем летом, ведь с потоотделением вода почти не выводится.

Жителям жарких стран приходится пить больше, чем северянам. Их норма потребления достигает 3,5 литров в день, а в очень экстремальных температурных условиях потребуется до 6 литров.

Почувствовать нехватку жидкости в организме очень легко, надо лишь быть внимательным к себе. Симптомами обезвоживания являются сухость слизистых рта и глаз, сильная жажда, учащённое дыхание, головокружение из-за пониженного кровяного давления, слабость, судороги, отсутствие выделения пота, проблемы с мочеиспусканием и запор, в тяжелых случаях обмороки.

Как правильно пить воду

Чтобы вода приносила максимальную пользу, пить её нужно небольшими порциями на протяжении дня.

Первый стакан воды нужно выпить сразу после пробуждения, это запустит обменные процессы в организме и восполнит ночные потери жидкости

Далее нужно выпивать по одному стакану за полчаса до каждого приёма пищи. Это снизит ложное чувство голода и позволит избежать переедания.

После еды следует попить воды через 2-2,5 часа, чтобы пищеварительный процесс завершился поступлением необходимой жидкости.

Не стоит забывать пить воду за 30-40 минут до спортивной тренировки, а также за час до сна.

В остальное время питьевой режим должен быть основан на чувстве комфорта. Организм сам подскажет, когда и сколько нужно выпить воды, нужно только прислушаться к сигналам собственного тела.

Интересно, что иногда человек ощущает жажду, как голод. Можно попробовать заменить перекусы стаканом воды. Часто этого бывает достаточно, чтобы унять аппетит.

Важно, что чувство жажды, которое не проходит даже при обильном питье, может быть симптомом серьёзных заболеваний. В этих случаях следует обратиться к врачу как можно скорее.

Калорийность воды

Чистая жидкость не содержит питательных веществ – белков, жиров и углеводов. Поэтому калорийность воды составляет 0 Ккал. Она является идеальным диетическим напитком, при условии, что в нее не добавлены мёд, сахар и другие подсластители. Однако следует учитывать, что напитки на основе воды, такие как чай и кофе, могут быть калорийны из-за добавок молока, сахара, сливок. Такие напитки называться водой уже никак не могут, по своему составу они ближе к еде.