О воде много известно, но она по-прежнему не перестает нас удивлять новыми открытиями. Поэтому фраза "Вода - это жизнь" для многих из нас пока что ничего не значит. И за беспечное отношение к ней вода жестоко мстит нам. Задумайтесь, что вы знаете о воде? Как ни удивительно, но вода до сих пор остается наиболее малоизученным веществом Природы. Очевидно, это произошло потому, что ее очень много, она вездесуща, она вокруг нас, над нами, под нами, в нас.
Вода - одно из самых распространенных на Земле соединений. Молекулы воды обнаружены в межзвездном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет Солнечной системы и их спутников. Количество воды на поверхности земли оценивается в 1,39 ? 1018т. Общий объем воды на Земле составляет около 1 500 000 000 км3. Если эту воду равномерно распределить по поверхности Земли, то толщина ее слоя составила бы почти 4 км.
Из чего же складывается этот запас воды? Большая часть воды - 97% находится в океанах и морях. Объем воды в океане оценивается в 1 370 000 000 км3. Лишь 3% воды находится на континентах. В реках и озерах земного шара содержится примерно 400 000 км3 пресной воды. Большая часть пресных вод (68,7%) сосредоточена в ледниках и залегающем снежном покрове, основные запасы которых находятся в Антарктиде. Ледяной щит включает около 25 млн км3 воды. Масса ледников Арктики, Антарктики и высокогорных районов - 2,4 ? 1016т. Значительное количество воды содержится в земной коре (подземные воды). Общие запасы подземных вод составляют примерно 8 млн км3. В атмосфере находится 1,3 ? 1013т. воды. В каждый момент времени в ней содержится 13000 км3 воды. Если бы атмосферная вода вдруг стала жидкостью и равномерно растеклась по поверхности Земли, то слой осадков составил бы всего 24 мм.
Ученые подсчитали и массу воды, имеющейся на нашей планете - 2 000 000 000 млн.т. Здесь учитывается вся вода: морей, океанов, вода в виде пара в атмосфере, и в виде льда, вода, находящаяся в твердой оболочке Земли и наконец, сосредоточенная в биологических объектах.
Вода входит в состав многих минералов и горных пород, присутствует в почве и во всех организмах. Так, например, тело взрослого человека на 65% состоит из воды. Вода входит в состав всех его органов и тканей: в сердце, легких, почках её около 80%, в крови - 83%, в костях - 30%, в зубной эмали - 0,3%, в биологических жидкостях организма (слюне, желудочном соке, моче и т.д.) - 95-99%.
Тело рыб содержит 80% воды, водорослей - 90%. Подсчитано, что содержание воды в тканях живых организмов примерно в шесть раз превышает ее количество во всех реках земного шара.
Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. "Вода дороже золота" - утверждали бедуины всю жизнь кочевавшие в песках. Они знали, что никакие богатства не спасут путника в пустыне, если иссякнут запасы воды. В живом организме вода - это среда, в которой осуществляются химические реакции. Процессы пищеварения и усвоения пищи человеком и животными связаны с переводом питательных веществ в раствор. Вода вымывает из клеток отработанные продукты обмена веществ и играет важную роль в регуляции температуры тела. Исключение ее из организма может привести к смерти уже через несколько дней.
Человек и животные могут в своем организме синтезировать первичную воду, образовывать ее при сгорании пищевых продуктов и самих тканей. У верблюда, например, жир, содержащийся в горбу, может путем окисления дать 40 л воды.
Связь между водой и жизнью столь велика, что даже позволила В.И. Вернадскому "рассматривать жизнь, как особую коллоидальную водную систему..., как особое царство природных вод".
Количество воды, содержащейся в живых существах, составляет в каждый данный момент громадную величину. Силами жизни в течение одного года перемещаются десятые доли процента всего океана, а за несколько сотен лет через живое вещество проходят массы воды, превышающие массу Мирового океана.
Биохимический состав океанической воды близок к составу крови животных и человека.
СРАВНИТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ В КРОВИ ЧЕЛОВЕКА И В МИРОВОМ ОКЕАНЕ, %
Элементы Состав крови человека Состав Мирового Океана
Хлор 49,3 55,0
Натрий 30,0 30,6
Кислород 9,9 5,6
Калий 1,8 1,1
Кальций 0,8 1,2
Три состояния воды
Известно, что в природе вода может находиться в трех различных состояниях, таких как: твердое, жидкое или газообразное. Облака, снег и дождь представляют собой различные состояния воды. Облако состоит из множества капелек воды или кристалликов льда, снежинка - это совокупность мельчайших кристалликов льда, а дождь - всего лишь жидкая вода.
Вода, находящаяся в газообразном состоянии, называется водяным паром. Когда говорят о количестве влажности в воздухе, обычно подразумевают количество водяных паров. Если воздух описывается как "влажный", это означает, что в воздухе содержится большое количество водяных паров.
Лед - твердое состояние воды. Толстый слой льда имеет голубоватый цвет, что связано с особенностями преломления им света. Сжимаемость льда очень низка. Лед при нормальном давлении существует только при температуре 0° С или ниже и обладает меньшей плотностью, чем холодная вода. Именно поэтому айсберги плавают в воде. При этом, поскольку отношение плотностей льда и воды при 0° С постоянно, лед всегда выступает из воды на определенную часть, а именно на 1/5 своего объема.
Физико-химические свойства воды
Многие столетия люди не знали, что представляет собой вода, и как появилась она на планете. До XIX века люди не знали, что вода - химическое соединение. Ее считали обычным химическим элементом. После этого свыше ста лет все и всюду считали, что вода - соединение, описываемое единственно возможной формулой H2O.
В 1932 году мир облетела сенсация: кроме обычной воды, в природе существует еще и тяжелая вода. Сегодня известно, что изотопных разновидностей воды может быть 135. Состав воды, даже полностью освобожденной от минеральных и органических примесей, сложен и многообразен. Такое непростое это "простейшее соединение" - вода.
Всё многообразие свойств воды и необычность их проявления определяется, в конечном счете, физической природой этих атомов, способом их объединения в молекулу и группировкой образовавшихся молекул. Постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, вода фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного состава. Она проявляет себя, как универсальный растворитель. Ее растворяющему действию, в той или иной мере, подвластны и твердые тела, и жидкости, и газы.
Исследователи раскрывают все более тонкие и сложные механизмы "внутренней организации" водной массы. Изучение воды дает все новые факты, углубляя и усложняя наши представления об окружающем мире. Развитие этих представлений помогает нам понять свойства воды и особенности взаимодействия ее с другими веществами.
Воду считают самым трудным из всех веществ, изучаемых физиками и химиками. Химический состав вод может быть одинаков, а их воздействие на организм разным, потому что каждая вода формировалась в конкретных условиях. И если жизнь - это одушевленная вода, то, также как и жизнь, вода многолика и характеристики ее бесконечны.
Вода, на первый взгляд, простое химическое соединение водорода и кислорода, но именно она является универсальным растворителем значительного количества веществ, поэтому в природе химически чистой воды нет. Особенно ярко свойства растворителя проявляются в морской воде, в ней растворяются почти все вещества. Около семидесяти элементов Периодической системы содержатся в ней в обнаруживаемых количествах. Даже редкие и радиоактивные элементы находятся в водах морей и океанов. В наибольшем количестве содержатся хлор, натрий, магний, сера, кальций, калий, бром, углерод, стронций, бор. Одного только золота растворено в водах океана по 3 кг на душу населения Земли.
По содержанию растворенных в ней веществ вода делится на 3 класса: пресная, соленая и рассолы. Наибольшее значение в быту имеет пресная вода. Хотя вода покрывает три четверти поверхности Земли и запасы ее огромны и постоянно поддерживаются кругооборотом воды в природе, проблема обеспечения пресной водой во многих районах земного шара не решена и с развтием научно-технического прогресса обостряется.
Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.
Наличие в воде различных веществ свидетельствует о ее высокой растворяющей способности. Это основное свойство воды. Вся практическая деятельность человека, с самой глубокой древности, связана с использованием воды и водных растворов и для приготовления пищи и для других житейских надобностей.
Роль воды в жизни нашей планеты удивительна и, как ни странно, раскрыта еще не до конца. Океаны, покрывающие Землю, являются единым огромным своеобразным термостатом, который летом не дает Земле перегреваться, а зимой постоянно снабжает континенты теплом. Водная поверхность планеты поглощает избыток углекислого газа в атмосфере, иначе Земля бы перегрелась из-за "парникового эффекта".
Интересно и, оказывается, очень важно, что, в отличие от других веществ, вода при замерзании не уплотняется, а расширяется. Молекулы льдоподобной воды расположены таким образом, что между ними возникают большие пустоты, а поэтому лед рыхлообразный, то есть легче, чем жидкая вода, и поэтому не тонет. Представим себе на минуту, что вода не обладала бы этим чрезвычайно редким свойством. Что могло бы произойти? В этом случае жизнь на нашей планете не могла бы даже возникнуть. Лед, едва появившись на поверхности водоема, как любое другое твердое вещество, тут же погружался бы на дно, и тогда промерзли бы насквозь не только пруды и реки, но и океаны. Молекулярная структура воды. Анализ данных, полученных из спектров поглощения, показал, что три атома в молекуле воды образуют равнобедренный треугольник с двумя атомами водорода в основании и кислородом в вершине: Валентный угол HOH равен 104,31°. Атомы водорода так глубоко "внедрены" в атом кислорода, что молекула оказывается почти сферической.
Температура замерзания и таяния воды 0° С, а кипения - 100° С. Толстый слой воды имеет голубой цвет, что обусловливается не только ее физическими свойствами, но и присутствием взвешенных частиц примесей. Вода горных рек зеленоватая из-за содержащихся в ней взвешенных частиц карбоната кальция. Чистая вода - плохой проводник электричества.
Сжимаемость воды очень мала. Плотность воды максимальна при 4° С. Это объясняется свойствами водородных связей ее молекул. Если оставить воду в открытой емкости, то она постепенно испарится - все ее молекулы перейдут в воздух. В то же время вода, находящаяся в плотно закупоренном сосуде испаряется лишь частично, т.е. при определенном давлении водяных паров между водой и воздухом, находящимся над ней, устанавливается равновесие. Давление паров в равновесии зависит от температуры и называется давлением насыщенного пара (или его упругостью). При обычном давлении 760 мм рт.ст. вода кипит при 100° С, а на высоте 2900 м над уровнем моря атмосферное давление падает до 525 мм рт.ст. и температура кипения оказывается равной 90° С. Испарение происходит даже с поверхности снега и льда, именно поэтому высыхает на морозе мокрое белье. Вязкость воды с ростом температуры быстро уменьшается и при 100° С оказывается в 8 раз меньше, чем при 0° С.
Физико-химико-информационные свойства воды
Основные физико-химические свойства воды влияют на все процессы, в которых вода принимает участие. Наиболее важны, на наш взгляд, следующие свойства.
1. Поверхностное натяжение - это степень сцепления молекул воды друг с другом. Органические и неорганические соединения растворяются в жидких средах, содержащих воду, поэтому поверхностное натяжение потребляемой нами воды имеет большое значение. Любая жидкость в организме содержит воду и, так или иначе, участвует в реакциях. Вода в организме играет роль растворителя, обеспечивает транспортную систему и служит средой обитания наших клеток. Поэтому, чем ниже поверхностное натяжение, соответственно, выше растворяющая способность воды, тем лучше вода выполняет свои основные функции. В том числе и роль транспортной системы. Поверхностное натяжение определяет смачиваемость воды и ее растворяющие свойства. Чем ниже поверхностное натяжение, тем выше растворяющие свойства, тем выше текучесть. Все три величины - поверхностное натяжение, текучесть и растворяющая способность - связаны между собой.
2. Кислотно-щелочное равновесие воды. Основные жизненные среды (кровь, лимфа, слюна, межклеточная жидкость, спинномозговая жидкость и др.) имеют слабощелочную реакцию. При сдвигах их в кислую сторону, меняются биохимические процессы, организм закисляется. Это ведет к развитию болезней.
3. Окислительно-восстановительный потенциал воды. Это способность воды вступать в биохимические реакции. Она определяется наличием свободных электронов в воде. Это очень важный показатель для организма человека.
4. Жесткость воды - наличие в ней различных солей.
5. Температура воды определяет скорость протекания биохимических реакций.
6. Минерализация воды. Наличие в воде макро- и микроэлементов необходимо для жизнедеятельности организма человека. Жидкости организма представляют собой электролиты, восполняемые минералами, в том числе и за счет воды.
7. Экология воды - химическое загрязнение и биогенное загрязнение. Чистота воды - наличие в ней примесей, бактерий, солей тяжелых металлов, хлора и др.
8. Структура воды. Вода представляет собой жидкий кристалл. Диполи молекулы воды ориентируются в пространстве определенным образом, соединяясь в структурные конгломераты. Это позволяет жидкости составлять единую биоэнергоинформационную среду. Когда вода находится в состоянии твердого кристалла (льда), молекулярная решетка жестко ориентирована. При таянии разрываются жесткие структурные молекулярные связи. И часть молекул, высвобождаясь, образует жидкую среду. В организме вся жидкость структурирована особым образом.
9. Информационная память воды. За счет структуры кристалла происходит запись информации, исходящей от биополя. Это одно из очень важных свойств воды, имеющее большое значение для всего живого.
10. Хадо - волновая энергетика воды.
Жесткость-мягкость воды
Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.
Понятие жесткости воды принято связывать с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости), способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na+) таким свойством не обладают.
На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столько небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, "вклад" в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ba2+).
Различают следующие виды жесткости.
Общая жесткость - определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.
Карбонатная жесткость - обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.
Некарбонатная жесткость - обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).
Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.
Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Ca2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л, содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать несколько граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды.
В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки-сотни мг-экв/дм3).
Влияние жесткости на качество воды
С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Порог вкуса для иона кальция лежит (в пересчете на мг-эквивалент) в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. В некоторых случаях для потребителей приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения.
Всемирная Организация Здравоохранения не предлагает какой-либо рекомендуемой величины жесткости по показаниям влияния на здоровье. В материалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявил статистически обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные недостаточны для вывода о причинном характере этой связи. Аналогичным образом, однозначно не доказано, что мягкая вода оказывает отрицательный баланс минеральных веществ в организме человека.
Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше 4 мг-экв/л может вызвать в распределительной системе отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании. Именно поэтому нормами Котлонадзора вводятся очень строгие требования к величине жесткости воды, используемой для питания котлов (0,05-0,1 мг-экв/л).
Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло, стиральные порошки, шампуни) происходит образование "мыльных шлаков" в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств. Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, волосах (неприятное чувство "жестких" волос хорошо известно многим).
Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействия является характерный "скрип" чисто вымытой кожи или волос.
Оказывается, что вызывающее у некоторых раздражение чувство "мылкости" после пользования мягкой водой является признаком того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановления той защиты кожи, которой нас и так снабдила матушка Природа.
Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений (особенно в теплотехнике) иногда приходится проводить специальную обработку воды с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.
Температура воды
Вода - одно из самых удивительных веществ в природе. Например, ее теплоемкость - 4,1868 кДж/кг, что почти вдвое превышает таковую растительных масел, ацетона, фенола, глицерина, спирта, парафина. До сих пор дискутируется проблема 37-градусной температуры в животном мире. Как известно, при нагревании любого вещества теплоемкость его возрастает. Любого, кроме воды: при ее нагревании от 0 до 37 градусов теплоемкость падает, и лишь при дальнейшем нагревании начинает возрастать.
Этот факт означает, что при 36-37 градусах для повышения температуры некоторого объема воды необходимо минимальное количество тепла. Видимо, именно это свойство воды явилось селектирующим фактором эволюции в выработке теплокровности на уровне 37° С.
Температура воды - величина независимая, одинаково влияет на протекание физиологических процессов и физико-химических реакций. При повышении температуры на 10° С в 2-3 раза ускоряется обмен веществ в живом организме, уменьшается растворимость газов, многократно возрастает активный перенос элементов и их взаимодействие.
Человек не может жить при температуре тела выше 42° С. Это последняя отметка на термометре.
Нам еще предстоит разобраться, что происходит в организме с водой, когда температура поднимается с 36,6° до 37,1-37,2° С. Почему резко усиливается иммунитет? Какое состояние воды межклеточной, внутриклеточной и сосудистой обеспечивает активизацию всех защитных процессов. А что несет с собой температура 38° С? И где грань оптимального иммунитета? Вода готовит нам еще много тайн и загадок. И цена этим отгадкам - наша жизнь!
Поверхностное натяжение
Одним из очень важных параметров воды является поверхностное натяжение. Оно определяет силу сцепления между молекулами воды, а также геометрическую форму поверхности жидкости. Например, из-за сил поверхностного натяжения в разных случаях формируется капля, лужица, струя и т.д. Летучесть (испаряемость) жидкости тоже зависит от сил сцепления молекул. Чем меньше поверхностное натяжение, тем более летуча жидкость.
Самым низким поверхностным натяжением обладают спирты и растворители. Это, в свою очередь, определяет их активность, т.е. способность взаимодействовать с другими веществами. Если бы вода имела низкое поверхностное натяжение, она бы улетучилась или испарилась. При выливании воды из сосуда с широким горлом на поверхности воды на мгновение образуется выпуклость и определенное время она удерживается силами межмолекулярного сцепления. Потом происходит разрыв "верхней пленки" и жидкость выливается. Зрительно поверхностное натяжение можно представить следующим образом: если медленно наливать в чашку чай до краев, то какое-то время он не будет выливаться через край и в проходящем свете можно увидеть, что над поверхностью жидкости образовалась тончайшая пленка, которая не дает чаю выливаться. Она набухает по мере доливания, и только при, как говорится, "последней капле" жидкость выливается через край.
Поверхностное натяжение можно измерить. Единицей измерения является дин/см2. Водопроводная вода имеет поверхностное натяжение около 73 дин/см2, внутри- и внеклеточная жидкость около 43 дин/см2.
Существуют способы снижения поверхностного натяжения. Это нагревание, добавление биологически активных веществ (стиральных порошков, мыла, паст и т.д.). Степень поверхностного натяжения определяет "жидкость" воды. Образно говоря, вода бывает более "густая" и более "жидкая". Желательно, чтобы в организм поступала более "жидкая" вода, тогда клеткам не надо будет тратить энергию на преодоление поверхностного натяжения. Вода с низким поверхностным натяжением более биологически доступна. Она легче вступает в межмолекулярные взаимодействия.
Минерализация
Очень важен минеральный состав воды. Человек употребляет для питья воду, содержащую от 0,02 до 2 граммов минеральных веществ в 1 литре. Большое значение имеют вещества, находящиеся в малых дозах, но играющие важную роль во многих физиологических процессах организма. Например, длительное потребление питьевой воды, содержащей фтор в количестве менее 0,6 мг/л, ведет к развитию кариеса зубов.
Чрезвычайно важен баланс минерального состава воды. Фтор, йод, хлор, селен, кальций и многие другие элементы жизненно необходимы.
Недостаток или избыток их ионов в воде на обширных территориях Российской Федерации и зарубежных стран - серьезнейшая проблема, пассивность при решении которой, хотя бы фармакологическими методами, приводит к катастрофическим последствиям - пандемическим заболеваниям.
Суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ обычно выражается в мг/дм3 (до 1000 мг/дм3) и ‰ (промилле или тысячная доля пр минерализации более 1000 мг/дм3).
Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводность варьирует от 20 мкСм/см до 1500 мкСм/см. Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется в интервале от 40-50 мг/дм3 до 650 г/кг (плотность в этом случае уже значительно отличается от единицы). Удельная электропроводность атмосферных осадков (с минерализацией от 3 до 60 мг/дм3) составляет величины 20-120 мкСм/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.
В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна превышать величины 1000 мг/дм3. По согласованию с органами департамента санэпиднадзора для водопровода, подающего воду без соответствующей обработки (например, из артезианских скважин), допускается увеличение минерализации до 1500 мг/дм3.
Три состояния воды
Известно, что в природе вода может находиться в трех различных состояниях, таких как: твердое, жидкое или газообразное. Облака, снег и дождь представляют собой различные состояния воды. Облако состоит из множества капелек воды или кристалликов льда, снежинка - это совокупность мельчайших кристалликов льда, а дождь - всего лишь жидкая вода.
Вода, находящаяся в газообразном состоянии, называется водяным паром. Когда говорят о количестве влажности в воздухе, обычно подразумевают количество водяных паров. Если воздух описывается как "влажный", это означает, что в воздухе содержится большое количество водяных паров.
Лед - твердое состояние воды. Толстый слой льда имеет голубоватый цвет, что связано с особенностями преломления им света. Сжимаемость льда очень низка. Лед при нормальном давлении существует только при температуре 0° С или ниже и обладает меньшей плотностью, чем холодная вода. Именно поэтому айсберги плавают в воде. При этом, поскольку отношение плотностей льда и воды при 0° С постоянно, лед всегда выступает из воды на определенную часть, а именно на 1/5 своего объема.
Окислительно-восстановительный потенциал
Основными процессами, обеспечивающими жизнедеятельность любого организма, являются окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции, связанные с передачей или присоединением электронов.
Во время окислительных или восстановительных реакций изменяется электрический потенциал окисляемого или восстанавливаемого вещества: одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно - восстанавливается. Разность электрических потенциалов между ними и есть окислительно-восстановительный потенциал (ОВП).
Окислительно-восстановительный потенциал является мерой химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах.
В переводе на более понятный неспециалисту язык это означает, что ОВП, называемый также редокс-потенциал (от английского RedOx - Reduction/Oxidation), характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов. При измерениях (в электрохимии) величина этой разности обозначается как Eh и выражается в милливольтах. Чем выше концентрация компонентов, способных к окислению, к концентрации компонентов, могущих восстанавливаться, тем выше показатель редокс-потенциала. Такие вещества как кислород и хлор стремятся к принятию электронов и имеют высокий электрический потенциал, следовательно, окислителем может быть не только кислород, но и другие вещества (в частности, хлор), а вещества типа водорода, наоборот, охотно отдают электроны и имеют низкий электрический потенциал. Наибольший окислительной способностью обладает кислород, а восстановительной - водород, но между ними располагаются и другие вещества, присутствующие в воде и менее интенсивно выполняющие роль либо окислителей либо восстановителей.
Значение окислительно-восстановительного потенциала для каждой окислительно-восстановительной реакции может иметь как положительное, так и отрицательное значение.
В природной воде значение Eh колеблется от -400 до +700 мВ, что определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов. В условиях равновесия значение ОВП определенным образом характеризует водную среду, и его величина позволяет делать некоторые общие выводы о химическом составе воды.
В биохимии, в отличие от электрохимии, величины редокс-потенциала выражаются не в милливольтах, а в условных единицах rH (reduction Hydrogenii). Перевод результатов измерения ОВП при помощи прибора в условные единицы можно провести используя формулу Нернста или специальные таблицы.
"0" - означает чистый водород
"42" - чистый кислород
"28" - нейтральная среда
pH и rH тесно взаимосвязаны.
Окислительные процессы понижают показатель кислотно-щелочного равновесия (чем выше rH, тем ниже pH), восстановительные - способствуют повышению pH. В свою очередь показатель pH влияет на величину rH.
В организме человека энергия, выделяемая в ходе окислительно-восстановительных реакций, расходуется на поддержание гомеостаза (относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма) и регенерацию клеток организма, т.е. на обеспечение процессов жизнедеятельности организма.
ОВП внутренней среды организма человека, измеренный на платиновом электроде относительно хлорсеребряного электрона сравнения, в норме всегда меньше нуля, т.е. имеет отрицательные значения, которые обычно находятся в пределах от -100 до -200 милливольт. ОВП питьевой воды, измеренный таким же способом, практически всегда больше нуля, обычно находится в пределах от +100 до +400 мВ. Это справедливо практически для всех типов питьевой воды - той, которая течет из водопроводных кранов во всех городах мира, которая продается в стеклянных и пластиковых бутылках, которая получается после очистки в установках обратного осмоса и большинства разнообразных больших и малых водоочистительных систем.
Указанные различия ОВП внутренней среды организма человека и питьевой воды означают, что активность электронов во внутренней среде организма человека намного выше, чем активность электронов в питьевой воде.
Активность электронов является важнейшей характеристикой внутренней среды организма, поскольку напрямую связана с фундаментальными процессами жизнедеятельности. Практически все биологически важные системы, определяющие аккумуляцию и потребление энергии, репликацию и передачу наследственных признаков, всевозможные ферментативные системы организма, содержат молекулярные структуры с разделенными зарядами, напряженность электрического поля между которыми достигает 104 - 106 В/см. Исследования последних лет позволили установить, что именно эти поля в значительной мере определяют перенос зарядов в биологических системах и обусловливают селективность и автоконтроль отдельных стадий сложных биохимических превращений, и что ОВП, как показатель активности электронов, оказывает значительное влияние на функциональные свойства электроактивных компонентов биологических систем.
Когда обычная питьевая вода проникает в ткани человеческого (или иного) организма, она отнимает электроны от клеток и тканей, которые состоят из воды на 80-90%. В результате этого биологические структуры организма (клеточные мембраны, органоиды клеток, нуклеиновые кислоты и другие) подвергаются окислительному разрушению. Так организм изнашивается, стареет, жизненно-важные органы теряют свою функцию. Но эти негативные процессы могут быть замедлены, если в организм с питьем и пищей поступает вода, обладающая свойствами внутренней среды организма, т.е. обладающая защитными восстановительными свойствами. Это подтверждается многочисленными исследованиями в специализированных научных центрах в России и за рубежом.
Для того, чтобы организм оптимальным образом использовал в обменных процессах питьевую воду с положительным значением окислительно-восстановительного потенциала, ее ОВП должен соответствовать значению ОВП внутренней среды организма. Необходимое изменение ОВП воды в организме происходит за счет затраты электрической энергии клеточных мембран, т.е. энергии самого высокого уровня, энергии, которая фактически является конечным продуктом биохимической цепи трансформации питательных веществ.
Количество энергии, затрачиваемой организмом на достижение биосовместимости воды, пропорционально ее количеству и разности ОВП воды и внутренней среды организма.
Если поступающая в организм питьевая вода имеет ОВП близкий к значению ОВП внутренней среды организма человека, то электрическая энергия клеточных мембран (жизненная энергия организма) не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, поскольку обладает биологической совместимостью по этому параметру. Если питьевая вода имеет ОВП более отрицательный, чем ОВП внутренней среды организма, то она подпитывает его этой энергией, которая используется клетками как энергетический резерв антиоксидантной защиты организма от неблагоприятного влияния внешней среды.
Другие снежинки
Фотографии кристаллов воды, полученные Кеннетом Г. Либрехтом с помощью микроскопа высокого разрешения
                 
Источник: coral-club34.ru.
Рейтинг публикации:
|
