Химический состав воды кратко

Обновлено: 05.07.2024

Несмотря на всем известную со школьных времен формулу Н₂О, водород и кислород – далеко не все химические элементы в составе воды. На самом деле различных веществ в ней гораздо больше, причем как полезных, так и вредных для здоровья человека.

Именно поэтому состав воды так жестко регламентируется нормами СанПиН и ГОСТ. Но на что конкретно стоит обращать внимание? Понять это весьма затруднительно, если не знать, какие еще элементы присутствуют в воде, и в какой концентрации они являются безопасными.

Основные химические элементы в составе воды

В питьевой воде содержится множество химических элементов. Многие из них необходимы человеку для здоровья, например магний, кальций, калий, натрий и другие. Некоторые минералы организм принимает по отдельности, остальные – в связке друг с другом. Среди них – кальций и магний, которые действуют только совместно. Именно поэтому при недостатке в организме этих минералов сначала пьют кальций, а позже добавляют магний.

Концентрация химических элементов в воде из разных источников будет отличаться. Вода из горного ручья богата минералами. Водопроводная, напротив, не содержит многих компонентов.

Основные химические элементы в составе воды

Далее рассмотрим, какими полезными свойствами обладают разные химические элементы в составе воды.

Чаще всего в организме не хватает кальция, а он между тем необходим для разных органов и тканей. Кальций содержится в кровеносной системе, формирует кости, необходим для работы мышц и нормальной нервной деятельности. При недостатке этого химического элемента в организме становятся хрупкими кости, ногти и волосы и дают сбой многие жизненные процессы.

Три исследования, которые помогут остановить старение

Такой простой элемент как вода всегда считался жизненно важным и необходимым. Но вместе с тем, то количество мифов о воде, научных фактов и мнений, которые ежедневно навязывают, а потом опровергают, побуждает искать ответы на вопросы. Чтобы помочь вам, мы с командой подготовили вебинар и подарок: 3 уникальных материала, основанные на опыте наших экспертов о продлении молодости с помощью воды. После прохождения нашего бесплатного вебинара вы узнаете:

практикующий врач терапевт-диетолог, натуропат

Сразу после регистрации вы получите подборку исследований:

Старение: остановить нельзя смириться К каким выводам пришли ученые 21 века, изучая воду и ее способность продлевать молодость

На самом деле, мы ничего не знаем о воде Важная информация для продления молодости, которую нам могли рассказать еще в школе

Водородная вода - самое мощное природное средство для продления молодости Почему вода, обогащенная водородом, считается самым эффективным, безопасным и доступным способом продлить молодость

Узнайте, как вода может заботиться о вашем здоровье, молодости и красоте на бесплатном вебинаре врача-диетолога Артёма Хачатряна!

Калий активно используется для построения сердечной стенки и необходим для здоровья сердечно-сосудистой системы. Этот минерал важно дополнительно принимать спортсменам и пожилым людям, потому что они часто испытывают его недостаток. При дефиците кальция бывают проблемы с мышцами, утомляемость и аритмия.

Химический элемент, входящий в состав минеральной воды и естественных природных источников. Магний участвует в работе сердечно-сосудистой и нервной систем. При дефиците минерала наступает быстрая усталость, апатия, мышечные судороги и нарушения сердечного ритма. Магний выводится из организма во время тренировок вместе с потом, теряется при нервных нагрузках и злоупотреблении алкоголем. Повышенное содержание магниевых солей делает воду слишком жесткой. Употребление такой жидкости в пищу вредит здоровью, а использование ее для хозяйственных нужд выводит из строя бытовую технику.

Натрий в большом количестве присутствует в щелочных минеральных водах и является ее основным действующим элементом. Он регулирует содержание кислоты в желудке, а также нормализует рН всего организма. Натрий необходим для продвижения углеводов в желудочно-кишечном тракте и работы нервной системы. Если в воде присутствует много натриевой соли, она становится жесткой и непригодной для использования.

Основные химические элементы в составе воды

Этот компонент необходим для работы щитовидной железы, дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Он помогает формированию многих гормонов, регулирует деятельность головного мозга.

Важный химический элемент, который способствует нормальному обмену веществ, укреплению иммунитета, костной ткани, суставов, нервной системы, а также поддерживает здоровый вид кожи, ногтей и волос.

Железо необходимо для кроветворения, укрепления иммунной защиты, работы щитовидной железы. Элемент влияет на метаболизм и состояние мышц. При недостатке железа у человека развивается анемия, кровь плохо снабжает органы и ткани питательными веществами. Элемент рекомендуется принимать вместе с витамином С для лучшего усвоения.

Химический элемент полезен для зубов, формирования волос, ногтей. Фтор необходим для кроветворной системы и предупреждения заболеваний костей.

Цинк укрепляет иммунитет, костную ткань, кожные покровы, стимулируют мозговую деятельность. Также он необходим для нормализации метаболизма и производства гормонов. Элемент принимают для лучшего усвоения витамина А.

Это соли хлороводородной кислоты, производимые взаимодействием неметаллов с хлором. Они участвуют в выработке желудочного сока, регулируют рН-баланс. При избыточном употреблении хлориды негативно влияют на организм человека. Если в воде содержится много таких соединений, она приобретает специфический неприятный запах и вкус. Большое количество хлоридов появляется в воде в результате ее промышленного очищения от вредных микроорганизмов.

Производные серной кислоты. При взаимодействии с магнием и натрием они способны улучшать пищеварительные процессы. Также употребление воды с сульфатами защищает от мочекаменной болезни, способствует очищению организма от опасных соединений.

Нормы качества питьевой воды

Химические элементы в составе воды и их допустимые значения для безопасности людей, а также для функционирования бытовой техники и водопроводной системы определяется санитарно-гигиеническими требованиями. Безопасные концентрации разных химических элементов в воде опубликованы в СанПиН и ГОСТах.

Кстати, нормативы для питьевой воды и технической, подаваемой на производство, отличаются. Какими параметрами руководствуются при анализе состава жидкости:

Физические: к ним относится цвет, запах, мутность.

Химические: присутствие примесей.

Биологические: наличие или отсутствие бактерий, вирусов, грибов.

Радиоактивность: оценка альфа- и бета-активности жидкости.

Нормы качества питьевой воды

Регулярно государственными лабораториями проводятся исследования водных ресурсов в разных российских городах и составляется список мест, где самая чистая вода по параметрам ГОСТ. Первые строчки рейтинга занимали Йошкар-Ола и Саранск, а последние – Нефтеюганск, Ставрополь, Керчь и Петрозаводск. В Европе к качеству воды относятся более серьезно, их критерии качества превосходят российские. Самые высокие оценки по нашему СанПиН далеко отстают от высоких стандартов Швеции, Норвегии, Германии и других государств Евросоюза.

Предельно допустимые значения содержания химических элементов в составе питьевой воды

Оценку качества воды и ее пригодности для употребления в пищу нужно проводить комплексно, анализируя общий состав структуры и концентрацию каждого химического элемента. Присутствие в воде нескольких тяжелых металлов в допустимых пределах по СанПиН могут усиливать отрицательное действие друг друга на человеческий организм. При наличии множества похожих химических элементов, входящий в состав воды, проводится оценка влияния каждого из них в отдельности. После получения итогов исследования делают вывод о безопасности применения воды или необходимости ее дополнительной фильтрации.

В мире почти не существует женщин, которые бы ни разу не сидели на диете. Рано или поздно с желанием скинуть пару килограммов сталкивается каждая.

Чтобы заветная цифра на весах скорее появилась, внедрите в свою жизнь 3 здоровые и супер простые привычки: мы подготовили с экспертами документ, где подробно описываем их.

Практикующий врач терапевт- диетолог, натуропат

Существующие нормы допустимого содержания различных химических элементов в питьевой воде приводятся в таблице:

Качество воды зависит не только от наличия и количества различных химических элементов в ее составе, но и от других факторов. Их обнаруживают в результате анализа жидкостей. Эти параметры влияют на чистоту и допустимость применения воды человеком в пищу.

К одному из таких факторов относится уровень pH. Он показывает кислотность, а также насколько активны ионы водорода в жидкости. Нормальным уровнем кислотности считается показатель в 6–8.

Предельно допустимые значения содержания химических элементов в составе питьевой воды

Жесткость воды определяется содержанием солей магния и кальция и их номинальной концентрацией. Употребление слишком большого количества этих химических элементов в составе воды оказывает плохое влияние на здоровье человека и может привести к развитию мочекаменной болезни. Недостаток содержания в жидкости, используемой для питья, кальция и магния тоже вреден. Со временем в организме развивается дефицит этих элементов и увеличивается риск патологий сердечно-сосудистой системы. Наиболее пригодной водой считается жидкость средней жесткости с содержанием солей от 4 до 8 ммоль на литр.

При анализе питьевой воды обращают внимание на ее органолептические свойства, к которым относятся запах, мутность, вкус. Вирусо-бактериологические факторы, радиологические показатели также значительно определяют пригодность жидкости для ее употребления внутрь организма.

цветность – не выше 20 градусов (иногда допустимо повышение до 35 градусов для некоторых систем водоснабжения по распоряжению главного санитарного врача РФ);

мутность – не выше 1,5 мг/литр и не выше 2,6 ЕМФ (показатели наличия каолина и формалина соответственно);

привкус – до 2 баллов.

При оценке содержания радиоактивных элементов руководствуются следующими принятыми нормами: общая альфа-радиоактивность не должна превышать 0,1 Бк, общая бета-радиоактивность должна оставаться в пределах 1 Бк.

Способы улучшения химических показателей воды

Вода имеет большое значение для здоровья человека. От ее качества зависит продолжительность жизни, состояние всех органов и тканей. Если есть трудности с доступом к чистой воде, можно использовать некоторые способы для улучшения химических и органолептических свойств жидкости. К ним относится, прежде всего, фильтрация, а также более простые домашние способы.

Отстаивание

Устранить химический элемент хлор, входящий в состав воды, можно при помощи отстаивания. Жидкость наливают в емкость и оставляют открытой на 5-6 часов. Из общей массы можно использовать только ¾ части. Оставшийся мутный осадок необходимо слить.

Этот способ помогает смягчить жидкость, удалить излишек солей. Сначала воду нужно отстоять. Затем жидкость требуется кипятить около часа на среднем огне. Этот способ не всегда эффективен, так как во время тепловой обработки увеличивается концентрация различных металлов в воде, что негативно сказывается на сердечной мышце.

Способы улучшения химических показателей воды

Замораживание

При заморозке воды некоторые примеси поднимаются наверх и скапливаются в центре. Поэтому эти части льда удаляют и пьют оставшуюся талую жидкость.

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.

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.

1.4. Химический состав природной воды

Химический состав природной воды определяется значением рН, общей и карбонатной жесткости, сухого остатка и других компонентов химического состава: НСО₃ - , СО₃ 2- , СI - , SO₄ 2- , NO₃ - , Na + , K + , NH₄ + , Ca 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ .

Все вещества, растворенные в природной воде, содержатся в виде сложного комплекса минеральных и органических веществ в разных формах, а именно, в ионно-молекулярном и коллоидном состоянии, которые принято разделять на 5 групп:

1. основные ионы, содержащиеся в наибольшем количестве. К таким ионам относятся: натрий, калий, кальций, магний, сульфаты, карбонаты, хлориды, гидрокарбонаты;

2. растворенные газы (N₂, O₂, оксид углерода CO₂, сероводород H₂S и др.);

3. биогенные элементы (соединения фосфора, азота, кремния);

4. микроэлементы (соединения всех остальных химических элементов;

5. органические вещества.

4.1. Основные ионы

Ионы щелочных металлов ( Na + , K + )

Из ионов щелочных металлов в природных водах в наибольших количествах находится натрий, затем в значительно меньших количествах калий, а из прочих встречается в заметном содержании лишь рубидий (в морской воде около 0,2 мг/л) и литий (в морской воде около 0,1 мг/л). Ион натрия, по распространенности среди катионов, стоит на первом месте, составляя больше общего содержания всех остальных катионов в природной воде. Ион натрия является характерным ионом сильноминерализованных вод. В морской воде содержание ионов натрия составляет около 84% от веса всех катионов.

Основным источником появления ионов щелочных металлов в природной воде являются продукты, получающиеся при выветривании коренных пород. Процесс выветривания алюмосиликатов можно изобразить следующей схемой:

Другим важнейшим источником появления натрия в природных водах являются его залежи, преимущественно в виде хлористых солей.

Большое содержание натрия по сравнению с калием в природных водах объясняется, с одной стороны, лучшей сорбцией калий поглощающим комплексом почв и пород, с другой – тем, что калий, являясь питательной солью, необходимой для растений, извлекается ими в гораздо больших количествах, чем натрия.

Таким образом, натрий, несмотря на худшую, чем у калия, растворимость его солей, оказывается значительно более распространенным ионом в природной воде.

Ионы магния (Mg 2+ ) и кальция (Ca 2+ )

Ион магния встречается почти во всех природных водах и по общему количеству среди катионов он уступает только натрию. Вместе с тем, сравнительно редко встречаются воды, где доминирующим катионом является магний. Обычно же в мало минерализованных водах первое место занимает кальций, а в сильноминерализованных натрий.

Основным источником появления кальция в природных водах являются известняки. Они растворяются угольной кислотой (Н₂СО₃), находящейся в воде, которая вступает с ними во взаимодействие по уравнению:

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.

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.

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, ,
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.

Читайте также: