Дослідження складу столових та мінеральних бутильованих вод

Скачати

Мінеральні води утворюються за рахунок вадозних вод, морських вод, похованих у процесі нагромадження осадів, вивільнення конституційної води в умовах регіонального та контактового метаморфізму гірських порід. Ці води збагачуються солями і газами порід, з якими вони контактують. Хімічний склад і закономірності поширення мінеральних вод зумовлені особливостями геологічної будови, рельєфу, клімату та гідрології певних ділянок.

Мінеральні води — підземні (іноді поверхневі) води з підвищенним вмістом деяких хімічних елементів і сполук, а також газів, із специфічними фізико-хімічними властивостями (температура, радіоактивність та ін.), що справляють цілющий вплив на організм людини. Межею прісних і мінеральних вод вважають солоність в 1 г/л. Мінеральні води часто володіють цілющими властивостями. Зловживання мінеральною водою може призвести до важких наслідків для здоровя, тому вживати її рекомендується тільки з поради лікаря та в рекомендованій ним кількості.

На поверхні Землі виділяються провінції мінеральних вод, кожна з яких характерна своїми гідрогеологічними умовами, геологічним розвитком, походженням і фізико-хімічними характеристиками. Ізольовані пластові системи артезіанських басейнів — це провінції солоних вод і розсолів мінералізацією до 300—400 (600) г/дм3. Складчасті регіони і області омолоджених платформ відповідають провінціям вуглекислих мінеральних вод, а області з проявами новітніх тектонічних рухів — провінціям азотних слабкомінералізованих лужних, кременистих вод.

Мінеральні води використовують у медицині (бальнеологія, бальнеотерапія), деякі — в теплоенергетиці. У ширшому розумінні до мінеральних вод відносять також природні промислові води, з яких видобувають йод, бром, бор та інші компоненти, і термальні води, які використовуються з енергетичною метою. Порогом між прісними і мінеральними звичайно вважають мінералізацію 1 г/дм3. Понад 80 джерел мінеральних вод України використовуються для 50 курортів, 20 бальнеолікарень, 40 заводів лікувально-столових вод. Найбільш поширені мінеральні води: вуглекислі, сірководневі, залізисті, йодобромні, бромні, радонові (радіоактивні).

Предмет дослідження – мінеральні води.

Мета роботи полягає в досліджені екологічності мінеральних вод та їх безпечного видобування.

Основними завданнями роботи є наступні:

1) Дати загальну характеристику мінеральних вод;

2) Охарактеритизувати основні види мінеральних водойм, їх значення та використання людиною;

3) Провести лабораторні дослідження аналізу вмісту основних хімічних показників в мінеральних водах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА МІНЕРАЛЬНИХ ВОД

 

1.1 Ринок мінеральної води в Україні

 

Особливий сегмент на ринку мінеральних вод формують питні очищені води. Для їх виробництва використовують воду з артезіанських свердловин чи взагалі водопровідну. Вона піддається фільтрації, а після цього до неї можуть додавати мінерали для поліпшення смакових якостей.

На території України виявлено близько 500 джерел різних мінеральних вод, у межах Українських Карпат (Нафтуся, Свалява, Поляна Квасова та ін.), Українського щита (Хмільних, Миронівка та ін.), Дніпровсько-Донецької западини (Миргород). Основні родовища Мінеральних вод в Україні: Білоцерківське, Миронівське, Хмельницьке, Лиманське, Старобільське, Моршинське, Збручанське, Трускавецьке, Конопківське, Новозбручанське, Слов'яногірське, Плосківське, Новополянське, Звенигородське, Полянське, Сойминське, Знам'янське, Луганське, Синяцьке, Голубинське, Брусницьке, Гірськотисенське, Лазурне, Куяльник, Кирилівське, Одеське, Сергіївське, Колодязне, Феодосійське, Євпаторійське.

 

Класифікація мінеральних вод за хімічним складом

 

 

 

Гідрокарбонатні (застосовують для лікування захворювань шлунка і сечового міхура)

Сульфатні (призначають при захворюваннях печінки та жовчного міхура, цукровому діабеті)

Хлоридні (поліпшують обмін речовин і рекомендовані для лікування захворювань шлунка)

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1− Класифікація мінеральних вод за хімічним складом

 

Відповідно до Державного стандарту, мінеральними вважаються ті води, що розливають прямо в місцях видобутку, і ті, які транспортують для розливання в місця споживання. Міжнародні стандарти в цьому відношенні набагато жорсткіші. За кордоном мінеральною вважається тільки вода, розлита в пляшки не більш як за 50 м від джерела. При цьому не допускається зміна її первісних природних властивостей.

Мінеральна вода може бути як газованою, так і негазованою. Вуглекислий газ відіграє роль природного консерванта, стабілізуючи хімічний склад води. Здебільшого вода додатково насичується ним у процесі виробництва, навіть якщо цей газ споконвічно у ній уже містився.

Мінеральні води, зазвичай, є нетривкими системами. На поверхні землі ці води підпадають під вплив чинників зовнішнього середовища, з якими вони не зіштовхувалися в процесі формування. Тому, якщо не вжити відповідних заходів, хімічний склад мінеральних вод може змінитися, а їхня якість, відповідно, погіршитися.

Ринок мінеральних вод України останніми роками активно росте і розвивається. Україна посідає четверте місце в Європі за обсягом розвіданих водних запасів — 2,4 млн/м3, водночас використовує свої водні запаси лише на кілька відсотків (близько 100 родовищ і півтисячі джерел). Промислове розливання мінеральних вод здійснюється більш як на 100 підприємствах, велика частина яких представлена невеликими цехами при пивоварних, безалкогольних та інших заводах чи харчових комбінатах. Від загальної кількості підприємств вони становлять близько 70 %.

Привабливість мінеральних вод для споживача очевидна, оскільки за свої гроші він одержує гарантію якості вживаної корисної рідини. Однак прагнення здорового способу життя аж ніяк не завжди підкріплюються відповідною культурою споживання — не всі види мінеральної води можна пити постійно. Періодичність споживання залежить від ступеня мінералізації (вмісту біологічно активних компонентів), що, своєю чергою, визначає, наскільки яскраво виражені лікувальні властивості мінералки [2].

Попит на мінеральну воду має яскраво виражену сезонність. Улітку спостерігається його зростання майже в 1,5 раза. Водночас збільшується обсяг продажів мінералки в тарі меншої місткості, призначеної для разового споживання.

Хоча медики вважають, що мінеральна вода краще зберігає свої властивості в скляній тарі, ринкові реалії трохи інші. Більшість підприємств розливає мінералку в ПЕТ-тару (місткістю 0,5; 1; 1,5; 2 л), оскільки вона дешевша, легша і зручніша для споживача. До того ж, підприємству не потрібно утримувати систему обігу тари, що дає змогу знизити собівартість продукції.

 

1.2 Види мінеральних вод

 

Ринок мінеральної води розподіляють на три основних сегменти:

  • столові (52 % продажів)

  • лікувально-столові (37 %)

  • питні очищені води (11 %).

Наприклад, середньостатистичний вінничанин випиває за рік 10–15 л мінеральної води. Це більше, ніж у цілому по Україні, але до показників розвинутих країн (100 – 150 л/рік на людину) ще дуже і дуже далеко.

Лікувальна сила підземних вод була для древніх людей загадкою. Її приписували часом якимось таємничим створінням, нібито мешкали в джерелах. Проте були зроблені і наукові спроби пояснити дієвість мінеральних вод.

Грецький лікар Архігенес, що жив у I столітті н. е., одним з перших у світі стверджував, що секрет підземних вод − в їх складі. Він навіть зайнявся систематизацією вод, розділивши їх на 4 групи:

  1. Лужні;

  2. Залізисті;

  3. Солоні;

  4. Сірчисті.

Близько 2 тисяч років пройшло з тих пір. Сьогодні ніхто не сумнівається, що сила цих вод обумовлена тими речовинами що в них ​​містяться. Одні речовини містяться в мінеральних водах у вигляді іонів, інші у вигляді недисоційованих молекул, треті являють собою колоїдні частинки. Зрозуміло, різні мінеральні води відрізняються один від одного і набором складових частин та їх співвідношенням. Одні з цих «живих вод» придатні для пиття, інші для лікувальних ванн.

Хоча для більшості покупців вся мінералка − на одне обличчя, насправді їх різновидів безліч.

За хімічним складом розрізняється шість класів мінеральних вод:

  • гідрокарбонатні,

  • хлоридні;

  • сульфатні;

  • змішані;

  • біологічно-активні;

  • газовані.

Гідрокарбонатні води знижують кислотність шлункового соку. При цьому, залежно від методу застосування здатні як стимулювати, так і гальмувати секрецію шлункового соку. Застосовуються при лікуванні сечокам'яної хвороби.

Хлоридні води стимулюють обмінні процеси в організмі, поліпшують секрецію шлунка, підшлункової залози, тонкого кишечника. Застосовуються при розладах травної системи.

Сульфатні води стимулюють моторику шлунково-кишкового тракту, особливо сприятливо впливають на відновлення функції печінки і жовчного міхура. Застосовуються при захворюваннях жовчних шляхів, хронічному гепатиті, цукровому діабеті, ожирінні.

Більшість мінеральних вод мають складну змішану структуру (хлоридно-сульфатні, гідрокарбонатно-сульфатні і т.п.), що підвищує їх лікувальний ефект при правильному застосуванні.

По температурі мінеральні води поділяються на холодні (до 20 °С), субтермальні (20 – 37 °С), термальні ( 37 – 42 °С) і гіпертермальні (понад

42 °С). За ступенем концентрації мінеральних солей природні мінеральні води діляться на:

- столові;

- лікувально-столові;

- лікувальні.

Столова. Мінеральна (натуральна) вода придатна для щоденного застосування. Вміст солей в ній не перевищує 1 грама на літр води.

Як правило, вона м'яка, приємна на смак, без стороннього запаху і присмаку. Не випадково на основі столової води виготовляються прохолодні напої.

Лікувально-столова. У цій воді може міститися від 1 до 10 грамів солей на літр води. Гідність лікувально-столових мінеральних вод, полягає в їх багатофункціональності: їх можна вживати як столовий напій і систематично − для лікування.

Лікувальна. Сама насичена за сольовим складом вода. До цієї категорії відносять мінеральні води з мінералізацією − більше 10 г/дм3, або води з підвищеним вмістом активних мікроелементів, наприклад, миш'яку або бору. Її слід пити суворо за рекомендацією лікаря.

Крім природних мінеральних вод існують і штучно мінералізовані води.

Виробництво штучно мінералізованої води проходить 2 стадії. Спочатку воду викачують з артезіанської свердловини, а найчастіше з водопроводу, потім піддають глибокому очищенню. Ретельна фільтрація видаляє не тільки шкідливі домішки, але і всі корисні солі і мінерали. А щоб вода могла все ж називатися мінеральною, неминучий другий етап − до очищеної води штучно "прищеплюють" корисні властивості, насичують солями. На виході виходить не активна жива середовище, а просто розчин солей. Штучна, або відновлена, вода по ГОСТу відноситься до класу безалкогольних напоїв і ніякого відношення до мінеральних вод не має. Штучно мінералізована вода не шкідлива, а й корисних властивостей в ній мало. Забруднену відходами цивілізації воду, яка була під рукою, просто очищають, а потім насичують солями.

Виробництво штучної води перетворилося на широкомасштабну індустрію. На прилавках з'явилася підпільно вироблена вода, яка не відповідає стандартам. Природно, може відбуватися перенасичення або недонасищення її солями. Постійне вживання такої води може призвести до відкладення солей, порушення в організмі водно-сольового балансу і розвитку серцево-судинних захворювань.

Мінеральні води можуть бути місцевими і привізними. При цьому роль місцевих підземних вод значно зростає. Це пов'язано з тим, що в останні десятиліття, внаслідок інтенсивного забору води, мінералізація ряду відомих марок мінеральних вод змінилася. Так безконтрольна експлуатація джерела Єсентуки 20 привела не тільки до зміни якісного складу води, але і її санітарно-бактеріологічному забрудненню. У результаті чого використання в питних цілях і розлив води Єсентуки 20 вже не здійснюється.

 

1.3 Фізико-хімічні властивості мінеральних вод

 

Хімічні властивості мінеральних вод визначаються вмістом в них мінеральних речовин, газів, специфічних біологічно активних речовин. До фізичних властивостей належать температура, радіоактивність. Кислотно-основний стан визначає величина рН. У відповідності з характером впливу на організм мінеральні води можна використовувати для зовнішнього (мінеральні ванни) або внутрішнього (інгаляції, зрошення, спринцювання, клізми, пиття) застосування.

Забарвлення води може вказувати на характер порід, по яких вона рухається. Чиста питна вода не повинна мати забарвлення. Колір води, яка застосовується для лікувальних ванн, нормами не регламентується.

Прозорість це одна з вимог, яка висувається до питної води. Згідно з нею, питна вода може містити завислі речовини в дуже незначній кількості. Оскільки всяке помутніння впливає на смакові якості, мутна вода шкідлива для здоров'я.

За ступенем прозорості воду умовно поділяють на прозору, злегка мутну, мутну і сильно мутну. Прозорість води, яка використовується для лікувальних ванн, так само, як і колір, нормами не регламентується.

Запах води має важливе значення. Він вказує на можливе забруднення її різними речовинами органічного і мінерального походження, на більший вміст в ній заліза; запах сірководню свідчить про те, що вода піднімається з великих глибин. Питна вода не повинна мати ніякого запаху, особливо запаху гнилі, оскільки він робить її непридатною для споживання. Неприємний також болотний, рибний запах і багато інших. Ці вимоги висуваються звичайно до води, яка використовується з метою питного водоспоживання [3].

Смак води має велике значення для пізнання генезису підземних вод. Солонуваті або солені підземні води дають можливість говорити про їх зв'язок з соленосними відкладами або з породами, які містять підвищений вміст солей, чи показують на глибинне походження вод. Кислий смак води може вказувати на наявність у воді вільних кислот (сіркової або вугільної). У першому випадку це буває пов'язано з присутністю сульфідних мінералів у водовміщуючих породах або покладами сульфідних руд на глибинах, з якими стикаються при своєму русі підземні води, у другому − з проходженням зон тектонічних порушень, по яких піднімається на поверхню вуглекисла вода.

Як відомо, дистильована вода при температурі 4 0С має густину, рівну одиниці. Але природна підземна вода завжди містить в собі деяку кількість мінеральних речовин, які попадають в неї з повітря разом із атмосферними опадами і в результаті розчинення і вилуговування порід, з якими вона стикається при русі в надрах земної кори. Тому її густина завжди більша за одиницю, причому чим більше в ній розчинених речовин, тим більша її густина.

Температура води має велике значення. Постійна температура підземної води вказує на те, що вода піднімається з досить великих глибин, на які не впливають зміни температури повітря за порами року; дуже низька температура підземної води характерна для областей розвитку зон багаторічних мерзлих порід; температура води, близька до температури повітря певного пункту, вказує на неглибоке її залягання від поверхні землі. Виходи на поверхню теплих або гарячих підземних вод майже завжди свідчать про походження на схожих ділянках зон розривних порушень. Нарешті, температура підземної води, близька до температури поверхневих водотоків, вказує на тісний взаємозв'язок їх між собою і на живлення ґрунтових вод річковими.

Питна вода вважається смачною і має освіжаючі властивості, якщо її температура знаходиться в межах 7-11 °С, не нижче 5 °С і не вище 15 °С.

Концентрація водневих іонів (pH) в підземних водах невелика, але її значення велике. Вона дозволяє визначати форми стану у воді вуглецевої, кремнієвої, сірководневої і фосфорної кислот, насиченість води слабкими основами; з'ясувати умови розвитку біологічних і хімічних процесів, які відбуваються у водовміщуючих товщах земної кори.

Концентрація водневих іонів залежить від температури води, ступеня її мінералізації, характеру розчинених в ній речовин, від співвідношення кількості вугільної кислоти та іонів НСО3 та СО2, дисоціації органічних кислот. У водах, які мають нейтральну реакцію, рН дорівнює 7, при кислій реакції рН менше 7, при лужній більше 7. За стандартну температуру при експериментальних визначеннях рН приймають 18 °С, при якій нейтральна вода має рН=7,07.

Окислювально-відновлювальний потенціал (Eh) показує інтенсивність окислювальної чи відновлюваної дії системи і таким чином дає уявлення про природні умови формування підземних вод.

Для вод, які, без сумніву, мають лікувальний ефект, характерні від'ємні значення Eh, що вказує на розвиток в них анаеробних процесів бактеріального руйнування органічної речовини, особливо процесу сульфатредукції, який обумовлює появу у воді сірководню. Води, які характеризуються слабкими лікувальними властивостями, мають позитивне значення Eh (близько 100-300 мВ). Це вказує на те, що ці води формуються в перехідних окисно-відновних умовах.

Проведеними дослідженнями встановлений тісний зв'язок між величиною Eh вод і концентрацією в них сірководню і кисню. При вмісті сірководню більше 0,1 мг/л Eh води завжди має негативне значення. Однак у зв'язку з невисоким вмістом сірководню у воді значенні Eh не бувають нижчими − 40 мВ. Якщо у воді є сліди сірководню і вміст кисню сягає десятих часток міліграма на літр, то Eh змінюється від 200 до 100 мВ, іноді знижується до +40 мВ. Окисно-відновний потенціал розчинів, які містять кисню більше 1 мг/л (сірководень відсутній), становить 445-300 мВ, рідше 250 мВ.

Крім того, мінеральні води характеризуються вмістом макро- (NaCI, CaSО4, СаСО3, MgCO3, FeCO3, глинозем, SiO2) та мікроелементів (Li+, Ва2+, Sr2+, Fe2+, Fe3+, Br-, I-, F-, As, Mn, HPО4, , Si02, Ra, Rn та ін.) хімічного складу; вмістом органічних речовин (вуглеводні, феноли, бітуми, лізини, гумінові речовини, жирні кислоти та ін.), мікрофлори (бактерії), газів (СO2, O2, N2, H2S, CH4 та ін.).

 

1.3.1 Склад мінеральних вод

Склад мінеральних вод вказують по формулі, запропонованої радянськими вченими М. Г. Курловим і Е. Е. Карстенсом. Це псевдоформула, наочно зображує основні властивості хімічного складу води. У чисельнику дробу пишуть аніони, в знаменнику − катіони, присутні в кількості більше

5 %-екв. (з розрахунку, що аніони і катіони становлять по 100 %). Поряд з символом іона вказують склад його в % -екв. Попереду дробу скорочено вказують величину мінералізації М (у г/дм3) і недисоційовану частину або гази (в мг/л) і радіоактивність (в Еман), якщо вони надають воді специфічні властивості, а в кінці дробу - температуру Т (в °С) , і дебіт Д (у м3/доб). Однак рекомендується вписувати друге аніон і катіон, навіть якщо його склад дуже незначний.

За іонним складом мінеральні води розрізняють:

  1. Гідрокарбонатні − призначені для тих, хто займається спортом Застосовуються при лікуванні сечокам'яної хвороби. Протипоказання – гастрит;

  2. Сульфатні − рекомендуються тим, у кого спостерігаються проблеми з печінкою і жовчним міхуром, ожиріння і цукровий діабет. Категорично не можна вживати таку воду дітям і підліткам, оскільки сульфати перешкоджають росту кісток;

  3. Хлоридні − сприяють регулюванню роботи кишечника, жовчовивідних шляхів і печінки. Протипоказання до застосування (категорично) − підвищений тиск;

  4. Магнієві − допомагають при стресових ситуаціях. Протипоказання − схильність до розладу шлунка;

  5. Залізисті.

 

1.4 Основні бальнеологічні групи мінеральних вод

 

Мінеральні води мають широке розповсюдження в товщі земної кори, заповнюючи пори і тріщини в гірських породах. Процеси формування мінеральних вод підлягають певним закономірностям. В результаті геологорозвідувальних робіт виділені області-зони, в яких утворюються мінеральні води (або їх групи) певного іонного сольового і газового складу з наявністю тих чи інших мікрокомпонентів, температури і т.д. Ці області отримали назву "провінцій" мінеральних вод. На даний час виділено 9 основних бальнеологічних груп мінеральних вод, а всередині груп − різні гідрохімічні типи.

 

Мінеральні води з високим вмістом заліза (залозисті) мають широкий спектр лікувальної дії. Вони рекомендовані не тільки при захворюваннях системи травлення, а й при анемії. Однак під впливом атмосферного кисню залізо окисляється, тобто цінність такої води знижується. У процесі виробництва залозистих вод слід уникати їхнього контакту з повітрям. Для цього, зазвичай, створюється спеціальна газова "подушка" з вуглекислого газу. Як стабілізуючі добавки також використовують харчові кислоти: лимонну, аскорбінову, винну тощо.

Для сульфідних вод, що містять сірчисті сполуки, як і для залозистих, характерна нестійкість в окисному середовищі. Однак ці сполуки не стабілізують у процесі виробництва, а просто вилучають. Для цього у воді розчиняють вуглекислий газ і підкислюють її.

Для віднесення мінеральних вод до тієї чи іншої бальнеологічної групи використовується сукупність кількісних показників і ознак:

1) Загальна мінералізація вод (вміст розчинених компонентів),

2) Іонний склад мінеральних вод,

3) Газовий склад і газонасиченість,

4) Вміст у водах терапевтичне активних компонентів (мінеральних і органічних),

5) Радіоактивність вод,

6) Активна реакція води, яка характеризується величиною рН,

7) Температура вод.

До питних лікувально-столових вод належать води з мінералізацією від 1 до 10 г/дм3, до лікувальних − від 10 до 15 г/дм3 (або з мінералізацією <10 г/дм3 при наявності в них бальнеотерапевтичних кількостей миш'яку, бору і деяких інших біологічно активних компонентів). В окремих випадках як лікувальні використовуються води з мінералізацією більше 15 г/дм3 в строго дозованих кількостях [3].

 

1.5 Класифікації мінеральних вод в Україні та світі

 

Перші критерії оцінки мінеральних лікувальних вод розроблені хіміком Грюнхутом і прийняті Наугеймською радою у 1911 р. За цими критеріями оцінювали 14 різних параметрів складу води, за перевищення яких вода, як вважали, змінювала якість питної на якість мінеральної, тобто лікувальної. Рівнозначними залишаються "сухий залишок" (мінералізація), вміст літію, стронцію, вуглекислоти, радону, тобто компонентів з бальнеологічними властивостями. Такий принцип виділення мінеральних вод з усього розмаїття природних вод залишився до теперішнього часу.

Перші критерії Грюнхута були отримані шляхом статичного опрацювання даних про склад "звичайних" питних вод і беззаперечно мінеральних, відомих з досвіду користування ними багатьох поколінь [5].

Відповідно до стану науки перші класифікації мінеральних вод були досить примітивними. Наприклад, мінеральні води розподіляли на:

а) Не послаблюючі;

б) З незначною послаблюючою дією;

в) Енергійно послаблюючі (класифікація Лиманна);

або на:

1) Муріатичні, тобто з вмістом кухонної солі;

2) Такі, що вміщують сірку;

3) Гіркі;

4) Вуглекислі;

5) Залізисті;

6) Лужні;

7) Термальні (залежно від авторства).

У 20-і роки XX століття в класифікаціях природних (і мінеральних в тому числі) вод закріпився принцип аналізу хімічних властивостей (класифікації А. А. Лозинського, Н. С. Звоницького, С. А. Щукарєва, Е. Е. Карстенса, В. А. Александрова та ін.).

В додатку Б коротко викладені дані щодо розвитку уявлень про бальнеологічні показники мінеральних вод, які стосуються тільки критеріїв розподілу мінеральних вод: від перших критеріїв Грюнхута, які стали основою практично в усіх країнах (колонка 2), до критеріїв, застосованих у "Класифікації мінеральних вод України" 2001 р. (колонка 4). У колонці 3 зібрані критерії, які застосовували у колишньому Радянському Союзі, зокрема в Україні. Критерії, в основному, наведені за відомою "Классификацией минеральньїх вод" Іванова-Невраєва [10].

 

1.5.1 Класифікація Іванова-Невраєва

Підхід класифікації Іванова-Невраєва до визначення критеріїв принципово відрізняється від підходу до перших критеріїв розподілу мінеральних вод. В класифікації Іванова-Невраєва більшість критеріїв аналізувалися на основі фармакотерапевтичної практики застосування лікарських засобів, які містять у своєму складі компонент (наприклад, йод, бром, залізо). Деякі критерії визначили за результатами різних дослідів (наприклад, вуглекислий газ, сульфіди).

Позиції класифікації Іванова-Невряєва закріпилися і, в принципі, залишаються одним з основних підходів до визначення критеріїв розподілу мінеральних вод до теперішнього часу [6]. Нові дослідження, проведені після виходу класифікації, дозволили включити в наступні документи нові критерії оцінки. Уточнений критерій оцінки для заліза (Грюнхут −10 мг/л, Іванов-Невраєв − 20 мг/л, ГОСТ 13273, ДСТУ 878-93 −10 мг/л).

З часу виходу класифікації Іванова-Невраєва минуло майже 40 років. Життя потребує введення нової класифікації. В будь-якій класифікації повинні бути виділені принципи (ознаки), які дозволяють окреслити предмет (об'єкт) класифікації, відрізнити його від інших природних об'єктів і на основі принципів класифікаційного розподілу створити можливість зручного практичного використання класифікації для конкретної мети. Цим пояснюється велика кількість класифікацій.

За даної ситуації кінцевою метою класифікації є систематизація знань про мінеральні води та їх лікувальні властивості у формі, максимально зручній для використання фахівцями різних галузей: гідрогеологами, які займаються пошуками, розвідкою та експлуатацією мінеральних вод, бальнеологами, які призначають лікування мінеральними водами, та іншими спеціалістами, які досліджують їх лікувальні властивості [4].

 

1.5.2 Нова "Класифікація мінеральних вод України"

Нова "Класифікація мінеральних вод України" складена на основі аналізу минулого досвіду вивчення мінеральних вод, доступних документів і джерел літератури, останніх досягнень вітчизняної та зарубіжної науки.

Класифікація починається з чіткого визначення предмета − мінеральних вод. Мінеральні води − це природні підземні води, які справляють на організм людини лікувальну дію, зумовлену підвищеним вмістом основних компонентів (гідрокарбонатів, сульфатів, хлоридів, кальцію, магнію, натрію, калію), специфічних компонентів (газового складу, мікрокомпонентного тощо), або специфічними фізичними властивостями (радіоактивність, температура, структура води, реакція води − рН, Еп тощо), що тією чи іншою мірою відрізняються від дії питної води.

На основі накопиченого до XXI століття досвіду і знань лікувальну дію природних вод визначають три причини:

1) Підвищений вміст її основних компонентів;

2) Підвищений вміст специфічних компонентів;

3) Специфічні фізичні властивості природних вод.

Специфіка медичного призначення великою мірою залежить від того, чи є у воді, наприклад, бром, чи його немає. Поряд з цим кальцій-, магній-, натрій (калій)-, хлор-, сульфат-, гідрокарбонат-іони називають "основними компонентами", оскільки вони мають високі кларки і присутні в природних водах завжди. За даними бальнеологічних досліджень, існує достатньо типів вод, лікувальних тільки через кількісний та якісний склад основних іонів, тобто вод, в яких вміст специфічних компонентів не підвищений [12].

Для визначення критеріїв застосовують як багаторічний досвід, так і результати досліджень впливу складу питних вод, які вміщують в будь-яких невеликих кількостях специфічні компоненти, а також досліджень, проведених безпосередньо на курортах, токсикологічних досліджень, що входять у норми СанПіН, і т. д. Зовсім по-новому в "Класифікації мінеральних вод України" (додаток В) здійснений підхід до "специфічних фізичних властивостей", за якими природна вода може бути визнана мінеральною (лікувальною).

 

1.5.3 Таксономічна класифікація мінеральних вод

Розглянемо детальніше класифікацію мінеральних вод, прийняту в Україні. В ній зважали на два можливі способи застосування мінеральних вод − внутрішнє і зовнішнє. Застосування винесено за "рамки", воно не входить у перелік таксономічних одиниць, що складають класифікацію. Відповідно до загального визначення терміну "мінеральні води" класифікація починається з розподілу мінеральних вод на три категорії:

1) Категорія "Без специфічних компонентів",

2) Категорія "Зі специфічними компонентами",

3) Категорія "За фізичними (специфічними) властивостями".

Наступна таксономічна одиниця розподілу − види. У класифікації використаний наскрізний принцип нумерації видів (1. Води, лікувальні за складом основних компонентів − термальні води) від 1, через 2 до 3 категорії. Послідовність побудови − від вод, які за хімічним складом є основою усіх підземних вод (основні іони) з поступовим додаванням "специфіки". Спочатку це води, лікувальні властивості яких пов'язані з основними іонами (1 категорія, 1 вид), далі − води з газами − вуглекислотою, сірководнем. Своєрідним видом, який також значно відрізняється від наступних, є води, збагачені органічною речовиною (категорія 2, вид 4). Усі наступні види 2 категорії, що містять різні специфічні компоненти (борні-залізисті), розташовані у порядку, за яким елемент, що складає основу компонента, міститься у таблиці Менделєєва. Спочатку поставлені елементи-неметали, потім − метали, з яких залізо вилучено в окремий вид. Така логіка застосована не тільки для нумерації видів, а зберігається у всій класифікації. Види можуть бути:

  • Моно компонентні;

  • Бікомпонентні;

  • Полікомпонентні.

Наступні таксономічні одиниці класифікації − класи (за аніонами) і підкласи (за катіонами). Усього 15 класів − за аніонами і 15 підкласів − за катіонами. їх використовують насамперед для класифікаційного розподілу мінеральних вод категорії 1, а також для додаткової характеристики вод категорій 2 та 3.

Далі йдуть групи, які виділяють за мінералізацією, вмістом специфічного компонента, за кількісними показниками специфічних (фізичних) властивостей (наприклад, термальні, субтермальні, високотермальні) [5].

Наступна таксономічна одиниця − тип. Типу відповідає власна унікальна назва води та її бальнеологічна характеристика (внутрішнє або зовнішнє застосування)

В класифікації є ще один підпорядок розташування вод − за складом основних компонентів − за класами і підкласами. Класам надані номери (від 1 до 15), підкласи мають позначку літерою (латинської абетки). Таким чином, розташування типів в класифікації підлягає порядку класів і підкласів. Для того, щоб не ознайомлений з мінеральними водами або з класифікацією фахівець зміг одразу уявити собі, води яких класів і підкласів присутні в класифікації, в таблицях "Типізація вод ..." поставлені позначки про наявність в класифікації мінеральних вод відповідних класу й підкласу [15].

До кожного типу додається назва типу-аналога, або типу-близького аналога, які використовують в нашій країні та в інших країнах.

Слід зупинитись на цьому питанні докладніше і розібрати, що це таке − тип-аналог, і що таке − тип-близький аналог.

Пошук аналогів ґрунтується на загальній схемі класифікації. Спочатку порівнювали води за категоріями, потім − за видами, далі − за підвидами і, нарешті, за групами. Це означає, що якщо, наприклад, води належать до різних категорій (з специфічними компонентами − категорія 2, без специфічних компонентів − категорія 1), то їх подальше порівняння одразу припиняли. їх одразу вважали не порівнюваними, незважаючи ні на які інші подібності. І так далі, поки порівняння не доходило до групи. Таксономічна одиниця. група, існує для виявлення не якісних, а кількісних відмінностей вмісту компонентів. Оскільки застосування мінеральних вод, подібних в усьому іншому, крім групи, легко можна скоригувати дозою під час їх застосування, то вважали, що найменша помилка може бути допущена при порівнянні груп. Типи, подібні в усьому, включаючи групи, названі типами-аналогами [7].

В новій класифікації розширений список критеріїв. Відповідно в класифікацію включені типи мінеральних вод, у яких ще немає характеристики застосування, наданої відповідними вітчизняними медичними установами. Тобто, якоюсь мірою, їх також можна назвати прогнозними. За такої ситуації характеристику їх застосування надають на основі документів інших країн, де є та використовуються типи-аналоги або близькі аналоги.

Серед вод, які належать до категорії III, відомі і давно застосовуються радонові води. їх специфічна фізична дія на організм зумовлена радіоактивністю. До III категорії класифікації вперше внесені прогнозні води, лікувальна дія яких пов'язана з особливостями структури, зокрема, незвичайними показниками pH, Eh, електропровідності води й інших фізичних властивостей. Підстава − досвід їх успішного вивчення в Україні. Крім того, у класифікації взятий до уваги унікальний досвід застосування мінеральних вод в Японії. Високу ефективність лікування з використанням цих вод можна пояснити тим, що за всіма ознаками вони поєднують лікувальний вплив, властивий усім трьом категоріям. Вони мають підвищений (або, навпаки, дуже низький) вміст основних компонентів (1 г/л − в Японії також існує подібна норма), значну концентрацію специфічних компонентів (серед них є такі, які за санітарними нормами вважають "забороненими") і незвичайні фізичні властивості (дуже низька рН, високотермальні). Вивчивши досвід Японії, ми вважали за необхідне ввести у класифікацію нову класифікаційну одиницю − "Води, лікувальні за ознаками двох або трьох категорій"[16].

Всього класифіковано 323 українських родовища і проявів мінеральних вод. Їх упорядкований список додається до класифікації. У списку міститься класифікаційний порядковий номер типу води. За номером можна швидко знайти воду в класифікації і отримати з одного рядка класифікаційної таблиці такі відомості:

1) Склад води, вказаний і формулою Курлова, повна назва води, шифр;

2) Українські, російські та інші зарубіжні аналоги;

3) Застосування води − внутрішнє, зовнішнє, комплексне;

4) Застосування вод в Україні, Росії та інших країнах;

5) Для вод зі специфічними компонентами − відомості про вміст цих компонентів;

6) Для вод зі специфічними властивостями − відомості про ці властивості;

7) Розташування родовища води по областях України.

 

2 МІНЕРАЛЬНІ ВОДОЙМИ, ВИКОРИСТАННЯ ТА ЗНАЧЕННЯ

 

2.1 Мінеральні водойми, основні види та їх характеристика

 

Поверхневі мінеральні води, тобто води мінеральних озер, морів, океанів і їх заток хоча і не використовуються з лікувальною метою так широко, як підземні мінеральні води, все ж відіграють помітну роль як лікувальний засіб на багатьох курортах. За своїм походженням і умовами водно-сольового живлення мінеральні водойми можна поділити на 3 види:

а) Морські;

б) Материкові;

в) Материкові підземного водно-сольового живлення.

До морських водойм слід віднести океани і моря, а також їх затоки, лагуни, лимани і прибережні озера, які частково або повністю від них відділилися, але не втратили з ними гідродинамічного зв'язку. Материкові водойми поверхневого засолення − це найчастіше суфозійні, термокарстові, іноді тектонічні озера безстічних котловин, сольовий склад яких сформований за рахунок вилуговування солей і порід із ґрунтів поверхневими і ґрунтовими водами в зоні континентального засолення. Материкові водойми підземного водно-сольового живлення є озерами різноманітного походження (карстові і грифові воронки, стариці, ерозійні поглиблення, штучні пруди, кар'єри), які підживлюються напірними підземними мінеральними водами. Мінеральні води таких озер не є цілком поверхневими, а фактично є результатом змішування глибинних вод з ґрунтовими і поверхнево-стічними водами з їх частковою метаморфізацією [18].

Мінеральні водойми характеризуються великою різноманітністю величин мінералізації води і її сольового складу. Причому в більшості з них і те, й інше зазнає значних змін в процесі історичного розвитку водойм, в багаторічних кліматичних циклах і навіть за сезонами року. Мінеральні води можна поділити на 3 гідрохімічних типи:

  • хлорний;

  • сульфатний;

  • карбонатний (гідрокарбонатний).

Хлорні водойми формуються, коли в притоці переважає іон хлору, серед катіонів в таких випадках переважає звичайно натрій. Мінералізація води хлорних водойм дуже різноманітна.

 

Таблиця 2.1 Мінералізація води хлорних водойм



Місце

Одиниці виміру в г/дм3

Океан

35

Прибережні райони чорного моря

20-22

 

 

Прибалтика

5-7

Біле море

18-22

Затоки Охотського і Японського морів

20-30

Куяльницький лиман

50-100

Сакському морі

100-200

 

Сульфатні водойми − це озера з водою сульфатного, хлорно-сульфатного і сульфатно-хлорного натрієвого або магнієво-натрієвого складу, які формуються при надходженні в них значної кількості сульфатів і хлоридів натрію з незначним поступленням карбонатів і гідрокарбонатів. Основною умовою формування сульфатних водойм є переважання кальцію і магнію над гідрокарбонатами, що приводить до випадання в осад всіх привнесених в озеро гідрокарбонатів. У воді ж зростає вміст сульфатів, а також хлоридів. Мінералізація сульфатних водойм також різноманітна − від 10-15 до 200-300 г/дм3.

Карбонатні водойми мають воду найрізноманітнішого аніонного складу: гідрокарбонатного, хлорно-гідрокарбонатного, сульфатно-гідрокарбонатного, а також гідрокарбонатно-хлорного і гідрокарбонатно-сульфатного. В катіонному складі звичайно переважає натрій. Озера карбонатного типу формуються, коли у водах, що їх живлять, спостерігається надлишок гідрокарбонатів щодо кальцію і магнію. Це відбувається при вилуговуванні поверхневими і ґрунтовими водами карбонатних порід і ґрунтів та обмінної адсорбції катіонів кальцію і магнію з натрієм. Надлишок гідрокарбонатів при випаданні в осад СаСO3 і МgСО3 приводить до накопичення в озерній воді гідрокарбонатів і карбонатів натрію (соди), незалежно від кількості привнесених в озеро іонів хлору і сульфатів. При бальнеологічній оцінці поверхневих мінеральних вод користуються класифікаціями, розробленими для підземних мінеральних вод. Мінеральні води всіх поверхневих водойм належать фактично до однієї бальнеологічної групи, а саме до вод, лікувальна дія яких визначається мінералізацією та іонним складом. Підвищений вміст у деяких водоймах брому, іноді і йоду не досягає норм, щоб їх можна було класифікувати як йодобромні. Окремі мінеральні озера в природних шарах мають зону сульфідних вод, причому вміст сульфідів у них може досягати 20-50 мг/л і більше. Однак ці зони звичайно нестійкі і зберігаються в озерах лише в окремі сезони року. На відміну від підземних вод, води мінеральних озер часто містять значну кількість розчинених органічних речовин − вуглеводнів, жирних кислот, іноді гумінових кислот та інших; вони також біологічно активніші за рахунок наявності в них різних бактерій, вітамінів, ферментів, гормонів і інших біостимуляторів. Води карбонатних озер, як правило, мають яскраво виражене лужне середовище (рН 9-9,5) [9], [19].

Деякі мінеральні водойми з дуже високою мінералізацією води (250-350 г/дм3) при підживлюванні низькомінералізованими або прісними водами (річковими, дощовими), які розтікаються по поверхні розсолів, зберігають довший час розшарування води по мінералізації. В таких водоймах в літній час спостерігається температурна аномалія, яка називається в бальнеології "геліотермією", а самі водойми − "геліотермами". В геліотермах сонячна теплота, вільно проходячи через півметровий шар слабомінералізованих вод, накопичується у щільнішому шарі на глибині 0,5-1,5 м. Останній нагрівається до 40-50 °С, в той час як верхній шар води залишається з температурою 20-25 °С.

 

2.1.1 Використання мінеральних вод

Мінеральні води застосовуються для курортно-санаторного лікування, також як столова вода. Для продажу мінеральна вода розливається в пляшки, часто штучно газується (газована мінеральна вода). Біля джерел мінеральної води іноді влаштовують питні фонтанчики. Найвідоміші води в Україні це: у межах Українських Карпат − (Нафтуся, Свалява, Поляна Квасова та ін.), Українського щита − (Хмільних, Миронівка та ін.), Дніпровсько-Донецької западини − (Миргородська), Моршинська, Збручанська, Трускавецька, Конопківська, Знаменівська, Куяльник.

 

2.2 Особливості лікувальної дії на організм мінеральних вод

 

В пункті 1.4 ми аналізували бальнеологічні групи мінеральниз вод.

Бальнеотерапія − розділ водолікування, завданням якого є застосування мінеральних вод з метою профілактики, лікування і відновлення порушених хворобою функцій організму. Основу бальнеотерапії складають методики зовнішнього застосування мінеральних вод: загальні і місцеві ванни, витягування хребта у воді, зрошення голови, купання і плавання в басейні і тому подібне.

Певна спільність у механізмі лікувальної дії на організм мінеральних вод при зовнішньому і внутрішньому їх застосуванні, а також у відповідних реакціях організму на ті чи інші дії дозволяє віднести до бальнеотерапії не тільки процедури зовнішнього застосування мінеральної води, але і внутрішнє її застосування (пиття, промивання шлунку, дуоденальний дренаж, різні методики промивання − зрошення шлунку, крапельні клізми, інгаляції і так далі).

Для зовнішнього застосування використовуються природні мінеральні води і штучно приготовлені мінеральні і газові їх аналоги.

 

2.2.1 Мінеральні ванни

Для приготування мінеральних ванн використовують природні мінеральні ванни із загальною мінералізацією не менше 2 г/дм3 із вмістом різних газів, мікроелементів, біологічно активних речовин або штучно приготовлені мінеральні і газові води.

На відміну від прісних ванн мінеральні води, крім температурного і механічного впливу, мають і хімічний вплив. Останній перш за все сприймається екстерорецепторами, закладеними в шкірі, а також інтерорецепторами судин і внутрішніх органів. Хімічні речовини впливають безпосередньо і на кліткові структури організму [20].

Сульфідні ванни. Висока розчинність сірководню у воді перешкоджає утворенню у сульфідних ваннах концентрацій вільної газової фази (виділення бульбашок газу), як це відбувається у вуглекислих, кисневих і азотних ваннах. Оскільки пухирців газу у ванні немає, відсутня дія двофазного середовища "вода-газ" на шкіру, проявляється лише фармакологічна дія сульфідів, а тому їх правильніше відносити до мінеральних.

Основним діючим фактором, який обумовлює специфічну дію цих вод на організм, є сульфіди, які надходять в організм головним чином через шкіру, в меншій мірі − через дихальні шляхи.

Сульфідними водами прийнято вважати такі, що містять більше 10 мг/л сірководню.

 

Таблиця 2.1Мінералізація природних сульфідних вод



Види сульфідних вод

Мінералізація в мг/дм3

Слабосульфідні

10-50

Середні

50-100

Міцні

100-250

Дуже міцні

більше 250

 

Шлакові ванни використовують з лікувальною метою в районах, де є металургійне виробництво. Дніпропетровські шлакові води − це тіосульфат-сульфат-кальцієві води, які в інших місцях ще називають сірко-шлаковими або грануляційними. Виразна лужна реакція шлакових вод виключає можливість присутності у них вільного сірководню в значних кількостях. Основними компонентами шлакових вод є тіосульфати та іони кальцію. Сірководень в них міститься тільки у вигляді сульфідів, тобто у зв'язаному стані. У дії шлакових вод на шкіру основна роль відводиться гідросульфідним іонам, які містяться у великих кількостях при їх лужній реакції [21].

Шлакові ванни готують шляхом змішування гарячої (свіжої) шлакової води з раніше охолодженою водою, що зберігається в спеціальних резервуарах, для отримання води необхідної температури. Шлакові води застосовують у вигляді загальних і місцевих (ніжних, ручних) ванн.

Шлакові ванни ефективні при захворюваннях опорно-рухового апарату (суглобів, м'язів, сухожиль), при враженні периферійної нервової системи (радикуліти, неврити, невралгії, поліневрити, плексити і т.д.), при функціональних зрушеннях нервової системи, захворюваннях серцево-судинної системи, хворобах обміну речовин і деяких захворюваннях шкіри.

Хлорні натрієві (соляні) ванни мають виключно широке застосування. Вони становлять основну масу підземних мінеральних вод, серед яких виділяють:

1) Хлорні натрієві, рідше кальцієво-натрієві, з мінералізацією від 2 до 35 г/дм3;

2) Хлорні натрієві і кальцієво-натрієві розсоли з мінералізацією від 35 до 350 г/дм3;

3) Хлорні кальцієво-натрієві, кальцієві, рідше кальцієво-магнієві ультраміцні розсоли з мінералізацією від 350 до 600 г/дм3.

Хлорні натрієві води при зовнішньому застосуванні у вигляді ванн мають своєрідний, властивий їм вплив, який багатосторонньо проявляється і залежить від концентрації і температури води у ванні, а також вихідного стану організму. Різносторонній ефект впливу хлорних натрієвих ванн на організм дозволив розширити рекомендації до їх призначення і уточнити методику застосування (температура води, тривалість процедури). Хлорні натрієві води за їх клініко-фізіологічним впливом можна поділити на води слабкої (від 10 до 20 г/л), середньої (від 20 до 40 г/л) і високої (від 40 до 80 г/л) концентрації [12].

Йодобромні ванни. В природі чистих йодобромних вод не існує. Іони йоду і брому, поряд з іншими мікроелементами, найчастіше зустрічаються в хлорних натрієвих водах, які розповсюджені на значних територіях, особливо в нафтогазоносних районах. Хлорні натрієві води, які мають у своєму складі йод, завжди містять і бром. Бром може міститися в цих водах і без йоду. В залежності від переважання у воді йоду або брому хлорну натрієву воду прийнято називати йодобромною або бром йодною. Проникнення йоду і брому через непошкоджену шкіру з води ванн дозволяє віднести йодобромні ванни до розряду активних фармакологічних інгредієнтів, що містяться в мінеральних водах і біологічно впливають на організм [18].

Миш'яковисті ванни готують з природної мінеральної води на відповідних курортах, на яких є миш'яковмісні мінеральні води. Прийнято розрізняти різні типи миш'яковмісних мінеральних вод. За вмістом миш'яку розрізняють слабі (від 0,7 до 5 мг/л), міцні (від 5 до 10 г/л) і дуже міцні миш'яковисті (вище 10 мг/л) води [22].

В природних водах дію миш'яку на організм не можна розглядати ізольовано від дії інших фармакологічно активних компонентів. Прикладами можуть бути Синьогорські гідрокарбонатно-хлорні натрієві води, які мають, крім миш'яку, цілком достатню для активної дії на організм загальну мінералізацію (до 25 г/дм3), а також вміст бору (НВO2) в кількості 1,7-2,1 г/л, брому − 18-20 мг/л, йоду 14-15 мг/л і більшу кількість вугільної кислоти (до 3 г/л). Те ж саме можна сказати і про інші родовища миш'яковмісних мінеральних вод.

Дослідження показали, що миш'як, проникаючи з води ванн через шкіру, поступає в різні органи і тканини, особливо інтенсивно в нервову і м'язову. Специфіка дії миш'яку проявляється у зниженні інтенсивності тканинного дихання, зміні енергетичного потенціалу клітин, і тим самим підвищується їх резистентність до пошкоджуючих факторів. Помітний сприятливий вплив миш'яковистих ванн на різні показники серцево-судинної, нервової та ендокринної систем.

 

2.2.2 Газові ванни

Газові ванни − це ванни з води, перенасиченої газом, в результаті чого він виділяється у вигляді бульбашок. Ступінь насичення води тим чи іншим газом знаходиться в прямій залежності від коефіцієнта його розчинності, різного для різних газів, тиску, під яким воду насичують газом, і в протилежній залежності від температури води у ванні. Газові води можуть бути приготовлені також і штучно. З природних і штучних газових вод для зовнішнього застосування проводять загальні і місцеві газові ванни [23].

У механізмі впливу газових ванн, крім температурного і механічного факторів, властивих усім ваннам, більшу роль відіграє своєрідний вплив самого газу. Він складається з фізичного (в тому числі механічного) і хімічного впливів. До виключно фізичного впливу відносять дію на шкіру двофазного середовища "вода - газ". Бульбашки газу, які осідають на шкіру, подразнюють закладені в ній периферійні рецептори. Осідаючи на шкірі і зникаючи з її поверхні, бульбашки проводять своєрідний тактильний масаж. Крім того, завдяки двофазному середовищу шкіра хворого у газовій фазі відчуває різний температурний вплив. Вода має індиферентну температуру 37-34 °С, а бульбашки газу − 25-12 °С. Оскільки бульбашки газів (крім азотних) вельми рухомі, то чергування дотиків їх зі шкірою і зникнення з її поверхні в силу різної теплоємності води і газу створює ще і своєрідний "температурний" масаж. Механічна дія газових бульбашок залежить від їх величини і рухомості. Бульбашки вуглекислого газу у вуглекислій ванні відносно крупні, рухомі. їх індиферентна температура знаходиться в межах 12-13 °С.

У вуглекислій ванні температури 33-35 °С вода майже не викликає термічного подразнення шкіри, вуглекислота ж є сильним подразником терморецепторів. Оскільки бульбашки газу то сідають на тіло, то зникають з нього, відбувається подразнення і тактильних рецепторів. Бульбашки повітря у перлинній ванні ще крупніші і набагато рухливіші. Вони весь час ковзають по шкірі, викликаючи значне подразнення закладених у ній рецепторів. Протилежно діють бульбашки азоту в азотній ванні. Вони дуже дрібні, щільно осідають на шкірі і волосяних частинах тіла і майже нерухомі. Внаслідок цього вони викликають дуже незначне подразнення тактильних рецепторів шкіри. Температурне подразнення шкіри менш виражене, ніж у вуглекислих ваннах, оскільки індиферентна температура азоту набагато вища індиферентної температури вуглекислоти. Все це до певної міри є причиною значно м'якшої дії азотної ванни на організм.

Хімічний вплив газової ванни проявляється при проникненні газу у кров і при вдиханні легенями газу, що виділяється з води. Цей вплив на органи і системи у різних газів різний.

Вуглекислі ванни. До лікувальних вуглекислих вод відносять такі, які незалежно від мінерального складу містять в 1 л не менше 0,75 г вуглекислоти. Лікувальна вуглекисла вода для зовнішнього застосування повинна містити вуглекислоту в кількості 1,2-1,4 г/л.

Вуглекислі води широко застосовуються у всьому світі. Лікування вуглекислими ваннами широко проводять в санаторіях і на курортах, які не мають природних вуглекислих вод, а також в лікувальних установах за межами курортів, де користуються штучно приготовленою вуглекислою водою [25].

Кисневі ванни. Природних мінеральних вод, які містять кисень у кількостях, достатніх для бальнеотерапії, в природі не існує, а тому кисневі ванни готують тільки штучним шляхом. Розчинний у воді кисень, проникаючи через шкіру, попадає в потік крові. Кисневі ванни сприятливо впливають на функціональний стан центральної нервової системи, знижуючи підвищену реактивність апарату, який регулює артеріальний тиск, покращує геодинаміку, суб'єктивний стан хворих.

Азотні ванни. Газоподібний азот є постійним інгредієнтом слабомінералізованих лужних термальних вод. Азотні ванни є активнодіючим фактором. Встановлено, що вони специфічно впливають на організм і в основі комплексу реактивних змін, які наступають в організмі під впливом азотних ванн, лежить їх седативний вплив на центральну нервову систему. Азотні ванни мають анальгезуючий і десенсибілізуючий вплив, викликають зміну гемодинаміки, обміну речовин, стану ендокринної системи і м'язового тонусу.

Перлинні ванни − газові ванни, які можна легко приготувати в будь-якій водолікувальниці. Для цього необхідний компресор, який звичайно встановлюють у сусідньому або підвальному приміщенні, компресором накачують повітря під тиском 0,5-1,5 ат і подають по спеціальній трубці до ванни, де підвідну трубку з'єднують із системою металевих трубок з дрібними отворами. Цю систему трубок, вмонтовану в дерев'яну раму (щоб хворий не лягав безпосередньо на трубки), кладуть на дно ванни і включають компресор. Хворого вкладають на решітку [25].

Протягом всієї процедури вода ванн вирує великою кількістю рухомих бульбашок різних розмірів, переважно крупних. Ступінь вирування і величину бульбашок можна дозувати, змінюючи тиск. Під час вирування хворий відчуває приємне відчуття подразнення шкіри, викликане як рухом бульбашок, так і контрастом температур, обумовленим різною теплоємністю і теплопровідністю води і газу. Додавання хвойного екстракту до води ванни надає їй специфічного аромату і робить процедуру ще приємнішою.

В бальнеотерапевтичній практиці при захворюваннях серцево-судинної системи, суглобів і ін. застосовують і комбіновані ванни, такі як вуглекисло-сульфідні, сульфідно-вуглекисло-грязьові та ін.

 

2.3 Мінеральні води для питного лікування

 

Мінеральні води − природні води, хімічний склад і фізичні властивості яких (вміст різних мінеральних або органічних компонентів, газів, радіоактивність, кисла або лужна реакція та ін.) дозволяють застосовувати їх з лікувально-профілактичною метою.

Питні води поділяють на 4 групи:

1) Мінеральні питні;

2) Мінеральні питні лікувально-столові;

3) Природні мінеральні столові;

4) Природні столові води.

До мінеральних питних лікувальних вод відносять такі води, загальна мінералізація яких коливається в межах 8-12 г/дм3. Разом з тим до цих вод відносять води з меншою ніж 8 г/дм3 мінералізацією, якщо вони містять підвищені кількості бору, миш'яку та інших компонентів, які мають специфічний вплив при окремих захворюваннях.

До мінеральних лікувально-столових вод відносять води, загальна мінералізація яких становить 2-8 г/дм3. Лікувально-столові води можуть застосовуватись як з лікувальною метою, так і в якості столового напою.

Крім мінеральних питних лікувальних і лікувально-столових вод, є і надходять у продаж природні столові води, які поділяють на два типи: природні мінеральні столові і природні столові води. Води мінералізації від 1 до 2 г/дм3 відносять до природних мінеральних столових, тоді як води мінералізації менше 1 г/дм3 належать до природних столових вод. Хімічний склад мінеральної води є однією з найважливіших характеристик. Склад води має велике значення в оцінці її фізіологічного і лікувального впливу. У мінеральній воді присутні не тільки солі, а й комплекси іонів (аніони, катіони), які, постійно з'єднуючись і роз'єднуючись, змінюють її склад. Основними аніонами мінеральних вод є гідрокарбонат (HCO3-), сульфат (SO42-) і хлор (Cl-). До провідних катіонів відносять натрій, кальцій і магній. Саме за основними іонами, присутніми у мінеральній воді, вода отримує свою назву. До них в першу чергу належать гідрокарбонатна натрієва, гідрокарбонатна натрієво-кальцієва, гідрокарбонатна сульфатна кальцієво-магнієва, гідрокарбонатна сульфатна натрієво-кальцієва, гідрокарбонатна хлорна натрієва, хлорна гідрокарбонатна натрієво-кальцієва, гідрокарбонатна сульфатна і т.д. такі іони, як натрій, калій, кальцій, магній, гідрокарбонат, хлор, містяться в мінеральних водах у великих кількостях і беруть участь у найважливіших процесах обміну речовин, включаючи підтримання кислотно-основного балансу [23].

В мінеральних водах містяться мікроелементи (йод, бром, залізо, фтор, кремній, миш'як, бор). У багатьох мінеральних водах містяться органічні речовини (перш за все гуміни, бітуми). В лікувальних водах кількість органічних речовин не повинна бути більшою 30 мл/г, а в лікувально-столових − 10 мг/л. Вміст вуглекислого газу залежить від типу мінеральних вод. Цей газ повинен бути присутній в мінеральних водах, що йдуть на розлив у пляшки в кількості, не меншій 0,3 % за масою для всіх типів вод, а для залізистих вод − не менше 0,4 %. Насичення пляшкових мінеральних вод вуглекислим газом відбувається незалежно від того, є в ній вуглекислота чи ні. Додаткове насичення потрібне для того, щоб в подальшому при зберіганні в пляшку не попало повітря. Доведено, що при тривалому стикуванні з повітрям порушується хімічний, а тим більше органічний склад води: в осад випадають солі, вода втрачає свою лікувальну активність і смакові якості.

Для приймання всередину широко застосовують води, що містять вуглекислий газ. Цей газ, попадаючи в шлунково-кишковий тракт, стимулює секреторну і рухову активність шлунку і кишечника, сприяє збільшенню секреції шлункового соку. Води, що містять вуглекислоту, підвищують апетит, вгамовують спрагу і нерідко використовуються як освіжаючі напої.

Органічні речовини мінеральних вод мають звичайно нафтове або торфове походження. Більша частина органічних речовин у водах представлена бітумами і гумінами. Органічні речовини є вихідним продуктом життєдіяльності організмів. Останні виробляють антибактеріальні і гормоноподібні речовини, які мають лікувальну дію при внутрішньому застосуванні мінеральних вод.

Як одноразовий прийом, так і курсове лікування мінеральними водами покращують кровообіг у печінці, підсилюючи процеси жовчоутворення і жовчовиділення.

Мінеральні води стимулюють кислотоутворення в шлунку і виділення соку підшлунковою залозою. Володіючи специфічними фізичними і біологічними властивостями, мінеральна вода має рефлекторний і гуморальний вплив на різні органи і системи організму. Природно, що в цей процес включається і гормональна система, яка по-своєму впливає на різні обмінні процеси.

 

3 ВИРОБНИЦТВО МІНЕРАЛЬНОЇ ВОДИ НА ПІДПРИЄМСТВІ РЕГІНА

 

3.1 Відомості про підприємство Регіна

 

Єдине, що залишилося від колишнього заводу, − стародавня, природна мінеральна вода з джерела «Регіна». Все інше − нове, сучасне, на рівні стандартів XXI століття, − розповідає Ілля Максимович.

Тут все відповідає новітнім технологіям − починаючи від утеплених дверей та вікон, зручних побутових кімнат до лінії розливу. Сьогоднішні власники пішли на великі, але обгрунтовані витрати. У цеху разом із зарубіжними фахівцями встановили і запустили сучасну лінію розливу, придбану у відомої австрійської компанії «Kosme».

Все для того, щоб споживачі могли отримати в достатній кількості і в адекватній природного хімічною формулою мінеральну воду з джерела «Регіна».

У 2007-му році були побудовані каптажі (спеціальні ізольовані інженерні конструкції для ізоляції води від зовнішнього середовища) джерел № 2 і № 3, з яких вода самопливом надходить в закриту ємність джерела № 1. Що саме чудове, на всьому шляху до лінії розливу воду ніхто не мучить, не «каламут» насосами. Зі збірних ємностей джерела вона сама по собі, довільно заповнює вертикальні ємкості, звідти − по трубопроводу з нержавіючої сталі біжить 7 кілометрів до заводу. Далі − збирається в 4-х емальованих ємностях і, знову ж таки, самопливом надходить на лінію розливу. Проходить через механічні фільтри, в яких залишаються дрібні піщинки-травинки, і далі − за прозорими колбам через бактерицидні очисні установки. Ніякої хімії, хоча на багатьох інших заводах воду очищають саме хімічними складниками, які, звичайно ж, змінюють її природну формулу.

Обов'язково перевіряємо якість води в заводських лабораторіях, відправляємо на дослідження у відповідні інститути, технагляд, інші незалежні організації. Регулярно проходимо так звану пересертифікацію − сертифікат якості видається тільки на два роки. Щомісяця до нас приїжджають незалежні експерти і перевіряють воду на «кишкову групу». Всі працівники заводу в обов'язковому порядку проходять медогляд. Ніякої штучної мінералізації ми не додаємо − розливаємо в пляшки те, що у воду заклала природа.

Нова автоматична лінія розливу влаштована так, що рука людини ні до води, ні до пляшок не торкається. Оператори тільки спостерігають, щоб не було збоїв, і за планом виробництва перемикають установки на випуск води з газом або негазованої, у форми різного обсягу.

У цьому ж цеху видувається пляшки для розливу. Для видувки пляшок ми отримуємо спеціальні форми-колбочки, виготовлені з матеріалу, сертифікованого для харчових продуктів. У спеціальному пристрої, що входить в лінію розливу, під тиском сорок атмосфер з цих «колб» видуваються оригінальні, необхідного обсягу пляшки. І знов, не торкаючись рук людини, ще теплі пляшки надходять в мийну машину, а звідти − на розлив і автоматично закриваються стерильними кришками.

Вся продукція проходить через бракераж: недолив-перелив − автоматично відставляється і безповоротно відправляється в шлюб. Етікеровочна машина наклеює етикетки, а пакувальна машина огортає пляшки плівкою, запаює, і готова продукція з тієї ж конвеєрної стрічки подається на склад. Здавалося б, просто. Але насправді зберегти і донести до покупця саме ту мінеральну воду, яку створила природа, вимагає дуже великих труднощів і найсучасніших технологій.

 

3.2 Зберігання мінеральних вод

 

Для забезпечення безперебійної роботи підприємства створюють потрібний запас мінеральних вод, використовуючи для цього резервуари різних конструкцій і місткості залежно від потужності цеху. Резервуари будують не тільки на заводі, а й безпосередньо біля свердловин мінеральної води тоді, коли "дебет" джерела не забезпечує добової потреби заводу у воді, а також у разі доставки мінеральних вод автомобільним чи залізничним транспортом.

Зберігання всіх типів вуглекислих вод здійснюють у герметичних резервуарах під надлишковим тиском СО2, що не перевищує 0,05 МПа. Невуглекислі води дозволяється зберігати в негерметичних, але обов’язково закритих резервуарах, щоб уникнути вторинного бактеріального забруднення вод.

Зберігають залозисті води під надлишковим тиском СО2, що не перевищує 0,05 МПа. У резервуарах відкритого типу води зберігати неприпустимо. Для зменшення дегазації вуглекислих вод резервуари заповнюють газом знизу під шар води зі швидкістю, що не перевищує 0,6-0,8 м/с. Збереження вуглекислих мінеральних вод відповідно до зазначених вимог дає змогу значно зменшити, а інколи й цілком виключити випадання осаду солей [23].

Термін відновлення в резервуарах води, що не піддавалася первинній обробці, має не перевищувати двох діб.

Для зберігання води застосовують вертикальні та горизонтальні резервуари. Очищення і дезінфекцію резервуарів варто робити не менше одного разу на рік, а після ремонту і за бактеріального забруднення — негайно.

Крім резервуарів, що використовують для створення визначеного запасу мінеральних вод, у цехах розливання встановлюють герметичні збірники невеликої місткості для забезпечення нормальної роботи сатураторів.

 

3.3 Обробка мінеральної води

 

Мінеральна вода перед розливом піддається такій обробці:

  • фільтруванню;

  • знезаражуванню;

  • охолодженню;

  • насиченню діоксидом вуглецю.

 

3.3.1 Фільтрування.

Зважені речовини, що містяться в мінеральних водах, викликають помутніння і знижують ефективність їх бактерицидної обробки. Тому всі води перед розливанням звільняють від зважених часточок.

Для повного вилучення зважених речовин мінеральні води піддають фільтруванню в напірних фільтрах. Фільтри з мікропористої кераміки широко використовують для фільтрування мінеральних вод різного іонно-сольового складу з мінералізацією до 7-8 г/дм3. Фільтр-картон частіше застосовують для фільтрування мінеральних вод різного іонно-сольового складу із загальною мінералізацією, що перевищує 8 г/дм3.

Для фільтрування вод неглибокого залягання краще використовувати керамічні свічкові фільтри, що дають змогу вилучити з води всі зважені часточки, а також почасти знезаразити воду. Це зумовлено тим, що розмір пор фільтрувального матеріалу не перевищує 1 мкм, тоді як більшість патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів має розміри 1-2 мкм.

Для забезпечення якісного фільтрування воду на фільтри подають за рівномірного тиску, що виключає гідравлічні удари, за яких у фільтрат можуть потрапити дрібнодисперсні частки.

Фільтрування мінеральних вод здійснюють за тиску, що забезпечує подолання опору не тільки фільтрувального матеріалу, а й у трубопроводі, що подає воду в цех розливання води. Це виключає додаткове перекачування води насосами.

 

3.3.2 Знезараження

Бактеріальному забрудненню підлягають усі мінеральні води, однак більше — води неглибокого залягання. Вони, як і води глибокого формування, можуть підлягати забрудненню під час перекачування, транспортування, збереження при застосовуваних методах обробки, а також під час розливання вод у пляшки.

Ступінь бактеріальної чистоти мінеральних вод визначається величиною їхнього колі-титру (колі-індексу). Колі-титр розлитих у пляшки вод має бути не менше 300 (колі-індекс — не більше 3). Усі води, що надходять з каптажу з колі-титром понад 500, зазвичай, не підлягають знезаражуванню. Основна мета знезаражування вод полягає у знищенні патогенних мікроорганізмів [24].

Безреагентний спосіб знезараження грунтується на бактерицидній дії ультрафіолетових променів, які пропускають крізь мінеральну воду. Встановлено, що ультрафіолетова частина спектра на ділянці від 225 до 300 нм має специфічну біологічну дію, що досягає свого максимуму за довжини хвилі 260 нм. Цю ділянку спектра називають бактерицидною.

На ефективність знезаражування значно впливає кількість мікроорганізмів, що містяться в оброблюваній воді: що їх більше, то менш бактерицидна дія УФ-опромінення. Залежно від ступеня зараження води регулюють інтенсивність УФ-опромінення. Критерієм ефективності УФ-опромінення є ступінь знезаражування води, що характеризується відношенням Q1:Q2, де Q1 — колі-індекс після опромінення води, Q1 < 3; (Q2 — колі-індекс до опромінення). Безреагентна обробка не спричиняє змін органолептичних показників мінеральних вод.

Реагентні способи знезаражування питних мінеральних вод — це здебільшого сріблення і хлорування. Срібло за ефективністю впливу перевершує хлор і хлорвмісні знезаражувальні речовини, а інколи виявляє вищий бактерицидний ефект, аніж антибіотики.

 

3.3.3 Охолодження

Температура мінеральних вод, що виходять на земну поверхню, змінюється в широких межах: від мінусової — у зоні вічної мерзлоти до дуже високої (понад 100 °С) — у районах вулканічної діяльності. З огляду на те, що розчинність СО2 у воді підвищується зі зниженням температури, всі мінеральні води, крім холодних, перед насиченням діоксидом вуглецю піддають охолодженню. Охолоджують води до температури 4...10 °С. Вдаватися до глибшого охолодження вод недоцільно, тому що це призводить до зменшення розчинності солей мінеральних вод і можливості випадання деяких із них в осад. Крім того, це спричиняє необгрунтовано високі витрати енергії [16].

Термальні води піддають двостадійному охолодженню, холодні — одностадійному. Охолодження мінеральних вод проводять у протитечійних холодильних установках різних систем в умовах повного виключення контакту вод з повітрям. На першій стадії охолодження термальних вод як холодоагент використовують різну природну воду (річкову, озерну тощо), що є гарним теплоносієм. Для остаточного охолодження мінеральних вод застосовують розсоли.

 

 

3.3.4 Насичення мінеральних вод діоксидом вуглецю

Незалежно від газового складу всі мінеральні води перед розливанням у пляшки насичують діоксидом вуглецю, що перешкоджає порушенню карбонатної рівноваги, сприяючи збереженню у воді вуглекислих солей кальцію, магнію, заліза тощо; пригнічувально діє на життєдіяльність мікроорганізмів; додає воді визначену гаму смакових властивостей; збільшує терміни збереження води.

Під час підготовки води до розливання в пляшки частина природного діоксиду вуглецю губиться, тому всі вуглекислі води, що розливаються, додатково насичують СО2, а невуглекислі води карбонізують.

Насичення невуглекислих мінеральних вод і донасичення вуглекислих вод діоксидом вуглецю додає воді визначену гаму смакових властивостей, збільшує терміни збереження мінеральних вод унаслідок пригнічення життєдіяльності патогенної мікрофлори й деяких водних мікроорганізмів.

Насичення вод проводять у сатураторах різних конструкцій за низької температури вод під надлишковим тиском СО2 в умовах, що забезпечують збільшення сумарної поверхні води, яка піддається насиченню. Масова частка діоксиду вуглецю в лікувальних мінеральних водах, розлитих у пляшки, має бути в межах 0,15...0,2 %; у лікувально-столових — не менше 0,3, а в залозистих — не менше 0,4 %.

Насичення вод діоксидом вуглецю здійснюється у безперервно діючих автоматичних вітчизняних і зарубіжних сатураторах різних систем.

 

3.4 Розливання та пакування мінеральної води

 

Розливання вод здійснюють у нові й ті, що були у використанні пляшки (обігові). Посуд має бути без дефектів (тріщин, відколів, задирок тощо), не містити стійких жирових та інших забруднень, що не змиваються, підлягати обов’язковому миттю для видалення етикеток і забруднень різної природи.

Розливання мінеральних вод. Під час цієї операції прагнуть щонайповніше зберегти розчинений діоксид вуглецю. Тому для розливання використовують ізобаричний метод, за якого надлишковий тиск, створюваний СО2 у напірному баці розливальної машини, відповідає протитиску в порожній пляшці, створюваному діоксидом вуглецю чи повітрям. Під час розливання залозистих вод протитиск рекомендується створювати діоксидом вуглецю. Після вирівнювання тиску в пляшці та газовій зоні резервуара розливальної машини заповнення пляшки водою зумовлене гравітаційними силами [8].

Наповнення пляшок мінеральною водою здійснюють за рівнем, що визначається глибиною занурення в пляшку повітряного отвору на зливальній трубці розливального апарата. Занурення зливальної трубки регулюють залежно від місткості пляшки.

Для запобігання випадковому забрудненню води її розливання варто проводити за суворого дотримання санітарно-гігієнічних умов, передбачених санітарними правилами для підприємств з обробки та розливання питних мінеральних вод.

На невеликих підприємствах розливання вод здебільшого здійснюють на автоматичних вітчизняних і зарубіжних розливальних машинах продуктивністю від 3000 до 12000 пляшок/год. У міні-цехах мінеральну воду розливають на ручних розливально-закупорювальних машинах.

Пляшки з розлитою в них мінеральною водою герметично закупорюють. Герметичність закупорювання забезпечує збереження якості продукції протягом чотирьох місяців для залозистих вод і одного року — для всіх інших вод.

Закупорювання пляшок здійснюється на автоматичних, напівавтоматичних закупорювальних автоматах і розливально-закупорювальних ручних машинах.

Усю готову продукцію піддають обов’язковому бракеражу (контролю). На цій операції перевіряють прозорість води, відсутність у ній сторонніх домішок (шматочків корків, скла тощо), чистоту внутрішньої і зовнішньої поверхонь пляшок, повноту їх заповнення, герметичність закупорювання. Пляшки з продукцією, що не відповідає цим вимогам, відбраковують [14].

На лицевий бік етикеток наносять найменування підприємства-виробника і його товарний знак, назву мінеральної води, її групу, номер чи назву джерела, призначення води (столова, лікувально-столова, лікувальна), мінералізацію, рекомендації з лікувального застосування, терміни та способи збереження, номер нормативно-технічної документації, дату розливання, номер бригади чи бракувальника.

Пляшки з мінеральною водою укладають у дощаті ящики, дерев’яні багатооборотні, пластмасові ящики, ящики з гофрованого картону, дротяні металеві ящики, піддони ящикові металеві складні. ПЕТ-тару запаковують у плівку й укладають на палети.

Під час транспортування готової продукції відкритим автотранспортом улітку пляшки з водою накривають брезентом, щоб вони не нагрівалися. Узимку ж їх, навпаки, вкривають теплими покривалами, щоб вони не замерзали. При використанні залізничного транспорту влітку вагони з продукцією потрібно безупинно вентилювати, але не прохолоджувати. А взимку — опалювати, але не вентилювати.

 

3.5 Контроль якості мінеральної води

 

Особливу увагу під час виробництва мінеральних вод приділяють дотриманню санітарних вимог до устаткування. Наприклад, трубопроводи мають бути водонепроникними, цистерни та резервуари для збереження варто піддавати регулярній дезінфекції.

На багатьох підприємствах впроваджують сучасні системи контролю якості. Однак невеликим підприємствам це недоступно. Деякі з них контролюють якість узагалі раз на рік — надсилаючи на експертизу в профільний Одеський НДІ курортології і рекреації.

Методика визначення витрат мінеральних вод на одиницю готової продукції. Вона складається: з визначення кількості води, що надходить на виробництво (витрата води — Qзаг); кількості води, що скидається на початку роботи лінії (налагоджувальні витрати води — Qн); кількості води, витраченої на розливання — Qр); обсягу готової продукції (Vг.пр).

Qзаг і Qн встановлюють з використанням перевірених встановленим порядком резервуарів чи лічильників води.

Під час роботи з літражованими резервуарами Qзаг і Qн визначають за зниженням рівня води в резервуарі, відповідно, за весь період контрольних спостережень і за період скидання води під час запуску лінії у роботу. Qр знаходять за різницею Qзаг-Qн. Величину Qн визначають за особливостями використовуваного на заводах устаткування і хімічним складом води, що розливається. Qн виражається в абсолютних одиницях, м3. Її варто погоджувати з умовами розливання води на кожному конкретному підприємстві, але вона має не перевищувати 0,5 м3 на кожній із ліній, що запускаються в роботу.

Для визначення витрат мінеральних вод на одиницю готової продукції встановлюють кількість мінеральної води, що надійшла у цех розливання, і кількість виробленої продукції за цей самий період.

Витрати води на одну пляшку Qб визначають за формулою:

 

Qб = Qзаг x 106 / W,

 

де Qзаг — загальна кількість води за лічильником (водоміром), що надійшла за зміну чи повний робочий день, м3;

106 — коефіцієнт переводу м3 у см3;

W — кількість продукції, виробленої за зміну чи робочий день, пляшок.

Обчислення Vг.пр проводять за формулою:

Vг.пр = W x V ф.с,

 

де W — кількість готової продукції за зміну чи робочий день (її встановлюють підрахунком пляшок, наповнених мінеральною водою й закупорених, за допомогою лічильників чи підрахунком ящиків із готовою продукцією);

V ф.с — фактичний середній обсяг води в пляшці, см3.

V ф.с установлюють експертним шляхом. Для цього заміряють обсяг води не менш як у 100 пляшках. Заміри проводять мірним циліндром за температури води 20°С. Обчислення ведуть за формулою:

 

Vф.с = (V1 + V2 + V3 + Vi) / n,

 

де V1, V2, V3…Vi — заміряний обсяг води в пляшках, см3;

n — кількість пляшок, що підлягають виміру.

Загальні втрати мінеральних вод під час розливання в пляшки Пзаг (у м3) обчислюють за рівнянням матеріального балансу:

 

Пзаг = Qзаг - Qн – V г.пр.

 

Втрати води у виробництві пропорційні розлитому обсягу. Для зіставлення втрат на окремих підприємствах їх виражають у відносних одиницях (%):

 

Qзаг = (Qр-V г.пр) / Qр x 100.

 

4 ДОСЛІДЖЕННЯ ОСНОВНИХ ХІМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ МІНЕРАЛЬНИХ ВОД

 

4.1 Аналіз катіонного і аніонного складу мінеральних вод

 

Мінеральні води характеризуються фізичними показниками та вмістом хімічних речовин. Використовуючи різні методики хімічного аналізу води, а саме визначення катіонів та аніонів, можемо судити про кількісний склад компонентів мінеральної води. Отже, нами для аналізу були взяті такі мінеральні води: Боржомі, Бонаква, Регіна, Миргородська. Всі води належать до сильногазованих. Аналіз проводили за показниками на наявність вмісту: калію, натрію, хлоридів, кальцію, магнію, сульфатів, гідрокарбонати. Результати хімічного складу наведені в таблиці 4.1

Таблиця 4.1 Хімічний склад мінеральних вод










Показники

Мінеральна вода

Боржомі

Бонаква

Регіна

Миргородська

допуст

фактичні

допуст

фактичні

допуст

фактичні

допуст

фактичні

Натрій, мг/дм3

1000-2000

1200

не менше 10

12

700-1200

700

600-1200

800

Калій, мг/дм3

15-45

30

-

0,5

20

18

15-30

20

Магній, мг/дм3

20-150

75

не менше 5

5,5

< 25

20

< 50

35

Кальцій, мг/дм3

20-150

80

не менше 15

12

< 25

20

30-200

100

Хлориди, мг/дм3

250-500

300

не більше 250

220

600-1200

750

1000-2500

1500

Гідрокарбонати, мг/дм3

3500-5000

3800

не більше 450

400

500-1000

700

150-450

300

Сульфати, мг/дм3

< 10

5

не більше 250

200

< 150

120

50-250

100

Концентрація мг/дм3

Рисунок 4.1− Вміст катіонів у мінеральних водах

 

Рисунок 4.2− Вміст аніонів у мінеральних водах

 

Як бачимо з діаграми (рис. 4.1) вміст катіонів у мінеральних водах не перевищує допустимих значень, катіони в мінеральних водах перебувають в нормі. Отже, за вмістом катіонів мінеральні води Боржомі, Бонаква, Регіна, Миргородська цілком безпечні для вживання.

Проведений аналіз концентрацій аніонів у мінеральних водах свідчить, про те що відхилення від встановлених норм не виявлено. Показники концентрації хлоридів, гідрокарбонатів та сульфатів у аналізованих мінеральних водах не перевущують встановлені допустимі норми.

Отже, проведений аналіз хімічного складу мінераних вод Боржомі, Бонаква, Регіна та Миргородська свідчить, що мінеральні води відповідають якості, що пред`являються до мінеральних вод такого типу і придатні до споживання.

Останнім часом впроваджуються нові експресні методи аналізу, наприклад, іонна хроматографія та кондуктометрія. Іонна хроматографія дозволяє одночасно визначати декілька катіонів: Li+, Na+, NH4+, K+, Ca2+, Mg2+ або аніонів F, NO3, NO2, Cl, SO42-.

Іонна хроматографія має переваги над іншими методами завдяки експресності, екологічній чистоті та чутливості.

Для проведення дослідів застосовували іонний хроматограф Metrohm IC 792 (додаток Г) з кондуктометричним детектором та аналітичними колонками для визначення катіонів та аніонів. Принцип методу полягає у розділенні катіонів на аналітичній колонці. При визначенні аніонів відбувається обмін відповідно катіонів або аніонів:

 

Смола–К+ +↔ Смола– І++ К+

Смола–А↔ Смола–В+ А

 

Зразок проби насосом подається на детектор, який реєструє збільшення електропровідності, що відбувається за рахунок певних іонів, які розподіляються на аналітичній колонці і виходять по черзі за ступенем спорідненості до активних центрів смоли. Першими виходять однозарядні іони, пізніше двозарядні. Загальний час аналізу становить 20 хвилин.

Можна послідовно контролювати катіонний склад а потім аніонний або вибірково, бо цього досить для попередніх висновків щодо якості зразку.

Дотримання виробником Державного стандарту – надійна запорука отримання якісного товару.

При застосовуванні підходу для контролю аніонного складу зразків фасованої мінеральної води (табл.4.2).

 

Таблиця 4.2− Аніони в зразках фасованої мінеральної води





Зразок

Фторид, г/дм3

Хлорид, г/дм3

Сульфат, г/дм3

Регіна

<0,5

12

5

Боржоми

1,0

438

8

Бонаква

<0,5

1

1

Миргородська

<0,5

<0,5

1

 

З хроматограми (рис.4.3) видно, що з 4 зразків тільки один зразок “Боржоми” можна вважати мінеральною водою. Аніонний склад задовольняє заявленому на етикетці (Додаток Д).

Інтенсивність

вимірювання (нм)

Риссунок 4.3 − Аналіз мінеральної води “Боржоми”

 

 

 

4.2 Експрес – аналіз фасованої води кондуктометричним методом

 

Питома електропровідність розчину χ характеризує загальну мінералізацію так само, як і «сухий залишок». Проте цей метод має великі переваги порівняно з гравіметричним методом визначення маси сухого залишку, бо при застосуванні сучасного приладу – кондуктометру аналіз триває не більше 5 хвилин і не потребує спеціального лабораторного обладнання (аналітичних терезів для зважування сухого залишку, сушильної шафи тощо).

Електропровідність зразків мінеральної води вимірювали кондуктометром HI-3877 фірми Hanna Instruments (додаток Е). Для цього при температурі 20±2 0С занурюють вимірювальний електрод у розчин, що аналізується (зразок), вибираємо діапазон вимірювань, та отримуємо результат. Вимірювання повторюється тричі, обчислюється середнє значення електропровідності (табл.5).

 

Таблиця 4.3− Інтегральний показник електропровідності




Зразок

Електропровідність χ, μЅ/см,

Висновок

Бонаква

2945

Мінеральна вода

Миргородська

2840

Мінеральна вода

Регіна

2570

Мінеральна вода

Боржоми

5980

Мінеральна вода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

 

У силу різних обставин, Україна сьогодні є лідером у видобутку мінеральних вод, їхньому бальнеологічному використанні і промисловому розливі. На території України зустрінута велика частина можливого в природі типової розмаїтості мінеральних вод. Родовища мінеральних вод України, це той же "золотий фонд", який зберігається в надрах. У загальному представленні - мінеральні води це води, що вилилися або отримані з гірських порід і мають лікувальний ефект при їхньому внутрішньому прийомі або зовнішніх процедурах.

За призначенням питні мінеральні води поділяються на: лікувальні - приймаються по призначенню лікаря у виді курсу; лікувально-столові - приймаються по призначенню лікаря у виді курсу й епізодично, як столовий напій; природні столові - для необмеженого питного прийому. Відповідно до основного нормативного документа, що діє в сфері розлива мінеральних вод України - ДСТУ 878-93 "Води мінеральні питні.", основним критерієм до віднесення мінеральних вод до тієї або іншої категорії є загальна мінералізація і зміст специфічних біологічно активних компонентів.

Нами був проведений аналіз вмісту концентрацій катіонів та аніонів у мінеральних водах. Дані аналізу свідчать, про те що показники не мають відхилень від встановлених норм. За хімічним складом мінерані води Боржомі, Бонаква, Регіна та Миргородська відповідають якості, що пред`являються до мінеральних вод такого типу і придатні до споживання.

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

  1. Бабаев В.В. Температурный режим и термальные воды Закарпатья, - В кн.: Проблемы гидрогеологии и инженерного грунтоведения. Т., 1970, С. 172 - 181.

  2. Бабинец А.Е., Мальская Р.В. Геохимия минерализованных вод Предкарпатья. - К., "Наук.думка", 1975. - 189 с.

  3. Бабінець А.Є. Мінеральні джерела Радянського Закарпаття та приклади їх використання. - Вісн.АН УРСР, 1948, - С.4-8.

  4. Бабінець А.Є., Лугова I.П., Марус В.Л. Про ізотопний склад кисню підземних вод Українських Карпат. - ДАН УРСР. Сер.Б, 1971, С.579-581.

  5. Бабов К.Д.. Современное состояние и перспективы использования минеральных вод Украины // Проблеми мінеральних вод (Збірник наукових праць), 2005. – 458 с.

  6. Бурлака А.П., Мойсеєв А.Ю., Мойсеєва Н.П. та ін. Проблеми мінеральних вод. - К.: Карбон ЛТД, 2002. - С. 79-83.

  7. Гурский Б.Н. и др. Геология. – М., 1985. – 310 с.

  8. Дривер Дж. Геохимия природнuх вод. - М.: Мир, 1985. - С. 288-338.

  9. Єсипенко Б.Є., Нацик В.Г. Вплив мінеральної води "Нафтуся" на рухову функцію гладких м’язів // Фізіол. журн. - 1977. - Т. 23, № 1. - С. 59-62.

  10. Иванов В.В., Невраев Г.А. Классификация подземнuх минеральных вод. - М.: Недра, 1964. - С. 7.

  11. Івасівка С. В., Попович І. Л., Аксентійчук Б. І., Білас В. Р. Природа бальнеочинників води "Нафтусі", суть її лікувально-профілактичної дії. - Трускавець: ЗАТ "Трускавецькурорт", 1999. - 123 с.

  12. Іщенко О.П.. Мінеральні води поділля: особливості формування і ресурси // Проблеми мінеральних вод (Збірник наукових праць), 2005. – 458с.

  13. Классификация минеральнuх вод Украины // Под ред. акад. В.М. Шестопалова. - К.: НАНУ, 2003. - 121 с.

  14. Колодій В.В., Спринський М.І.. Мінеральні води карпатської провінції // Проблеми мінеральних вод (Збірник наукових праць), 2005 р. – 458с.

  15. Лебедева Н.Б. Пособие к практическим занятиям по общей геологии. – М., 1976. – 96 с.

  16. Левитес Я.М. Общая геология. – М., 1986. – 270 с.

  17. Лікування мінеральними водами. / С. С. Северинов. "В Крым на отдых". - Сімферопіль, "Таврія" 1988.

  18. Мазур И.И., Молдованов О.И. Курс инженерной экологии. - М.: Высшая школа, 1999. - 447 с.

  19. Мала гірнича енциклопедія: В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: "Донбас", 2004.

  20. Малахов А.А. Краткий курс геологии. – М., 1962. – 238 с.

  21. Нацик В.Г.. Прогнозування показників оцінки якості мінеральних вод типу "Нафтуся" // Проблеми мінеральних вод (Збірник наукових праць), 2005 р. – 458с.

  22. Саприкін Ю.П.. Мінеральні води в Україні – корисні копалини і напої // Проблеми мінеральних вод (Збірник наукових праць), 2005 р. – 458с.

  23. Шестопалов В.М., Моисеева Н.П. Еще раз о лечебном начале минеральнuх вод типа "Нафтуся" // Геол. журн. - 2004. - № 3. - С. 96-97.

  24. Шестопалов В.М., Моисеева Н.П., Пухова Г.Г. и др. Применение МВ типа "Нафтуся" для оздоровления населения из зон чернобuльских вuпадений // Материалu междунар. конф. "Экология городов", Одесса, июль 1998. - Одесса, 1998. - С. 364-368.

  25. Шестопалов В.М., Моісеєва Н.П., Дружина М.О. та ін. Мінеральні води типу "Нафтуся", особливості хімічного складу та їх використання // Хімія і технологія води. - 2001. - Т. 23, № 6. - С. 639-649.

 

 

 

 

 

 

Додаток Б

Порівняльні критерії розподілу мінеральних вод





Основні показники

Перші критерії розподілу мінеральних вод за Грюнхутом, 1911 р. (у дужках поправки 1932 р.)

Межі вмісту за діючими документа ми

Межі вмісту за новою класифікацією

Загальна мінералізація (загальний вміст розчинених солей)

Понад 1 г/л

Понад 1 г/л

Такі самі

Вміст СО2 вільної і розчиненої

250(500) мг/л і більше

500 мг/дм3 і більше

Такі самі

Вміст органічної речовини(в розрахунку на вуглець)

 

5-30 мг/дм3

8-40 мг/дм3 - води типу "Нафтуся, понад 40 мг/дм3 - води типу "Брамштедт"

Вміст ортоборноі кислоти (Н3ВО3)

Метаборна кислота (НВO2) 1 г/л

35 мг/дм3 і більше

Такі самі

Вміст метакремнійової кислоти (H2SiO3)

 

50 мг/дм3 і більше

Ті ж самі

Вміст As

Гідроаксерніт (HAsCV) 1,3 мг/л

понад 0,7 мг/дм

0,7-2 мг/дм3

Вміст Вг

5 мг/л і більше

25 мг/дм3 і більше

Такі самі

Вміст J

1,0 (5,0) мг/л

5 мг/дм3 і більше

Такі самі

Вміст Li

1 мг/л

-

понад 5 мг/дм3

Вміст Se

 

 

понад 10 мкг/дм3

Вміст Аg

 

 

понад 0,1 мг/дм3

Вміст Sr

10 мг/л

 

понад 0,001 мг/дм3

Вміст Fe

Fe2++Fe3+ 10 (20) мг/л більше

Fe2++Fe3+ 10 мг/дм3 і більше

Такі самі

Вміст Ва

10 мг/л

 

 

Вміст F

10 мг/л

 

 

ВМІСТ H2Sзаг (H2S+HS-)

Титрована сірка 1 мг/л і більше

10 мг/дм3 і більше

Такі самі

Вміст Rn

Понад 1,3 мкС (29 мкС)

180Бк/дм3 і більше

Такі самі

 

 

 

 

Додаток В

Класифікація природних мінеральних вод

 

 

 

 

 

 

Додаток Г

 

Принципова схема іонного хроматографу

 

 

Скачати

Види навчальних матеріалів: 
Оцінка: 
0
No votes yet