Минеральные воды

В генетическом отношении различают  газы магматического, метаморфического, химического, биохимического, радиационно-химического, радиогенного и ядерного происхождения. В земной коре в газообразном виде встречаются углекислота, кислород, азот, углеводороды, водород, гелий и другие благородные газы, окислы азота, аммиак, сероводород, окислы серы и другие соединения. Одной из важных составных частей лечебных минеральных вод, обусловливающих их отличие от обычных пресных вод действие, является углекислый газ. Наличие в воде определенных количеств этого газа придает ей специфические черты. Углекислые газовые воды представляют особую лечебную ценность, как при внутреннем, так и при наружном применении.

Некоторая часть подземных вод  образуется в глубоких слоях Земли (в магме) за счет соединения водорода и кислорода, выделяющихся при распаде  горных пород в условиях высокой  температуры и давления. Средняя  температура поверхности нашей планеты на континенте около 17 °С. При погружении в толщу земной коры на каждые 33 м температура повышается на 1 °С. Это расстояние называется геотермической ступенью. Обратная величина, т. е. количество градусов прироста температуры на каждые 100 м углубления в земные недра, носит название геотермического градиента. Он в среднем составляет 3 °С на каждые 100 м. Таким образом, на глубине 1000 м, с учетом температуры поверхности земли 17°С, температура будет равна 47°С. На глубине 5000 м она достигает 200—300 °С и т. д. При таких высоких температурах горные породы, главным образом гранит и порфирин, распадаются, выделяя водород, кислород и углекислый газ. 1 км3 гранита в таких условиях образует около 25—30 млн. тонн воды. Эта вода находится в парообразном состоянии. При соприкосновении с более холодными породами пар конденсируется и образуется вода, содержащая растворенные соли и газообразные вещества. По мере прохождения поверхностных слоев Земли температура этой воды понижается. Воды, образующиеся таким путем, называются ювенильными, или глубинными. Подземные воды находятся в постоянном движении, хотя скорость этого движения невелика. В толще земной коры часто происходит, смешивание  образовавшихся вод. Результатом этого и является такое разнообразие по химическому составу подземных вод.

Для предохранения природных вод  от загрязнения, смешивания с почвой, различными осадками и др., т. е. для  сохранения их физико-химических свойств, в месте выхода на поверхность  Земли минерального источника устраивают специальный колодец (каптаж). Наземная часть этого сооружения называется бюветом. Над бюветом сооружают специальные павильоны. На бальнеологических курортах бюветы и павильоны имеют красивое архитектурное оформление. Каждый источник в сутки дает определенное количество воды, которое называется дебитом.

Для лечения используют в основном слабощелочные воды. Растворяющая способность воды очень велика и подземные воды, взаимодействуя при циркуляции в недрах с окружающей средой, могут обогащаться множеством химических элементов. Однако практически далеко не все определяются при выполнении анализов воды, т.к. содержатся в ней в ничтожных количествах. Обычные анализы минеральной воды необходимо дополнить требованием дополнения спектрального анализа плотного остатка, который позволит отметить присутствие этих, ничтожных по количеству, но важных элементов.

При взаимодействии химических веществ они входят в реакцию в строго эквивалентных отношениях. Поэтому, помимо весового выражения результатов анализа нужно их представить в эквивалентной форме, т.е. содержание ионов дать в миллиграмм эквивалентах.

Для чего весовое количество миллиграммов данного иона необходимо разделить на его эквивалентную массу, представляющую массу иона, деленную на эквивалентную массу этого иона. Для сопоставления вод различной минерализации количество эквивалентов конов выражают в процентах от суммы миллиграмм-эквивалентов всех ионов, содержащихся в воде. При этом каждая из сумм анионов и катионов в отдельности, принимается за 100%. Это позволяет сопоставить воды по соотношению содержащихся в них анионов и катионов и легко определить тип воды.

Внутреннее применение питьевых минеральных вод на многих курортах мира квляется ведущим методом в комплексе санитарно-курортного лечения.

Действие принятой внутрь минеральной воды зависит от ее состава, температуры, времени приема воды по отношению к времени приема пищи, исходного функционального состояния органов пищеварения и др.

По современным представлениям питьевые минеральные воды обладают многосторонним действием на органы, что доказано экспериментальными и клиническими работами  с использованием электрофизиологических, биохимических, морфологических, радиоимуннологических и других современных методов исследования.

Доказано, что минеральные воды при их употреблении внутрь обусловливают изменения процессов осмоса, диффузии поверхностью натяжения электрического заряда клеток, проницаемость клеточных мембран и т.д.

В результате этого возникают общие реакции организма - изменения обмена веществ, кислотно-щелочного равновесия, функции вегетативной

нервной, сердечно-сосудистой и других систем.

ГЛАВА III  ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕЧЕБНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД

Вода – один из важнейших  факторов внешней  среды, самое распространенное вещество на нашей планете; водой покрыто ³/₄ ее поверхности. Почва и все породы, слагающие земную кору, также содержат воду. Она находится не только в океанах, морях, реках, под землей, но и в атмосфере и биосфере — в организмах животных и растений. Мировой океан вмещает 1338 млн. км³ воды, общее же количество воды на Земле, по последним данным, составляет 1386 млн. км³. От всего общего объема воды, имеющейся на Земле, 96,5 % относится к водам Мирового океана, остальные 3,5 % приходятся на долю пресных и соленых вод суши. Наука, изучающая все природные воды на земном шаре (океаны, моря, подземные воды, реки и др.), получила название гидрологии. Тот раздел гидрологии, который изучает преимущественно подземные воды, называется гидрогеологией.

Еще в конце прошлого столетия великий химик Д. И. Менделеев указывал на громадную, неисчерпаемую роль воды в природе, на многогранность ее действия. В последние годы с открытием новых свойств воды значительно возрос интерес к ее изучению. Сейчас водой интересуются химики, физики, специалисты по электронике, биологии и врачи. Проблема воды вообще становится одной из важнейших проблем человечества, которая решается под руководством ООН. Вода — колыбель жизни на нашей планете, и без нее не могут существовать ни растения, ни живые существа. Ученые, занимающиеся изучением свойств воды, издавна считают воду «веществом № 1», играющим определяющую роль в жизни человечества. Вода является одним из важнейших природных факторов, от которого зависят жизнь и здоровье человека. Известный французский писатель Аитуан де Септ-Экзюпери так писал о воде: «Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты сама жизнь... Ты самое большое богатство в мире».

Молекула воды состоит  из двух атомов водорода и одного атома  кислорода. Атомы водорода и кислорода, образующие воду, могут иметь различную атомную массу, но при этом занимать в периодической системе элементов одно и то же место. Такие разновидности атомов одного и того же химического элемента называются изотопами. В настоящее время наиболее широко известны три долгоживущих изотопа водорода (протий ^!Н, дейтерий ²Н, или О, и тритий ³Н, или Т) и 3 изотопа кислорода (¹⁶0, ¹⁷0, 180). Это значит, что может быть несколько соединений кислорода и водорода, образующих воду. По мнению советского ученого И. В. Петрянова, возможно образование 42 видов воды, из которых 9 являются устойчивыми. Образующаяся из трития и изотопов кислорода вода отличается целым рядом физико-химических и биологических свойств. Тяжелая вода Т20 совершенно инертна, в больших количествах замедляет жизнедеятельность организмов и может привести к их гибели, поэтому она еще иногда называется «мертвой водой». Природная вода всегда содержит в небольших количествах тяжелую и полу-тяжелую (ЭгО) воды.

Вода на Земле существует в трех агрегатных состояниях: жидком, газообразном и твердом. Несмотря на то, что вода является веществом, принятым в качестве эталона меры плотности, объема, теплоемкости для других веществ, она сама обладает целым рядом аномальных физико-химических свойств. Эти аномалии обусловлены ее молекулярным строением и наличием между ее молекулами сложных водородных связей. Некоторые аномалии воды имеют большое значение для возникновения и поддержания жизни на Земле, формирования климата нашей планеты, се рельефа. В отличие от других веществ, вода при затвердевании не уменьшается в объеме, а расширяется. Вязкость ее с повышением давления не увеличивается, а снижается. Из всех природных тел вода имеет самую высокую теплоемкость, которую условно принимают за единицу.

Вода обладает выраженной растворяющей способностью. В природе нет абсолютно нерастворимых веществ. Все они в различной степени растворяются в воде и различаются только количеством переходящего в раствор вещества. Даже такие, казалось бы, твердые горные породы, как гранит, базальт, диабаз, и те постепенно разрушаются водой и тем самым обогащают ее различными элементами. В воде растворяются и газы. При повышении давления содержание растворенных в воде газов увеличивается. При повышении температуры растворимость газов снижается, но повышается растворимость различных солей. Таким образом, в природе идеально чистой воды не существует. Все природные воды, где бы они ни находились и в каком бы агрегатном состоянии ни были, всегда представляют собой сложный раствор других веществ ( газообразных, твердых и жидких) и содержат в незначительных количествах Т₂0 и D₂0.

К минеральным (лечебным) водам относятся  все подземные воды земной коры, оказывающие благотворное влияние  на улучшение состояния организма  человека за счет их специфического состава, минерализации, температуры или каких-либо других свойств [1, стр.175]. Как ко всякой подземной воде, используемой, например, для целей питьевого водоснабжения или в каком-либо промышленном производстве, предъявляются определенные требования по качественным и количественным показателям ее состава и свойств, так и к любой минеральной (лечебной) воде предъявляется ряд требований, которым она должна удовлетворять для того, чтобы ее можно было употреблять в лечебных целях. В природе, как известно, существует множество типов минеральных вод. К каждому из них предъявляются свои требования, определяемые главным образом характером лечебного процесса, в котором применяется или должна применяться та или иная вода.

Лечебные свойства минеральной  воды определяются ее химическим составом, физическими и биологическими свойствами. В отличие от пресной воды минеральная вода имеет повышенную общую минерализацию. Для внутреннего применения чаще используют воды с малой и средней минерализацией, в которых общая концентрация растворенных веществ находится в пределах от 2 до 15 г в 1 л (г/л).  В минеральной воде находятся не соли, а комплексы ионов (частицы, несущие на себе электрический заряд), которые непрерывно соединяются и разъединяются, образуя сложный раствор. Ионный состав воды имеет большое значение в оценке ее физиологического и лечебного действия. Основными компонентами ионного состава минеральной воды являются анионы (частицы, несущие отрицательный заряд) и катионы (частицы, несущие положительный заряд). К ведущим анионам в минеральной воде относятся гидрокарбонат, хлор и сульфат. Из катионов преобладают натрий, кальций и магний. По тем ионам, которые находятся в минеральной воде в наибольшем количестве, вода получает свое название (гидрокарбонатно-натриевая, гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатная и т. д.).

Среди питьевых вод особую ценность представляют воды, содержащие гидрокарбонатный ион (НСОз), образующий в сочетании с ионом натрия питьевую соду. Такие щелочные воды нормализуют двигательную и секреторную функцию желудочно-кишечного тракта, уменьшают диспептические явления: изжогу, кислую отрыжку, чувство тяжести в подложечной области и др. Гидрокарбонатные воды способствуют разжижению и более легкому удалению патологической слизи, которая образуется на слизистой оболочке при воспалении органов желудочно-кишечного тракта, мочевыводящих и дыхательных путей.

К основным гидрокарбонатным водам, разливаемым  в бутылки, относятся: боржоми, саирме, уцера, дилижан, набеглави, ласточка, поляна-квасова. Анион хлора (Сl) в минеральной воде чаще находится в соединении с ионами натрия, образуя поваренную соль. Такие хлоридные или соленые воды повышают обменные процессы, оказывают некоторое желчегонное действие и при длительном применении в виде курса лечения способствуют повышению кислотности желудочного сока. К основным хлоридным минеральным водам относятся: вальмиерская, минская, миргородская, бируте, друскининкай, ак-су, нартан. Особую по своему действию группу хлоридных вод составляют те из них, в которых вместо обычно встречающегося иона натрия содержится ион кальция. Хлоридно-кальциевые воды оказывают противовоспалительное действие, повышают стойкость тканей к инфекции, уменьшают проницаемость клеточных оболочек, снижают явления кровоточивости и повышенную чувствительность организма к различным веществам. Они влияют на рост костной ткани и состояние зубов. Воды, содержащие повышенное количество кальция, показаны при туберкулезе легких и лимфатических желез, при кровотечениях различного происхождения. Раздражая слизистую оболочку кишечника, они стимулируют его двигательную функцию и оказывают слабительное действие. Такие сульфатно-натриево-магниевые воды усиливают сокращение желчного пузыря и желчевыводящих путей, тем самым, способствуя лучшему отхождению желчи в двенадцатиперстную кишку («промывание желчных путей»). К горьким сульфатным минеральным водам относятся баталинская и лысогорская вода.

В минеральных водах содержатся различные микроэлементы — такие  химические элементы, которые находится  в организме человека и животных в очень малых количествах. Действие микроэлементов может проявляться при ничтожном содержании их в минеральной воде. Микроэлементы входят в состав многих ферментов, гормонов, витаминов и принимают активное участие во всех жизненных процессах, происходящих; в организме. К наиболее распространенным микроэлементам, содержащимся в минеральных водах, относятся железо, йод, бром, фтор и мышьяк. Если в воде содержание этих активных элементов превышает установленный для них предел, то такие воды относятся к железистым, йодистым, бромистым или другим специфическим водам. К железистым минеральным водам относятся: полюстровская, дарасун, кука, селинда, шмаковка, буковинская, ласточка. При поступлении в организм эти воды улучшают состав крови, стимулируют образование красных кровяных шариков и повышают количество гемоглобина. Они укрепляют общее состояние организма и широко применяются при малокровии. Прием железистой минеральной, воды повышает чувствительность организма к ультрафиолетовым лучам, солнечного спектра, которые образуют в организме витамин D, стимулируют его защитные силы, вызывают загар.