Минеральные воды

Повышенное количество йода и брома  содержится в бутылочной минеральной  воде таллицкая. Йодистые воды полезно  принимать при атеросклерозе  и некоторых формах зоба. 

В большинстве лечебных минеральных  вод, наряду с различными минеральными веществами, встречаются растворенные газы: углекислота, сероводород, радон. Для внутреннего применения наибольшую ценность представляют воды, в. которых  содержится углекислый газ. Углекислота, попав в желудочно-кишечный тракт, оказывает выраженное стимулирующее действие на секрецию желудка, увеличивает количество желудочного сока и повышает его активность, а также усиливает двигательную функцию желудка и кишечника. Такие воды повышают аппетит, хорошо утоляют жажду, действуют освежающе и часто используются в качестве «столовых вод».

ГЛАВА IV ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД

Для отнесения природных  вод к минеральным разработаны  специальные критерии. При отборе критериев оценки минеральных вод из значительного количества данных, характеризующих их химические и физические свойства были отобраны важнейшие, определяющие физиологическое, а следственно лечебное, действие вод, а также важные в отношении выявления их генетических типов.

К числу таких признаков  были отнесены в согласии с взглядами  большинства бальнеологов и гидрогеологов: общее содержание растворенных в  воде веществ – общая минерализация  вод; ионный состав минеральных вод;  газовый состав и газонасыщенность вод (растворенные и спонтанные); содержание в водах фармакологических (терапевтических) активных микроэлементов (минеральных и органических);  радиоактивность вод;  активная реакция вод, характеризуемая величиной рН;  температура вод.

На основе изучения химического состава и свойств минеральных вод и большого опыта их лечебного применения в СССР разработаны критерий и нормы оценки минеральных вод по химическому составу и физическим свойствам, данные представлены в [см.приложение 1, таб.1].

4.1 Химический состав минеральных вод

По химическому составу минеральная вода бывает: гидрокарбонатной, хлоридной и сульфатной. Есть также смешанная минеральная вода (гидрокарбонатно-хлоридная, сульфатно-гидрокарбонатная и т.п.), а также с биологически активными веществами (йодом, кальцием, фтором и т.д.). От спектра тех или иных минеральных веществ и их количества зависит вкус минералки. Минеральная вода с большим содержанием хлорида натрия имеет соленый вкус, сульфата магния — горьковатый. 

Гидрокарбонатная вода — содержит гидрокарбонаты (минеральные соли), более 600 мг на литр. Рекомендуется людям, активно занимающимся спортом, грудным детям и больным циститом. Снижает кислотность желудочного сока. Применяется при лечении мочекаменной болезни. Противопоказана при гастрите.

Сульфатную воду не рекомендуют пить детям и подросткам: сульфаты могут препятствовать усвоению кальция.   Хлоридная вода — содержит более 200 мг хлоридов на литр.

Применяется при расстройствах  пищеварительной системы. В сочетании с натрием, регулирует работу кишечника, желчных путей и печени. Стимулирует обменные процессы в организме, улучшает секрецию желудка, поджелудочной железы, тонкого кишечника.   

Смешанная минеральная вода — имеет смешанную структуру (хлоридно-сульфатные, гидрокарбонатно-сульфатные и т. п.). Это повышает её лечебный эффект.

4.1.1 Общая минерализация воды

Общая минерализация  воды – это сумма всех растворенных в воде веществ (без газов), выраженная в граммах на литр. В зависимости от общей минерализации различают: воды слабой минерализации (до 2 г/л); воды малой минерализации (от 2 до 5г/л); воды средней минерализации (от 5 до 15 г/л); воды высокой минерализации (от 15 до 35 г/л); рассолы (от 35 до 150 г/л); крепкие рассолы (более 150 г/л).

  При отсутствии других критериев, позволяющих  отнести данную воду к числу лечебных, общая минерализация для лечебной минеральной воды должна быть не менее 2 г/л.

4.1.2 Ионный состав минеральных вод

Источниками углекислоты являются и различные органические отложения  — торф, лигнит, известняки и другие углекислые соединения при воздействии  на них кислых вод. Наконец, источником углекислоты в минеральных водах  могут быть вулканические процессы, совершающиеся в земных глубинах. Она образуется при расплавлении магмой карбонатов, главным образом известняков и доломитов. Наличие сероводорода в некоторых минеральных источниках связывают с магматическими процессами, происходящими в земных недрах. Но имеются также источники, где сероводород образуется при разложении сульфатов в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Что касается других газов, находящихся в минеральных источниках, например азота, углеводорода (метана), водорода, окиси углерода, то они представляет интерес только в том отношении, что помогают выяснению генезиса (происхождения) источника, не имея самостоятельного особого лечебного значения.

Наличие в воде различных ионов  имеет большое значение для ее биологического и терапевтического действия. В минеральных водах обнаружено до 50 различных химических элементов. Однако в основном в воде содержится 6 ионов, которые определяют ее лечебные свойства. К этим свойствам относится: катионы Na ⁺ Ca ²⁺ Mg ²⁺ и др. При бальнеологической оценке минеральной воды основной их ионный состав характеризуется этими преобладающими анионами и катионами, биологическое и терапевтическое действие которых различно.

4.1.3 Газовый состав минеральных вод     

 В характеристике  подземных минеральных вод важное значение имеет равновесие: подземные воды  природные газы. Обычно газ растворен в воде, но при избытке часть его может находиться в свободном (спонтанном) состоянии, т.е. в виде мельчайших пузырьков. Природные газы представляют собой, как правило, газовые смеси, в которых можно различать главные и второстепенные компоненты. В зависимости от разнообразия природных газов минеральные воды можно свести к трем группам: углекислые, азотные, углеводородные. Остальные газы представляют примеси. Главным компонентом углеводородных газов является метан.

Растворимость газов зависит от их состава, температуры, давления, минерализации и солевого состава воды. Если в  воде присутствуют соли, растворимость которых определяется концентрацией газа в воде, то при выделении газа равновесие нарушается, и часть солей выпадает в осадок. Обычно выпадают карбонатные соли.  Соли могут отлагаться и до выхода воды на поверхность. Вследствие этого эксплуатационные буровые трубы заполняются отложениями солей и преждевременно выходят из строя.      

 Углекислота играет особо  важную роль в гидрохимических  процессах.

Накопление больших количеств углекислоты в земной коре обеспечивается метаморфическими, особенно магматическими процессами и в меньшей степени – биохимическими реакциями. В этой связи различают углекислоту неорганического и органического происхождения. Углекислые газовые воды распространены в областях современного и недавно потухшего вулканизма, а также в областях с мощным развитием битумозных пород.

Углекислые воды отличаются разнообразным ионным составом, что указывает на возможность обогащения эндогенной углекислотой подземных вод различного исходного химического состава и минерализации.

 Следующим газом, имеющим  важное бальнеологическое значение, является сероводород. По наличию в составе вод (сероводорода) и (сульфидов) выделена группа сероводородных (сульфидных) вод. В природных водах  может присутствовать в виде растворенного газа и диссоциированной сероводородной кислоты.

Соотношение форм  в воде устанавливается по величине pH. В кислотной среде присутствует преимущественно, щелочной  и только в сильно щелочной среде становится возможным появление иона. Сероводород в воздухе крайне неустойчив, окисляется с образованием воды.

Прослеживая в региональном плане взаимосвязь химического и газового состава минеральных вод, можно выделить территории, в пределах которых распространены определенные типы минеральных вод с характерным химическим и газовым составом.

4. 2 ФИЗИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД

Минеральные воды отличаются от пресных  по химическому составу, температуре, вкусу, запаху и по терапевтическому действию на организм. Вода считается минеральной, если в 1 л содержится не менее 1 г растворенных твердых составных частей, т. е. сухой остаток, получаемый при выпаривании минеральной воды, должен давать не менее 1 г солей на 1 л. Какие же элементы заключаются в минеральных водах? Существует предположение, что все известные до настоящего времени элементы, начиная от наиболее легкого — водорода — и кончая наиболее тяжелым - ураном, находятся в минеральных водах. Еще в середине XIX в. на основании химических анализов было известно наличие в минеральных водах свыше 24 элементов. В настоящее время их насчитывается значительно больше. Часть веществ, растворенных в минеральной воде, извлекается из горных пород во время движения по ним водной струи. Этому выщелачиванию способствуют в большинстве случаев высокая температура воды, большое давление, под которым она находится, содержащаяся в ней углекислота, а также и сам характер движения воды под земной поверхностью. Породы осадочного происхождения создают более благоприятные условия для обогащения различными солями, чем породы массивно-кристаллические. К этой категории минеральных вод относятся и соленые воды в Старой Руссе, Кемери. Такими же по происхождению являются и многие гипсовые воды. В качестве примера выщелачивания солей из осадочных отложений можно привести железистые источники, весьма распространенные в нашем Союзе. Массивно-кристаллические породы также обогащают циркулирующие воды различными элементами. Кроме того, состав минеральных источников может быть объяснен влиянием воды на ту или другую породу, по которой проходит эта вода, например наличие в воде соды может быть объяснено продолжительным действием горячей воды, богатой СО₂, на полевые шпаты и т. д. Существует предположение, что в целом ряде случаев на земную поверхность вместе с минеральной водой выносятся вещества, которые образуются в результате магматических процессов, происходящих в глубинах земли. 

4.2.1 Температура минеральных вод

Температура воды является весьма важным фактором, обеспечивающим геохимические процессы формирования состава воды в различных горных породах. Однако одна температура без наличия других особенностей не является основанием для отнесения воды к лечебным минеральным водам. Лечебное действие горячих вод связано не столько с их высокой температурой, сколько с теми характерными особенностями их состава и свойствами, которые связаны с их высокой температурой.      

 Температура минеральных  вод может изменяться в очень широком 
диапазоне: от ⁰C и даже ниже (в области многолетней мерзлоты) до 200-300 (в областях современного вулканизма). Согласно современным представлениям о механизме действия лечебных минеральных вод, температура воды не может быть признаком, отличающим действие того или иного источника от действия обычной пресной воды. Температура воды источника, 
без наличия других показателей, не может служить основанием для отнесения 
минеральной воды к лечебным.

В зависимости от температуры  выделяют 4 группы вод: холодные воды (до 20⁰ С); теплые, или слаботермальные (42⁰ С); очень горячие, или высокотермальные (выше 42⁰ С) [1, стр.18].

При оценке минеральной воды температура должна приниматься во внимание, поскольку она является одним из ведущих факторов формирования химического состава подземных вод. Горячая вода обычно отличается по химическому составу от холодной. За критерий, отделяющий теплые воды от холодных, принята температура 20 C. Существенное значение имеет температура минеральных вод при организации их лечебного использования. Воды с температурой 35-42С наиболее ценны в бальнеологическом отношении, так как их применение не связано со специальными устройствами для нагрева или охлаждения, которые снижают природные свойства (содержание газов, радиоактивность, pH).

 Воды с температурой 20-30 нуждаются только в небольшом подогреве, который не вызовет заметных изменений в качестве лечебной воды, что имеет особое значение для слабо радоновых и слабо сульфидных вод. Воды с температурой выше 42⁰С требует специальных, иногда довольно сложных устройств, для охлаждения с минимальными потерями лечебных свойств. Такие устройства должны предотвратить утечку газов и радона из минеральной воды.

С повышением температуры изменяется растворяющая способность воды. Наиболее распространенные в природных водах соли, обусловливающие минерализацию, по-разному реагируют на температурный фактор: растворимость одних солей сильно увеличивается с ростом температуры, других, наоборот, падает; некоторые соли слабо реагируют на изменение температуры. С ростом температуры увеличивается диссоциация воды. В результате повышения температуры и одновременно давления изменяется не только химический состав воды, но и ее реакционная способность.

Температура является решающим фактором в формировании геохимических особенностей гидротерм, поскольку от нее зависят физико-химические свойства воды. Она влияет не только на характер, интенсивность и направление взаимодействия вод и пород, но под воздействием температур происходит выпаривание подземных вод и увеличение их минерализации.

Изменение температуры сказывается на вязкости воды. Единица вязкости – сантипуаз – определена при температуре 20С. При охлаждении воды до 0 вязкость воды достигает 1,789 сантипуаза, а при нагревании до 100С уменьшается до 0,284 сантипуаза.

С температурными условиями тесно связаны степень подвижности воды и проницаемость пород. В результате повышения температуры с глубиной освобождается физически связанная вода и увеличивается пористость горных пород и их фильтрационная способность.     Таким образом, в процессе передвижения подземных вод из верхних, холодных, горизонтов  в нижние, нагретые, температура выступает в роли косвенного фактора преобразования химического состава вод. По мере опускания подземных вод под воздействием температурного градиента некоторые соли, выпадая в осадок, постепенно уходят из раствора и заменяются такими солями, для которых высокотемпературная обстановка более благоприятна. В связи с этим изменяется химический тип воды. Хотя некоторые типы вод (например, хлоридные натриевые) могут существовать в очень широком диапазоне температур, тем не менее, для каждой температурной зоны характерен свой особый химический состав.