Типы воды

Изучением природных вод и их взаимодействия с литосферой и атмосферой занимается гидрология. Предмет исследования данной науки – все известные виды гидросферы, в том числе подземные и почвенные. В гидрологии выделяются 3 главных направления – океанология, гидрология суши и гидрогеология. Результаты научных исследований ориентированы на усовершенствование деятельности человека в управлении режимом отдельных водных объектов и используются в географии, физике и промышленности.

В зависимости от происхождения, молекулярного состава или особенностей применения выделяются основные и особые типы воды. К первым относятся подземные и сточные воды, талая, пресная, морская, минеральная, тяжелая, легкая, дистиллированная, дождевая вода и др. А особые типы воды окружены ореолом таинственности и обусловлены наличием каких-либо уникальных свойств. Речь идет о святой и структурированной, живой и мертвой воде.

Минеральная вода

Она содержится в природных источниках и сохраняет первоначальный состав минеральных веществ. Целебные свойства природных минеральных вод более эффективны по сравнению с основными характеристиками воды, полученной в результате промышленной переработки (минерализованной воды). Кроме того, она обладает повышенным содержанием биологически активных веществ (минералов), определенным химическим составом, температурой и радиоактивностью. Все это в совокупности оказывает благоприятное воздействие на здоровье человека.

Как правило, такие воды сосредоточены в тех районах, где зафиксирован выход подземных вод на поверхность суши в виде источников. Иногда их выводят из недр Земли с помощью специальных буровых скважин. Каждый такой регион характеризуется определенными гидрогеологическими условиями и геологическим развитием. Пластовые системы артезианских бассейнов располагают солеными и рассольными водами различного ионного состава и степени минерализации (до 400 г/л). Они обогащены газами – сероводородом, азотом, углеводородом. В регионах со складчатым происхождением преобладают углекислые минеральные воды, а на территории новейших тектонических движений находятся азотные, щелочные и кремниевые источники.

Минеральные воды в зависимости от степени минерализации (содержания ионов минералов) разделяют на слабоминерализованные (до 2 г/л), маломинерализованные (до 5 г/л), среднеминерализованные (до 15 г/л), высокоминерализованные (до 30 г/л), рассольные (до 150 г/л) и крепкорассольные (свыше 150 г/л).

Вода из природных источников используется в качестве наружных или внутренних лечебных средств. Для приема внутрь рекомендуется слабоминерализованная, маломинерализованная и среднеминерализованная вода.

С медицинской точки зрения минеральную воду делят на столовую (до 1 г/л), лечебно-столовую (до 10 г/л) и лечебную (более 10 г/л). Ее ионный состав является основой для классификации. По преобладанию в составе того или иного минерала различают хлоридные, гидрокарбонатные, сульфатные, натриевые, кальциевые и магниевые воды. Углекислые, сульфидные и азотные минеральные воды характеризуются присутствием в них различных газов. Наличие специфических элементов периодической системы Менделеева обуславливает благотворное влияние железистых, бромистых, кремниевых, йодистых, радоновых (радиоактивных) и других вод. Кроме того, минеральные воды могут быть холодными (до 20 °C), теплыми (до 37 °C), горячими (до 42 °C) или высокотермальными (от 42 °C), а также газированными и негазированными.

В магазинах обычно продаются столовые минеральные воды, которые можно употреблять в любом количестве без ущерба для здоровья. Все остальные типы можно принимать только после консультации с лечащим врачом. В летнее время употребление минеральной воды необходимо для восстановления водно-солевого обмена, так как при повышенной температуре наш организм теряет влагу и необходимые соли. Положительный эффект для здоровья от употребления лечебно-столовой воды возможен только при грамотной дозировке. Газированная вода обогащена ионами углекислого газа, без которого невозможно отделение минеральных веществ от горных пород и их попадание в воду в виде активных заряженных ионов. Она лучше утоляет жажду, чем обычная вода, и приятна на вкус. Минеральную воду можно использовать для приготовления пищи, заваривания чая или кофе: она не испортит их вкус, а выгодно подчеркнет его.

Проблема в том, что в наше время в магазине можно порой приобрести не настоящую минеральную воду, а подделку. Выход один – покупать ее в аптеках или внимательно изучать сведения, указанные на этикетке бутылки. Настоящие производители указывают тип воды (столовая, лечебная, газированная и др.), район расположения скважины, ее номер, название источника, описание химического состава, степень минерализации, срок годности и условия хранения.

Термальные воды

К ним относятся подземные воды, исходящие из земной коры и характеризующиеся повышенной температурой. Они могут залегать на глубине 2 км (иногда глубже) или выходить на поверхность земли. На территории артезианских бассейнов термальные воды с температурой воды от 70 до 100 °C вскрывают с помощью скважин. В большинстве горных районов находятся горячие источники, которые выходят непосредственно на поверхность. Их температура колеблется от 50 до 90 °C. Вокруг регионов с действующими и мертвыми вулканами часто встречаются гейзеры и так называемые паровые струи. Температура таких термальных источников составляет от 150 до 250 °C.

Химический состав и минерализация термальных вод соответствуют показаниям минеральных вод. Воды с температурой менее 50 °C считаются слаботермальными, от 50 до 75 °C – термальными, более 75 °C – высокотермальными.

В медицине они используются для лечения и профилактики различных заболеваний.

Морская вода

Под данным определением понимаются все воды земной поверхности, сосредоточенные в океанах и морях. Объем морской воды составляет 1370 млн. км³. В водах Мирового океана содержатся в растворенном состоянии газы, минеральные соли и некоторые органические вещества, а также минеральные и органические взвеси.

Плотность морской воды зависит от ее солености, температуры и давления. Она хорошо проводит звук, причем его скорость возрастает при повышении содержания соли. То же самое можно сказать о показателе преломления световых лучей и электропроводимости. Цвет моря (его поверхности) зависит от многих факторов, но все они являются объективными: степень облачности, высота Солнца над горизонтом, цвет неба и др. Он определяется при осмотре поверхности моря над белым пространством и состоит из отраженных от поверхности и рассеянных в пучине лучей. Большая часть световых лучей проникает вглубь воды, где происходит процесс рассеивания и поглощения лучей молекулами воды, газов и взвесей. Только незначительная их часть попадает на морскую поверхность и отражается. Как известно, вода рассеивает преимущественно синий и зеленый спектры лучей, а взвеси не имеют такого свойства. По данной причине морская вода, содержащая незначительное количество взвесей, становится сине-зеленой, и напротив, море с большим количеством взвесей приобретает желтовато-зеленый цвет.

О целительных свойствах морской воды людям было известно уже давно. Ее и в наши дни считают источником жизни и энергии. Купание в море полезно для здоровья, так как морская вода содержит микроэлементы и минеральные вещества, способствующие улучшению обмена веществ. Доказано, что по химическому составу она соответствует крови человека. В связи с этим микроэлементы и минеральные вещества, содержащиеся в ней, быстро проникают через кожу в кровь и разносятся ею по всему организму. Морские волны оказывают седативное действие на нервную систему, устраняют депрессию, повышают настроение, массируют и тонизируют тело, обеспечивают ощущение прилива сил и необыкновенной легкости. Такая вода является одним из основных источников йода, поэтому купания в море очень полезны при эндокринных заболеваниях. Йод, содержащийся в морской соли, нормализует функцию щитовидной железы, повышает иммунитет и регулирует обмен веществ в организме.

Содержание соли в разных морях неодинаковое. Например, в Черном море в 1 л воды их количество составляет 14 г, а в других морях этот показатель достигает 35 г. Несомненным лидером является Мертвое море: его соленость достигает 300‰. В этом концентрированном растворе не могут существовать никакие живые существа. Однако именно данная вода признана одной из самых полезных.

Морские водоросли, обогащенные йодом и бромом, используются в современной традиционной и народной медицине. Большинство одноклеточных морских организмов и клетки кожи человека имеют аналогичное строение, поэтому все биологически активные вещества, содержащиеся в низших морских растениях, быстро приникают в человеческий организм.

В морской соли содержатся около 35 элементов периодической системы Менделеева, которые оказывают лечебное воздействие на отдельные органы и организм в целом. Основным компонентом морской соли является хлористый натрий, также известный как поваренная соль. Данное природное соединение широко используется в медицинской практике в виде всем известного физиологического раствора. Хлористый натрий контролирует кислотно-щелочной баланс, стимулирует выработку пищеварительных ферментов и регулирует артериальное давление.

Кроме того, в морской соли и воде присутствуют йод, бром, железо, золото, калий, кальций, кобальт, магний, марганец, натрий, никель, сера и фосфор. Железо улучшает насыщение крови кислородом и питание органов, тканей и клеток организма. Калий влияет на клеточный обмен, способствует обновлению клеток и стимулирует работу сердца и мышц. Кальций укрепляет кости и мышцы. Кремний оказывает влияние структуру тканей и эластичность сосудов. Магний обеспечивает усвоение организмом витаминов и питательных веществ, а также стимулирует деятельность кровеносной системы. Медь является незаменимым микроэлементом для работы сердечно-сосудистой системы. Марганец – это катализатор обменных процессов, он необходим для формирования костной ткани, работы эндокринной системы, активизации кровообращения и укрепления иммунной системы. Селен известен своими антиоксидантными свойствами, он также способствует образованию антител, восстановлению и повышению иммунитета. Сера контролирует синтез белков кожи, волос и ногтей. Фосфор содержится в костной ткани и является строительной основой клеток. Хлор формирует плазму крови, активизирует ферменты и стимулирует выработку желудочного сока. Цинк оказывает влияние на иммунную и половую системы.

Морская вода активизирует все виды обменных процессов в организме и работу сердечно-сосудистой системы, а также влияет на состояние нервной системы и синтез гормонов. Последние ускоряют обмен жиров, белков и углеводов, способствуют восстановлению иммунитета и улучшению деятельности мозга.

Тяжелая вода

Ученые-химики выделяют тяжеловодородную, полутяжелую, сверхтяжелую и тяжелокислородную воду.

Тяжеловодородная вода. Ее также называют оксидом дейтерия. Разница между обычной и тяжелой водой состоит в том, что в состав молекулы последней вместо легкого изотопа водорода (протия) входят 2 атома тяжелого изотопа водорода (дейтерия). В результате получается не привычная формула H₂O, а D₂O или 2H₂ О, но внешне тяжеловодородная вода ничем не отличается от обычной.

Впервые тяжелую природную воду обнаружил в 1932 году химик Г. Юри, впоследствии награжденный за это Нобелевской премией. В следующем году Г. Льюис выделил тяжеловодородную воду в чистом виде. Необходимо отметить, что вероятность обнаружения атома дейтерия в естественной воде составляет 1: 6400. Ученые выяснили, что он обычно содержится в молекулах полутяжелой воды. Причем одна такая молекула приходится на 3200 молекул обычной воды. Так как в природе соединение двух атомов дейтерия в одной молекуле маловероятно, образование молекул тяжелой воды является проблематичным. Ученые получают тяжеловодородную воду искусственным способом, используя повышение концентрации дейтерия в воде.

Оксид дейтерия обладает теми же свойствами, что и H₂O. Однако процессы взаимодействия с химическими элементами протекают очень медленно. Это связано с тем, что водородные связи, усиленные дейтерием, отличаются повышенной прочностью. Тяжелая вода характеризуется слабой степенью токсичности. Экспериментальным способом было установлено, что замещение легкого водорода тяжелым у животных в 25 % случаев приводит к необратимой стерильности. Дальнейшее повышение концентрации вызывает гибель. В то же время рыбы погибают только при 90 %-ном замещении легкого водорода дейтерием, а микроорганизмы и грибы могут существовать при 70 %-ном замещении и в чистой тяжеловодородной воде. Для человека тяжелая вода не представляет опасности – после прие ма нескольких стаканов тяжелый водород выводится из организма. В некоторых странах ее используют для лечения артериальной гипертензии.

Обычная, или легкая, вода имеет 9 разновидностей, встречающихся в природной воде, что связано с наличием у водорода и кислорода изотопов. Та к называют атомы одного химического элемента, которые различаются по весу, но обладают одинаковыми химическими и физическими свойствами. У водорода таких изотопов 2 (Н и D), у кислорода – 3 (16 О, 17 О и 18 О).

Так как получение тяжеловодородной воды – процесс длительный и энергоемкий, она имеет довольно высокую стоимость. Многие считают, что при длительном кипячении обычной воды концентрация дейтерия повышается, а употребление такой воды приводит к различным заболеваниям. На самом деле вероятность получения тяжелой воды таким способом составляет менее 1 %. Кроме того, необходимо помнить, что тяжеловодородная вода не ядовитая, а на природную воду, подвергнутую кипячению, гораздо большее влияние оказывает повышение концентрации растворенных солей.

Применение тяжелой воды обусловлено ее свойством практически не поглощать нейтроны, поэтому тяжелый водород используется для торможения процессов, протекающих в ядерных реакторах, а также в качестве проводника тепла. Многие научные исследования в области физики, химии и биологии проводят именно с его участием.

Полутяжелая вода. В научных целях осуществляется использование полутяжелой воды, в молекуле которой замещен только один атом водорода. Ее также называют гидроксидом дейтерия, дейтериевой водой или монодейтериевой водой. Ее формула имеет такой вид – DHO.

Сверхтяжелая вода.