XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Газы в газированной воде: полезны или опасны?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Все мы хоть раз употребляли газированную воду. Кому-то она не нравится, а кто-то пьёт её на постоянной основе. Многие утверждают, что газированная вода вредна для здоровья, а некоторые говорят о том, что в ней содержатся лечебные свойства. Суть данного проекта заключается в том, чтобы изучить кислотность газированной воды и узнать, вредна она для организма человека или всё таки полезна.
Проблема: Частое употребление газированной воды человеком.
Актуальность проблемы: Употребление многими людьми газированной воды, как обычной питьевой.
Предмет исследования: газированная вода
Объект исследования: виды газированной воды
Гипотеза: Действительно ли газированная вода полезна и имеет лечебные свойства.
Цель работы: Изучить кислотность газированной воды нескольких известных марок, выявить, вредны или полезны газы для организма человека.
Задачи:
Изучить материал по теме проекта;
Рассмотреть химический состав газированной воды;
Изучить воздействие газов на организм человека;
Выявить популярность газированной воды среди учащихся 11 классов и взрослых людей на основе социологического опроса;
Провести исследовательский эксперимент по уровню кислотности наиболее употребляемых марок газированной воды;
Выявить, действительно ли газированная вода полезна и имеет лечебные свойства.
Методы исследования: Теоретические исследования, опрос, эксперименты, анализ полученного результата.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. История создания
В середине 18 века в Европе вели многочисленные исследования газа, который в настоящее время известен под названием «углекислый» (CO2, диоксид углерода). В 1741 г. Браунриг назвал этот газ «зловонным воздухом» и получил воду, газированную с помощью бикарбонатов. В 1764 г. ирландец Макбрайд продемонстрировал возможность использования газированной воды в медицинских целях и доказал ее антисептические свойства, так что в 1767 г. Ричард Бьюли уже продавал шипучий «вонючий джулеп». Открытие в конце 1760-х гг. способов искусственной карбонизации воды путем растворения диоксида углерода под давлением приписывают Джозефу Пристли, хотя над этой проблемой в те времена работало много и других людей. В 1772 г. Пристли опубликовал «Инструкции по насыщению воды диоксидом углерода», а Джон Мервин Нут разработал аппарат для получения газированной воды. В 1780 г. Во Франции Дюшаной выпустил научный труд о производстве воды, имитирующей натуральную минеральную. Первым коммерческим использованием всех этих новых знаний стала продажа искусственных минеральных вод, то есть воды с добавлением минеральных веществ в количестве, соответствующем их содержанию в натуральных минеральных водах, с последующей карбонизацией. Таким образом, в английском языке понятие «газированная минеральная вода» стало означать все газированные напитки, и стало быстро развиваться производство газированной воды в коммерческих целях.[2].
1.2. Газация воды
Большинство источников минеральной воды природной газации образуются в горах рядом со спящими вулканами. Например, древний вулкан Эльбрус в горах Кавказа, вулканы горной системы Восточный Саян, протянувшейся от левобережья Енисея до берегов Байкала, вулканический район гор Айфель в Германии.
При формировании минеральной воды происходит фильтрация поверхностных вод во время их прохождении через слои песка и горные породы. Одна капля может несколько лет преодолевать путь до водоносного пласта, полностью очищаясь от вредных примесей. В толще Земли из раскаленной магмы высвобождается углекислый газ, хлористый водород и другие летучие соединения, создавая избыточное давление. Они проникают в воды и делают их высоко агрессивными. Такие воды способствуют выщелачиванию твердых пород – вымыванию из них растворимых солей и минералов. При этом происходит формирование химического состава воды, минерализация и насыщение газами. Затем под воздействием избыточного давления минеральная вода вырывается на поверхность Земли – образуется природный источник.[3].
1.3. Химический состав газированной воды
В пищевой промышленности в зависимости от состава выделяют слабо, средне и сильно газированную воду. Каждый газированный напиток имеет свою кисло-сладкую основу. В качестве подсластителей обычно используют цикломат, аспартам, ацесульфат калия (суннет), сахарин. Очень часто в воду добавляют яблочную, лимонную или ортофосфорную кислоты. В отдельные виды газированной воды добавляют кофеин. Углекислый газ в воде используется в качестве консерванта. Он вступает с водой в химическую реакцию и достаточно быстро растворяется в ней. Углекислый газ, убивая все патогенные микроорганизмы, продлевает срок хранения газированных напитков.[4]
1.4. Газовый состав минеральных вод
В зависимости от вида растворенных в воде газов можно узнать, в каких условиях проходило ее образование:
если водоносный слой расположен близко к поверхности Земли, в минеральной воде будут содержаться атмосферные газы – кислород и азот;
углекислота, сероводород, водород – это газы вулканического происхождения, выделяющиеся при высоких температурах, и попадающие в воду глубоко в недрах;
азот, метан и сероводород выделяются при биохимическом распаде органических веществ и минералов;
при распаде кислых радиоактивных пород выделяется радон.
Самую большую степень газации имеют углекислые воды, самую низкую – азотные.[3].
1.5. Популярные марки газированной воды
«Нарзан» – природная газированная вода, содержащая сульфаты, гидрокарбонаты, натрий, магний и кальций. Источники, из которых она добывается, расположены на Северном Кавказе, в городе Кисловодск.(Приложение 1, фото 1)
«Нарзан» содержит природный углекислый газ и имеет низкую степень минерализации 2-3,5 г/л, что позволяет употреблять воду ежедневно. Особенность минеральной воды – высокая насыщенность кальцием и магнием, а также присутствие в составе радиоактивных частиц. Целебная бурлящая вода, помогающая излечить многие болезни, впервые была описана еще в XIV веке арабским путешественником Ибн-Батутом. Благодаря свойствам воду стали называть «НАРТ-САНЭ» – напиток богатырей. Сейчас она используется для лечения органов желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и нервной системы.
«Боржоми» – природная гидрокарбонатная натриевая минеральная вода со средней минерализацией, добываемая в Грузии.(Приложение 1, фото 2) Вода вулканического происхождения, насыщенная природным углекислым газом, поднимается с глубины 8 тысяч метров самоизливом, при этом температура в источнике составляет 37 °С. «Боржоми» подходит для лечения сахарного диабета, гастроэнтерологических заболеваний, болезней опорно-двигательного аппарата и дыхательных путей. Благодаря содержащемуся фтору и йодид-ионам вода используется как средство для профилактики кариеса.
«Ессентуки». Ессентукское месторождение расположено в центральной части региона Кавказских Минеральных Вод. Здесь добывают разные виды холодной и термальной минеральной воды натуральной газации, в том числе Ессентуки 4 и Ессентуки 17.(Приложение 1, фото 3) Они отличаются степенью минерализации и газации. Вода «Ессентуки 17» содержит наибольшее количество полезных веществ и углекислого газа, а также сероводород. Минеральная вода из ессентукских источников назначается при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, печени и почек.[3].
1.6. Влияние газированной воды на организм человека
Вода — второй из жизненно важных ресурсов. Она уступает только воздуху. Вода необходима для большинства процессов в нашем теле. Однако часть характеристик газированной питьевой воды, даже самой чистой, вызывает вопросы в отношении риска для здоровья человека. Существует научная версия, что газировка способствует потере кальция в костных тканях — костях, зубах, везде, где он крайне необходим. Ученые обвиняют фосфор, содержащийся в части газировок: он мешает кальцию усваиваться организмом. Но чистая газировка не содержит фосфора. Так что эта опасность в отношении чистой газировки не проявляется. Национальный фонд борьбы с остеопорозомдаже отмечает, что некоторые минеральные воды, несмотря на углекислоту в составе, помогают улучшать состояние костей. О том, что газировки с сахаром зубам вредят, знают все. Но оказывается, чистая газированная вода, не важно, натуральная или созданная на предприятии, из-за содержания CO2 тоже способна спровоцировать разрушение зубов. Углекислота в ее составе повышает ее кислотность (хотя мы этого и не ощущаем на вкус). И это смещение кислотно-щелочного баланса влияет на защитный слой зубов, ту самую эмаль.[1].
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Изучив теоретическую часть, мы приступаем к практической части, которая включает в себя проведение опытов и опрос.
2.1. Подготовка посуды и лабораторного оборудования для проведения опытов
Оборудование: стаканы, электронная лаборатория, датчик кислотности (ph)
2.2. Практические опыты
Мы провели ряд опытов, где выяснили кислотность газированной воды известных марок, таких, как: «Боржоми», «Ессентуки 4», «Ессентуки 17», «Нарзан».
Мы налили в 4 стакана газированную воду четырёх марок, в 5-ый стакан налили кипячёную питьевую воду. При помощи электронной лаборатории измерили кислотность газированной воды, сравнивая с кислотностью обычной питьевой воды, опуская датчик (ph) в стаканы по очерёдности (приложение 2, фото 1-3)
Вывод: Результат исследования показал, что самая безопасная газированная вода - «образец 1», так как имеет кислотность 6,21 ph (приложение 3, фото 1), что является нормой для щелочного баланса человека.
Так же, похожую кислотность имеет газированная вода «образец 2», ее кислотность составляет 6,07 ph (приложение 3, фото 2) и «образец 3», эта вода имеет кислотность 6,05 ph (приложение 3, фото 3).
Кислотность газированной воды «образец 4» показал не очень хорошие результаты, так как она составляет 5,72 ph (приложение 3, фото 4), что уже не является нормой.
2.3. Анализ результатов анкетирования
Мы опросили учеников 11 классов и несколько взрослых для того, чтобы узнать, как часто люди пьют газированную воду.
Результаты опроса (в приложении 4, таблица 1, в приложении 5, фото 1-5).
По результатам опроса можно сказать, что каждый третий человек пьёт газированную воду и никто не считает её вредной. Так оно и есть, но важно знать меру.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ВЫВОДЫ. РЕКОМЕНДАЦИИ
3.1. Результаты и выводы
Я изучила материал по теме «Газы в газированной воде: полезны или опасны?». Просмотрев информацию в интернет-источниках, изучила химический состав газированной воды, изучила воздействие газов на организм человека.
По результатам опрошенных среди учащихся 11 класса и других людей, выявила популярность газированной воды и выяснила, что большинство не знают о том, что пить газированную воду нужно в меру.
Я провела исследовательский эксперимент на уровень кислотности в наиболее употребляемых марках газированной воды и выяснила, что вода марки «образец 4» не является безопасной, так как уровень кислотности в ней равен 5,72 ph, что не является нормой для кислотно-щелочного баланса в организме человека.
В результате своей работы получила данные о том, что не каждая газированная вода является лечебной.
3.2. Заключение
Я рекомендую употреблять газированную воду только по назначению врача. Важно знать хорошие марки и меру.
4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Аршинова Ирина Александровна, врач кардиолог, https://medaboutme.ru/articles/chistaya_gazirovannaya_voda_bonusy_i_minusy_gazirovki_dlya_zdorovya/ (14.10.2022)
Дэвид П. Стин, Эшхерст Ф. Р. «Газированные безалкогольные напитки. Рецептуры и технологии». Серия «Научные основы и технологии». Санкт-Петербург. Издательство «Профессия», 2008. (14.10.2022)
https://www.aqualeader.ru/blog/prirodnaya-gazirovannaya-voda-osobennosti-naturalnoj-gazatsii/ (17.10.2022)
https://www.neboleem.net/gazirovannaja-voda.php (20.10.2022)
5. ПРИЛОЖЕНИЯ
5.1. Приложение 1
Фото 1. Источник в Кисловодске.
Фото 2. Источник Боржоми
Фото 3. Ессентуки №17.
5.2. Приложение
Фото 1
Фото 2
5.3. Приложение 3
Фото 1. «образец 1»
Фото 2 «образец 2»
Фото 3. «образец 3»
Фото 4. «образец 4 »
5.4. Приложение 4
Таблица 1.
-
Вопрос анкеты
Статистика (31 чел.)
1) Пьёте ли вы газированную воду?
а) да
б) нет
67.7%
32.3%
2) Как часто вы её пьёте?
а) почти каждый день
б) иногда
в) редко
г) вообще не пью
9.7%
32.3%
35.5%
22.6%
3) Какую газированную воду вы пьёте (марки)?
«Святой источник» 13%
«bon aqua» 12%
«borjomi» 10%
«Липецкий бювет» 5%
другие 60%
4) Употребляли ли вы воду с такими марками, как: «BORGOMI», «Ессентуки», «Нарзан»?
а) пробовал(а) однажды
б) часто пью
в) не видел(а)
74.2%
16.1%
9.7%
5) Воду из какой именно марки пробовали/пьёте?
а) «Borjomi»
б) Ессентуки
в) Нарзан
г) Вообще не пью
54.8%
16.1%
6.5%
22.6%
6) Как считаете, полезна газированная вода или вредна?
а) полезная
б) зависит от количества
в) вредная
25.8%
74.2%
0%
5.5. Приложение 5
Фото 1. Фото 2.
Фото 3. Фото 4.
Фото 5.