Состав и лечебные свойства минеральной воды

Переверова Е.А. 1

1Муниципального общеобразовательного учреждения средней общеобразовательной школы №1

Смирнова Н.Г. 1

1Муниципальное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №1"

Работа в формате PDF

207.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьника Свидетельство руководителя

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Тема нашего исследования: «Состав и лечебные свойства минеральной воды». Она посвящена изучению химического состава и физических свойств минеральных вод, а также их лечебного потенциала. Проведение такого проекта может способствовать расширению научных знаний о минеральных водах, их полезных свойствах и способах применения в различных областях.

Актуальность: многообразие минеральной воды, представленной на полках магазинов, способно ввести в заблуждение. В своей исследовательской работе я решила экспериментально узнать, все ли виды минеральных вод обладают лечебными свойствами, имея одинаковый состав.

Проблематика: в повседневной жизни мы встречаемся со множеством минеральных вод, но мало знаем о том, какая и для чего нужна минеральная вода.

Разработанность, изученность вопроса (проблемы) – изучение состава и лечебных свойств минеральных вод является предметом научных исследований, проводимых как университетами и исследовательскими институтами, так и частными компаниями. Многие страны имеют специальные организации или учреждения, которые занимаются контролем качества минеральных вод и проведением исследований в этой области. Исследования могут включать в себя как лабораторные анализы, так и клинические наблюдения. Кроме того, многие университеты имеют отделения или лаборатории, специализирующиеся на изучении минеральных вод и их потенциальных медицинских применениях. Такие исследования могут проводиться как в лабораторных условиях, так и на местах природных источников минеральных вод.

Цель работы: изучить химический состав минеральной воды.

Гипотеза: минеральные воды имеют одинаковый химический состав, а, следовательно, обладают всеми лечебными свойствами.

Объект исследования: минеральные воды «Аш-Тау», «Нагутская-26», «Власов ключ», «Ессентуки» №4, «Borjomi» №6.

Предмет исследования: наличие минеральных солей

Методы исследования: наблюдение, изучение литературы, практическая работа.

Задачи работы:

- изучить историю открытия минеральных вод;

- выяснить значения термина «Минеральная вода»;

- изучить классификацию и способы применения минеральных вод;

- сравнить минеральные воды разных производителей.

Описание структуры работы: наш письменный отчёт состоит из содержания, отображающего составные элементы исследования, введения, отражающего цели, задачи, проблемы и актуальность проекта, основной части – главного теоретического и практического содержания исследования, заключения, в котором сформированы вывод и итоги исследования и приложения;

Практическая значимость нашей работы - результат моего исследования можно использовать в медицинских учреждениях для назначения оптимального питьевого режима и лечения различных заболеваний, в питьевой промышленности для производства минеральных вод и напитков с лечебными свойствами и в научных исследованиях для изучения воздействия минеральных вод на организм и разработки новых методов лечения.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Из истории вопроса

История минеральной воды берет свое начало в глубокой древности. Древние цивилизации, такие как римляне и египтяне, использовали минеральные источники для лечения различных недугов. Они верили, что эти воды обладают целебными свойствами и могут помочь восстановить здоровье.

История «минералки» берёт своё начало в незапамятные времена, в III тысячи лет до нашей эры, когда в сохранившихся памятниках Месопотамии появляются первые упоминания о «подземных водах».

В то время подземные воды (а именно из-под земли и добывают «минералку») казались людям удивительным явлением природы, даром богов. Секрет их силы они объяснить не могли.

Первые записи о целебной воде были сделаны жителями Вавилона, Древнего Рима, Греции и Египта. Более пяти тысяч лет назад воду из подземных источников применяли в лечении. Ее употребление помогало избавиться от заболеваний почек, желудка, печени.

Однако уже ближе к нашей эре, в I веке предпринимаются первые попытки исследования минеральной воды. Так, греческий врач и учёный Архигинес предположил, что сила целебные свойства минеральной воды зависят от её состава и предложил делить «подземные воды» на несколько категорий. Именно он сказал, что сила минеральной воды таится в ее составе. Ему принадлежит идея классификации вод.

С момента краха Римской империи и до эпохи Возрождения наступило «темное» время. В этот период не было научного прогресса, поэтому изучение минеральной воды, истории ее происхождения не проводились. Народ скептически относился к чудодейственным свойствам подземных вод.

Темные века длились около 900 лет в период с V-XIVвек. Но несмотря на это, в Европе появились известные курорты — Пломбьер–ле–Бен, Ахен во Франции, Карлсбад, Баден–Баден.

В тот период постепенно источники перешли в собственность монастырей, а целебные свойства воды объясняли заступничеством святых.

В 16 веке случился настоящий прорыв в изучении происхождения минеральной воды. Ее использование в лечебных целях признали отраслью медицины.

Еще позже ученые начали изучать химический состав подземных вод и огромный вклад в это внесли Луи Пастер и Мария Кюри. В эпоху Возрождения начали появляться первые специализированные курорты, известные до сих пор, например, Карловы Вары и Вичи.

До 1709 года в нашей стране о подземных источниках ничего не знали. Официально первую страницу этой истории в России написал Петр I. Случилось это после Полтавского сражения. У царя ухудшилось самочувствие, обострились некоторые заболевания. Чтобы поскорее вылечить недуг, Роберт Эрскин, который служил лейб–медиком, а чуть позже возглавил первый медицинский факультет в России, предложил ему посетить курорт «Спа» в Бельгии.

В 1601 году будущая мать царя Михаила Романова была отправлена в ссылку в небольшую деревню Толвуя, которая расположена на территории современной Карелии. Но девушка, несмотря на все тягости, там не умерла, а исцелилась и окрепла благодаря шунгитовому минеральному источнику.

Спустя почти сто лет после посещения многих заграничных источников, Петр I приказал искать по всей стране ключевую воду. Первый источник по легенде носил название «Царевен ключ». И действительно, один из искателей благодаря чудодейственным свойствам минеральной воды буквально за три дня смог улучшить свое самочувствие, хотя страдал сердечным заболеванием.

Железистую воду источника назвали "марциальной" в честь бога войн и железа Марса. По указу Петра I в 1718 г. на этом месте был организован первый в России курорт "Марциальные воды". В этом же году аналогичные железистые воды были обнаружены в деревне Полюстрово под Петербургом. Официально первый российский курорт минеральных вод открылся в Олонецкой губернии (Петрозаводск). Но после смерти Петра I этот источник был заброшен и вновь продолжительное время это направление в России не развивалось. Вольные дворяне предпочитали заграничные курорты.

Вплоть до 1863 года люди относились к минеральным источникам скептически до момента создания Русского бальнеологического общества. Перед этой организацией стояла важная задача — изучить гидроминеральные ресурсы и разработать методы лечения.

В настоящее время на территории нашей страны насчитывается 845 источников минеральной воды, которые расположены в следующих регионах: Кавказ, Карелия, Иркутская область, Алтай, Чукотка, Каснодарский край, Новгородская область, Волгоградская область.

Больше всего в нашей стране известны бальнеологические курорты, расположенные в Горячем Ключе, Железноводске, Кисловодске, Пятигорске и Ессентуках.

1. Обзор используемой литературы и источников

Источниковая база проекта включает в себя как книги по рассматриваемой теме, так и Интернет-ресурсы.

Основополагающим для проекта являются книги и статьи: «Минеральные воды», «Химия воды. Аналитическое обеспечение лабораторного практикума», «Лечебные свойства минеральных вод», «Состав минеральных вод и их применение в медицине», «Процессы формирования и свойства минеральных вод», «Минерализация воды и ее воздействие на организм».

Благодаря этим книгам мы смогли найти важную для нас информацию: мы узнали о лечебном эффекте применения минеральных вод, о химических элементах, входящих в состав и о значение минеральной воды для человека. Рассмотрим более подробно каждую статью.

В статье «Лечебные свойства минеральных вод» из журнала «Медицинская геология», представлена обширная информация о составе и лечебных свойствах различных минеральных вод.

В статье «Состав минеральных вод и их применение в медицине» из журнала «Фармакология и терапия», где рассматриваются различные типы минеральных вод и их влияние на организм человека.

«Процессы формирования и свойства минеральных вод» - книга исследователя В.И. Иванова, где подробно описаны процессы формирования минеральных вод и их физико-химические свойства.

В статье «Минерализация воды и ее воздействие на организм» из журнала «Вопросы питания и здоровья», где рассматриваются вопросы влияния минерализации воды на организм человека и ее полезные свойства.

В книге «Минеральные воды», представлены разделы и темы о лечебных минеральных водах и о месторождения и курортах минеральных вод.

А в книге «Химия воды. Аналитическое обеспечение лабораторного практикума» можно узнать о свойствах и классификации минеральных вод.

Суммируя все вышесказанное, можно сказать, что каждый источник, с которым мы работали, помог раскрыть нашу тему с той или иной стороны.

1. Химические элементы, входящие в состав минеральных вод

Минеральная вода может содержать различные минералы, в зависимости от их источника. Химический состав минеральной воды представляет собой, в первую очередь, разнообразные комбинации из семи основных компонентов: кальций, магний, натрий, калий, хлор, сульфаты, гидрокарбонаты.

Эти минеральные вещества придают воде ее уникальные характеристики и могут оказывать благоприятное воздействие на здоровье человека.

Минеральные воды бывают: сульфатные, хлоридные, гидрокарбонатные, кальциевые, магниевые, натриевые, смешанны.

Однако чаще всего воды бывают смешанными, то есть имеют набор различных катионов и анионов, что и определяет, в конечном счете, их пользу или вред для здоровья человека.

Выделяют порядка 9 разновидностей минералки. Каждый из этих видов имеет особенности. Среди них:

сульфатная – наличие сернокислых солей;

щелочная – повышенное значение гидрокарбоната и металлов;

карбонатная – присутствие гидрокарбонатов и высокая жесткость;

магниевая – повышенная концентрация магния и невысокая минерализация;

йодистая – наличие йода и большого количества поваренной соли;

сульфидная – присутствие сероводорода в разном количестве в зависимости от типа;

азотная – невысокая минерализация и наличие азота;

бромная – наличие брома, частое присутствие йода и повышенное значение поваренной соли;

хлоридная – высокий уровень соли.

Хлор влияет на выделительную функцию почек. Калий и натрий поддерживают необходимое давление в тканевых и межтканевых жидкостях организма. Йод активизирует функцию щитовидной железы, участвует в процессах рассасывания и восстановления. Бром усиливает тормозные процессы, нормализуя функцию коры головного мозга. Железо входит в структуру гемоглобина, его недостаток в организме приводит к анемии. Медь помогает железу переходить в гемоглобин.

1. Классификация минеральных вод, их значение для человека

Среди минеральных вод выделяют минеральные природные питьевые воды, минеральные воды для наружного применения. Воды для наружного применения используются для ванн, купаний, душей, лечебных бассейнах, а также для ингаляций и полосканий при заболеваниях

По назначению выделяют пят типов минеральных вод. Они отличаются по количеству неорганических веществ в растворе и показаниям к применению.

1.Лечебно-столовые минеральные воды: содержат определенное количество минеральных веществ и используются как напиток с лечебными целями.

2. Лечебные минеральные воды: имеют высокое содержание биологически активных веществ и применяются для лечения различных заболеваний и реабилитации.

3. Столовые минеральные воды: содержат минеральные вещества, которые придают им определенный вкус и используются как обычный напиток.

4. Газированные минеральные воды: содержат углекислый газ, который придает им искристость и освежающий вкус.

5. Негазированные минеральные воды: не содержат углекислого газа и имеют более мягкий вкус.

Это основные типы минеральных вод, но существует множество различных брендов и разновидностей, каждая из которых может иметь свои уникальные характеристики.

Каждый тип имеет свои особенности и может быть предназначен для определенных целей - от утоления жажды до лечения различных заболеваний.
Многие люди также выбирают минеральные воды из-за их вкусовых качеств и освежающих свойств. Важно отметить, что выбор минеральной воды должен зависеть от индивидуальных предпочтений и потребностей организма.

Лечебно-столовая минеральная вода — минеральная вода, предназначенная как для обычного питья (не регулярного), так и в лечебных целях. В них содержится от 1 до 10 г минеральных солей на 1 л.

Столовая минеральная вода - минерализация менее 1 г/л. Не несет никакой вкусовой нагрузки, подходит для приготовления еды, но также может присутствовать в рационе в чистом виде. Ей можно умываться и использовать в косметических процедурах. Такая столовая вода не содержит каких-либо примесей и хорошо утоляет жажду. Без ограничений ее могут пить дети и пожилые люди.

Обратите внимание, что качество столовой воды может различаться в зависимости от источника, обработки и условий хранения. Поэтому всегда рекомендуется убедиться в безопасности и качестве питьевой воды перед её употреблением.

Лечебная минеральная вода - минерализация составляет 10 г и выше на 1 л. Показаны при комплексном лечении различных заболеваний. Эффективные дозировки подбирает врач. Самоназначение неуместно и опасно. Детям до 4 лет лечебные минеральные воды не показаны. Лечебные воды могут быть различных типов, таких как минеральные воды, термальные воды (горячие источники), радоновые воды и другие. Они могут использоваться для лечения различных заболеваний или для улучшения общего состояния организма. Важно отметить, что лечебные воды должны применяться под контролем специалистов и соблюдением рекомендаций по их использованию.

Газированная минеральная вода - это вода, которая содержит естественные минералы и соли, а также имеет добавленный углекислый газ, придающий ей искристость и пузырьковую текстуру. Природный состав воды при этом не меняется: она также богата минералами и полезна. Газированная минеральная вода сильнее колется на языке, чем минеральная вода природной газации. Также газированная вода может использоваться для приготовления домашних лимонадов.

Негазированная минеральная вода - это вода, которая содержит естественные минералы и соли, но не имеет добавленного углекислого газа. Это обычно вода, добытая из природных источников, которая проходит специальную фильтрацию для удаления загрязнений и бактерий.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика исследования

В контексте исследовательской работы в качестве проекта можно рассмотреть различные опции, включая как долгосрочные, так и краткосрочные эксперименты. В качестве продукта своей исследовательской работы мы взяли наиболее часто употребляемые минеральные воды. Исследование минеральной воды является важным процессом, который позволяет определить ее состав, свойства и потенциальные преимущества для здоровья. Вот некоторые характеристики исследования минеральной воды:

Химический анализ: Этот анализ включает изучение химического состава минеральной воды указанного на этикетках, таких как содержание минералов (например, кальция, магния, калия), pH-уровень. Эти данные помогают определить качество.
Сравнительный анализ: Иногда проводится сравнительный анализ различных источников минеральной воды для выявления различий в их составе и свойствах.

Исследование минеральной воды помогает не только понять ее состав и происхождение, но и определить ее ценность для здоровья человека и возможные способы использования в медицине.

2.2 Проведение анкетирования и его анализ

Для того, чтобы определить, какую минеральную воду нам следует исследовать было проведено анонимное анкетирование в социальной сети ВК среди учеников МОУ «СОШ № 1», которое состояло из следующих вопросов:

Знаете ли вы, что такое минеральная вода? (Приложение №1)

Варианты ответов: да, нет. Результат: 30% - да, 70% - нет.

Знаете ли вы для каких целей нужен каждый тип минеральной воды? (Приложение №1)

Варианты ответов: да, нет. Результат: 10% - да, 90% - нет.

В результате анкетирования можно сказать, что большинству учеников МОУ «СОШ № 1» не знают, что такое минеральная вода и не имеют представления для каких целей нужен каждый тип минеральной воды. Также с помощью опроса мы выбрали топ пять вод, которые часто употребляют ученики школы, и провели исследование.

1. 1. Определение состава минеральной воды

Возьмем пять образцов минеральной воды и проанализируем их химический состав:

№	Название иона	Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4	Образец 5
1	+K⁺ Na⁺	1000-3000	900-1900	2-10	2000-3000	5-50 1000-2000
2	Ca²⁺	1-100	200-500	10-80	10-150	20-150
3	Mg²⁺	1-50	50-200	10-70	5-65	20-150
4	Cl^-	200-700	1600-2600	3-10	1300-2000	250-500
5	HCO₃^-	2300-4000	800-1600	100-350	3400-4850	3500-5000
6	SO₄^-2	30-150	100-400	10-60	0,5-30	0-50
7	pH	6-7	7,2	7,4	6,7	5,5-7,5

Согласно этому составу были проведены следующие опыты.

1. 1. Определение pН минеральной воды

Для определение pН мы брали пять пробирок и наливали в каждую пробирку по одному виду минеральной воды и макали в воду лакмусовую бумажку. После пяти минут мы сравнили результаты со школой pН. После чего записали результаты в таблицу.

№	Название образца	PН
1	Образец 1	8
2	Образец 2	6
3	Образец 3	6
4	Образец 4	7
5	Образец 5	8

В результате проведения опытов мы определили что pН растворов минеральных вод ближе к слабо-щелочному или нейтральному и является доказательством того, что вода является безопасной для внутреннего восприятия.

1. 1. Определение сульфат-ионов в минеральной воде

Чтобы узнать существуют ли воде сульфаты нужно в чистые пробирки налить воду и добавить в неё BaCl_2.Результаты внесли в таблицу.

SO4²-+ Ba²⁺=> BaSO4↓(сульфат бария)

№	Название образца	Реакция
1	Образец 1	Помутнение
2	Образец 2	Помутнение
3	Образец 3	Без изменений
4	Образец 4	Без изменений
5	Образец 5	Без изменений

Сами по себе сульфаты не оказывают токсического влияние на здоровье человека, но создают ряд неприятных особенностей в виде расстройства ЖКТ, возникновения аллергических реакций и зуда слизистых покровов. В результате опыта, мы определили, что в минеральной воде «Образец 1» и «Образец 2» содержаться сульфаты, в остальных водах сульфаты отсутствуют.

1. 1. Определение хлорид-ионов в минеральной воде

Для определения хлорид-ионов мы добавили AgNO₃и занесли полученные результаты в таблицу.

Cl⁻ + Ag⁺ => AgCl↓ (хлорид серебра)

№	Название образца	Реакция
1	Образец 1	Белый осадок, помутнение
2	Образец 2	Белый осадок, помутнение
3	Образец 3	Без изменений
4	Образец 4	Белый осадок, помутнение
5	Образец 5	Белый осадок, помутнение

Хлориды являются преобладающим анионом в высокоминерализованных водах и в результате опыта, во всех минеральных водах, кроме «Власов ключ » присутствует ионAgNO₃это доказывает, что все остальные воды являются высокоминерализованными.

1. 1. Определение ионов-серебра и гидрокарбонат-ионов в минеральной воде

Для определения содержания в воде катионов серебра и анионов CO₃^2- налили в чистые пробирки минеральную воду и добавили HCl.

Ag+ + Cl- = AgCl↓;

H+ + НСО3– => CO2↑(углекислый газ) + H2O

№	Название образца	Реакция на определение катионов серебра	Реакция на определение гидрокарбонат-ионов
1	Образец 1	Без изменений	Еле заметное выделение газа
2	Образец 2	Без изменений	Интенсивное выделение газа
3	Образец 3	Без изменений	Без изменений
4	Образец 4	Без изменений	Без изменений
5	Образец 5	Без изменений	Еле заметно выделение газа

С помощью этого опыта нам удалось подтвердить отсутствие ионов-серебра в пяти образцах минеральных вод, а также выяснить, что наибольшее количество анионов CO₃^2-содержится в образце2 - это не подтверждает составу указанному на этикетке . В образцах 4 и 3 содержащихся в воде гидрокарбонат-ионов отсутствует, что реакция проходит без изменений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для изучения состава минеральных вод различных источников мы не стали ограничиваться лишь изучением данных о качественном составе, содержащемся на этикетках исследуемых образцов. В своей работе нами была проведена целая серия экспериментов, в ходе которой качественный состав образцов минеральной воды, заявленный на этикетках, нашел свое подтверждение в процессе исследования. Однако, при указанной концентрации анионов CO₃^2- (Образец 4) характерного выделение газа нам получить не наблюдалось, что свидетельствует о расхождении данных этикетки с экспериментально полученными.

Следовательно, мы подтвердили гипотезу, которую выдвинули перед началом данного исследования о том, что все минеральные воды имеют одинаковый состав, а следовательно обладают всеми лечебными свойствами.

Минеральная вода – это богатство подаренное нам природой. Её лечебные свойства известны с давних времен и определяются они, прежде всего тем, сколько в них содержится солей. Они оказывают на организм человека лечебное действие всем комплексом растворенных в них веществ, а наличие специфических биологически активных компонентов и особых свойств определяют методы их лечебного использования.

Большинство минеральных вод имеет смешанный состав, что повышает лечебный эффект при их правильном применении. Лечебно-столовая вода считается "обогащенной" минеральными солями и является профилактической водой от болезней. Лечебная же вода уже направлена на сбалансированный баланс минеральных солей и конкретное лечение заболевания.

Список используемых источников

Аксенов, В. И. Химия воды: Аналитическое обеспечение лабораторного практикума : учебное пособие (urfu.ru) [Электронный ресурс]. URL: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/29022/1/978-5-7996-12368_ (Дата обращения 14.04.2024).
«Все, что нужно знать о минеральной воде: состав, польза, противопоказания» Логойский районный центр гигиены и эпидемиологии (logrcge.by)[Электронный ресурс]. URL:https://logrcge.by/(Дата обращения 07.04.2024).
Действие минеральных вод на организм человека — КиберПедия (cyberpedia.su) [Электронный ресурс]. URL: https://cyberpedia.su/17x19dff.html?ysclid= (Дата обращения 07.04.2024).
«Лечебные свойства минеральных вод» из журнал Медицинская геология — природа и здоровье (rareearth.ru) [Электронный ресурс]. URL: http://rareearth.ru/ru/pub/2017 (дата обращения 14.04.2024)
Иванов, В.В. Классификация подземных минеральных вод [Текст] - Search RSL[Электронный ресурс]. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/0100621 (Дата обращения 25.04.2024)
Моисеев, С.В. профессор, статья «Состав минеральных вод и их применение в медицине» Архив издания. Клиническая фармакология и терапия - Медицинский журнал (clinpharm-journal.ru) [Электронный ресурс]. URL: (Дата обращения 14.04.2024)
История возникновения минеральной воды, ее открытия и изучения, условия происхождения минеральных вод (mineralsprings.ru)[Электронный ресурс]. URL: https://mineralsprings.ru/blog/mineralnaya-voda/istoriya-razvitiya-mineralnoy-vody-ot-drevnikh-vremen-do-nashikh-dney/?ysclid=lvmlxsasgy6836595(Дата обращения 14.04.2024).
Минькевич, И.И., Нуриев, И.С., Шестов, И.Н. – Казань: Казанский университет Минеральные воды: Учебное пособие mineralnyevody.pdf - Яндекс Документы (yandex.ru) [Электронный ресурс]. URL: https://docs.yandex.ru/doc (Дата обращения 25.04.2024)
Швец, В.М. (геология) Большая российская энциклопедия – электронная версия(bigenc.ru) [Электронный ресурс]. URL: https://old.bigenc.ru/geology/text/2 (Дата обращения 01.05.2024)

Приложение 1

Результаты опроса

Просмотров работы: 13

XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке