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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Определение сульфат-ионов в минеральной воде
Чтобы узнать существуют ли воде сульфаты нужно в чистые пробирки налить воду и добавить в неё BaCl2. 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.
Определение хлорид-ионов в минеральной воде
Для определения хлорид-ионов мы добавили AgNO3 и 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.
Определение ионов-серебра и гидрокарбонат-ионов в минеральной воде
Для определения содержания в воде катионов серебра и анионов CO32- 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 CO32- 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 CO32- (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
3
27