41.1. Характеристика и классификация минеральных вод
Минеральные лечебные воды — природные подземные воды, оказывающие на организм человека лечебное действие, обусловленное общим ионно-солевым и газовым составом, повышенным содержанием биологически активных компонентов и специфическими свойствами (температура, реакция среды и др.). Среди лечебных вод выделяют питьевые лечебные, лечебно-столовые и воды для наружного применения.
Минеральные природные столовые воды — подземные воды, генетически приуроченные к защищенным от антропогенного воздействия водоносным горизонтам, обладающие постоянным химическим составом на конкретной территории и не содержащие в естественном состоянии техногенных компонентов органического и неорганического происхождения.
Месторождения минеральных питьевых вод различных типов находятся на всей территории Земли. В кадастре минеральных вод РФ указаны следующие курорты с питьевыми минеральными водами: Аршан, Варзи-Ятчи, Горячий Ключ, Дарасун, Дорохово, Ессентуки, Железноводск, Зеленый Город, Зеленый Городок, Ижевские Минеральные Воды, Карачарово, Карачи, Кармадон, Кашин, Кожаново, Краинка, Красноусольск, Кука, Липецк, Марциальные Воды, Медвежье, Нальчик, Нижнеивкино, Нижние Серги, Пятигорск, Серноводск Кавказский, Сестрорецк, Синегорские Минеральные Воды, Сольвычегодск, Старая Русса, Талая, Ундоры, Усть-Качка, Учум, Хилово, Шиванда, Шира, Шмаковка, Ямаровка.
По условиям возникновения и происхождению выделяют седиментогенные минеральные воды (ювенильные, глубинные), которые сформировались в результате накопления осадков и захоронения морских вод в глубоких недрах, и инфильтративные (вадозные, поверхностные), образовавшиеся за счет фильтрации осадочными породами просачивающихся в землю поверхностных вод.
Особенности геологического развития крупных территорий земной коры определяют формирование и накопление в ее недрах минеральных вод разных типов. Обширные территории, характеризуемые однотипностью химического состава и единством процессов образования, распространенных в их пределах типов вод, называются провинциями минеральных вод. На поверхность минеральные воды выходят в виде естественных минеральных источников или выводятся из недр с помощью буровых (каптажных) скважин, глубина которых достигает 2–3 км и более.
В составе всех минеральных вод присутствуют четыре взаимосвязанных компонента:
1) неорганические минеральные вещества;
2) газы;
3) органические вещества;
4) микрофлора.
Указанные компоненты растворены и взвешены в воде, молекулы которой соединены слабыми водородными связями (с молярной термодинамической энергией 20 кДж/моль) и образуют различные полиассоциаты — супермолекулы, которые состоят из 57 молекул воды. Они обладают тетраэдрической координацией и составляют 15% всего объема воды (рис. 41.1). Такие супермолекулы формируют особые структурные элементы воды — кластеры, состоящие из множества молекул (рис. 41.2).
&hide_Cookie=yes)
Рис. 41.1. Тетраэдрическая координация молекул воды
&hide_Cookie=yes)
Рис. 41.2. Кластеры воды (https://vilovit.ru/vidy-poleznoj-vody/strukturirovannaya-voda/): а — случайные ассоциаты; б — мини-кластер; в — макрокластер
Доля таких пространственно структурированных элементов в общем объеме воды достигает 80%, а их линейные размеры доходят до 10–8 м. Целостность такой структуры обусловлена межкластерными атомоподобными взаимодействиями. Гексагональные кластеры молекул воды почти не взаимодействуют друг с другом и, легко скользя гранями друг относительно друга, обусловливают ее высокую текучесть. Они практически не разрушаются даже при кипении воды.
При наличии химических веществ (ионов, газов и др.) структурные элементы воды образуют самоорганизуемые диссоциативные суперструктуры, строение и физико-химические свойства которых обусловлены химической природой примесей. Исходя из этого, говорят об уникальной структуре минеральной воды, в которой отражена информация о растворенных в ней веществах. Об этом догадывались и древние мыслители, и уже 2000 лет назад Аристотель утверждал, что «воды таковы, как земли, которые они проходят».
Еще одну категорию составляют воды питьевые искусственно минерализованные — напитки, приготовленные только на основе питьевой воды, соответствующей гигиеническим нормативам СанПин, с добавкой пищевых солей и других наполнителей и имеющие общую минерализацию не более 2 г/дм3. У них отсутствуют показания к лечебному использованию.
Воды искусственные минерализованные обогащены неорганическими (минеральными) солями, отличаются по составу, физико-химическим и лечебным свойствам от натуральных. Они не являются достаточно полноценным аналогом природных минеральных вод, особенно по газовому составу, содержанию микроэлементов и свойствам коллоидов. Их используют преимущественно для наружного применения, а для внутреннего (питьевого лечения) не рекомендуют.
В природных минеральных водах содержатся практически все химические элементы, которые существуют в земных недрах в форме гидратированных ионов либо ассоциированных соединений, причем пределы их концентраций различаются на 5–6 порядков. Наиболее распространены катионы Na+, Mg2+, Ca2+ и анионы Cl–, SO42 –, HCO3–. С увеличением суммарного содержания ионов в воде возрастает количество соединений хелатного типа, образуемых ими с комплексонами, попадающими в грунтовые воды в результате разложения веществ органической природы.
В минимальных количествах минеральные воды содержат ионы многих микроэлементов (Mn2+, Cu2+, Zn2+, Мо2+, Fe2+, As3+, Со2+, В–, F–, Br–, I–), которые являются кофакторами ряда ферментов, благодаря чему они активно участвуют в различных видах обмена организма и играют важную роль при питьевом применении минеральных вод.