Виды минеральных вод

Что такое минеральные воды? Какие бывают виды минеральных вод? Чем они различаются между собой? Об этом пойдет речь в данной статье.

Перед тем как мы рассмотрим минеральные воды по содержанию минералов, опишем сначала не соли, а ионный состав и другие важные количественные показатели минеральных вод.

Ионный и другой количественный состав минеральных вод

1. Ионный состав воды

В большинстве из нескольких десятков классификаций подземных вод по ионному составу, применяется процент-эквивалентная форма выражения состава вод. Главными в природных водах являются шесть ионов, к которым относятся три аниона, т.е отрицательно заряженных иона — хлор Cl (-), сульфат SO2 (-) и гидрокарбонат НСО3 (-) , и три катиона, положительно заряженных иона — натрий Na (+), кальций Ca2 (+) и магний Mg2 (+). Сочетание преобладающих в растворе ионов характеризует химический состав подземных вод (гидрокарбонатно-кальциевые, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые, гидрокарбонатно магниево-кальциевые и др.).

Все авторы сходятся во мнении, что таксономическое значение анионов выше, чем катионов. В результате воды могут быть разделены на три основных химических типа, определяемых анионным составом компонентов:

Все многообразие подтипов отражает различные соотношения катионов щелочных и щелочно-земельных металлов, а также присутствие газов (O2, N2, H2S, CH4, CO2, H2), которые часто в большей степени чем соли, предопределяют химическую обстановку в минеральных водах.

2. Газосодержание

Газосодержание — это количество всех газов, растворенных в минеральной воде. Газонасыщенность термальных вод характеризуется как:

Минеральные воды различают и по наличию в них газов (газосодержание)

Растворимость газов в воде зависит от давления, температуры, химического состава воды и газа. Растворимость газов растет с повышением давления и уменьшается с повышением температуры. Поскольку рост давления дает больший эффект, чем рост температуры, растворимость газов в подземных водах увеличивается с глубиной. Воды, залегающие на больших глубинах, нередко содержат в растворенном состоянии огромное количество газов, достигающее 10 к 1 (10 м3 в 1 м3 воды).

Среди газов, сопутствующих подземным водам, наиболее широко распространены азот N2, углекислота CO2, сероводород H2S, метан CH4, тяжелые углеводороды (этан C2H6, пропан C3H8, бутан C4H10 и др.). В малых количествах встречаются аргон Ar, гелий He и некоторые другие газы.

Газовый и ионный составы подземных вод тесно связаны друг с другом. При увеличении концентрации соли растворимость газов в воде падает. В свою очередь, наличие в воде растворенных газов влияет на переход в раствор некоторых солей. В свою очередь дегазация воды может повлечь частичное выпадение солей в осадок.

3. Суммарное содержание органического углерода

Во всех подземных водах содержатся обладающие биологической активностью соединения и микроэлементы, а так же органические вещества.

Общее количество органического углерода в подземных водах составляет десятки и сотни миллиграммов в 1 л. В них обнаружено наличие углеводородов, органических кислот, фенолов и других соединений. Эти органические вещества поступают в подземные воды в результате биохимических процессов, а так же выщелачивания из горных пород и взаимодействия с нефтяными залежами.

4. Радиоактивность

Радиоактивность минеральной воды, в первую очередь, связана с наличием в ней радона.

5. Реакция воды

Реакция воды, т.е. степень кислотности или щелочности, выражаемая через величину pH. Имеет важное значение для оценки её лечебного действия как при приеме в виде ванн и душа, так и при внутреннем в виде питья.

Щелочно-кислотные свойства воды определяются концентрацией ионов водорода H+, которая зависит от содержания в воде двуокиси углерода и гидролизующихся солей тяжелых металлов. В обладающей нейтральной реакцией чистой воде, ионы водорода возникают за счет диссоциации (распада) самих молекул воды, причем их концентрация одинакова с концентрацией гидроксильных ионов OH− и равна 10−7 г · ион/л. Поскольку величина эта очень мала, обычно выражают концентрацию водородных ионов только показателем степени, взятым с обратным знаком, и обозначают через pH. Если среда имеет нейтральную реакцию, то ее pH = 7. В кислой среде pH меньше 7, в щелочной среде — больше 7.

Таким образом, по значению pH воды делятся на: сильнокислые (pH ≤ 3,5); кислые (3,5 - 5,5); слабокислые (5,5 - 6,8); нейтральные (6,8 - 7,2); слабощелочные (7,2 - 8,5); щелочные (pH > 8,5).

6. Жесткость воды

Жесткость воды определяют по содержанию в воде ионов кальция и магния и выражают в мг-экв/л. По общей жесткости воды различают на:

Кроме того, различают жесткость общую, карбонатную и некарбонатную. Общая жесткость воды определяется суммарным содержанием в ней кальция и магния. Карбонатная жесткость определяется наличием в воде бикарбонатов кальция и магния, некарбонатная жесткость — наличием солей сильных кислот кальция и магния.

7. Температура воды

Отрицательно температурные воды — криопэги (от 0 до –36 °С);

Положительно температурные воды — пэги (от 0 до +20 °С) и термы:

  • теплые и горячие (от 0 до + 100 °С). Теплые термы (32-42 °С) широко используются в бальнеотерапии. Горячие термы широко применяются для плавательных бассейнов и теплоэнергетического снабжения жилых и производственных зданий (например, центральное отопление г. Рейкьявик, Исландия, г. Петропавловск-Камчатский, Россия).
  • сверхгорячие (перегретые) воды — супертермы (+ 100–+700). Сжатая твердыми горными породами, не способная расшириться для перехода в газообразное состояние, эта вода вырывается на поверхность в форме фонтана горячей воды – гейзера.
  • горячие пары (газ и пар) — вапортермы (>700°С). Супертермы и вапотермы используются в основном для выработки электроэнергии.

В бальнеотерапии термальные воды подразделяют на:

Созданные природой термальные ванны на склоне гор

Виды минеральной воды по наличию минералов (соли)

Минерализация воды — это суммарное содержание в воде растворенных ионов, солей и коллоидов (исключая газы). Этот общий показатель выражается в граммах минералов на один литр раствора (г/л). Измеряется по сухому остатку.

Вода, используемая в бальнеотерапии, может иметь минералы как природного происхождения, так и быть минерализированной, то есть искусственно обогащенной минералами (а так же ионами или газом). Если характер минерализированной воды имеет постоянный уровень и неизменную пропорцию концентрации компонентов, то считается, что минеральные и минерализированные ванны имеют одинаковую силу лечебного воздействия на организм. Здесь и далее на страницах сайта, термины «минеральная» и «минерализированная» следует считать синонимами.

Перечислим основные группы минеральных вод по солевому составу, при этом отметив, что кроме указанных ниже минеральных вод, существуют а) промежуточные виды, и б) внутри каждой есть гидрохимические подтипы.

Воды без специфических свойств и компонентов

Лечебный потенциал этих вод обусловлен ионным составом и степенью минерализации, а газовый компонент представлен азотом и/или метаном в незначительном количестве.

Воды бикарбонатные

Бикарбонатные воды (гидрокарбонаты) – одни из самых распространенных в природе. Например, пресные воды большей частью относятся к гидрокарбонатному типу, у большинства питьевых лечебных и лечебно-столовых минеральных вод гидрокарбонатно-натриевый состав и т.д.

К бикарбонатным относятся воды, где содержание бикарбонатов более 0,6 г/л. Подземные воды обычно содержат более 10, но менее 800 частей на 1 млн. (миллионная доля - ppm) бикарбоната. Наиболее распространены концентрации 50—400 ppm.

Вы видите, как растворяясь спа-соль Uni Tabs насыщает воду бикарбонат-ионами
Это интересно

Если в 40 литрах обычной пресной воды растворить 1 таблетку спа-соли Uni Tabs (Япония), то концентрация бикарбонатов в воде составит 200 ppm. Если же её растворить в 1 литре, она будет им просто переполнена – 8 000 ppm (Исследование Токийского Научно-исследовательского Института изучения воды).

Бикарбонатные воды (гидрокарбонаты) – одни из самых распространенных в природе. Например, пресные воды большей частью относятся к гидрокарбонатному типу, у большинства питьевых лечебных и лечебно-столовых минеральных вод гидрокарбонатно-натриевый состав и т.д.

К бикарбонатным относятся воды, где содержание бикарбонатов более 0,6 г/л. Подземные воды обычно содержат более 10, но менее 800 частей на 1 млн. (миллионная доля - ppm) бикарбоната. Наиболее распространены концентрации 50—400 ppm.

Воды углекислые

Эти воды характеризуются содержанием свободного угольного ангидрида в таком большом количестве, что получают отдельную классификацию, даже если многие из них принадлежат к бикарбонатным водам. Всегда в углекислых водах кроме углекислого ангидрида присутствует значительное содержание бикарбонатов.

Воды сероводородные (сульфидные)

Это воды различной минерализацией и ионным составом, преобладающим элементом в которых является сера. К сульфидным относят воды содержащие свыше 10 мг/л общего сероводорода.

В зависимости от концентрации различают слабосероводородные воды (10-50 мг/л), средней концентрации (50-100 мг/л), крепкие (100-250 мг/л) и очень крепкие (свыше 250 мг/л).

Лечебное действие сероводородных вод связано в первую очередь со свободным сульфидом водорода, который обладает активными химическими свойствами. В механизме терапевтического действия сероводородных вод большая роль отводится гормональным сдвигам, изменениям функции симпатико-адреналовой системы, состоянию иммунологической реактивности. Из воды в организм сульфид водорода проникает через кожу, слизистые оболочки и дыхательные пути. Длительность циркуляции в крови сероводорода невысока – газ очень быстро окисляется в печени и выводится из организма.

О силе сероводородных ванн писал поэт и публицист И.С. Аксаков в 1848 году
Это интересно

Поэт и публицист И.С. Аксаков в 1848 году писал о силе серных источников: «…Серные воды во многих случаях делают просто чудеса, особенно в отношении ревматизмов. Я сам видел безногих, которые начинали ходить, разбитых параличом, которые теперь танцуют, покрытых золотушною корью и шапкою на голове, которые облупились теперь, как яичко и стали почти красавцами; впрочем, большая часть из них приехали на второй год или взяли более шестидесяти ванн…»

Воды железистые

Это воды содержащие железо (Fe++ + Fe+++) не менее 20 мг/л. Образуются из атмосферных вод, выщелачивающих различные горные породы и минералы, содержащие железо. В зависимости от геологических условий железом могут обогащаться воды очень разного ионного и газового состава и минерализации, в особенности воды, обладающие кислой реакцией,— углекислые и сернокислые.

Выделяют 4 основные группы железистых вод, различаемых по составу, происхождению и их использовании в бальнеотерапии.

1. Азотные слабоминерализованные (менее 2 г/л), разного ионного состава с содержанием железа 20—90 мг/л.

2. Углекислые, слабоминерализованные. В основном это гидрокарбонатные воды, с минерализацией до 5 г/л и содержанием железа 20— 60 мг/л.

3. Азотные сульфатные, кислые, полиметаллические («купоросные») воды, образующиеся в зоне окисления рудных месторождений, иногда с высокой минерализацией (до 100 г/л), в которых железо содержится в очень больших количествах (до нескольких граммов на 1 л), часто в сочетании с высокими концентрациями ионов алюминия, меди, цинка и др. металлов.

4. Слабоуглекислые (иногда сероводородно-углекислые), сульфатные и сульфатно-хлоридные, слабоминерализованные термальные, сильно кислые («фумарольные») воды, образующиеся в областях современного вулканизма, с очень высоким содержанием ионов железа и алюминия — до 1 г/л и более.

Главная бальнеологическая ценность железистых вод заключается в высокой концентрации ионов активного железа, степень которой неодинакова в различных перечисленных выше группах вод.

Воды бромные, йодные и йодобромные

Воды с повышенным содержанием минералов, которые имеют морское происхождение. Содержание брома (Br) связано с процессами концентрирования вод морского генезиса, йода (I) — с процессами выщелачивания морских осадочных пород, которые богаты органическими веществами. К йодобромным относят воды, содержащие брома не менее 25 мял, и йода, содержание которого не менее 5 мг/л из расчета на воду с минерализацией 10 г/л.

Йодобромные воды — хлоридные, реже гидрокарбонатно-хлоридные натриевые с минерализацией 10—25 г/л, с содержанием брома 25— 100 мг/л и йода 5—45 мг/л, преимущественно с количественным преобладанием брома над йодом.

Бромные и йодные воды близки по химическому составу и происхождению. Бромные воды широко распространены в природе, обычно они хлоридные натриевые, реже кальциево-натриевые с минерализацией от 5—10 до 250—300 г/л, а иногда и выше, с содержанием брома от 25—30 до 700— 800 мг/л и более. Значительно реже встречаются йодные воды (хлоридные или хлоридно-гидрокарбонатные) с минерализацией 10—15 г/л и содержанием йода 10—25 мг/л.

Воды кремнистые гипертермальные (термы)

Это воды с кремниевой кислотой и температурой боле 35°С.

Воды мышьяковистые

Воды, содержащие мышьяк в количестве более 0,7 мг/л, преимущественно в форме мышьяковистой кислоты, а также продуктов ее распада. Обогащение мышьяком подземных вод происходит в процессе активизации выщелачивания в условиях повышенной температуры и давления.

По содержанию мышьяка (As) мышьяковистые воды разделяют на слабые мышьяковистые (As 0,7—5,0 мг/л), крепкие мышьяковистые (As от 5,0 до 10 мг/л), и очень крепкие мышьяковистые (As св. 10 и примерно до 100 мг/л).

По величине pH все мышьяковистые воды являются слабокислыми (почти нейтральными). По ионно-солевому составу мышьяковистые воды в основном относятся к гидрокарбонатным кальциево-натриевым и хлоридно-гидрокарбонатным натриевым или гидрокарбонатно-хлоридным натриевым водам. Наиболее частое применение в бальнеотерапии имеют углекислые мышьяковистые минеральные воды, насыщенность которых углекислым газом достигает 3.5 — 9,0 г/л.

Воды радиоактивные

Эти воды имеют особое физическое свойство – радиоактивность, которая может содержаться в различных элементах, входящих в состав воды. Самые важные содержат признаки радиоактивных субстанций (радон).

Воды борсодержащие

Это минеральные подземные воды с концентрацией метаборной кислоты не менее 50 мг/л. В бальнеотерапии их применяют как для внешних процедур в виде ванн или душа, так и в виде питья.

По газовому составу борсодержащие минеральные воды разделяют на следующие группы:

Статьи по теме: