Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

ВОДА – ОСНОВА ЖИЗНИ И БАЗОВОЕ ПРОМЫШЛЕННОЕ СЫРЬЕ

...Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать,

тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое.

Нельзя считать, что ты необходима для жизни, ты - сама жизнь...

Ты самое большое богатство на свете....

Антуан де Сент-Экзюпери

Вода является основой жизни и сырьем для огромного количества технологий во всех отраслях промышленности.

Вода также относится к пищевым веществам, без которых жизнь невозможна. Именно в водной среде протекают биохимические реакции, что обусловлено уникальными физико-химическими свойствами воды - этой поистине удивительной жидкости.

Вода содержится в поверхностных или подземных источниках. Подземные воды содержат в основном природные компоненты - продукты растворения пород, с которыми контактировала вода. Состав таких вод относительно стабилен. Воды одного горизонта, отобранные в разных точках, даже отстоящих на большом расстоянии, достаточно близки по составу. При этом воды из находящихся рядом скважин, пробуренных в разные горизонты, могут различаться достаточно сильно. В поверхностных водах наряду с природной составляющей в большем количестве присутствуют техногенные загрязнения. Поверхностные воды интенсивно загрязняются отходами сельского хозяйства, промышленности, энергетики, городскими стоками и т. п. Состав таких вод зависит от большого количества факторов: времени года, дождей, наличия притоков, режима работы промышленных, сельскохозяйственных и муниципальных предприятий и т. п. Поэтому состав вод по течению реки до и после населенных пунктов может значительно отличаться.

Загрязнение океанов, рек и грунтовых вод - одна из серьезнейших проблем. Потребность в чистой питьевой воде в России удовлетворяется всего на 50%, т.к. более 20% воды не соответствует гигиеническим нормативам.

Продолжающееся существенное загрязнение Мирового океана, принимающего в себя все поверхностные воды земли, происходит из-за сброса в него сточных вод, объем которых составляет более 700 млрд. м3 в год.

Кроме загрязнения водоемов различными вредными веществами, поступающими в них со сточными водами, происходит так называемое "тепловое загрязнение" водоемов, вызываемое сбросом в них теплой воды. Основным источником такой воды являются тепловые электростанции, в частности, атомные. Они забирают воду из водоемов для охлаждения и потом сбрасывают ее обратно с более высокой температурой. Само по себе это не производит прямого загрязнения воды, но оказывает неблагоприятное косвенное влияние: повышение температуры воды в водоеме интенсифицирует биологические процессы - приводит к «цветению» воды, уменьшению растворимости в ней газов, в том числе кислорода, изменению физических и химических свойств.

Вода обладает рядом уникальных свойств, важных для живых организмов.

Вода имеет самое высокое после ртути поверхностное натяжение, что обеспечивает движение влаги от корней растений к самым верхним веткам и движение крови по мельчайшим сосудам человека. Вода легко растворяет в себе другие вещества. Без этого отличного растворителя - носителя жизни не был бы возможен обмен веществ в организме. Молекулы воды находятся в электрически полярном состоянии и легко диссоциируют на ионы - положительно заряженный водород (Н+) и отрицательно заряженный гидроксил (ОН~). Именно эти ионы и определяют пространственную структуру белков, липидов, нуклеиновых кислот и ряда других органических веществ. Поэтому вода и является той средой, где протекают химические реакции, в совокупности создающие жизнь.

Вода играет ведущую роль в теплорегуляции, поддерживает тепловой гомеостаз, что позволяет организму адаптироваться к перепадам температуры окружающей среды. При повышении температуры увеличивается испарение воды с поверхности тела, оно охлаждается. Понижение температуры воздуха и окружающих организм предметов резко сокращает испарение воды, тепло в организме сохраняется.

Живая клетка на 60...99,7% состоит из воды. Организм взрослого человека массой 65 кг содержит в среднем 40 л воды. От воды зависят структура и функциональные свойства клеточных мембран.

Потребность в воде для взрослого человека в сутки составляет примерно 40 мл на 1 кг массы тела. У детей грудного возраста этот показатель увеличивается до 120...150 мл.

Суммарная суточная потребность в воде, которая составляет в среднем 2,3-..2,7 л, определяется характером выполняемой работы, условиями внешней среды и качеством съеденной пищи. С продуктами питания мы ежедневно получаем 600...800 мл. Оставшиеся 1... 1,5 л человек должен получать извне в виде свободной жидкости. Нормальная жизнедеятельность организма немыслима без сохранения водно-солевого баланса. Потребление свободной жидкости лучше распределять в течение дня равномерно.

Однако важно учитывать количество не только введенной в организм воды, но и выведенной. С помощью воды из организма выводятся конечные продукты обмена веществ. Если количество выведенной воды меньше введенной в организм, то это может свидетельствовать об ухудшении функции почек, недостаточности сердечно-сосудистой системы.

Изменение физико-химического состояния воды - электропроводности или поверхностного натяжения приводит к изменению обмена веществ, ускоряя или замедляя ход биохимических реакций. Такие изменения могут наблюдаться при использовании талой, намагниченной или электроактивированной воды и являться предметом повышенного интереса современной медицины.

Избыточное потребление воды усиливает потоотделение. При этом увеличивается нагрузка на сердце и почки, повышается артериальное давление, теряются минеральные вещества и витамины.

Если потери воды превышают поступление и образование ее в организме, наблюдается сгущение крови. Это приводит к ухудшению деятельности головного мозга; нарушению снабжения ткани кислородом и созданию условий для образования тромбов в кровеносных сосудах. Сигнал о недостатке воды в организме и сгущении крови через нервные рецепторы поступает в головной мозг, и в результате возникает чувство жажды.

При обезвоживании нарушаются многие физиологические функции организма. Уменьшается объем циркулирующей крови, снижается артериальное давление, кислотно-основное равновесие организма сдвигается в кислую среду (ацидоз), нарушаются пищеварение и обмен веществ. Отмечается сильная жажда, пропадает аппетит, появляется сухость слизистых, охриплость голоса, общая слабость, тошнота, головная боль, нарушение психики.

Для нормального функционирования в организм человека должно поступать необходимое количество свободной воды и воды с продуктами питания.

Огромное значение для здоровья человека имеют качество и безопасность воды.

Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед ее поступлением в распределительную сеть, а также в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам СанПиН 2.1.4.1074-01 по:

- обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение;

- содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения;

- содержанию вредных химических веществ, поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека.

Необходимо осознавать, что вода, загрязненная бытовыми и сельскохозяйственными канализационными стоками может содержать патогенные кишечные бактерии. Наиболее опасные микроорганизмы - Salmonella sp. (пищевые отравления и брюшной тиф), Shigella sp. (дизентирия) и Vibrio cholerae (холера) - в контаминированной воде могут появляться нерегулярно и в небольших количествах, обычно их не выявляют. В качестве показателя загрязненности фекальными стоками используются бактерии Escherichia, которые преобладают в кишечном тракте теплокровных животных. И в обычных условиях E.coli безвредны, но некоторые их штаммы продуцируют вредные токсины. Кроме того, вода может быть контаминирована вирусами, паразитами (лямбли, глисты), спорообразующими клостридиями.

Контролируемые и нормируемые показатели представлены в таблице 1.

Благоприятные органолептические свойства воды определяются ее соответствием нормативам, указанным в таблице 2.

На органолептику воды оказывают большое влияние химические и микробиологические контаминанты. Не допускается присутствие в питьевой воде различимых невооруженным глазом водных организмов и поверхностной пленки.

Таблица 1. Микробиологические и паразитологические показатели воды

Показатели

Единицы измерения

Нормативы

Термотолерантные колиформные бактерии

Число бактерий в 100 см3

Отсутствие

Общие колиформные бактерии

Число бактерий в 100 см3

Отсутствие

Общее микробное число (ОМЧ)

Число образующих колонии бактерий в 1 см3

Не более 50

Колифаги

Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 см3

Отсутствие

Споры сульфитредуцирующих клостридий

Число спор в 20 см3

Отсутствие

Цисты лямблий

Число цист в 50 дм3

Отсутствие

Таблица 2. Требования к органолептическим свойствам воды

Показатели

Единицы измерения

Нормативы, не более

Запах

Баллы

2

Привкус

Баллы

2

Цветность

Градусы

20 (35)

Мутность

ЕМФ (показатели мутности по формазину)

или мг/л (по каолину)

2,6 (3,5)

1,5 (2)

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей альфа- и бета-активности (таблица 3), либо по содержанию отдельных радионуклидов в соответствии с нормами радиационной безопасности НРБ-99 (Минздрав РФ).

Таблица 3. Требования по радиационной безопасности питьевой воды

Показатели

Единицы измерения

Нормативы

Показатель вредности

Общая альфа- радиоактивности

Бк/л

0,1

Радиац.

Общая бета-радиоактивность

Бк/л

1,0

-"-

В пищевой промышленности, как правило, требуется вода, по солесодержанию близкая к водопроводной, но с ограничением по содержанию взвесей, железа, марганца, солей жесткости и часто по биозагрязнениям. Наиболее распространено использование умягченной воды для производства соков, водки, пива и т. п. продуктов, а также для мытья бутылок. Ряд производств потребляет обессоленную воду с солесодержанием десятки мг/л для производства высокостабильной продукции. Причем иногда такую воду используют как основу для приготовления «стандартной» воды заданного состава. Потребление воды в пищевых производствах составляет от единиц до сотни м3/ч.

Для ряда пищевых производств вода является основным сырьем: для розлива питьевой воды - 100% , производства соков - до 90%, безалкогольных напитков - более 95%, пива - 90%, водки - 60%.

Реальное потребление воды на единицу продукции существенно выше, поскольку она используется не только непосредственно как базовое сырье, но и для вспомогательных нужд - мытья бутылок и оборудования, нагрева и охлаждения и т.п.

Основными технологическими приемами водоподготовки для достижения требуемого качества и безопасности воды являются:

  1. очистка воды от взвешенных частиц;
  2. очистка от железа и марганца;
  3. удаление органических загрязнений (обесцвечивание, дезодорация);
  4. умягчение воды;
  5. обессоливание;
  6. обеззараживание;
  7. коррекция состава воды (щелочности или кислотности, содержанияСа, F, I и т. п.).

Эти процессы реализуются с использованием многочисленных методов, как разработанных ранее, так создаваемых в настоящее время.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Бурачевский И.Н., Федорнеко В.И. Подготовка технологической воды и ее влияния на качество водки. // Ликероводочное производство и виноделие. - 2003, №8. с. 20-23, №9, с. 18-20.
  2. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001 - 524 с.
  3. Ефимов К.М. и др. Дезинфицирующие флокулянты для очистки и обеззараживания питьевых и сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 2001, №6. с.13-17.
  4. Микробиология пива / под ред. Ф.Дж. Приста и Й. Кампбелла - пер. с англ. - СПб.: Профессия, 2005. - 366 с.
  5. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. - М.: ДеЛи, 2004. - 326 с.
  6. СанПиН 2.1.4 1049-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды».

Библиографическая ссылка

Войно Л.И. ВОДА – ОСНОВА ЖИЗНИ И БАЗОВОЕ ПРОМЫШЛЕННОЕ СЫРЬЕ // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 9. – С. 82-85;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25506 (дата обращения: 18.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074