Физико-химические свойства и значение воды для здоровья человека

Введение

 

"…Вода! У тебя нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое.

Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились. По твоей милости в нас начинают бурлить высокие родники нашего сердца. Нельзя считать, что ты необходима для жизни, ты - сама жизнь… Ты самое большое богатство на свете…" (Антуан де Сент-Экзюпери, французский писатель).

Вода, самое распространённое соединение на Земле, обладает уникальными химическими и физическими свойствами. Поскольку она легко растворяет минеральные соли, живые организмы вместе с ней поглощают питательные вещества без каких-либо существенных изменений собственного химического состава. Таким образом, вода необходима для нормальной жизнедеятельности всех живых организмов. Она составляет приблизительно 60 % массы тела взрослого человека и 75 % - новорожденного ребенка. Потеря приблизительно 10 % воды для взрослого человека может вызвать тяжелое заболевание. Ежедневное потребление человеком питьевой воды составляет в среднем около 2,5 л.

Однако вода может быть опасна в эпидемиологическом отношении. В ней могут выживать и размножаться различные микроорганизмы, в том числе патогенные, особенно возбудители кишечных инфекций. В этой связи ВОЗ оценивает нехватку или низкое качество воды как одну из главных причин смертности населения.

Рынок расфасованной питьевой воды - один из самых быстрорастущих потребительских рынков в России. По данным агентства РБК, на протяжении уже нескольких лет он постоянно демонстрирует 15-16% рост. Российский рынок расфасованной воды можно охарактеризовать двумя словами: "перспективный" и "огромный". За 2005-2009 год он демонстрировал в среднем 23% рост, при этом он не замедляется, как в большинстве стран Западной и наиболее развитых странах Восточной Европы. Об этом свидетельствует не только рост потребления питьевой расфасованной воды, но и такие показатели, как рост количества установленных в домах и офисах кулеров, без которых невозможно использование одной из самых популярных видов упаковки - 19-литровых ПЭТ бутылей. Например, только за 2009 год в России было приобретено 65,000 кулеров, а их общее количество уже превышает 550 тысяч!

Объём российского рынка расфасованной питьевой воды превышает $1,5 млрд., и считается одним из самых больших среди всех безалкогольных напитков - занимает порядка 30% по объему.

В России пока низкая культура потребления питьевой воды, так как россияне долгое время пили воду из-под крана. Поэтому снижение качества водопроводной воды является одним из основных факторов потребления питьевой воды, констатируют эксперты. Кроме того, в стране продается много дешевых фильтров, обещающих очистить водопроводную воду в домашних условиях. Сдерживает развитие рынка питьевой воды и ограниченность бюджета основной массы населения. Немногие могут позволить себе постоянно покупать расфасованную воду.

В связи с этим одним из нетрадиционных, но перспективных для России товаров можно назвать чистую питьевую воду. Качество которой определено СанПиН 2.1.4.1116-02 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости. Контроль качества".

Такое положение на рынке питьевой воды подчеркивает актуальность данной работы и определяет её цели.

Цель исследования - изучение товароведной характеристики питьевой воды, а также изучение технологии производства и проведение экспертизы качества воды на примере предприятия ОАО "Алиса".

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

- изучить основные теоретические положения в области товароведения и экспертизы качества питьевой воды;

- ознакомиться с технологией производства расфасованных питьевых вод на примере предприятия ОАО "Алиса";

- проанализировать ассортимент выпускаемой питьевой воды на данном предприятии;

- провести сравнительную оценку органолептических и химических показателей качества воды от двух производителей.

Объект исследования:

Предприятие ОАО "Алиса".

Предмет исследования:

Расфасованная питьевая вода.

Работа изложена на ___ страницах, состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, включающего 44 источника. Работа содержит 14 таблиц, 3 рисунка, 2 приложения.

Глава I. Товароведная характеристика и экспертиза качества расфасованной питьевой воды

 

Физико-химические свойства и значение воды для здоровья человека

 

Не имея никакой питательной ценности, вода обеспечивает все жизненные процессы в организме. Пищеварение, обмен веществ, синтез тканей и т.п. совершаются при активном участии воды.

Вода (оксид водорода) - одно из простейших природных соединений, состоящее из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Возможно 42 сочетания этих атомов; 9 таких сочетаний устойчивы. Таким образом, природная вода состоит из смеси молекул нескольких видов с разными свойствами.

Кислород молекулы воды имеет две пары электронов, не участвующих в образовании ковалентных связей, и способен образовывать так называемые водородные связи с соседними молекулами. Благодаря этим взаимодействиям в жидкой воде формируются ассоциации молекул, называемые кластерами. Следовательно, воду можно рассматривать как смесь мономерных молекул и водородосвязанных кластеров, находящихся в динамическом равновесии. Такая структура воды и затраты энергии на взаимопереходы ее различных состояний обусловливают ряд "аномальных" свойств, имеющих большое биологическое значение.

Вода обладает большой теплоемкостью. Биохимические процессы в водной среде протекают в меньшем диапазоне температур и с более постоянной скоростью.

Вода имеет большую теплоту испарения. Испарение воды, связанное с преодолением сил молекулярного сцепления в ней, требует значительной энергии вследствие существования водородных связей между молекулами. Энергия, необходимая для испарения воды, черпается из ее окружения, что приводит к охлаждению окружающих предметов. Это свойство воды используется организмом для поддержания температурного гомеостаза через потоотделение.

Вода имеет большую теплоту плавления, что уменьшает вероятность замерзания цитоплазмы клеток и межтканевой жидкости при низкой температуре внешней среды. Кристаллы льда губительны для живого, они могут повредить оболочку клетки.

Вода - универсальный растворитель для полярных молекул - солей, спиртов, сахаров. Она обладает уникальной способностью разрывать практически все виды молекулярных и межмолекулярных связей и образовывать растворы. Это обусловливает большое разнообразие состава природных вод, зависящее как от природных (состав водовмещающих горных пород, состав биоценоза водного объекта), так и от техногенных (сброс промышленных сточных вод, промышленные выбросы в атмосферный воздух, аварии танкеров и пр.) факторов.

Перечисленные физико-химические свойства воды объясняют ее активное участие в физиологических процессах и обмене веществ в живом организме.

Способная к диссоциации вода усиливает диссоциацию других веществ. Взаимодействие воды с растворенными в ней веществами обусловливает многие структурные и функциональные изменения клетки. В этом смысле можно утверждать, что биологические функции в значительной степени сопряжены с построением и разрушением водных структур.

Этими "аномальными" свойствами обусловлена особенная роль воды в возникновении и существовании Жизни. Еще в древности было замечено: "Aqua omnia sunt" - вода существует везде.

Таким образом, сложная структура и особые физико-химические свойства воды - ключ к пониманию универсальной роли воды в регуляции биологических процессов.

бутилированная вода качество питьевая

Согласно теории известного российского ученого А.И. Опарина жизнь на планете возникла в водной среде. Без воды жизнь немыслима: все биохимические реакции и физиологические процессы, как в растениях, так и у животных организмов, в том числе и у человека, осуществляются при участии воды.

Физиологическое значение воды для человека состоит в том, что вода входит в состав всех биологических тканей. Как показали ученые, вода составляет примерно 60-70% массы тела, а потеря 20-22% жидкости приводит к смерти.

Вода содержится не только в жидких средах, но и в плотных образованиях организма. Процентное количество воды в различных тканях и органах можно представить следующим образом: зубная эмаль - 0,2, кости - 22, жировая ткань - 30, белое вещество мозга - 70, печень - 70, скелетные мышцы - 76 мышца сердца - 79, почки - 83, серое вещество мозга - 86, стекловидное тело - 99.

Живой клетке вода требуется для сохранения структуры и нормального функционирования. Считается, что вода выполняет некоторую общерегуляторную функцию на клеточном уровне с воздействием практически на все структуры клетки. Вода не только участвует в организации пространственной структуры биологических мембран, но и активно влияет на происходящие в них процессы.

Установлено, что старение организма связано со способностью тканей, удерживать воду. С возрастом ее количество в организме уменьшается.

Известно, что вода - универсальный растворитель. Вследствие полярности молекул она обладает наибольшей способностью ослаблять связи между частицами, молекулами и ионами многих веществ. Это имеет значение для солевого обмена организма. Всасывание солей в кишечнике, возможно, благодари тому, что они растворены в воде. Поступая в кровь, соли влияют на важнейшую биологическую константу организма - осмотическое давление крови. Вода снижает осмотическое давление, а соли его повышают. Вода выступает как основа кислотно-щелочного равновесия в организме - важнейшего фактора, определяющего скорость и направление многих биохимических реакций в тканях и органах, так как в воде соли, кислоты и щелочи не только растворяются, но и диссоциируют. Вода участвует во многих химических реакциях в организме.

Вода служит основной составной частью крови, секретов и экскретов организма. В связи с этим важной функцией воды в организме является транспорт в организм многих солей, микроэлементов и питательных веществ, например углеводов и витаминов. Одновременно вода участвует в выведении шлаков и токсичных веществ с потом, мочой, слюной.

Велика роль воды и в терморегуляции организма. Вода непрерывно выделяется через почки, легкие, кишечник, кожу, при этом организм отдает в окружающую среду значительное количество тепла. Так, при испарении пота человек теряет около 30% тепловой энергии.

При определении оптимального питьевого режима человека нужно помнить" что одним из механизмов саморегуляции питьевого режима является жажда. Возникновение жажды связано с водно-электролитным балансом в организме и обусловлено нарушением осмотического давления. Изменение водно-электролитного баланса нарушает проницаемость клеточных мембран и изменяет перемещение через них растворенных в воде веществ. Появление жажды служит сигналом сдвига водно-электролитного баланса в сторону увеличения концентрации солей в тканях и запуска механизма саморегуляции осмотического давления. Сдвиги осмотического давления компенсируются деятельностью почек, легких, кожи, эндокринной системы, водно-электролитическими депо печени, мышц и других органов.

Потребность в воде для взрослого человека в сутки составляет примерно 40 мл на кг массы тела. У детей грудного возраста этот показатель увеличивается до 120-156 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.

Однако важно учитывать количество не только введенной в организм воды, но и выделенной. С помощью воды из организма выводятся конечные продукты обмена веществ. Если количество выделенной 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.

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

Если потери воды превышают поступление, в организме наблюдается сгущение крови. Это приводит к ухудшению деятельности головного мозга; нарушению снабжения тканей 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.

Для утоления жажды большое значение имеет не только общее количество потребляемой жидкости, но и ее вкусовые качества. Потеря воды в объеме 10-20% от массы тела опасна для жизни.

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

Таким образом, для нормального функционирования в организм человека должно поступать необходимое количество воды.

В основе гигиенических требований к качеству питьевой воды лежат те качества воды, от которых зависят здоровье человека и условия его жизни. Влияние некачественной воды на здоровье может быть непосредственным в виде инфекционных заболеваний или заболеваний неинфекционной природы и интоксикаций, и косвенным в виде неприятных органолептических ощущений, что заставляет человека отказываться от употребления такой воды (рис.1).

 

Рис.1. Вода как фактор здоровья

 

Следовательно, вредное влияние воды может сказаться лишь при определённых условиях, а именно, если она содержит возбудители инфекционных заболеваний, химические вещества в концентрациях, опасных для здоровья человека, или обладает необычными органолептическими свойствами.

Биологические объекты в природной воде представлены бактериями, вирусами и простейшими. То, что вода может быть причиной массовых ("повальных") болезней, было известно с древних времён. Вода выступала как фактор передачи заразного начала - патогенных микроорганизмов - возбудителей кишечных инфекций. Несмотря на несомненные успехи профилактической и лечебной медицины, эпидемиологическая роль воды в передаче кишечных инфекций остается актуальной. Со временем изменяется структура заболеваемости (соотношение болезней), но общее число заболевших в результате потребления недоброкачественной воды остается высоким.

Водным путем передаются холера, брюшной тиф, паратифы А и В, дизентерия, эшерихиозы, лептоспирозы, вирусные гепатиты А и Е и другие болезни, вызываемые энтеровирусами (полиомиелит, рота-вирусный энтерит, эпидемический конъюнктивит). Менее значим водный путь передачи для бруцеллеза и туляремии. Ежегодно в России острыми кишечными инфекциями переболевает в среднем 0,7 млн человек, из них около 60% - дети раннего возраста; летальные исходы среди заболевших детей достигают 4000 в год. Экономический ущерб, наносимый острыми кишечными инфекциями, исчисляется сотнями миллионов рублей. Остается высокой заболеваемость дизентерией (дизентерия Флекснера), передаваемой водным путем.

Сравнительно "молодая" (первая эпидемия описана в 1943 г.) эпидемическая болезнь - вирусный гепатит А - часто переходит в хроническую форму или в цирроз печени. Большое число случаев этого заболевания возникает при передаче возбудителя водным путем.

В последние годы среди инфекционной заболеваемости, связанной с водным фактором, увеличилась доля эшерихиозов - дизентериеподобных заболеваний, вызванных патогенными штаммами кишечной палочки. Кроме возбудителей холеры, брюшного тифа, дизентерии в питьевой воде могут присутствовать так называемые условно-патогенные микроорганизмы, которые способны вызывать заболевания при определённых условиях. Это протей, клебсиелла, клостридия, цитробактер, псевдомонас и аэромонас, которые имеют много общих признаков с истинной кишечной палочкой - признанным показателем свежего фекального загрязнения.

В последние годы во многих странах, в том числе и в России описаны вспышки заболеваний, вызванных паразитами - лямблиями и криптоспородиями - при потреблении недоброкачественной питьевой воды. Цисты лямблий и социсты криптоспородий достаточно устойчивы к действию веществ, применяемых для обеззараживания питьевой воды. Среди заболевших много детей младшего возраста.

Известна роль водного фактора и в распространении некоторых гельминтозов; доказана роль питьевой воды в распространении аскаридоза, гименолепидоза, фасциолеза.

Для здоровья немаловажен химический состав питьевой воды. Причина состоит как в воздействии низких концентраций, не способных вызвать острое отравление, так и в особенностях химической структуры вещества. Оба эти обстоятельства обусловливают хроническое развитие интоксикации.

Воздействие химического агента, присутствующего в питьевой воде, может проявляться не только в непосредственных токсических эффектах, ни и в изменении органолептических свойств воды. Выделяют два признака вредности вещества, присутствующего в питьевой воле: санитарно-токсикологический и органолептический.

Под влиянием химических веществ изменяются органолептические свойства воды, воспринимаемые органами чувств человека (запах, привкус, цвет, мутность, способность к пенообразованию, пленкообразование). Мутность, необычные цвет, запах и привкус воды с глубокой древности служили признаком ее недоброкачественности. Вода не только с неблагоприятными, но и с необычными органолептическими свойствами вызывает отвращение и представление об опасности для здоровья.

Химические примеси, содержащиеся в воде, не являясь непосредственной причиной нарушения здоровья, но ухудшая органолептические свойства воды, могут оказывать косвенное неблагоприятное влияние на условия жизни. Известны случаи, когда люди отказывались от потребления питьевой воды с неблагоприятными органолептическими свойствами, но безопасной в эпидемиологическом отношении.

Влияние химического состава питьевой воды на здоровье и условия жизни может определяться не только присутствием того или иного вещества, но и комбинациями загрязнений. В силу этого для характеристики питьевой воды используют некоторые комплексные показатели состава воды (взвешенные вещества, минерализация, нефтепродукты) либо показатели, косвенно отражающие ее химический состав (рН, окисляемость и др.), - обобщенные показатели.

Взвешенные вещества. Гигиеническое значение взвешенных веществ в питьевой воде не ограничивается их влиянием на органолептические свойства (мутность). Патогенные энтеровирусы могут сорбироваться на мелких частицах глины.

Таким образом, питьевая вода, не удовлетворяющая гигиеническому нормативу по показателю мутности, не может считаться эпидемически безопасной и химически безвредной. Этим объясняются высокие требования к содержанию взвешенных веществ в питьевой воде.

Минеральный состав воды оказывает на здоровье большое и разностороннее влияние. Минерализация характеризуется двумя аналитически определяемыми показателями: сухим остатком (в миллиграммах на литр) и жесткостью (в миллимолях на литр). Сухой остаток служит ориентиром по содержанию в воде неорганических соединений.

Признанный гигиенический норматив сухого остатка в питьевой воде составляет не более 1000 мг/л. Сухой остаток 1000 мг/л принят и в различных классификациях вод как граница деления вод на пресные (менее 1000 мг/л) и солоноватые (более 1000 мг/л). Указанный норматив входил во все издания отечественных стандартов качества питьевой воды, он имеется и в действующих Санитарных Правилах и Нормах (СанПиН) "Питьевая вода". Жесткость воды - это суммарное содержание солей кальция и магния

В ряде исследований установлена статистически достоверная, хотя и не тесная, обратная корреляционная связь между жесткостью воды и частотой инфаркта миокарда.

Статистическими исследованиями установлено и экспериментально подтверждено влияние жестких вод на частоту мочекаменной болезни.

Решающую роль играют другие сопутствующие факторы, в частности минеральный обмен человека, потребляющего жесткую воду, а высокое содержание в питьевой воде солей кальция и магния является фактором риска мочекаменной болезни.

Таким образом, питьевая вода должна быть безопасной в эпидемиологическом и радиационном отношении, быть безвредной по химическому составу, обладать благоприятными свойствами. Эти требования нашли признание в нашей стране и во всём мире. На их основе в нашей стране создавались с 1954 г. государственные стандарты - ГОСТ "Вода питьевая", а в дальнейшем разрабатывались СанПиНы. В настоящее время санитарные нормы и правила (СанПиН) определяют качество воды централизованной (СанПиН 2.1.1074-01. "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения, а также питьевой воды, расфасованной в ёмкости (СанПиН 2.1.4.1116-02 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости. Контроль качества").