Талая снеговая вода
Вопрос:
Добрый день! Наша переписка начиналась еще до Нового года, в феврале я уехал в командировку ,где и нахожусь по нынешний момент, у нас на буровой пробурили скважину из которой мы пытаемся забирать воду, изначально вода набранная в ведре показалась нам идеально чистой она очень прозрачная ,но после кипячения приобретает мутно-бурый красный цвет и имеет металлический вкус, других изменений не наблюдаем. Просьба, на вскидку, можно ли сказать что в ней преобладает ,понимаем что это не совсем верно ,но все таки при повышении температуры до кипения происходят очень сильные визуальные изменения .Здесь на буровой мы находимся в районе Эвенкия, н.п. Ванавары (в 120 км от нас было падение Тунгусского метеорита)снег довольно чистый в радиусе до 300 км нет ничего загрязняющего, местные жители говорят .что употребление талой снеговой воды приведет к крошению зубов, под руками только стандартные аптечки, предлагают в талую воду добавлять капельку йода. Как Ваше мнение. Можно ли употреблять талую снеговую воду для чая и пищи.
С уважением. Алексей Сидоров.
Ответ:
Уважаемый, Алексей! Большое спасибо за проявленный интерес к Вашему сайту. Отвечая на Ваш вопрос, можно сделать предположение, что в Вашей воде повышенное содержание железа (III) на фоне повышенной жёсткости воды. Хотя органолептическая характеристика воды весьма субъективна, поскольку металлический вкус воды может быть вызван не только присутствием в ней катионов железа, но и катионов меди и иногда марганца. Эти химические элементы не только ухудшают вкус воды, но и откладываются на стенках водопроводных труб. Однако, буро-красный цвет при кипячении воды свидетельствует о том, что Ваша вода содержит железо (III). Для более точного определения рекомендую Вам сделать химический анализ воды.
В воде железо может находиться в ионной, коллоидной и грубодисперсной формах - в виде сульфидов, бикарбонатов и оксидов. В воде поверхностных источников железо может находиться обычно в форме органо-минеральных коллоидных комплексов, в частности, в виде гуминовокислого железа, и тонкодисперсной взвеси гидроксида железа (III). В речной воде, загрязненной кислотными стоками, встречается также и водорастворимый сульфат двухвалентного железа FeSO4. В подземных водах присутствует, в основном, растворенное двухвалентное железо в виде ионов Fe2+.Трехвалентное железо появляется после контакта такой воды с воздухом и в изношенных системах водораспределения при контакте воды с поверхностью труб. В поверхностных водах железо уже окислено до трехвалентного состояния и, кроме того, входит в состав органических комплексов и железобактерий.
Железо попадает в питьевую воду не только в природных условиях, но и в результате коррозии аппаратов и трубопроводов, которую вызывают особые микроорганизмы - железобактерии. Они поселяются на металлических поверхностях и используют реакцию окисления железа в качестве источника энергии, поддерживающего процессы их жизнедеятельности.
Наличие железа в питьевой воде ухудшает ее вкус и запах, окрашивает воду в коричневатый цвет. При регулярном употреблении такой воды возрастает опасность различных заболеваний внутренних органов – в первую очередь печени и почек. Кроме того, избыточное количество железа неблагоприятно воздействует на кожу человека, влияет на морфологический состав крови, может быть причиной возникновения аллергических реакций, а также способствует накоплению осадка в системе водоотведения. Аналогичные сведения могут быть представлены и в отношении марганца.
По российским нормам содержание железа в исходной воде перед натрий-катионитными фильтрами не должно быть больше 0,3 мг/л, а перед водородкатионитными фильтрами – не более 0,5 мг/л. Рекомендуемое содержание марганца в исходной воде – не более 0,1 мг/л. В таких случаях не обойтись без фильтров воды для обезжелезивания.
При значениях более 0,3 мг/л железо оставляет пятна на белье и санитарно-технических изделиях. При концентрации железа менее 0,3 мг/л запах обычно не ощущается, хотя могут появляться мутность и цветность воды.
При контакте подземной воды с воздухом двухвалентное железо окисляется кислородом воздуха в трехвалентное, которое при рН 6,5-6,8 коагулирует с образованием буро-красного хлопьевидного осадка гидроокиси железа Fe(OH)3. С повышением рН воды скорость гидролиза и коагуляции гидроксида железа возрастает.
Железо способствует также развитию «железобактерий», которые получают энергию при окислении Fe2+ до Fe3+, в результате чего в трубопроводах и на оборудовании образуется скопление слизи.
В процессе окисления на 1 мг Fe2+ затрачивается 0,143 мг кислорода (О2), увеличивается содержание свободной углекислоты (СО2) на 1,6 мг/л, а щелочность снижается на 0,036 ммоль/л.
Присутствие в воде солей меди, а также контакт воды с ранее выпавшим осадком Fe(OH)3 каталитически ускоряют процесс окисления Fe2+ до Fe3+.
В зависимости от условий (значение рН, температура, жёсткости воды, наличие в воде окислителей или восстановителей, их концентрация) окисление солей железа (II) может предшествовать гидролизу, идти параллельно с ним или окислению может подвергаться продукт гидролиза двухвалентного железа Fe(OH)2.
Жесткость воды - это показатель, указывающий на содержание в воде растворенных солей щелочно-земельных металлов. Она измеряется в миллиграмм-эквивалентах ионов кальция и магния, содержащихся в 1 л воды (мл-экв/л). Норма предусматривает нахождение 7 мл-экв/л воды. Для здоровья полезнее пить мягкую воду, поэтому высокий коэффициент жесткости - скорее недостаток.
Добавление в воду сильных окислителей значительно интенсифицирует процесс окисления двухвалентного железа. Наиболее широко применяется для очистки воды от железа хлорирование, позволяющее также решить проблему дезинфекции воды, а наиболее эффективным оказывается озонирование. Вследствие того, что, за исключением озона, другие окислители оказываются малоэффективными по отношению к органическому железу. Однако озонирование является и наиболее дорогостоящим методом, требующим больших затрат электроэнергии. Кроме того, практически всегда обезжелезивание происходит одновременно с удалением из воды марганца, который окисляется значительно труднее, чем железо, и при более высоких значениях pH.
С точки зрения химии, в обычных условиях процесс осаждения коллоидных частиц гидроксида трехвалентного железа (размер частиц 1–3 мкм) при отстаивании происходит медленно. Укрупнения частиц и, следовательно, ускорения осаждения достигают добавлением коагулянтов. Этого же требует использование на очистительных сооружениях песчаных или антрацитовых фильтров, не способных задерживать мелкие частицы. Так же плохо эти фильтры задерживают органическое железо.
Вообще, окисление солей железа (II) до железа (III) кислородом воздуха может происходить даже без нагревания, а при простом стоянии воды. В этой связи достаточно вспомнить уникальные лечебные воды Марциального источника, расположенного в Карелии, которые относятся к классу железистой-азотной-гидрокарбонатно-сульфатной воды. Воды этого источника курорта уникальны, поскольку по содержанию железа превосходят все известные источники с железистыми минеральными водами у нас и за рубежом.
Железо в Марциальных водах находиться в растворимой двухвалентной форме и особенно хорошо усваивается организмом. На курорте «Марциальные воды» железистые воды с успехом применяются для лечения больных железодефицитными анемиями («малокровием»), гемоглобин в результате курсового лечения повышается до нормальных цифр (эффективность 99%). Хорошие результаты получены при лечении пациентов с заболеваниями пищеварительной системы (эффективность 96,1%). Марциальная вода улучшает выработку желудочного сока, поэтому применяется у больных хроническим гастритом, стимулирует двигательную активность желчного пузыря, что позволяет использовать их как желчегонные у больных с дискинезиями желчевыводящих путей и хроническими холециститами. Полезна вода при некоторых болезнях почек, улучшается выделительная функция почек, эффективность лечения при мочекаменной болезни составила 94%. Кроме того, марциальная вода содержит кальций, магний, натрий, марганец и успешно применяется у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, заболеваниями обмена веществ, у лиц, подвергшихся воздействию радиационных катастроф. Применяемые внутрь минеральные воды являются поистине источником здоровья. Но, постояв на воздухе и набрав кислорода, через несколько часов в воде появляется осадок железа (III) и она теряет свои целебные свойства. Как и в Вашем случае в воде происходит процесс окисления растворимого двухвалентного железа до нерастворимого трёхвалентного железа. Именно поэтому пищу готовить на этой воде нельзя - при нагреве вода окрашивается в ярко-красный цвет и приобретает металлический вкус. Возможно, вода из вашей скважины близка по составу к марциальной. Если это так, то Ваша вода весьма уникальна и может сравниться по содержанию железа с Марциальной водой. Также не исключено, что высокое содержание железа в вашей воде может быть обусловлено падением Тунгусского метеорита.
Присутствие в воде соединений железа(III) можно обнаружить с помощью цветной реакции ионов Fe3+ с тиоцианат-ионами SCN-. При взаимодействии ионов Fe3+ с анионами SCN- образуется ярко-красный роданид железа Fe(SCN)3. Другим реактивом на ионы Fe3+ служит гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] (жёлтой кровяная соль). При взаимодействии ионов Fe3+ и [Fe(CN)6]4- выпадает ярко-синий осадок соли, так называемой берлинской лазури:
4K4[Fe(CN)6] + 4Fe3+ → 4KFeIII[FeII(CN)6]↓ + 12K+.
Реактивом на ионы Fe2+ в растворе может служить гексацианоферрат (III) K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль). При взаимодействии ионов Fe2+ и [Fe(CN)6]3- выпадает осадок турбуленовой сини:
3K3[Fe(CN)6] + 3Fe2+ → 2KFeII[FeIII(CN)6]↓ + 6K+.
Если в результате анализа воды обнаружено содержание железа выше 0,3 мг/л, такая вода нуждается в корректировке состава путем обезжелезивания на специальных установках. В простейшем случае они представляют собой специальные аэрируемые фильтры. Кроме них широко применяются ионообменные технологии очистки воды. Если проблема избыточной концентрации железа связана с жизнедеятельностью железобактерий, то характер мер по очистке воды зависит от интенсивности развития микроорганизмов. В случае особенно интенсивного загрязнения может возникнуть необходимость замены труб и углубления скважины. Определить истинную причину загрязнения воды можно только при проведении химического анализа воды и обследования скважины.
Относительно второй части вопроса, про талую воду подробнее об этом читайте на нашем сайте. Ценность талой воды заключается в том, что структура талой воды идеально подходит для организма. В ней сохраняются обломки регулярных структур льда – ассоциаты (кластеры), — состоящих из большего или меньшего числа молекул воды. Однако в отличит от льда каждый ассоциат существует очень короткое время: постоянно происходит разрушение одних и образование других агрегатов. В пустотах таких “ледяных” агрегатов могут размещаться одиночные молекулы воды; при этом упаковка молекул воды становится более плотной. При этом специфика межмолекулярных взаимодействий, характерная для структуры льда, сохраняется и в талой воде, так как при плавлении кристалла льда разрушается только 15% всех водородных связей в молекуле. Поэтому присущая льду связь каждой молекулы воды с четырьмя соседними молекулами в значительной степени не нарушается, хотя и наблюдается бoльшая размытость кислородной каркасной решетки.
Для приготовления талой воды не рекомендуется брать природный лед или снег из экологически неблагоприятных районов, поскольку они, как правило, загрязнены промышленными отходами и могут содержать много вредных веществ и болезнетворных микробов. Добавленный в талую воду йод служит антисептиком, убивающим посторонние микроорганизмы, которые могут присутствовать в воде. Также не исключено, что в той местности существует дефицит йода. Йод относится к микроэлементам и присутствует во всех живых организмах. Некоторые морские водоросли (морская капуста, или ламинария, фукус и другие) накапливают до 1% йода. Суточная потребность организма в йоде составляет около 0,2 мг. А отсутствие или недостаток йода в рационе (что типично для некоторых местностей) приводит к серьёзным заболеваниям.
С уважением,
К.х.н. О.В. Мосин