Хімічний склад та якість мінеральної води в пляшках

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХІМІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА АНАЛІТИЧНОЇ ХІМІЇ

Курсова робота на тему:

Хімічний склад та якість мінеральної води в пляшках

Роботу виконав:

студент 3 курсу хімічного факультету

Міщенко О.В.

Науковий керівник:

доцент кафедри канд. хім. наук

Дрозд Ю.С.

м. Донецьк – 2009

ЗМІСТ

Вступ

1. Вимоги до якості мінеральної води (літературний огляд)

1.1 Класифiкацiя мінеральних вод та її значення

1.2 Показники якості фасованої води

1.3 Методи контролю якості

2. Визначення іонного складу води за електропровідністю (експериментальна частина)

2.1 Іонохроматографічний аналіз мінеральної води

2.2 Експрес-аналіз води кондуктометричним методом

Висновки

Література

Додатки

ВСТУП

Екологічна ситуація вимагає наукового підходу до використання природних багатств, зокрема питної, мінеральної та інших видів вод. Здоров’я людини на 70% залежить від якості води. Вода самий необхідний для споживачів, проте зручний для фальсифікації та дешевий у виробництві товар. Рівень фальсифікації мінеральної води на українському ринку продовольчих товарів сягає 20%, російського – 30% від усього об’єму, що виробляється.

Сучасний підхід до вирішення цих проблем полягає в підвищенні рівня поінформованості громадян та виховання екологічної культури та культури споживання. Цьому сприяють такі телевізійні проекти, як „Знак якості”. Жодна програма не обходиться без експертизи. Дослідження якості товарів та послуг відіграє важливу роль в багатьох галузях господарства, але найбільш актуальною є в харчовій галузі .

Метою нашої роботи було порівняння існуючих класифікацій мінеральних вод та використання малодослідженого інтегрального показника електропровідності для ідентифікації мінеральної води. Для цього аналіз іонного складу проводили сучасними методами: іонної хроматографії та кондуктометрії. На практиці були засвоєні принципів цих методів, було зроблено аналіз реальних зразків мінеральної води, що розфасована в скляні та пластикові (ПЕТ) пляшки.

1. Вимоги до якості мінеральної води (літературний огляд)

1.1 Класифiкацiя мінеральних вод та її значення

Мінеральна вода як об’єкт наукового дослідження розглядається з початку минулого століття [1]. Перші критерії оцінки мінеральних лікувальних вод розроблені хіміком Грюнхутом і прийняті Наугеймською радою у 1911 р. За цими критеріями оцінювали 14 різних параметрів складу води, за перевищення яких вода, як вважали, змінювала якість питної на якість мінеральної, тобто лікувальної. Рівнозначними залишаються "сухий залишок" (мінералізація), вміст літію, стронцію, вуглекислоти, радону і т. ін. Такий принцип виділення мінеральних вод з усього розмаїття природних вод залишився до теперішнього часу. Перші критерії Грюнхута були отримані шляхом опрацювання даних про склад "звичайних" питних вод і беззаперечно мінеральних, відомих з досвіду користування ними багатьох поколінь.

У 20-і роки XX століття в класифікаціях природних (і мінеральних в т. ч.) вод закріпився принцип аналізу хімічних властивостей (класифікації А.А. Лозинського, Н.С. Звоницького, С.А. Щукарєва, Е.Е. Карстенса, В.А. Александрова та ін.). В таблиці 1. стисло викладені дані щодо розвитку уявлень про показники мінеральних вод, які стосуються тільки критеріїв розподілу мінеральних вод: від перших критеріїв Грюнхута, які стали основою практично в усіх країнах (колонка 2), до критеріїв, застосованих у "Класифікації мінеральних вод України" 2001 р. (колонка 4). У колонці 3 зібрані критерії, які застосовували у колишньому Радянському Союзі, зокрема в Україні. Критерії, в основному, наведені за "Классификацией минеральных вод" Іванова-Невраєва.

Таблиця 1. Порівняльні критерії розподілу мінеральних вод

Основні показники	Критерії розподілу мінеральних вод за Грюнхутом, 1911 р. (поправки 1932 р.)	Межі вмісту за діючими документами	Межі вмісту за новою класифікацією
1	2	3	4
Загальна мінералізація (загальний вміст розчинених солей)	Понад 1 г/л	Понад 1 г/л	Такі самі
Вміст СО2 вільної і розчиненої	250(500) мг/л і більше	500 мг/дм3 і більше	Такі самі
Вміст органічної речовини (в розрахунку на вуглець)	-	5-30 мг/дм3	8-40 мг/дм3 -
Вміст ортоборноі кислоти (Н3ВО3)	Метаборна кислота (НВО2) 1 г/л	35 мг/дм3 і більше	Такі самі
Вміст метакремнійової кислоти (H2Si03)	-	50 мг/дм3 і більше	Такі самі
Вміст As	Гідроарсерніт 1,3 мг/л	понад 0,7 мг/дм3	0,7-2 мг/дм3
Вміст Вг	5 мг/л і більше	25 мг/дм3 і більше	Такі самі
Вміст J	1,0 (5,0) мг/л	5 мг/дм3 і більше	Такі самі
Вміст Li	1 мг/л	-	понад 5 мг/дм3
Вміст Se	-	-	понад 10 мкг/дм3
Вміст Аg	-	-	понад 0,1 мг/дм3
Вміст Sr	10 мг/л	-	понад 0,001 мг/дм3
Вміст Fe	Fe2++Fe3+ – 10(20) мг/л	Fe2++Fe3+ 10 мг/дм3	Такі самі
Вміст Ва	10 мг/л	-	-
Вміст F	10 мг/л	-	-
Вміст H2Sзаг (H2S+HS-)	Титрована сірка 1 мг/л і більше	10 мг/дм3 і більше	Такі самі
Вміст Rn	Понад 1,3 мкС (29 мкС)	180 Бк/дм3 і більше	Такі самі

Позиції класифікації Іванова-Невряєва закріпилися і, в принципі, залишаються одним з основних підходів до визначення критеріїв розподілу мінеральних вод до теперішнього часу. Для деяких критеріїв (наприклад, мінералізації, концентрації кремнійової кислоти) в цій класифікації підхід залишився старим - тобто порівняння та аналіз практично застосовуваних питних і мінеральних вод. Деякі критерії (літій, стронцій) були виключені зі списку біологічно активних речовин так само, на основі порівняння лікувальних доз і вмісту цих речовин у відомих мінеральних водах. Критеріїв оцінки мінеральних вод щодо вмісту бору та органічних речовин автори не запропонували, вважаючи їх недостатньо вивченими. Класифікація Іванова-Невраєва була прийнята і протягом деякого часу була базою для розробки інших документів.

Нові дослідження, проведені після виходу класифікації, дозволили включити в наступні документи нові критерії оцінки. Наприклад, для бору - 35 мг/л ортоборної кислоти, для органічних речовин - 5 мг/л (в СРСР) і 8 мг/л Сорг (в новій українській класифікації на основі досліджень, проведених в Україні). Уточнений критерій оцінки для заліза (Грюнхут -10 мг/л, Іванов-Невраєв - 20 мг/л, ГОСТ 13273, ДСТУ 878-93 -10 мг/л).

В будь-якій класифікації повинні бути виділені принципи (ознаки), які дозволяють окреслити предмет (об'єкт) класифікації, відрізнити його від інших природних об'єктів і на основі принципів класифікаційного розподілу створити можливість зручного практичного використання класифікації для конкретної мети. Цим пояснюється велика кількість класифікацій.

За даної ситуації кінцевою метою класифікації є систематизація знань про мінеральні води та їх лікувальні властивості у формі, максимально зручній для використання фахівцями різних галузей: гідрогеологами, які займаються пошуками, розвідкою та експлуатацією мінеральних вод, бальнеологами, які призначають лікування мінеральними водами, та іншими спеціалістами, які досліджують їх лікувальні властивості.

Нова "Класифікація мінеральних вод України" складена на основі аналізу минулого досвіду вивчення мінеральних вод, доступних документів і джерел літератури, останніх досягнень вітчизняної та зарубіжної науки. Класифікація починається з чіткого визначення предмета - мінеральних вод. Мінеральні води - це природні підземні води, які справляють на організм людини лікувальну дію, зумовлену підвищеним вмістом основних компонентів (гідрокарбонатів, сульфатів, хлоридів, кальцію, магнію, натрію, калію), специфічних компонентів (газового складу, мікрокомпонентного тощо), або специфічними властивостями (радіоактивність, температура, структура води, реакція води - рН, Еп тощо), що тією чи іншою мірою відрізняються від дії питної води.

Основною відмінністю предмета від критеріїв Грюнхута є чітке виділення мінеральних вод не тільки за власне критеріями (кількістю), а й за ефектом впливу (відрізняється від дії питної води). Таке формулювання прийняте на основі вивчення документів, що діють у сфері водного законодавства країн Європейського Союзу.

Таким чином, на основі накопиченого до XXI століття досвіду і знань лікувальну дію природних вод визначають три причини:

1)         підвищений вміст її основних компонентів;

2)         підвищений вміст специфічних компонентів;

3)         специфічні фізичні властивості природних вод.

Інтегральним критерієм, що відображає присутність у воді основних компонентів, є мінералізація (сума основних компонентів). У поняття мінералізації входять також специфічні компоненти, проте їх підсумкова кількість не перевищує 1% мінералізації.

Цей інтегральний критерій - мінералізацію в 1 г/л – застосовують у світовій практиці для дещо формального розподілу питних і мінеральних вод. Цей критерій застосовують тільки з метою відокремлення вод, за відсутності чогось кращого на сьогодні. Існування такої межі між питною і мінеральними водами не означає, що не можна пити воду з мінералізацією понад 1 г/л (це не рекомендується). Також це не означає, що не можуть бути лікувальними води з мінералізацією менше 1 г/л (за наявності специфічних компонентів або властивостей вони можуть бути лікувальними за низької мінералізації). Такий розподіл входить в різні нормативні документи, є основою для складання програм, розрахунків та ін.

До мінеральних вод відносять всі води, мінералізація яких перевищує 1 г/л, за умови доведення їх лікувальної дії. Це означає, що, застосувавши загальноприйняту схему розподілу питних і мінеральних вод, перейдемо безпосередньо до основної ознаки мінеральних вод. Ця основна ознака - наявність ефектів, відмінних від дії питної води. Такі ефекти залежать від специфіки складу води. І, отже, цей критерій означає, що ми визнаємо воду мінеральною, якщо сума основних компонентів перевищує 1 г/л, за умови встановлення лікувальних властивостей такої води. Інакше це не мінеральна (тобто лікувальна), а просто "мінералізована" вода.

Є ще одне цікаве питання, пов'язане з мінералізацією води і мінеральними водами. Мова йде про води з мінералізацією, меншою за 0,1 г/л. Нові санітарні правила і норми встановлюють нижню межу мінералізації питних вод - 0,1 г/л на основі результатів численних досліджень, в яких встановлене при застосуванні такої води виникнення ефектів, відмінних від дії питної води. Це дає підстави віднести в майбутньому, після додаткових досліджень, такі води до мінеральних лікувальних. Дослідження, проведені з ультрапрісними водами, дозволяють зробити припущення, що їх специфічна дія на організм пов'язана не тільки з мінімальною концентрацією хімічних компонентів, а й з їх структурними особливостями.

Сучасний підхід до визначення критеріїв вмісту специфічних компонентів, за якими виділяють мінеральні води, дещо змінився з огляду на недоліки старих підходів. Для визначення критеріїв застосовують як багаторічний досвід, так і результати досліджень впливу складу питних вод, які вміщують в будь-яких невеликих кількостях специфічні компоненти, а також досліджень, проведених безпосередньо на курортах, токсикологічних досліджень, що входять у норми СанПіН, і т. д. Зовсім по-новому в "Класифікації мінеральних вод України" здійснений підхід до "специфічних фізичних властивостей", за якими природна вода може бути визнана мінеральною (лікувальною).

Розглянемо детальніше класифікацію мінеральних вод, прийняту в Україні. В ній зважали на два можливі способи застосування мінеральних вод - внутрішнє і зовнішнє.

За іонним складом розрізняють 15 класів – за аніонами і 15 підкласів – за катіонами.

Групи мінеральних вод, виділяють за мінералізацією, вмістом специфічного компонента, за кількісними показниками специфічних властивостей.

Типу мінеральної води відповідає власна унікальна назва води та її характеристика (внутрішнє або зовнішнє застосування, або і те, і те). Для дослідження нами обрано мінеральні води внутрішнього застосування.

Всього класифіковано 323 українських родовища і проявів мінеральних вод, їх упорядкований список додається до класифікації.

В загальному списку родовищ і проявів додатково до порядкового номера типу води, за яким можна знайти всі зазначені відомості, ще раз вказано область України, в якій розташоване родовище або прояв даної мінеральної води, і зафіксоване джерело, звідки отримані відомості про мінеральну воду. Таким чином, для кожної пляшки мінеральної води обов’язковою є інформація на етикетці про джерело (свердловину), з якого видобуто мінеральну воду, в тому числі і за межами України (додаток Б). Крім того, на етикетці має бути група та тип, хімічний склад, зокрема загальна мінералізація, показання та протипоказання щодо вживання мінеральної води, умови та термін зберігання, адреса виробника.