Вода. Химическая природа

Общие сведения о воде

 Вода - сок жизни.Такое определение дал воде Леонардо да Винчи. В воде зародилась жизнь, без воды не возможно вообще существование - ни растений, ни животных, ни людей. Академик Ферсман назвал воду ” самым важным минералом на земле, без которого нет жизни “.

Вода - это величайшая ценность не только для жителей пустыни, но и для каждого человека. Восточная  поговорка гласит: “где вода, там  жизнь. Где кончается вода, там  кончается земля”.

Все живое вещество нашей планеты на 2/3 состоит из воды. Без воздуха жизнь возможна (анаэробные организмы), без воды – нет. Недаром академик Вернадский считал, что «вода и живое вещество – генетически связанные части организованности земной коры», а немецкий физиолог Эмиль Дюбуа писал: «Жизнь – это одушевленная вода».    Без воды человек не может жить и 3 дней. Вода составляет 60% массы человека к 50 годам. Основная часть воды, около 70%, сосредоточена внутри клеток, а 30% - это внеклеточная вода, которая разделяется на две части: меньшая часть, около 7%, - это кровь и лимфа (она является фильтром крови), а большая часть – межтканевая, омывающая клетки.   Без воды невозможно питание и развитие организма. Для жизни необходимо, чтобы питательные вещества попадали в кровь, которая разносит их по всему организму. Сама кровь, как показано, также содержит большое количество воды. В каждом органе нашего тела, в каждой живой клетке идут превращения одних веществ в другие. Из поступающей в организм пищи вырабатываются сложные вещества, необходимые для его нормальной работы. Все эти превращения возможны только тогда, когда различные вещества в организме находятся в растворе. Вот почему так много воды в нашем теле.   Среди многих полезных свойств воды едва ли не самым важным является ее способность утолять жажду. «Вода…- это живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было» (А.А.Карпинский).

Вода - самое загадочное вещество

  Вода была на нашей планете еще до появления человека, и есть все основания полагать, что именно в ней зародилась жизнь. Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она составляет большую часть живых организмов. В растениях содержание воды достигает 90%, в организме взрослого человека - 60-65%. Фактически, вода является той средой, в которой протекают все процессы жизнедеятельности. Вода регулирует температуру тела, помогает преобразовывать пищу в энергию и выводит из организма шлаки и отходы жизнедеятельности.По подсчетам ученых, 97,5% всех водных запасов Земли составляет соленая вода морей и океанов и лишь 2,5% остается на источники пресной воды. Если учесть, что 75% пресной воды находится в замороженном виде в горных ледниках и полярных <шапках>, 24% - грунтовые воды, 0,5 % - влага, рассредоточенная в почве, то получается, что на реки, озера и другие наземные водоемы приходится чуть больше 0,01% мировых запасов воды.

Несмотря на свой, казалось бы, предельно простой  химический состав, вода - одно из самых  загадочных веществ на Земле. Достаточно упомянуть, что это единственное химическое вещество, которое существует в условиях нашей планеты одновременно в трех агрегатных состояниях - газообразном, жидком и твердом.

Биологическое значение воды  

Биологическое значение воды можно показать на примере  медузы. Если высушить медузу, то остаток  составит 0,1% ее живой массы. Организм форели на 84% состоит из воды, лягушки на 80%. За 9 - 10 дней вода проходит через весь организм.   Вода известна как хороший растворитель - она растворяет многие вещества. Кроме того, вода является той физико-химической средой, благодаря которой может осуществляться большинство реакций обмена веществ, обеспечивающих непрерывный процесс разрушения и восстановления живых тканей.    Таким образом, вода является основной биологической жидкостью. Она не только инертная среда, она может также вступать в соединение с другими компонентами живой материи. Необходимо особо подчеркнуть это ее значение в биологическом круговороте. Одновременно вода играет роль в регулировании температуры организма и необходима для орошения его тканей.    Взрослый человек должен выпивать около 2,5 л воды в сутки. За 60 лет своей жизни он выпивает целую цистерну пресной воды (50 т). Пить очень пресные воды вредно, ибо это вызывает выщелачивание кальция из организма, особенно детского.     Жажда является естественной потребностью, ее вызывает повышение осмотического давления внутри организма. Это так называемая ” тканевая жажда “, которую невозможно утолить, смазывая слизистую оболочку рта, эту потребность можно удовлетворить только введением жидкости в организм. В течение суток в пищеварительный канал поступает 9 -10 л жидкости, которая впитывается слизистой оболочкой. Из этого количества жидкости извне поступает только 2,5 л, а остальное количество распределяется следующим образом: 1,5 л слюны, столько же желудочного сока, 3 л кишечного сока, 0,7 л сока поджелудочной железы и 0,5 л желчи. В ухе у нас есть так называемый лабиринт, наполненный жидкостью, при ходьбе он регулирует равновесие нашего тела. Питьевой центр в нашем организме - это командный пункт, ведающий водным балансом человеческого тела. Он контролирует и регулирует беспрерывный обмен воды между отдельными органами. В среднем в сутки из организма человека выделяется 2 - 2,5 л воды. Чтобы поддержать водный баланс в организме необходимо вводить в него такое же количество воды.    Отсюда, очевидно, то огромное значение, которое имеет вода для всех живых существ.     Можно ли есть воду? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к продуктам, которые мы повседневно употребляем.Потребность организма в воде удовлетворяется приемом пищи и напитков. Некоторая доля воды образуется в организме за счет сгорания водорода, т. е. соединения его с вдыхаемым кислородом. Что касается образования кислорода, то уже определенно известно, что кислород атмосферы - продукт разложения воды, а не углекислого газа в процессе фотосинтеза, производимого растениями. Таким образом, без воды не может быть и дыхания - первого и непременного условия жизни.   Больше всего воды в грибах, овощах и фруктах - почти 90%. Когда мы съедаем килограмм овощей, наш организм получает  столько жидкости, сколько дает литр выпитого молока.    Ученые считают молоко лучшим продуктом питания. В нем есть все, что нужно человеческому организму: сахар и белок, жир, минеральные соли и вода. Если взвесить твердые вещества, содержащиеся в молоке, то окажется что в нем 85 - 90% воды. Но есть растение, которое не менее ценно, чем молоко, - это соевые бобы. Смолотые и сваренные соевые бобы дают соевое молоко, из которого делают масло, потому что в них только 10% воды, тогда как масло коровье содержит 14% воды.    В коровьем мясе находится столько воды, сколько в нашем собственном теле.    Следовательно, в любом продукте питания содержится то или иное количество воды и, таким образом, мы убеждаемся в том, что воду можно есть.

Вода  драгоценная

   Ученые подсчитали, что 97.5% всех запасов воды на планете Земля приходится на соленые воды морей и океанов. Иными словами, пресная вода составляет только 2.5% мировых запасов.

Если учесть, что 75% пресной воды “заморожено” в  горных ледниках и полярных шапках, еще 24% находится под землей в виде грунтовых вод, а еще 0.5% “рассредоточено” в почве в виде влаги, то получается, что на наиболее доступный и дешевый источники воды — реки, озера и прочие наземные водоемы приходится чуть больше 0.01% мировых запасов воды.

Принимая во внимание то значение, которое вода имеет для жизнедеятельности человека и всего живого на Земле, приведенные цифры наглядно подтверждают сакраментальный тезис о том, что вода — одно из самых драгоценных сокровищ нашей планеты.

Вода  в жизни человека

 Вода — на первый взгляд простейшее химическое соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода — является, без всякого преувеличения, основой жизни на Земле. Не случайно ученые в поисках форм жизни на других планетах солнечной системы столько усилий направляют на обнаружение следов воды.

Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она является непременной составной  частью всего живого. В растениях  содержится до 90% воды, в теле же взрослого  человека ее 60-65%, но это “усредненно” от общей массы тела. Если же говорить более детально, то кости — это всего 22% воды, однако мозг — это уже 75%, мускулы — тоже 75% воды (в них находится около половины всей воды тела), кровь состоит из воды аж на 92%.

Первостепенная  роль воды в жизни всех живых существ, и человека в том числе, связана с тем, что она является универсальным растворителем огромного количества химических веществ. Т.е. фактически является той средой, в которой и протекают все процессы жизнедеятельности.

Вот лишь небольшой  и далеко не полный перечень “обязанностей” воды в нашем организме.

Вода:

— Регулирует температуру  тела.

— Увлажняет  воздух при дыхании.

— Обеспечивает доставку питательных веществ и  кислорода ко всем клеткам тела.

— Защищает и  буферизирует жизненно важные органы.

— Помогает преобразовывать пищу в энергию.

— Помогает питательным  веществам усваиваться органами.

— Выводит шлаки  и отходы процессов жизнедеятельности.

Определенное  и постоянное содержание воды —  вот необходимое условие существования  живого организма. При изменении  количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения и пр. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание температуры тела.

Человек чрезвычайно  остро ощущает изменение содержания воды в своем организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды в количестве менее 2% веса тела (1-1.5л) появляется чувство жажды, при утрате 6-8% наступает полуобмо-рочное состояние, при 10% — галлюцинации, нарушение глотания. Потеря 10-20% воды опасна для жизни. Животные погибают при потере 20-25% воды.

В зависимости  от интенсивности работы, внешних  условий (в т.ч. климата), культурных традиций человек суммарно (вместе с пищей) употребляет от 2 до 4 л  воды в сутки. Среднесуточное же потребление составляет около 2 -2.5 л. Именно из этих цифр исходит Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) при разработке рекомендаций по качеству воды.

Вода  и здоровье

 Проблема чистой воды стала одной из важнейших в наше время. Научный прогресс, значительно облегчив нашу жизнь, породил другую проблему – загрязнения окружающей среды. Попить воды просто из–под крана сегодня решится далеко не каждый и правильно сделает. Конечно, все может обойтись и без фатальных последствий, но это уже очень напоминает игру в «русскую рулетку».

Итак, что же за опасности подстерегают нас в  воде из-под крана?

К наиболее распространенным загрязнениям воды можно отнести  железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, различные органические соединения.

Присутствие железа в воде здоровью не угрожает, однако, при повышении содержания железа в воде (более 0,3 мг/л) в виде гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов органических комплексных  соединений придает воде неприятную красно – коричневую окраску и  вызывает ухудшение вкуса. При длительном употреблении внутрь воды с содержанием железа выше нормы, человек рискует приобрести различные заболевания печени, крови, аллергические реакции, нарушения репродуктивной функции.

Повышенное содержание марганца приводит к анемии, нарушению функционального состояния центральной нервной системы. Некоторые врачи говорят о мутагенном влиянии на человека повышенного содержания марганца в воде, при беременности увеличивается вероятность патогенных родов, мертворождения.

При повышенном содержании солей серной и соляной кислот (сульфаты и хлориды) вода приобретает неприятный соленый или горько – соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушениям работы желудочно-кишечного тракта. Вода, в которой содержится более 350 мг хлоридов, а сульфатов более 500 мг на литр, считается неблагоприятной для здоровья.

Содержание в  воде катионов кальция и магния придает  воде так называемую жесткость. Оптимальный  уровень жесткости – 3,0 – 3,5 мг экв/л ( = моль/ метр кубический). Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью ведет к накоплению солей в организме, а в конечном итоге к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.

Повышенное содержание фтора приводит к крапчатости эмали зубов, увеличивается выведение кальция с мочой, уменьшается содержание кальция и фосфора в костях (приводит к их хрупкости), подавляется иммунная реактивность, происходят морфофункциональные изменения в почках и печени. Однако, низкое содержание фтора тоже не слишком хорошо - вода отвечает за состояние зубов человека. От того, сколько фтора в ней содержится, зависит частота заболевания кариесом.

Считается, что  фторирование воды способствует профилактике кариеса, особенно для детей. Для  того, чтобы вода не нанесла вред, содержание фтора в ней должно быть в пределах 0,7 – 1,5 мг/л.

Наличие в воде сульфидов (сероводорода) придает воде неприятный запах и вызывает раздражение  кожи.

Мышьяк вызывает расстройства центральной и периферической нервной системы, с последующим развитием полиневритов. Безвредной признана концентрация мышьяка 0,05 мг/л.

Длительное поступление  стронция в организм в больших  количествах (более 7 мг/л) приводит к  функциональным изменениям печени.

Алюминий, накапливаясь в организме, может стать причиной старческого слабоумия, повышенной возбудимости, неврологические изменения, связанные с болезнью Паркинсона. У детей алюминий вызывает нарушения моторных реакций, анемию, головные боли, заболевание почек, печени, колиты.

Это все так  называемые химические загрязнения. А ведь есть еще и органическое. Это бактерии, которые вызывают различные заболевания. Например, через загрязненную воду передаются такие болезни, как брюшной тиф, дизентерия, водная лихорадка, полиомиелит. Да и элементарное расстройство желудка – не самая приятная вещь. К счастью, бактерии погибают при простом кипячении.