Какими свойствами должна обладать питьевая вода

Какой должна быть вода, которую мы пьем? На этот вопрос всякий ответит, не задумываясь: «Чистой». О том, что это значит на самом деле и о многом другом мы расскажем в этом материале.

Вода, она же оксид водорода — самая распространенная жидкость на поверхности планеты. Именно она считается формальным маркером жизни — например, наибольший интерес для астрономов представляют именно экзопланеты, которые располагаются в так называемой потенциально обитаемой зоне. Это узкий интервал расстояний от звезды, при попадании орбиты в который на поверхности планеты может быть вода в жидком состоянии. Это легко объяснимо: подавляющее большинство обменных процессов в тканях и клетках протекают в водной среде.

Что значит чистая вода?

Вопрос о чистоте воды — вопрос, в первую очередь, терминологии. Например, химически чистое вещество, с точки зрения теории, — вещество, состоящее из молекул одного вида. На практике обычно это означает, что никакими существующими методами химического анализа в нем нельзя найти примеси. Но так как химической лаборатории под рукой обычно не бывает, чистота определяется из других соображений.

Самое простое, бытовое, это посмотреть на цвет и прозрачность воды. Любая взвесь выдаст наличие нерастворимых примесей даже невооруженному глазу. Прозрачная, но окрашенная вода говорит о наличии растворимых примесей, поглощающих определенные цвета из солнечного спектра (кстати, эта оценка на глаз тоже используется при анализе воды в лаборатории: мутность и поглощение света измеряют специальными методами — турбидиметрией и оптической спектрометрией соответственно).

Второе — это понюхать воду. У чистой воды нет запаха, так как она является довольно устойчивым оксидом и не вступает во взаимодействие с рецепторами, которые отвечают за запах. Наличие резкого запаха, как это ни банально, обычно означает наличие некоторых примесей, которые за этот запах отвечают.

Третье — это попробовать воду на вкус. Вообще говоря, вкус — это реакция соответствующих рецепторов на определенные химические соединения. Например, соленый вкус — это реакция определенных рецепторов на ионы натрия. Рецепторов для идентификации воды, вообще говоря, у человека нет (есть мнение, что это было полезно в ходе эволюции), но есть несколько гипотез, которые позволяют объяснить, почему некое ощущение вкуса воды возникает. Если коротко, оно связано с тем, что рецепторы языка адаптируются к вкусу нашей слюны так, чтобы мы его не ощущали постоянно. Попадание воды меняет концентрацию слюны, то есть среду, в которой находятся рецепторы, что и вызывает похожие на вкус ощущения от воды. При этом абсолютно чистая вода, скорее всего, будет восприниматься как слегка горьковатая.

Мы даже не начинали перечислять десятки других видов примесей, которые могут присутствовать в воде, но примерное представление об идеально чистой воде получили: прозрачная, бесцветная, без вкуса и запаха. Возникает следующий закономерный вопрос: можно ли такую воду пить?

Можно ли пить совсем чистую воду?

Можно, но однозначной рекомендации пить обессоленную воду (то есть воду, из которой удалены все соли) вы не найдете, пусть вопрос о ее общей пользе для здоровья и остается открытым. Среди отчетов Всемирной организации здравоохранения можно найти некоторые общие выводы на этот счет. Несмотря на то, что обессоленная вода ни в коем случае не является ядом и не может существенно навредить организму (как вас могли пугать в школе, например), исследователи по большей части рекомендуют реминерализацию воды после ее полной очистки.

Почему так происходит? Потому, что соли (которые в растворе диссоциируют на ионы натрия, калия, хлора и других элементов) придают воде те свойства, без которых в нашем организме будут невозможны многие процессы. Скажем, важным элементом клеточных мембран являются ионные каналы — это каналы, по которым могут двигаться строго определенные ионы. Например, калиевый канал не пропустит ионы натрия, и наоборот. Благодаря наличию таких каналов ионные составы внутри и снаружи клеток несколько отличаются.

Более того, концентрация ионов снаружи и внутри должна лежать в строго определенном диапазоне, только тогда все сложные процессы, протекающие на мембране (основном «органе связи» клетки с ее окружением) будут проходить так, как надо. Нарушение солевого баланса — процесс медленный и поначалу малозаметный — может привести к серьезным последствиям. Поскольку в ходе работы выделительной системы соли вымываются из организма естественным образом, их запас приходится восполнять. Большая часть солей в наш организм поступает с пищей, однако в случае кальция и магния вода является одним из важных источников, предоставляя до 25 процентов от общего потребления этих элементов.

Так где взять воду для питья?

Существенная часть плохих, то есть вредных, примесей можно условно поделить на химические и биологические (есть еще органолептические и радиологические, но про них мы говорить не будем). Первые, вероятно, мало заботили людей в предшествующие века, так как в отсутствие какой-либо химической промышленности заражать водоемы было просто нечем (хотя бывают неприятные исключения вроде водных источников Бангладеш, в которых содержатся, среди прочего, повышенные концентрации мышьяка). А вот опасность биологического заражения существовала всегда.

Долгое время борьба с биологическими загрязнениями велась при помощи эмпирических методов. Например, научившись термически обрабатывать пищу, люди научились и кипятить воду. Только лишь в середине XIX века Луи Пастер доказал, что кипячение уничтожает большинство микроорганизмов. Для обеззараживания воды и других напитков использовали и другие средства. Так, хмель — неотъемлемую составляющую современного пива, — еще в древности стали добавлять в сусло именно потому, что он обладает бактерицидными свойствами. Сам факт бактерицидности выяснился позже, но пивовары замечали, что добавление хмеля снижало риск того, что пиво скиснет.

Современные методы стерилизации воды пошли значительно дальше. Поскольку кипятить всю водопроводную воду было бы крайне затратно, применяют другие методы: например, хлорирование, озонирование или кварцевание, то есть облучение воды ультрафиолетом. Последние два метода уступают хлорированию, но зато практически не оставляют после себя «следов», что делает их более безопасными. Хлорирование же предполагает добавку к воде хлорсодержащих примесей, например, хлорноватистой кислоты или ее солей — гипохлоритов, которые со временем приводят к образованию атомарного кислорода. Он в итоге и стерилизует воду, то есть убивает содержащиеся в ней микроорганизмы. В целом можно сказать, что вода, прошедшая водоподготовку лишается абсолютного большинства биологических примесей, так что за эту сторону можно не переживать.

Современным людям, в отличие от предков, приходится иметь дело и с химическими загрязнениями. Необходимость предварительно очищать воду и положило начало такой технологии, как водоподготовка. В России первые станции водоочистки стали появляться с развитием водопроводных и канализационных сетей в крупных городах. В Москве, например, водопровод открыли в 1804 году. Поскольку воду тогда брали из ключей в районе современных Мытищ, дополнительная ее очистка не требовалась. Только через 100 лет, в 1903 году, была построена Рублевская водопроводная станция, оснащенная аппаратурой для водоподготовки по «английской» системе: воду отстаивали для удаления крупнозернистых примесей, а затем пропускали через песчаные фильтры.

Продолжение читайте во второй части.

Тарас Молотилин