Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МИНЕРАЛА КРЕМНЯ НА НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Подолец А.А. 1 Марцев А.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
В статье приводятся результаты исследования влияния щебня кремня на такие показатели воды, как pH, общая минерализация, электропроводность, содержание катионов (NH4+, K+, Na+, Mg2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+) и анионов (Cl−, SO42−, NO3−, F−, СО32−). Установлено, что добавление щебня кремня в емкость с водопроводной водой достоверно существенней, по сравнению с процессом отстаивания, повышает водородный показатель воды. Одновременно происходит снижение в воде общей минерализации (что ведет к уменьшению показателя электропроводности). Данное обстоятельство, вероятно, обусловлено либо выделением кремнем в воду коагулянтов, либо его сорбционными свойствами. Было выявлено существенное повышение концентрации К+, по другими катионам значительных изменений их концентраций не произошло. Что касается анионов, то по F− произошло снижение концентрации. Осталось невыясненным, изменение концентраций каких ионов привело к снижению общей минерализации.
вода
кремень
pH
катионы
анионы
1. Гадиятов В.Г. Разработка способа обогащения питьевой воды кремнием / В.Г. Гадиятов, О.Б. Кукина, О.В. Сибирских// Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. ‒ 2015. ‒ № 1 (10). ‒ С. 97–101.
2. Истомин Ю.П. Влияние кремневой воды «АКВАДИВ» на накопление и выведение из организма животных стронция – 89 / Ю.П. Истомин, Э.А. Жаврид, Б.Д. Шитиков// Актуальные проблемы онкологии и медицинской радиологии: Сб. научн.работ. – Минск: ГУНИИ онкологии и медрадиологии им. Н.Н. Александрова, 2001. ‒ С. 415–421.
3. Ларионов М.В. Исследование возможностей применения инновационных методов очистки воды в условиях Нижнего и Среднего Поволжья/ М.В. Ларионов, Н.В. Ларионов // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. ‒ 2011. ‒ № 4. ‒ С. 57–61.
4. Олодовский П.П., Об изменениях в молекулярной структуре воды, профильтрованной через крупнодис-персный природный минерал-кремень / П.П. Олодовский, О.В. Карпель // ИФЖ. ‒ 2001. ‒ Т. 74, № 2. ‒ С. 141–147.
5. Олодовский П.П. Об изменении молекуляронй структуры воды, находящейся в постоянном контакте с крупнодисперсным природным минералом – кремнем / П.П. Олодовский // Инженерно-физический журнал. ‒ 2004. ‒ Т. 77, № 4. ‒ С. 150–155.
6. URL: http://sibzeo.ru/mod.price/action.show/id.630.

В настоящее время проблема очистки питьевой воды является достаточно актуальной. Для этой цели в домашнем хозяйстве все чаще используются не только бытовые фильтры, но и различные природные минералы (шунгит, кремень и др.), на которых и настаивают отфильтрованную воду.

Если в интернете в поисковике вбить фразу «кремень для очистки воды», можно увидеть множество сайтов, рекламирующих, пожалуй, волшебные свойства данного минерала. Например, на сайте компании, которая осуществляет продажу помимо прочего минерализатора воды природного «Кремень», представлена следующая информация: «Употребление кремневой воды – прекрасная профилактика многих недугов: гипертонии, мочекаменной болезни, атеросклероза. Люди, постоянно и длительно принимавшие кремневую воду, отмечали улучшение самочувствия, повышение сопротивляемости организма к заболеваниям, улучшение состояния желудочно-кишечного тракта. Свои уникальные свойства кремневая вода проявляет и при наружном применении в виде полосканий, примочек, компрессов при диатезе, юношеских угрях, псориазе, ожогах. Если при умывании заменить водопроводную воду на кремневую, то вскоре можно заметить благотворное влияние на кожу лица и состояние волос (устранение перхоти). При полоскании рта кремневой водой уменьшается кровоточивость десен. Такую воду можно рекомендовать как вспомогательное средство при пародонтозе. Полив кремневой водой улучшает рост растений (рассады, цветов и др.), повышает урожайность, сокращает сроки созревания. Кремневая вода используется при засолке овощей, т.к. долго не портится, не зацветает и делает овощи хрустящими» [6].

Действительно ли вода, настоянная на кремне, обладает уникальными свойствами? Научной литературы, посвященной изучению влияния кремня на качество воды, крайне мало [1, 2, 3, 4, 5].

Таким образом, всестороннее изучение свойств данного природного материала весьма актуально. Целью же нашего исследования является изучение влияния природного минерала кремня на физико-химические показатели воды.

Материалы и методы исследования

В колбы с водопроводной водой (500 мл) был помещен щебень кремня (35 г). В контроле была водопроводная вода (500 мл). В первый же день были сделаны пробы на физико-химические свойства водопроводной воды. Эксперимент длился 11 суток, в течение которых определялись свойства воды с кремнем и контроля на 1, 4, 7 и 11 сутки. Опыт был поставлен в двух повторностях. С помощью pH-метра HI 83141 (N) фирмы «HANNA» определяли водородный показатель. С помощью микропроцессорного портативного кондуктометра-солемера HI 9835 фирмы «HANNA» определяли общую минерализацию, электропроводность и % содержание NaCl. Количественное содержание катионов (NH4+, K+, Na+, Mg2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+) и анионов (Cl, SO42−, NO3, F, СО32−) определяли с помощью системы капиллярного электрофореза «Капель-104Т» по следующим методикам:

● ПНД Ф 14.1:2:4.167-2000 (для определения катионов);

● ПНД Ф 14.1:2:4.157-99 (для определения анионов).

Статистическую обработку проводили с помощью программы Statistica. Статистически значимую разницу между опытом и контролем определяли с помощью t-критерия для двух независимых выборок в программе Statistica.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате проведенных экспериментов было установлено, что в течение 11 суток водородный показатель изменяется в сторону повышения как в опыте, так и в контроле (табл. 1). На первые сутки опыта в контроле, как и в опыте наблюдается статистически значимое (соответственно p = 0,000308 и p = 0,016355) отличие показателя pH от аналогичного показателя в день забора. Несмотря на то, что можно обнаружить визуальные различия показателей pH между опытом и контролем на всем протяжении эксперимента, статистически достоверная разница между ними проявилась лишь на 11 сутки (p = 0,037554). Таким образом, оказалось, что процесс подщелачивания в опытных образцах происходит достоверно интенсивней только спустя значительный интервал времени (в данном случае 11 суток).

Процесс отстаивания воды на показатель общей минерализации статистически достоверно не повлиял (между контролем в день забора и на 11 сутки p = 0,056544). В опытных образцах, напротив, показатель общей минерализации на 11 сутки снизился на 16,01 % (на 11 сутки p = 0,032827), а статистически значимое отличие проявилось уже на 4 сутки (p = 0,044153). То же самое было обнаружено при анализе электропроводности, что вполне логично, т.к. эти два показателя находятся в тесной связи друг с другом. Можно предположить, что именно снижение показателя общей минерализации и привело к снижению электропроводности.

На основе полученных данных было выдвинуто предположение, что минерал кремень, погруженный в емкости с водопроводной водой, либо выделяет коагулянты, либо проявляет себя как сорбент. Одновременно, с помощью системы капиллярного электрофореза «Капель-104Т» нами был проанализирован катионно-анионный состав исследуемых образцов. Результаты представлены в табл. 2 и 3.

Отмечаем, что на 11 сутки в опытных образцах произошло существенное снижение концентрации ионов кальция (на 20,5 %), но немногим больше, чем в контроле (16,8 %), и статистически достоверной разницы выявлено не было (p = 0,172128). Стоит добавить существенное увеличение в опыте концентрации K+, на 46,4 % по сравнению с концентрацией его в день забора. Как видно из табл. 1, увеличение концентрации ионов K+ как в контроле, так и в опыте произошло на 11 сутки.

Таблица 1

Физико-химические показатели опытных растворов

pH

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

контроль

7,725

8,01

8,32

8,47

8,39

опыт

7,725

8,19

8,51

8,52

8,54

Общая минерализация (мг/л)

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

контроль

197

197

196

197

188

опыт

197

192,5

185,5

180

165,5

Электропроводность (µs)

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

контроль

393,5

393

392,5

393

378

опыт

393,5

384,5

371

359,5

330,5

Таблица 2

Содержание катионов в опытных растворах (мг/л)

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

NH4+

0,16

0

0,12

0,13

0

0

0

0,04

0,22

K+

2,33

1,18

1,37

1,29

1,23

1,39

1,37

2,79

3,41

Na+

10,21

9,05

10,34

9,13

9,29

9,95

10,22

9,93

10,78

Mg2+

16,69

16,79

18,52

18,05

17,74

17,9

17,35

18,13

17,5

Sr2+

0,66

0,07

0,35

0,28

0,30

0,27

0,355

0,55

0,48

Ba2+

0,14

0,13

0,15

0,16

0,16

0,15

0,16

0,14

0,18

Ca2+

57,58

53,62

61,855

61,67

55,535

59,42

51,295

47,9

45,74

Таблица 3

Содержание анионов в опытных растворах (мг/л)

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Cl

12,17

12,73

14,31

13,92

13,03

13,83

13,03

15,35

15,09

SO42−

15,02

16,05

16,73

17,76

17,5

18,12

14,94

19,97

18,06

NO3

0,58

0,59

0,75

0,71

0,73

0,64

0,58

0,68

0,72

F

0,24

0,25

0,28

0,19

0,25

0,01

0,19

0,12

0,16

СО32−

180

166,6

179

172,6

156,35

147,2

139,8

159,8

162,1

По анионам произошли следующие изменения:

● По Cl и в контроле, и в опыте произошло увеличение концентрации на 23, 99 % и 26,13 % соответственно. Статистически достоверной разницы нет (р = 0,801002).

● По SO42− произошло увеличение концентрации на 32, 95 % и 20,24 % в контроле и в опыте соответственно. Статистически достоверной разницы нет (р = 0,050545).

● По NO3 произошло увеличение концентрации на 17, 24 % и 24,14 % в контроле и в опыте соответственно. Статистически достоверной разницы нет (р = 0,241222).

● По F и в контроле, и в опыте концентрация снизилась на 50 % и 33,33 % соответственно. Присутствие в воде щебня кремня статистически достоверно замедляет эффект отстаивания по F (р = 0,004688).

● По СО32− произошло снижение концентрации на 12, 2 % и 9,9 % и в контроле, и в опыте соответственно. Статистически достоверной разницы нет (р = 0,070257).

Заключение

В результате проведенного эксперимента было установлено, что при добавлении в водопроводную воду щебня кремня статистически достоверно ускоряется процесс подщелачивания, но только на 11 сутки. Одновременно происходит снижение общей минерализации воды, обусловленное либо выделением кремнем в воду коагулянтов, либо сорбционным действием кремня, однако снижение концентраций каких ионов привело к данному эффекту, осталось невыясненным. Также установлено, что присутствие щебня кремня незначительно усиливает либо замедляет действие процесса отстаивания воды по ряду ионов (K+, F).


Библиографическая ссылка

Подолец А.А., Марцев А.А. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МИНЕРАЛА КРЕМНЯ НА НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 11-1. – С. 81-83;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35676 (дата обращения: 18.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074