Реферат: Вода, дарующая жизнь
Благодаря наличию водородных связей каждая молекула воды образует водородную связь с 4-мя соседними молекулами, образуя ажурный сетчатый каркас в молекуле льда. Однако, в жидком состоянии вода – неупорядоченная жидкость; эти водородные связи - спонтанные, короткоживущие, быстро рвутся и образуются вновь. Всё это приводит к неоднородности в структуре воды.
То, что вода неоднородна по своему составу, было установлено давно. С давних пор известно, что лёд плавает на поверхности воды, то есть плотность кристаллического льда меньше, чем плотность жидкости.
В 1999 г. известный российский исследователь воды С.В. Зенин защитил в Институте медико-биологических проблем РАН докторскую диссертацию, посвященную кластерной теории, которая явилась существенным этапом в продвижении этого направления исследований, сложность которых усиливается тем, что они находятся на стыке трех наук: физики, химии и биологии. Им на основании данных, полученных тремя физико-химическими методами: рефрактометрии (С.В. Зенин, Б.В. Тяглов, 1994), высокоэффективной жидкостной хроматографии (С.В. Зенин с соавт., 1998) и протонного магнитного резонанса (С.В. Зенин, 1993) построена и доказана геометрическая модель основного стабильного структурного образования из молекул воды (структурированная вода), а затем (С.В. Зенин, 2004) получено изображение с помощью контрастно-фазового микроскопа этих структур.
Структурные исследования воды можно изучать разными методами; спектроскопией протонного магнитного резонанса, инфракрасной спекроскопии, дифракцией рентгеновских лучей и др. Например, дифракцию рентгеновских лучей и нейтронов в воде изучали много раз. Однако подробных сведений о структуре эти эксперименты дать не могут. Неоднородности, различающиеся по плотности, можно было бы увидеть по рассеянию рентгеновских лучей и нейтронов под малыми углами, однако такие неоднородности должны быть большими, состоящими из сотен молекул воды. Можно было бы их увидеть, и исследуя рассеяние света. Однако вода исключительно прозрачная жидкость. Единственный же результат дифракционных экспериментов — функции радиального распределения, то есть расстояния между атомами кислорода, водорода и кислорода-водорода. Из них видно, что никакого дальнего порядка в расположении молекул воды нет. Эти функции для воды затухают гораздо быстрее, чем для большинства других жидкостей. Например, распределение расстояний между атомами кислорода при температуре, близкой к комнатной, даёт только три максимума, на 2,8, 4,5 и 6,7 A. Первый максимум соответствует расстоянию до ближайших соседей, и его значение примерно равно длине водородной связи. Второй максимум близок к средней длине ребра тетраэдра — вспомним, что молекулы воды в гексагональном льду располагаются по вершинам тетраэдра, описанного вокруг центральной молекулы. А третий максимум, выраженный весьма слабо, соответствует расстоянию до третьих и более далёких соседей по водородной сетке. Этот максимум и сам не очень ярок, а про дальнейшие пики и говорить не приходится. Были попытки получить из этих распределений более детальную информацию. Так в 1969 году И.С. Андрианов и И.З. Фишер нашли расстояния вплоть до восьмого соседа, при этом до пятого соседа оно оказалось равным 3 A, а до шестого — 3,1 A. Это позволяет делать данные о дальнем окружении молекул воды.
Другой метод исследования структуры – нейтронная дифракция на кристаллах воды осуществляется точно также, как и рентгеновская дифракция. Однако из-за того, что длины нейтронного рассеяния различаются у разных атомов не столь сильно, метод изоморфного замещения становится неприемлемым. На практике обычно работают с кристаллом, у которого молекулярная структура уже приблизительно установлена другими методами. Затем для этого кристалла измеряют интенсивности нейтронной дифракции. По этим результатам проводят преобразование Фурье, в ходе которого используют измеренные нейтронные интенсивности и фазы, вычисляемые с учётом неводородных атомов, т.е. атомов кислорода, положение которых в модели структуры известно. Затем на полученной таким образом фурье-карте атомы водорода и дейтерия представлены с гораздо большими весами, чем на карте электронной плотности, т.к. вклад этих атомов в нейтронное рассеяние очень большой. По этой карте плотности можно, например, определить положения атомов водорода (отрицательная плотность) и дейтерия (положительная плотность).
Возможна разновидность этого метода, которая состоит в том, что кристалл образовавшийся в воде, перед измерениями выдерживают в тяжёлой воде. В этом случае нейтронная дифракция не только позволяет установить, где расположены атомы водорода, но и выявляет те из них, способные обмениваться на дейтерий, что особенно важно при изучение изотопного (H-D)-обмена. Подобная информация помогает подтвердить правильность установления структуры.
Другие методы также позволяют изучать динамику молекул воды. Это эксперименты по квазиупругому рассеянию нейтронов, сверхбыстрой ИК-спектроскопии и изучение диффузии воды с помощью ЯМР или меченых атомов дейтерия. Метод ЯМР-спектроскопии основан на том, что ядро атома водорода имеет магнитный момент — спин, взаимодействующий с магнитными полями, постоянными и переменными. По спектру ЯМР можно судить о том, в каком окружении эти атомы и ядра находятся, получая, таким образом, информацию о структуре молекулы.
Для анализа структуры воды выбираются три параметра:
- степень отклонения локального окружения молекулы от вершин правильного тетраэдра;
-потенциальная энергия молекул;
-объём так называемого многогранника Вороного.
Итак, среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоемкостью. Это ее качество оказывает существенное влияние на климат. Основным терморегулятором климата являются воды океанов и морей: накапливая тепло летом, они отдают его зимой. Отсутствие водоемов на местности обычно приводит к образованию резко континентального климата. Благодаря влиянию океанов на значительной части Земного пара обеспечивается перевес осадков на суше над испарением, и организмы растений и животных получают нужное им для жизни, количество воды. Водная и воздушная оболочки Земного шара постоянно обмениваются углекислотой с горными породами, растительным и животным миром, что также способствует стабилизации климата.
2. Вода, дарующая жизнь
2.1 Вода и жизнь. Вода и здоровье
Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Санитарное состояние большей части открытых водоемов России в последние годы улучшилось из-за уменьшения сброса стоков промышленных предприятий, но все еще остается тревожным.
Приведенные данные свидетельствуют об ухудшении качества воды с 1995 г. и о том, что в ряде регионов уровень химического и микробиологического загрязнения водоемов остается высоким, в основном из-за сброса неочищенных производственных и бытовых стоков (Архангельская, Ивановская, Кемеровская, Кировская, Рязанская области).
В стране 10 138 коммунальных и 53 506 ведомственных водопроводов, в том числе с водозабором из поверхностных водоемов соответственно 1036 и 1275. Они обеспечивают в основном крупные города и подают 68% водопроводной воды. Остальные питаются от подземных источников.
Состояние водных объектов города Рязани.
Наблюдения за состоянием водных ресурсов и объектов на территории области включают в себя наблюдения за гидрологическим режимом водных объектов, наблюдения и контроль гидрохимических показателей поверхностных вод, контроль санитарного состояния водных объектов.
Систематические наблюдения за гидрологическим режимом водных объектов осуществляются Рязанским областным центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ЦГСМ) на сети из 16 действующих гидрологических постов: 8 постов уровневых, 8 - стоковых. Наблюдения и контроль гидрохимических показателей поверхностных вод суши проводится сетью Рязанского ЦГСМ в 13 створах. В черте города Рязани расположены 3 створа на реках: Ока (2 створа), Трубеж (1 створ).
Государственная санитарно-эпидемиологическая служба области в 2001 году продолжала осуществлять лабораторный контроль за качеством воды, подаваемой населению области, и состоянием водных объектов.
В 2006 году госсанэпидслужбой области контроль за качеством осуществлялся в 125 створах наблюдения, в т.ч. за р. Окой, как водоемом 1 категории водопользования, в 9 постоянных створах.
Одним из основных факторов, влияющих на состояние водного объекта, является качество сосредоточенных сбросов сточных вод в водные объекты.
В 2006 г. в бассейн Оки на территории Рязанской области отведено 136,14 млн. куб. м сточных вод, требующих очистки, что составляет 71% от общего водоотведения в водные объекты (в 2000г. - 74%).
При этом сброшено 32,2 тыс. тонн загрязняющих веществ (в 2000г. - 31,3). Количество основных загрязняющих веществ - сульфатов, нитритов, взвешенных веществ осталось на уровне 2000г. (96-102% к 2000г.). Масса сброса хлоридов и нитратов увеличилась на 15 и 7% соответственно. Масса сброса нефтепродуктов, азота аммонийного, фосфора, жиров уменьшилась на 33, 14, 11, 46% соответственно.
Информация, содержащаяся в форме 2-ТП (водхоз), не позволяет достоверно оценить фактическое поступление специфических загрязнителей (тяжелые металлы, нефтепродукты и др.) в водные объекты.
Реки Трубеж и Листвянка (протекают в черте г. Рязани) являются природными коллекторами сточных вод и загрязняющих веществ (ЗВ) в р. Ока. На две реки приходится около 80% от общего объема стоков, требующих очистки, по бассейну Оки.
В 2006 г. в р. Листвянка и далее в р. Ока сброшено 103,7 млн. куб. м нормативно очищенных вод, или 76% от общего объема сбросов, требующих очистки, по области.
Степень загрязненности сточных вод бассейна Листвянки незначительная, что обусловило сохранение качества воды р. Ока после впадения р. Листвянки на уровне фона.
В р. Трубеж сброшено 2,4 млн. куб. м или всего 1,8% от общего объема сбросов, требующих очистки, по области. Однако степень загрязненности сточных вод очень сильная, что обусловило поступление в р. Ока значительного количества ЗВ. Доля загрязняющих веществ от общего количества ЗВ, сброшенных в бассейн Оки, составила: азот аммонийный - 30, СПАВ - 60, меди и железа - 20-25, жиров и хрома - 98-100%.
В 2006 г. степень загрязненности бассейна р. Оки сточными водами сохраняется на уровне 1995-2000 гг. Относительная многоводность реки (расход реки более чем в 200 раз превышает расход сточных вод) является предпосылкой сохранения качества окской воды в пределах Ш класса умеренно загрязненных вод.
Санитарное состояние реки оценивалось на соответствие нормативам для воды водных объектов рыбохозяйственного назначения и нормативам СанПиН 2.1.5.980-00 по следующим 32 показателям: температура, цветность, прозрачность, рН, растворенный кислород, окисляемость, БПК5, жесткость, гидрокарбонат-ион, сухой остаток, хлориды, сульфаты, фосфаты, взвешенные вещества, ионы аммония, нитриты, нитраты, железо общее, марганец, медь, цинк, хром, никель, свинец, кремний, кальций, магний, нефтепродукты, фенолы, СПАВ, метанол, формальдегид.
В апреле 2006 г. в 6 обследованных точках выявлено несоответствие качества воды нормативным требованиям для водных объектов рыбохозяйственного назначения по 13 показателям из 32: взвешенные вещества, цветность, ион аммония, нитриты, БПК5, ХПК, фосфаты, нефтепродукты, фенолы, железо, СПАВ, марганец, медь, кремний. Максимальное превышение норматива ПДК обнаружено:
v по взвешенным веществам (7,6 ПДК), иону аммония (3,8 ПДК), нитратам (3,1 ПДК), фенолам (2 ПДК), марганцу (16 ПДК) в створе Кузьминского гидроузла;
v по цветности (3,4 ПДК), БПК5 (1,8 ПДК), кремнию (10 ПДК) в створе выше г. Рязань (13 км);
v по нефтепродуктам (8 ПДК), железу (10 ПДК), меди (4 ПДК) в створе г. Рязань;
v по ХПК (6 ПДК), фосфатам (1,3 ПДК), меди (4 ПДК) в створе ниже г. Рязань (21км).
Максимальное превышение норматива СанПиН обнаружено:
по фенолам (2 ПДК), взвешенным веществам (7,6 ПДК) в створе Кузьминского гидроузла;
по БПК5 (1,8 ПДК) и цветности (3,4 ПДК) в створе выше г. Рязань (13 км);
по железу (3,3 ПДК) в створе г. Рязань;
по ХПК (6 ПДК) в створе ниже г. Рязань (21 км).
Анализ полученных результатов показывает, что качество воды р. Ока по всем характерным для поверхностных вод показателям было на уровне аналогичного периода в 2006 г. Характерными загрязняющими веществами, по-прежнему, являлись аммонийный и нитритный азот, железо, медь, марганец, легкоокисляющиеся вещества по БПК5, нефтепродукты.
Г. Рязань забирает из природных водных объектов 122,2 млн. м3, из них на хозяйственно-питьевые нужды - 62,24 м3, на производственные нужды - 58,62 3, на орошение сельскохозяйственных угодий - 0,01 м3, на сельскохозяйственное водоснабжение - 0,53 м3, на прочие нужды - 0,81 м3.
Низкое качество питьевой воды сказывается на здоровье населения. Микробное загрязнение нередко служит причиной кишечных инфекций. Так, в 2006 г. в стране зарегистрировано 122 вспышки острых кишечных инфекционных заболеваний, вызванных питьевой водой (в 2006 г. - 112), с числом заболевших 4403 человек (в 2006 г. - 3942). Наибольшее число вспышек в местах с централизованным водоснабжением, где в результате заболело свыше 50 человек, отмечалось в ряде регионов.
Чтобы улучшить снабжение населения питьевой водой, санитарно-эпидемиологические органы совершенствуют санитарное законодательство и нормативную базу, устанавливающую критерии безопасности питьевой воды. С 1 января 1998 г. введен в действие новый норматив «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения».
Мной разработана анкета, которая позволяет определить, какую воду пьют люди в нашем городе Рязани и как относятся к ней.
Анкета
1. Пользуетесь ли Вы фильтрами для очистки воды?
2. Помогают ли Вам фильтры очищать воду?
3. Как Вы относитесь к Святым источникам воды?
4. Знаете ли Вы о лечении и свойствах талой воды?
5. Верите ли вы в свойства крещенской воды?
Мной проведет опрос по этой анкете 50 – ти человек города Рязани возрастные категории от 14 – 55 лет.
Опрос показал, что
1. Пользуетесь ли Вы фильтрами для очистки воды?
v Фильтрами для очистки воды пользуются 65 %.
v Пробовали пользоваться и не понравилось 20 %
v Не пользуются 15 %.
2. Помогают ли Вам фильтры очищать воду?
v Помогают 95%
v Не помогают 5%
3. Как Вы относитесь к Святым источникам воды?
v Положительно 80 %
v Нейтрально 18 %
v Отрицательно 2%
4. Знаете ли Вы о лечении и свойствах талой воды?
v Нет, не знаю 60 %
v Знаю и даже пью талую воду, для лечения организма 10 %
v Где – то слышали, но не лечимся. 30 %
5. Верите ли вы в свойства крещенской воды?
v Да 95 %
v Нет 5 %
Итак, проанализировав полученные данные можно сделать вывод: большинство опрошенных людей пользуются фильтрами для воды и они им помогают очищать воду, посещают и положительно относятся к Святым источникам воды 80 % опрошенных, про лечение талой водой знают немногие, верят в свойства крещенской воды 95 % опрошенных. Опрос показал, что еще многим людям нужно разъяснять о качестве воды и как ее сделать качественной. Может быть, это должны быть специальные программы по ТВ или статьи в газетах для просвещения людей.
Таким образом, сами по себе принятие законов, разработка программ, издание приказов и распоряжений при недостаточном финансировании не улучшат качество питьевой воды а, следовательно, и здоровье населения. Проблема по-прежнему ждет кардинальных решений. И каждый день этих ожиданий сопряжен с немалым риском для множества наших соотечественников. Именно поэтому нужно просвещать людей через средства массовой информации.
2.2 Лечение водой
Чтобы поддерживать свои нормальные физиологические функции, наш организм каждые 24 часа использует и возвращает в оборот примерно 40 тысяч стаканов воды. Он делает это каждый день на протяжении всей жизни. В рамках данной модели водного обмена и процесса рециркуляции в зависимости от условий окружающей среды вашему организму не хватает от шести до десяти стаканов воды в день. Это недостающее количество необходимо принимать ежедневно.
• Воду нужно пить перед едой. Оптимальное время - за 30 минут до приема пищи. Это позволит подготовить пищеварительный тракт, особенно тем, кто страдает гастритом, дуоденитом, изжогой, язвой, колитом или другими расстройствами пищеварения.
• Воду нужно пить всегда, когда вы чувствуете жажду, - даже во время еды.
• Воду нужно пить через 2,5 часа после еды, чтобы завершить процесс пищеварения и устранить обезвоживание, вызванное расщеплением пищи.
• Воду нужно пить по утрам сразу после пробуждения, чтобы устранить обезвоживание, вызванное долгим сном.
• Воду нужно пить перед выполнением физических упражнений, чтобы создать запас свободной воды для выделения пота.
• Воду должны пить те, кто подвержен запорам и потребляет недостаточно фруктов и овощей. Два-три стакана воды утром сразу после пробуждения действуют как самое эффективное слабительное».
Лечение талой водой
Издавна считалось, что употребление талой воды способствует омоложению организма. Талая вода отличается от обычной своей структурой, более сходной со структурой протоплазмы наших клеток. Свойства талой воды сохраняются до 12 часов. Получить талую воду можно, замораживая обычную водопроводную воду в морозильной камере холодильника.
Для профилактики и лечения сосудистых расстройств применяют по 2-3 стакана холодной талой воды (можно с кусочками льда). Первый стакан выпивают рано утром за час до еды, остальные - в течение дня, за час до очередного приема пищи. Минимальная доза, оказывающая эффект, - 4-6 г талой воды на 1 кг веса. В ряде случаев дозу следует увеличить (если болезнь запущена, при ожирении, нарушении обмена веществ).
В воде, полученной в результате таяния снега, содержание тяжёлой воды меньше на 20-25%, чем в обычной. Причина проста: при конденсации пара значительная часть дейтерия остаётся в атмосфере. И каково воздействие «Снеговой воды» на организм? В одном из совхозов пившие снеговую воду куры, за один месяц стали крупнее, откладывали больше яиц, да и яйца стали более тяжёлыми. Поросята увеличили привес. Замоченные в снеговой воде семена раньше давали всходы, и урожай был выше. Рожь выращивали такую, что комбайны не справлялись.
Одна из гипотез старения сводится к накоплению в организме атомов тяжёлого водорода. Тогда выходит, что даже небольшая замена молекул Д20 на Н20 ведёт к омоложению. Кстати, когда мы варим пищу, с паром выкипающей воды теряем очень много лёгкого водорода и таким образом увеличиваем концентрацию дейтерия.
Попутно даётся интересное объяснение сыроедению, омолаживающий эффект которого поразителен. Сырая пища меньше концентрирует тяжёлую воду, чем варёная. Вода - фактор немаловажный. Учтите, что водород входит в молекулы ДНК, так что эффект наследуется. Во втором поколении дейтерия будет меньше, в третьем ещё меньше.
Талая вода и долгожительство
Почти все химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность сводятся к химическим реакциям водном растворе – обмену веществ. Обычная водопроводная вода, которой мы пользуемся чаще всего, состоит из разнородных молекул, значительная часть которых не участвует в обмене веществ из- за несоответствия размеру мембраны наших клеток. Если бы все молекулы воды были по размерам меньше отверстия клеточной мембраны и свободно проходили через него, химические реакции проходили бы быстрее и обмен солей активизировался.
Такая идеальная вода, оказывается, есть в природе. Это – талая вода, которая получается изо льда и снега. В замерзшей, а затем оттаявшей воде диаметр молекул изменяется, и они полностью подходят размеру отверстия мембраны клетки. Талая вода, поэтому гораздо легче обыкновенной вступает в реакции с различными веществами и организму не требуется тратить дополнительную энергию на е перестройку. К тому же при активном обмене веществ из организма выводятся старые, разрушенные клетки, которые мешают образованию новых, молодых. В результате этого процесс старения замедляется. Известно, что основным общим признаком для всех групп долгожителей нашей планеты является то, что они пьют маломинерализованную талую воду, забираемую из ледниковых рек.
Известны долгожители и в горах Кавказа и Якутии. Антропологами зарегистрирован еще ряд таких мест. С водой связано и то, что птицы прилетают за тысячи километров в наши холодные края из благодатных южных широт. Они возвращаются весной, ко времени вскрытия водоёмов, и пьют талую воду. Без не невозможно размножение пернатых. Польза талой воды и в том, что в ней в отличии от водопроводной, нет дейтерия – тяжёлого элемента, который подавляет всё живое и приносит серьёзный вред организму. Дейтерий в больших концентрациях равнозначен самым сильным ядам. Дейтерий тяжело усваивается, что требует дополнительного расхода энергии. Учёными установлено, что даже частичное удаление дейтерия освобождает большие энергетические резервы и значительно стимулирует жизненные процессы в организме человека. Талая же вода сама по себе обладает большой внутренней энергией и обеспечивает человеку хорошую энергетическую подпитку. Дело в том, что ставшие однородными молекулы не мешают друг другу, а движется в резонансе, работают в одной и той же частоте, вырабатывая в результате больше чем при хаотическом движении количество энергии.
Прекрасные характеристики биологической активности талой воды известны. Так, например, Талую воду можно получить, лишь используя технологию самой природы. А технология природы проста: медленное замораживание, удаление солевого раствора и оттайка. Так как лед имеет кристаллическую структуру, построенную из молекул воды, то инородным примесям, в том числе растворенным в воде в виде солей, при замерзании воды в кристаллической решетке места нет. Поэтому благодаря особым теплофизическим свойствам (температура замерзания чистой воды и содержащихся в ней солевых растворов различны) по мере своего формирования кристаллическая решетка как бы "вытесняет" примеси. Если этот процесс происходит в емкости, например, в формочке для изготовления льда, то в результате все примеси концентрируются в одном месте (например, в середине, если объем воды охлаждался равномерно со всех сторон). Однако простота получения кажущаяся, для получения талой воды в нужных количествах 3-5 литров в сутки на человека) этот процесс трудоемок.
Итак, изучив тему воды как источника жизни можно сделать вывод: Вода для человека является не только для утоления жажды, но и лечебным препаратом, который продлевает жизнь. Вода - первоисточник жизни. То, без чего невозможна жизнь.
Заключение
Информационное здоровье биосферы обеспечивается естественным круговоротом воды в природе. В последнее время, ввиду засорения атмосферы, эта функция круговорота воды в природе сменилась на обратную. Перемена усугубляется не только химическим засорением атмосферы, но и «эмоциональным» информационным засорением гибнущей биосферой. В результате на землю попадает не живительная влага, а нечто ядовитое, требующее очистки.
Отсутствие водоемов на местности обычно приводит к образованию резко континентального климата. Благодаря влиянию океанов на значительной части Земного пара обеспечивается перевес осадков на суше над испарением, и организмы растений и животных получают нужное им для жизни, количество воды. Водная и воздушная оболочки Земного шара постоянно обмениваются углекислотой с горными породами, растительным и животным миром, что также способствует стабилизации климата.
Принятие законов, разработка программ, издание приказов и распоряжений при недостаточном финансировании не улучшат качество питьевой воды а, следовательно, и здоровье населения. Проблема по-прежнему ждет кардинальных решений. И каждый день этих ожиданий сопряжен с немалым риском для множества наших соотечественников.
Итак, изучив тему воды как источника жизни, я для себя сделал вывод: вода для человека является не только для утоления жажды, но и лечебным препаратом, который продлевает жизнь. Хотя и в последнее время ситуация по состоянию воды в городах ухудшается жизнь человека без воды невозможна. Существует множество способов очистки воды, чем на современном этапе человечество и занимается. После проведенного мной опроса моя семья выбрала фильтр для очистки воды, который подходит для нашего района города и старается следить за состоянием воды, которую мы употребляем. Вода - первоисточник жизни.
Список литературы
1. Б.Б. Вагнер «Семь озёр России» 2001 г.
2. Большая энциклопедия «Кирилла и Мефодия 2004 г»
3. В.М. Константинов. «Охрана природы», 2001 г.
4. С.Г. Мамонтов. Биология. Для школьников старших классов и поступающих в вузы. М.: Дрофа, 1999 г.
5. Д. Касаткин. Природа и человек. Вода источник жизни.
6. Н. Кузьменко. Химия. Для школьников старших классов и поступающих в вузы. М.: Дрофа, 1999 г
