Качественное и количественное определение химического состава минерального источника "Ажыг-Суг" и его целебное воздействие на организм человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Тыва

МБОУ СОШ №12 г. Кызыла Республики Тыва

Качественное и количественное определение химического состава минерального источника «Ажыг-Суг» и его целебное воздействие на организм человека

Секция: химическая технология и экология

г. Кызыл, 2014

Содержание

Введение

Методика исследования

Результаты исследований

Опрос отдыхающих в минеральном источнике

Выводы

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность. Республика Тыва один из немногих более экологически благополучных регионов России.

Природа горной республики неповторима тем, что здесь в вековечном экологическом равновесии существует почти все природно-климатические зоны Северного полушария от высокогорных тундр до знойной пустыни. Отсюда и разнообразие природных источников, озер, минеральных, радоновых вод, издревле используемых местным населением в лечебных целях.

Использование минеральных вод на протяжении тысячи лет представляет один из основных методов лечения людей.

Бальнеология, как наука о лечении минеральными водами, зародилась еще в древней Греции. Употребления минеральных вод внутрь организма или прием лечебных ванн в сочетании с другими процедурами оказывает многообразное и сильное лечебное воздействие.

Сегодня, Тыва обладает большими возможностями для организации бальнеологического, грязевого и климатического лечения.

Цель: 1) Исследовать химический состав проб воды источника. Содержание катионов, анионов, макро- микроэлементов.

2) Изучить причину целебных свойств вод минерального источника. Задачи: 1) Провести анализ проб на концентрацию катионов и анионов.

2) Определить содержание тяжелых металлов, микроэлементов в образцах проб воды методом атомно - адсорбционной спектрометрии.

3) Определить жесткость воды, рН среду, сухой остаток.

Объект исследования: Целебный, минеральный источник «Ажыг-Суг».

Предмет исследования: Изучить и выявить взаимосвязь между лечебными свойствами минеральной воды и ее химическим составом.

Изученность вопроса. Интересный минеральный источник единственный в своем роде с кислой минеральной водой известен на левом берегу р.Енисея в вершине распадка, впадающего на 6км. ниже устья Хемчика (абсолютная отметка 1150м). По имени урочища, в котором он располагается, его называют Ир-Сайлыг или аржаан Ур-Саир. Население Тыва называют аржаан просто «Ажыг-Суг» - «Кислая вода». На него легко попасть водой по Енисею из поселка Чаа-Холь. Источник дважды (в1958 и 1961 гг.) посещался сотрудником Всесоюзного геологического института А.В. Зуевым, а в 1967г обследован автором:

«Минеральная вода формируется в зоне тектонического контакта эффузивных и осадочных пород кембрия и девона… Выход приурочен к ожелезненным эффузивам коричневого цвета. Расход небольшой и составляет, всего 0,06 л/сек. Вмещающие породы несут следы оруденения, вследствие чего вода обогащена железом, алюминием, медью, цинком, кобальтом. Радона в ней нет.

По результатам опробования 9/VII 1967г., вода имеет сульфатный кальциево- магниевый состав и сравнительно высокую минерализацию.

По составу она подобна минеральным водам уральского курорта Гай ».

Источник Ажыг-Суг был исследован Аржаан-Лабораторией, 1989-1994 гг. Инициатором и руководителем научной лаборатории является кандидат химических наук, доцент кафедры химии ТГУ Аракчаа К.Д.

«Это кислый источник (рН 3,6) с малой минерализацией (примерно 4 г/л), по макрохимическому составу сульфатно - магниево - кальциевый, в воде содержится в значительных количествах кремнекислота (больше 100мг/л), ионы железа (до 30 мг/л.), что позволяет отнести аржаан к кремнистым и железистым.

В отличии от многих, даже минерализованных источников, воды Ажыг- Суг, благодаря кислотности среды, содержат широкий спектр микроэлементов- алюминий, медь, цинк, марганец, стронций, литий и другие. Ближайшими аналогами являются воды типа «Кислый» (Краснодарский) и «Куэгда» (Сахалинский).

Об аржаане «Ажыг-Суг» написал в книге «Курортные богатства Тувы», А.О. Благоменфельд, который, посетил Тыва в 50-е годы.

В 2010г Тувинским книжным издательством г. Кызыла выпущена книга «Целебные аржааны и озера Тувы», где пишется, что аржаан «Ажыг-Суг» является местом паломничества для жителей. Ежегодно сотни людей посещают аржаан, отдыхают и лечатся на целебном источнике в основном «диким» стихийным образом.

«На территории Тыва аржаан Ажыг - Суг пока единственный, широко известный и достаточно хорошо изученный кислый минеральный источник, и в силу своей бальнеологической значимости по истине является достоянием народа»- пишет в своей книге «Слово об аржаанах Тыва» к.х.н. Кара - Кыс Аракчаа

Новизна вопроса. 1).Мы исследовали и определили более полный количественный химический состав воды источника «Ажыг-Суг». Составили формулу минеральной воды, аналогично формуле, составленной Зуевым А.В. в 1967г. Но, в нашей формуле показан более полный катионный и анионный состав, преобладающих по содержанию в воде частиц-ионов.

Содержание тяжелых металлов проводили новым атомно-адсорбционным методом. Атомно-адсорбционный спектрофотометр показывает более точную концентрацию элементов.

2). Из результатов, полученных после эксперимента, мы пришли к выводу что, концентрация ионов в воде относительно меняется в разные сезоны года (лето, осень). В осенний сезон минеральная вода источника «Ажыг-Суг» самая концентрированная.

3). Изучив медицинскую литературу, о влиянии на организм человека минеральных кислых вод, мы описали, опираясь на результаты полученных экспериментальных опытов, какое бальнеологическое воздействие оказывает на организм человека, нами выявленные анионы и катионы: сульфаты, хлориды, нитраты, гидрокарбонаты ионы магния, кальция, натрия.

Изучили свойства каждого иона, какие болезни, и как он лечит, конкретно. Например: Какие ионы участвуют в растворении желчи и выведении его из организма? Мы написали научную статью по поводу целебных свойств вод источника «Ажыг-Суг».

вода микроэлемент спектрометрия жесткость

Методика исследования

Нами выполнены анализы минеральных вод, пробы для испытания которых, взятых в разные сезоны. Летом - середина июля, осенью - конец сентября, зима - начало января. Мы провели следующие анализы:

Анализ катионов на содержание кальция, магния, натрия;

Анализ анионов сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов, нитратов;

Общий анализ минеральной воды - рН среда, жесткость воды, степень минерализации, т.е. определение сухого остатка;

Анализ проб воды на содержание тяжелых металлов и микроэлементов.

Последние анализы мы заказали, поэтому они проведены специалистом Слушевой Татьяной Владимировной, атомно-адсорбционным методом. Здесь у нас была пассивная практика. Мы наблюдали, как определяют атомно-адсорбционным методом содержание тяжелых металлов и микроэлементов минеральной воде. Изучили механизм работы аппарата атомно - адсорбционного - спектрофотометра, как фиксируются результаты в компьютере. Это было интересно.

Аржаан по макрохимическому составу сульфатно - магниево -кальциевый, поэтому испытание вод начали с определения концентрации ионов магния, кальция, сульфатов Са²⁺ , Мg²⁺, SО₄^2-

Анализ ионов кальция и магния

Прилили в колбу 50мл. пробу минеральной воды, добавили 0,5мл. 5%-ный гидроксиламина при непрерывном перемешивании, 2мл. NaОH, несколько кристаллов диэтилдитиокарбоната натрия. Эту соль добавляем для устранения вредного влияния ионов меди. Так ионы меди осаждают в нерастворимую соль в CuS сульфид меди(II). Далее капнем 2 капли хромогена черного (темно-синего цвета). В колбе образуется вишнево-розовый раствор. Полученный раствор титруем раствором трилона-Б 0.05н. до перехода розового раствора в сиреневый «синеватый цвет».

Определение кальция, Концентрацию Са ²⁺ рассчитываем. Приложение 1.

После титрования кальция, оттитрованный раствор подкисляем соляной кислотой HСl (1:4), до перехода к исходной розовой окраске, стараясь, чтобы избыток кислоты не превышал 1-2 капли. Далее прибавляем 5мл. хлоридно-аммиячного-сульфатного раствора (аммиачный буферный раствор). Полученный раствор титруем раствором трилона - Б, 0,05н (нормальный), до перехода окраски от розовой до синей.

Определение магния. Концентрацию Мg ²⁺ рассчитываем. Приложение1.

Определение сульфатов. Прилили пробы воды объемом 5мл. в мерную пробирку, прибавили 1-2кап. соляной кислоты HCl (1:1) и 5 мл. гликолевого реагента. После 30 минут измеряем оптическую плотность раствора фотоэлектроколлориметром в кюветах 1=20мм. и светофильтром длиной волны 364 н.м. Число сульфатов находим по калибровочной кривой. Приложение № 2.

Определение хлоридов. Пипеткой набрали 10мл. испытуемой минеральной воды и 90мл. дистилл. воды, добавили 1мл. хромовокислого калия K₂CrO₄ и титровали азотнокислым серебром AgNO₃ до перехода лимонно-кислой окраски в оранжево-желтую (бурую). Расчеты делали по формуле. Приложение №2

Определение нитратов NО₃^-- К анализируемой пробе минеральной воды, объемом 50мл. добавляем 5мл. 10%-ного раствора алюмокалиевых квасцов (9:1). В полученном растворе измеряют концентрацию ионов NО₃^- нитратов на иономере. Полученные, данные переводят в мг/кг. С помощью коэффицента перевода 4,43.

Определение кислотности. Активная реакция воды обуславливается концентрацией водородных ионов и обозначается (pH). Иначе, рН - это водородный показатель. Для количественного определения щелочности или кислотности воды имеются разные методы: применяют универсальные индикаторы в форме порошка, используют бумажные лакмусовые индикаторы или определяют методом титрования.

Реакцию среды мы определяли прибором «pH-метр». Отобрали по 45мл. испытуемой воды, пробы налили в химические стаканы и измерили на pH-метре. Показания прибора зафиксировали. В воде пробу, которой брали в июле месяце pH=4,2, а в осенней испытуемой воде pH=4,0.

Вывод: вода источника имеет, кислую среду. Водородный показатель меньше-7, pH<7.

Определение жесткости воды. Жесткость воды - это совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде катионов кальция и магния

Их источники - горные породы, содержащие известняк, доломит, магнезит, которые растворяются в результате контакта с водой. В жесткой воде относительно высокую концентрацию имеют анионы - гидрокарбонаты, сульфаты, реже хлориды. Жесткость бывает временная и постоянная. Общая жесткость = временная жесткость + постоянная жесткость. Жесткость воды количественно выражают числом моль/экв в 1 л. воды.

1 моль экв/л жесткость воды соответствует содержанию 20.04мг/л ионов Са или 12.16мг/л ионов Мg. Общая жесткость находим по формуле:

Ж(общ)=Cа²⁺/20.04 + Mg²⁺/12.16

Где Cа²⁺ и Mg²⁺ - концентрация ионов Ca и Mg в (мг/л).

Например: Жесткость воды (Ир-Сайлыг ) - 36мг экв/л (лето). Ж(общ) воды «Ир-Сайлыг» -57мг экв/л (осень). Расчеты показаны в Приложение №1.

Определение сухого остатка. Сухой остаток - это общее содержание, в исследуемой воде, растворенных, нелетучих, минеральных соединений. Частично, содержатся и органические соединения. Профильтруем 300см³ минеральной воды. Добавляем, пипеткой, 25см³ 1% безводной соды. Раствор хорошо перемешиваем стеклянной палочкой и выпариваем в фарфоровой чашке. Фарфоровую чашку, предварительно сушим, до постоянной массы при 150⁰ С.

Определение содержания тяжелых металлов в пробе минеральной воды методом атомно-адсорбционной спектрофотометрии (ААС).

Данный метод был предложен в 1995 году. И сразу получил широкое применение при исследовании вод, почв, растений, удобрений и т.д. Данным методом мы определили содержание, в пробе минеральной воды, следующих металлов Результаты в таблице-1.

Работа на А-А-С проводилась научным лаборантом -консультантом Строгоновой В.Ф. Мы были не совсем пассивными наблюдателями, некоторые операции нам разрешали самим провести.

Мы изучили весь механизм работы аппарата А-А-С, какая подготовка нужна пробы воды перед распылением, как фиксируется результаты на компьютере. Это интересно!

Результаты испытаний проб воды на тяжелые металлы и микроэлементы аржаана « Ажыг-Суг».

№ п/п	Сезон отбора проб	Содержание ТМ и микроэлементов, мг/дм3
		Pb	Cd	As	Hg	Zn	Cu	Co	Mn	Ni	Fe
1	Лето- июль	0,018	0,0030	0,0062	0,00038	1,43	0,159	0,061	5,44	0,033	0,76
2	Осень- сентябрь	0,021	0,0028	0,0068	0,00044	1,60	0,160	0,073	7,28	0,040	1,90
3	Превышение содержания в % осенью	16,6%		9,67%	15,8%	11,9%	0,63%	19,67%	33,8%	21,2%	150%

Осенью концентрация катионов железа Fе ³⁺_, Fе ²⁺ увеличивается на 150 % , а марганца на 33,8 %. В целом, у всех тяжелых металлов и микроэлементов в осенний сезон наблюдается увеличение содержания их ионов, в пределах допустимого.

Результаты исследований

Результаты испытаний проб воды на общий анализ

	pH среда	Жесткость воды мг/экв	Сухой остаток (минерализация) г/л
Лето	4,2	36	6,54
Осень	4,0	57	5,57

Кислотность- pH, минерализация к осени уменьшается, а жесткость воды увеличивается.

Определение ионов кальция и магния.

Сезон отбора проб воды	Ионы кальция Ca2--	Ионы магния Mg2--
Лето июль середина	332,6	164,3
Осень конец сентября	444,9	500,2

В осенний сезон концентрация ионов Ca^2-- и Mg^2-- выше, чем летом.

Результаты испытаний проб воды на содержание анионов: SO₄^{2 --}, Cl^--, HCO₃^--, NO₃^--

Сезон отбора	SO42--	Cl--	HCO3--	NO3--
Лето	576	90	73,2	70,5
Осень	595	104	24,4	61,0

У сульфатов и хлоридов осенью наблюдается увеличение концентрации анионов, а у гидрокарбонатов и нитратов уменьшается.

Сводные показатели результатов испытаний проб воды аржаана «Ажыг-Суг». Процентные расчеты.

№ п/п	Сезон отбора воды	pH	Жесткость Мг//экв	Сульфаты SO4	Хлориды Cl	Гидрокарбонаты Hco3	Кальций Ca	Магний Mg	Калий K	Натрий Na	Нитраты No3	Сухой остаток г/л
				Концентрация ионов в мг/л
1.	Лето Июль	4,2	36	576	90	73,2	332,6	164,3	4,5	70,5	2,8	6,54
2.	Осень Сентябрь	4,0	57	595	104	24,4	444,9	500,2	3,35	61,0	2,0	5,57
Повышение концентрации ионов в воде в %, (осень)		58,3%	10.3%	15,5%		33,8%	204,4%

Опрос отдыхающих в минеральном источнике

2012г. 23 июня - по 26 июня. Мы провели опрос отдыхающих в аржаане.

Вопросы:

1). С какого района приехали? Сколько вам лет?

2) Сколько раз приезжаете?

3) Приезжаете с семьёй или один?

4) Приехали а). лечиться б). просто отдыхать в). для профилактики?

5) Что вы знаете об истории аржаана «Ажыг-Суг».

6) Какую болезнь приехали лечить?

7) Какие болезни лечит источник?

8) У вас есть знакомые, которые вылечились?

9) Расскажите правила питья и купания в аржаане.

10) Как вы думаете, чем связанно лечебные свойства аржаана?

11) Вы можете рассказать, о составе воды, какие вещества входят, почему он такой кислый?

12). Что вы предпочитаете пить аржаан или ванны принимать? Что эффективнее?.

Опрошено всего 58 человек.

Ответы:

Основные районы, откуда идет паломничество: Улуг-Хем-15человек, Овюр-12, город Кызыл-11, Сут-Холь-9, Бай-Тайга-6, Монгун-Тайга-5 человек.

Возраст лечащихся молодой (от 30- до 43лет) - 72%, за 60 лет лечатся около 6%. Пожилым людям тяжело обираться.

84%, опрошенных, впервые отдыхают, Из Монгун-Тайги семья Сарыглар Чокпека 3-й раз отдыхают. У них ребенок болеет кожным заболеванием, только данный аржаан помогает ребенку.

28% людей приезжают с семьями.

92 % людей в основном приезжают лечиться. 2% для профилактики. Отдыхать в такую даль ехать не выгодно, считают люди, Только едут лечиться.

К сожалению, историю аржаана, никто не знает. Только один рассказал легенду об украинце, который был изгнан из семьи. Его считали заразным. Он вылечился. У нас возникла идея написать об «Ажыг-Суг» статью.

53% приехали лечиться от гастрита, от язвы желудка,от желудочно-кишечных заболеваний, 41% лечатся от болезней печени, поджелудочной железы, Поэтому и аржаан называется «Ижин-баар аржааны» т.е. «Источник желудка и печени».

Многие ушли от операции «Удаление камней из желчного пузыря», так как камни сами растворились при употреблении источника. Все лечащиеся отзываются положительно.

Правилами купания и питья в основном все знакомы. Одни люди пьют до 5л. аржаана в день, в основном 3литра в день и обязательно подогретый аржаан пьют.

Все отдыхающие стараются и пить , и ванны принимать.

На 5-й, 10-й и 11-й, вопросы затрудняются отвечать. Совершенно полное неведение об аржаане.

Нами проведён полный анализ химического состава вод источника "Ажыг-Cуг". Провели сравнение химического состава воды источника в летний и осенний сезоны.

Кроме катионного и анионного состава, мы проделали общий анализ воды: Определили рH среду, вычислили жесткость воды, проведён анализ по определению сухого остатка.

По результатам испытаний проб воды аржаана «Ажыг-Суг» мы сделали выводы. . 1) Источник, по химическому содержанию, относится к минеральным водам сложного состава. Анализы показали, относительно высокую концентрацию определенных ионов. Анионы- сульфаты, хлориды, гидрокарбонаты. Катионы кальция, магния, натрия. Микроэлементы- марганец, железо. Минеральная вода «Ажыг-Суг» имеет состав сульфатный кальциево-магниевый, хлоридно-натриевый, хлоридно-кальциевый, сульфатно-хлоридный, сульфатно-гидрокарбонатный, гидрокарбонатно-хлоридный, железисто-кремнистый. Наши анализы еще раз подтвердили сложный состав воды. Издревле, местное население считает, что вода источника созревает осенью, и в осенний сезон вода самая целебная и сильное воздействие оказывает на организм человека. Мы, в результате исследований состава воды пришли к выводу, что состав воды в разных сезонах (летом и осенью) отличается. Осенью минеральная вода становится более концентрированной.

Концентрация хлорид - ионов (в мг/л.) увеличилась осенью на 15,5 % ; ионов кальция на 33.8%; идет увеличение ионов магния на целых 204.4%. А жесткость (мг/экв.) минеральной воды источника увеличилась на 58.3%.
Концентрация содержания тяжелых металлов и микроэлементов (мг/дм³) в осенний сезон увеличилась у всех элементов см. Таблица № 1. :

Таблица №1

	Pb	Сd	As	Hg	Zn	Cu	Co	Mn	Ni	Fe
Повышение концентрации элементов в воде в (%)-ах в осенний сезон.	16%	-	9.7%	15.8%	11.9%	0.63%	19.7%	33.8%	21.2%	150%

Заключение

В Республике Тыва огромное разнообразие природных источников озер с целебной грязью, минеральных, радоновых, термальных целебных источников, используемых местным населением в лечебных целях. Лечебные источники на Тыва языке называются аржаанами. Слово «аржаан» уходит корнями в древний санскритский язык и означает «святая» или целебная вода. В традиционном быту для тувинцев, культ аржаанов был велик, с ним связывали здоровье тело и дух, как отдельного человека, так и рода в целом.

Традиция народа Тыва лечиться на аржаанах сохранилась и по сей день. Ежегодно с середины июля, август, даже начало сентября тысячи людей отдыхают и лечатся на целебных водах, в основном «диким», стихийным образом.

С древних времен тувинцы считают самое целебное, свойство аржаана, именно, осенью «бышкан» аржаан «созревший» аржаан. Именно в осенний сезон источники или аржааны оказывают сильное бальнеологическое действие на организм человека. Почему? Вот одна из причин. Результаты исследования показали, что меняется состав вод. Увеличивается концентрация катионов и анионов в воде, изменяется свойство целебной воды. Бальнеологическая ценность любого источника зависит от химического состава, от климатических условий. Не исключено, что с увеличением концентрации ионов, макро и микроэлементов в минеральном источнике, соответственно, увеличивается целебные свойства воды в осенний сезон. Курс лечения прост и традиционен: он занимает от 7до 9 дней, и реже до 14 и 21 дня, включая питье, полосканье, душ, ванны.

Подобное лечение на природных источниках традиционно не только для Тыва, но и Бурятии, Хакасии, Горного Алтая и других регионах. Но в масштабном плане этот феномен сохранился практически только в Тыва, чему способствовали и прочность традиции, экологическое благополучие природной среды и конечно же, экологическая чистота вод природных источников.

Последние 3-4 года наблюдаются техногенные изменения: напор и количество источника минеральной воды уменьшаются. Об этом говорят с большим сожалением и тревогой отдыхающие. По данной проблеме мы обратились в геологоразведочное управление. Данный вопрос в их ведомстве не рассматривалось. Главный специалист- геолог предоставил несколько версий: а). Вполне возможно, после землетрясений идут тектонические изменения в нижних слоях земли. Вероятно, произошло небольшое смещение пластов. В таких случаях возможно смещение, частичное изменение направления русла источника. То есть, источник меняет своё направление. б) Недалеко от источника работает золотодобывающее предприятие. Они тоже могут быть причиной данной проблемы. Мы думаем, сложившаяся ситуация серьезная и требует кардинального изучения. Вопрос остается открытым.

Список литературы

Актуальные проблемы сохранения здоровья населения Республики Тыва. г. Кызыл изд. Министерства здравоохранения РТ.

Аракчаа К.Д . Слово об аржаанах Тыва. изд. М., ПолиКом., 1995.

Блюменфельд А.О. Курортные богатства Тувы. г. Кызыл Тув. книжное изд., 1957.

Большая медицинская энциклопедия, т.15 М., изд. «Советская энциклопедия», 1981.

Воды, минеральные, питьевые, лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Правила приемки и методы анализа М., ГосКом. по стандартам, 1984.

Гусаков И.И. Радонотерапия. М., изд. Медицина, 2000.

Минеральные воды Тувы г. Кызыл, Тув. книжное изд., 1969.

Малая медицинская энциклопедия. т.2. изд. «Советская энциклопедия»

Краткая химическая энциклопедия. т.1 М., изд. «Советская энциклопедия», 1961.

Размещено на Allbest.ru