Содержание:
- Откуда вода на Земле
- Почему без воды не может зародиться жизнь
- Можно ли создать аналог воды
- Что делает воду действительно опасной
- Как ее правильно очищать
- Самые популярные мифы о воде: что говорит наука
Откуда вода на Земле
Вода покрывает бОльшую часть земного шара. Мы сами состоим из нее примерно на 70%. Со школьной скамьи нам говорят, что без воды невозможна сама жизнь. А ученые со всего мира уже давно ищут воду на других планетах. Но откуда вода взялась на Земле и как стала спутником всего живого?
Вода — это химически связанные между собой два атома водорода и один атом кислорода. Этих двух элементов во Вселенной в избытке. Основную массу Вселенной составляют звезды, а на водород приходится большая часть их «топлива». Именно поэтому этого элемента достаточно и на Земле. Другой элемент ― кислород ― «прячется» в земной коре. Находясь в постоянном соседстве, легкие атомы кислорода и водорода соединяются и образуют воду. Так как недостатка «строительного материала» на нашей планете нет, вода «производится» на Земле почти везде.
Источник: NewAfrica / Фотобанк Фотодженика
Почему без воды не может зародиться жизнь
Вода обеспечивает протекание всех биологических реакций в клетках. Без нее невозможно удвоение ДНК, а значит и появление жизни как таковой. Если из живого существа «извлечь» воду, его ждет мгновенная смерть, так как в организме остановятся все биологические процессы.
Причина такой незаменимости воды ― в особенностях водородных связей ее атомов.
- Водородные связи крепкие ― нужно много времени и энергии, чтобы их разорвать. Это обеспечивает высокие температуры плавления и парообразования воды. Из-за такого же свойства вода может одновременно находиться во всех трех агрегатных состояниях, чего не наблюдается в земных условиях у других веществ со схожими строением и молекулярной массой.
- Гидрофобные вещества (то есть такие, у которых нет склонности к взаимодействию с водой ― например, жиры) в ней не растворяются. При этом молекулы воды могут отделить гидрофобное вещество от самой толщи воды. Это дает возможность клеткам создавать вокруг себя защитную мембрану из белков и жиров.Оболочка отделяет содержимое клетки от внешней среды, обеспечивает ее целостность, но при этом благодаря воде регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой.
- Вода представляет собой не отдельные молекулы, а их кластеры. Молекулы воды соединяются между собой группами и образуют сложную сеть.
Всё это делает воду подходящей средой для протекания биологических процессов. Веществ с подобными свойствами в природе больше нет. А значит, и заменить воду в естественных условиях нечем.
Источник: tutye / Фотобанк Фотодженика
Можно ли создать аналог воды
Да, можно попытаться создать аналог воды в лаборатории, используя при этом другие «компоненты». Например, водородные связи образуются при соединении атомов фтора и водорода. Получается фтороводородная кислота с похожей кластерной структурой, как у воды. Теоретически в ней также может зародиться жизнь. Подобное жидкое вещество может получиться и из аммиака. В естественных условиях это газ, но, если его сжижить, там также образуются кластеры молекул.
Ученые уже пытались создать аналоги воды для научных и медицинских целей, но полностью воссоздать ее свойства ни с помощью неорганических, ни с помощью органических веществ не удалось.
Источник: motorolka / Фотобанк Фотодженика
А что делает воду действительно опасной
Обычно нас смущает странный цвет или осадок ― согласитесь, вы вряд ли бы стали пить мутную воду. Но опасной для человека может быть и совершенно прозрачная жидкость. В целом загрязнители воды можно разделить на три разные группы: микробиологические, токсикологические и органолептические. И все они опасны по-разному.
Первый тип ― самый опасный для человека и животных. Это вирусы, бактерии и простейшие, которые попадают в воду из внешней среды и могут активно (кроме вирусов) там размножаться. Оказавшаяся в воде бактерия в короткие сроки превращается в целую колонию таких же микроорганизмов. В большом количестве они способны нанести значительный вред здоровью.
Ко второй группе загрязнителей относят фенолы, тяжелые металлы, нефтепродукты, радионуклиды, хлор и пестициды. Они также попадают в воду из внешней среды. Например, пестициды приносит ветром, а техногенные отходы сбрасывают в реки с заводов. В местах разлома горной породы или добычи полезных ископаемых эти вещества могут попасть в питьевую воду через систему подземных вод. Попадая в организм, они тоже могут ему сильно навредить. Разница в том, что эти вещества не «размножаются» в воде, а постепенно распадаются или дезактивируются.
Органолептические загрязнители ― это, например, песок, глина или ржавчина. Называются они так, потому что их можно «распознать» с помощью органов чувств. Чаще всего именно из-за таких загрязнителей мы считаем воду непригодной для питья, хотя по факту это наиболее безопасные вещества из перечисленных.
Источник: IgorVetushko / Фотобанк Фотодженика
Как очищать воду
Раньше, когда планета была населена мало, первобытные люди просто покидали места с грязной водой. С развитием цивилизации «бежать» от проблем стало сложнее, поэтому человечество стало создавать системы очистки и доставки воды.
Одна из древнейших ― сеть акведуков в Риме. Правда, в городах римляне использовали трубы из свинца, которые в итоге сами загрязняли воду и делали ее непригодной для питья.
Следом появились колодцы. В них вода очищается через небольшой слой почвы, но спастись удается далеко не от всех загрязнений. Многие токсикологические и микробиологические загрязнители остаются.
Другой способ ― артезианские скважины, их тоже начали использовать довольно давно. Вода в этом случае «забирается» из-под глиняного слоя почвы, что обеспечивает защиту от бактерий, вирусов и тяжелых металлов, которые поступают в почву из внешней среды. Но и тут не всё так просто: есть опасность вырыть скважину рядом с месторождением какого-то ископаемого, и тогда его частицы тоже окажутся в питьевой воде.
Оптимальный способ очистки воды сейчас — городские системы водоканала. В каждой стране они работают по разным стандартам, но цель у них одна — максимально очистить воду от разного типа загрязнений. В России очистка воды проходит в несколько этапов. На первом в воду добавляют коагулянт. Это вещество «собирает» на себя все инородные молекулы в воде, которые затем выпадают в осадок. После воду пропускают через механический фильтр, например, песок, и «освобождают» от осадка. Последняя стадия — обеззараживание. В России для этих целей используют хлор.
Есть мнение, что методика очистки хлором устарела, и наиболее безопасна технология с применением озона. Так, например, сейчас делают в Японии. Но есть нюанс: эффект очистки воды озоном сохраняется непродолжительное время. Вода в России доставляется до потребителя на расстояния в десятки километров, поэтому этого эффекта недостаточно.
Воду из крана также рекомендуют пропускать через специальный фильтр, так как пока она «бежит» по трубам, может «поймать» бактерии или тяжелые металлы, застрявшие в системе коммуникаций. Подобрать подходящий можно по результатам анализа воды. Но сделать его в домашних условиях невозможно — воду нужно отдать в специализированные лаборатории для полного исследования.
Источник: manfredxy / Фотобанк Фотодженика
Самые популярные мифы о воде: что говорит наука
- Магнитные подставки для воды делают ее более чистой и полезной
Речь о небольших, чаще всего деревянных подставках под стаканы или кувшины, в которые «вшит» магнит. Их разработчики утверждают, что использование подставок позволяет получить биологически полноценную структурированную воду. Но на самом деле вода — это диамагнетик, а значит воздействие магнита на нее минимально. Чтобы в структуре воды произошли хоть какие-то изменения, на нее нужно воздействовать магнитом примерно такой же мощности, как в МРТ. А это в 4,5 миллиона раз больше, чем мощность магнита в обычной подставке для воды.
- После фильтрации воду нужно минерализовать, так как в ней не остается полезных веществ
Под воздействием многих минерализаторов в воде остаются не полезные вещества, а соединения тех же тяжелых металлов, от которых ее очистил фильтр. Например, марганец или алюминий. Такая вода не только не полезна, но и может навредить.
- Нужно пить щелочную или кислотную воду. Например, добавлять туда лимон или соду
По установленным СанПиН России нормам, уровень рH питьевой воды составляет от 5 до 7. Вода с рH вне этих рамок может причинить вред здоровью человека. Добавленная же в воду кислота в больших количествах может снизить этот уровень до 2, а щелочь повысить до 9. Соответственно, такая вода выходит за рамки установленных норм.
- Кислородная VS водородная вода
И кислород, и водород растворяются в воде плохо. Это газы, которые буквально «улетучиваются» из жидкости за секунды. То есть доставить воду, насыщенную ими, до потребителя, практически невозможно. Иными словами, кислородной и водородной воды не существует. Более того, при «насыщении» воды водородом через нее пропускают электрический ток при помощи электродов. Так в жидкости остаются токсичные продукты этой реакции, в итоге они попадают в организм и отравляют его.
- У воды есть память
Миф очень давний и живучий, и у него, как ни странно, есть научная основа. Жидкая вода — это действительно система из кластеров молекул, которые связаны друг с другом общей сетью. Теоретически, по этой сети можно передавать информацию от одной молекулы к другой, то есть, иными словами, вода в теории может быть носителем информации. Но реализовать на практике это невозможно, так как кластеры крайне быстро «разбиваются» и «пересобираются». Время жизни одного кластера в талой воде — десять в минус шестой степени секунды. За это время на нее невозможно записать данные с помощью современных технологий. А тем более — что-то наговаривая воде.
Источник: Sashkin7 / Фотобанк Фотодженика
Текст подготовлен по лекции Дениса Байгозина «Химия воды: мифы и современная наука», которая состоялась 13 августа в «Библиотеке Планетарий 1».
