«ӘР ТҮРЛІ МИНЕРАЛДЫ СУЛАРДЫҢ ХИМИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫН САЛЫСТЫРМАЛЫ ТАЛДАУ»

АННОТАЦИЯ

Бұл мақалада Қазақстан нарығындағы «Turan», «Asu», «Tassay», «BonAqua» және «Arzu» сияқты кең таралған минералды сулардың химиялық құрамы салыстырмалы түрде зерттелді. Зерттеу барысында сулардың рН ортасы, кермектілік дәрежесі, минералдану деңгейі, тотығу дәрежесі, бос хлор және темір иондарының мөлшері анықталды. Алынған нәтижелер Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының және ҚР санитарлық нормаларына сәйкес бағаланды. Зерттеу нәтижесінде зерттелген барлық су үлгілерінің құрамындағы негізгі иондар мен микроэлементтер адам денсаулығына қауіпсіз деңгейде екені анықталды.

ABSTRACT

This article presents a comparative study of the chemical composition of widely available mineral waters in the Kazakhstan market, such as Turan, Asu, Tassay, BonAqua, and Arzu. During the research, the pH level, hardness, mineralization degree, oxidation level, free chlorine, and iron ion concentrations of the waters were determined. The obtained results were evaluated in accordance with the standards of the World Health Organization and the sanitary norms of the Republic of Kazakhstan. The study revealed that the concentrations of major ions and microelements in all examined water samples are within safe limits for human health.

Кілт сөздер: минералды су, химиялық құрам, кермектілік, минералдану, рН, тотығу дәрежесі, бос хлор, темір ионы, салыстырмалы талдау.

Keywords: mineral water, chemical composition, hardness, mineralization, pH, oxidation degree, free chlorine, iron ion, comparative analysis.

Зерттеудің өзектілігі: Қазіргі таңда халықтың көп бөлігі күнделікті тұтынуға минералды суды пайдаланады. Алайда олардың химиялық құрамы, яғни кальций, магний, темір және хлор иондарының мөлшері тұтынушыға белгісіз немесе ескерілмейді. Минералды элементтердің жетіспеушілігі де, артық мөлшері де адам ағзасына кері әсер етуі мүмкін.

Сондықтан әртүрлі брендтердің минералды суларының химиялық құрамын салыстырмалы талдау – су сапасын бағалау мен тұтынушыларға пайдалы ақпарат ұсыну тұрғысынан өзекті мәселе. Бұл зерттеу экологиялық және санитарлық тұрғыдан таза, құрамындағы минералды элементтері теңгерімді суларды таңдауға мүмкіндік береді.

Мақсаты:

Әр түрлі минералды су брендтерінің химиялық құрамын салыстырмалы талдау арқылы олардың сапалық көрсеткіштерін анықтау.

Міндеттері:

1. Су үлгілерінің рН мәнін анықтау;
2. Жалпы кермектілігін және минералдану дәрежесін есептеу;
3. Тотығу дәрежесін және бос хлор мөлшерін анықтау;
4. Темір иондарының концентрациясын бағалау;
5. Алынған нәтижелерді нормативтік көрсеткіштермен салыстыру.

Зерттеу нысаны мен әдістері

Нысандар:

Зерттеу нысаны ретінде бес түрлі су бренді алынды:

1. Turan (Көкшетау минералды сулары АҚ);
2. Asu (RG Brands Kazakhstan ЖШС);
3. Tassay (ЮНИКС ЖШС, Шымкент);
4. BonAqua (Көкөзек, Алматы облысы);
5. Arzu (ДальПродукт ЖШС, Алматы қ.).

Зерттеу пәні:

Минералды сулардың химиялық құрамын салыстырмалы талдау және олардың сапалық көрсеткіштерін экологиялық тұрғыдан бағалау.

Әдістер:

Эксперименттік жұмыстар кезінде келесі әдістер қолданылды:

1. рН-метрия (ReleonLite құрылғысы);
2. Комплексонометрия (Ca²⁺ және Mg²⁺ тұздарына негізделген кермектілікті анықтау);
3. Гравиметрия (құрғақ қалдықты анықтау арқылы минералдануды есептеу);
4. Перманганатометрия (тотығу дәрежесін анықтау);
5. Йодометрия (бос хлор концентрациясын есептеу);
6. Фотоколориметрия (спектрофотометр құралымен темір мөлшерін анықтау).

Зерттеу нәтижелері:

1. рН ортасы:

рН ортасы судың қышқылдығын немесе сілтілілігін сипаттайтын негізгі физика-химиялық көрсеткіш болып табылады. Ауыз судың рН деңгейі 6,5–8,5 аралығында болуы тиіс, өйткені бұл аралық адам ағзасына ең қолайлы диапазон болып саналады.

Зерттеу барысында алынған деректер бойынша минералды сулардың рН мәндері төмендегі № 1 кестеде келтірілген

Кесте-1.

Зерттеу деректері бойынша минералды сулардың рН мәндері.

Анализ нәтижелері көрсеткендей, барлық зерттелген су үлгілерінің рН мәндері белгіленген санитарлық нормаларға сай келеді.

Turan және Asu суларында рН – 7,6, яғни әлсіз сілтілі орта; Tassay – бейтарапқа жақын (7,2); BonAqua – сәл қышқыл (6,6); ал Arzu – 7,3 шамасында.

Осы нәтижелерге сүйене отырып, барлық үлгілердің рН көрсеткіштері адам ағзасы үшін қолайлы, демек зерттелген минералды сулар ішімге жарамды және экологиялық тұрғыдан қауіпсіз деп бағаланады

2. Судың жалпы кермектілігі

Судың кермектілігі оның құрамындағы кальций (Ca²⁺) және магний (Mg²⁺) иондарының мөлшеріне тәуелді. Бұл иондар биохимиялық процестерде маңызды рөл атқарады, бірақ олардың артық мөлшері тұрмыстық техникаға зиян келтіріп, дәмдік қасиеттерге әсер етуі мүмкін.

Судың кермектілігі, ең алдымен, аймақтың геологиялық құрылымына және жер асты суларындағы минералдардың мөлшеріне байланысты. Табиғи суларда кальций мен магний көбінесе гидрокарбонаттар, сульфаттар және хлоридтер түрінде кездеседі. Сондықтан олардың арақатынасы судың дәміне, шай мен кофе секілді сусындардың сапасына және техникаға әсер етеді.

Ауыз суға қойылатын санитарлық нормаларға сәйкес, судың жалпы кермектілігі 7 мг-экв/л-ден аспауы керек (ҚР СЭС №26, 2023 ж.). [3].

Жалпы кермектілік мәніне қарай су келесі топтарға бөлінеді:

– өте жұмсақ су (0–1,5 мг-экв/л);

– жұмсақ су (1,5–4 мг-экв/л);

– орташа кермекті су (4–8 мг-экв/л);

– қатты су (8–12 мг-экв/л);

– өте қатты су (12 мг-экв/л-ден жоғары). [2]

Зерттелген су үлгілерінің жалпы кермектілік көрсеткіштері №2 кестеде көрсетілген

Кесте -2.

Зерттеу деректері бойынша минералды сулардың кермектілік мәндері.

Жүргізілген зерттеу нәтижелері бойынша барлық бес су үлгісінің кермектілік көрсеткіші санитарлық нормадан әлдеқайда төмен. Бұл олардың жұмсақ су категориясына жататынын және құрамындағы кальций мен магний иондарының мөлшері теңгерімді екенін көрсетеді.

Turan суында ең жоғары кермектілік (2,5 мг-экв/л) байқалды. Бұл оның минералдарға бай табиғи шығу тегімен түсіндіріледі және адам ағзасы үшін пайдалы микроэлементтердің жеткілікті деңгейде екенін білдіреді.

Asu суында көрсеткіш 1,93 мг-экв/л — яғни қалыпты диапазонда және тұрмыстық тұтынуға өте қолайлы.

Tassay, BonAqua және Arzu суларында кермектілік өте төмен (0,63–0,95 мг-экв/л аралығында), бұл сулардың жұмсақ әрі бейтарап дәмді болуын қамтамасыз етеді.

3. Судың минералдану дәрежесі

Минералдану дәрежесі — судың құрамындағы еріген минералды заттардың (тұздардың, иондардың, микроэлементтердің) жалпы мөлшерін сипаттайтын негізгі физика-химиялық көрсеткіштердің бірі. Бұл көрсеткіш судың дәмін, емдік қасиетін және жалпы сапасын анықтайды. Минералдану судың геохимиялық құрамына, жер қабатындағы минералдармен өзара әрекеттесуіне және табиғи айналым жағдайларына байланысты өзгеріп отырады.

Гигиеналық нормативтерге сәйкес, судың минералдану деңгейі төмендегідей жіктеледі:

1. өте әлсіз минералды су – 0–50 мг/л;
2. әлсіз минералды су – 50–500 мг/л;
3. орташа минералды су – 500–1000 мг/л;
4. жоғары минералды су – 1000 мг/л-ден жоғары.

Жүргізілген гравиметриялық зерттеу нәтижелері бойынша алынған деректер төмендегі №3 кестеде берілген.

Кесте-3.

Зерттеу деректері бойынша минералды сулардың минералдану мәндері.

Барлық зерттелген су үлгілерінің минералдану дәрежесі 1000 мг/л-ден төмен, демек олар тұщы және өте әлсіз минералды сулар қатарына жатады.

Ең жоғары минералдану Turan суында (27,48 мг/л) байқалды, бұл оның құрамында еріген тұздар мен микроэлементтердің басқа үлгілерге қарағанда көбірек екенін көрсетеді.

BonAqua суының минералдануы да салыстырмалы түрде жоғары (21,56 мг/л), бұл оның дәмдік қасиетін жақсартады.

Asu, Arzu, және Tassay суларында минералдану мөлшері төмен, сондықтан бұл сулар күнделікті тұтынуға ең қолайлы болып саналады.

4. Судың тотығу дәрежесі.

Судың тотығуы – физикалық параметр, судың құрамындағы тотыққан заттардың мөлшерін көрсететін белгілі бір есептік шама. Органикалық заттардың жалпы концентрациясын көрсететін көрсеткіш.

Судың тотығуын анықтауға мүмкіндік беретін кеңінен тараған әдіс ол – Кубель әдісі, калий перманганатының қышқылды ортада органикалық заттарды тотықтыруға жұмсалатын О2 мөлшерін бөліп шығаруға негізделген.

KMnO4+3H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 3H2O + 5O2

Судағы перманганаттың тотығуын анықтау бойынша жіктелуі:

1-3 төмен көрсеткіш,

4-5 қалыпты шектерде,

6-дан жоғары - қауіпті мән, мұндай суды тұтынуға болмайды.

Жүргізілген перманганометриялық зерттеу нәтижелері бойынша алынған деректер төмендегі №4 кестеде берілген.

Кесте-4

Зерттеу деректері бойынша минералды сулардың тотығу дәрежесінің мәндері.

Барлық зерттелген су үлгілерінің тотығу дәрежесі төмен тотығу дәрежесін көрсетті.

1. Ең төмен тотығу дәрежесі Turan (3,04 мг/л) және Asu (3,2 мг/л) брендтерінде.
2. Ең жоғары тотығу дәрежесі Arzu (4,16 мг/л) және Tassay (4 мг/л) брендтерінде.
3. BonAqua (3,6 мг/л) орташа мәнге ие.

Бұл көрсеткіш судың құрамындағы органикалық заттардың мөлшерін анықтауға көмектеседі. Тотығу дәрежесінің жоғары болуы суда органикалық қоспалардың көптігін көрсетуі мүмкін.

5. Судың құрамындағы бос хлордың мөлшері.

Су құбырларына берілетін тұрмыстық су алдын ала сүзгіден өткізіліп, хлорланады. Онда бос немесе қалдық хлор деп аталатын зат қалады, оның мөлшері кемінде 0,1 мг/л болуы керек. (ҚР СЭС №26, 2023 ж.). [1]. Бос хлорды анықтау оның калий йодидінен йодты ығыстыру қабілетіне негізделген.

Cl2 + 2KI = 2KCl + I2

Бөлінген йодты натрий гипосульфиті ерітіндісіментитрлейді:

I2 + 2Na2S2O3= Na2S4O6+ 2NaI

Хлор эквивалентті мөлшерде йодты ығыстырады. Жұмсалған натрий гипосульфитінің көлеміне қарай судың құрамындағы хлор мөлшері анықталады.

Жүргізілген зерттеу нәтижелері бойынша алынған деректер төмендегі №5 кестеде берілген

Кесте-5

Зерттеу деректері бойынша минералды сулардың хлор анионының мәндері.

Бос хлордың нормасы кемінде 0,1 мг/л болуы керек. Ал біздің зерттелетін суларда хлордың мөлшері нормадан асып кетті.

• Ең жоғары хлор анионының мөлшері BonAqua (12,958 мг/л) және Asu (12,425 мг/л) брендтерінде.
• Ең төмен хлор анионының мөлшері Arzu (7,1 мг/л) суында байқалады.
• Turan және Tassay брендтерінде хлор деңгейі бірдей (8,875 мг/л).

Бұл көрсеткіш судың тазарту әдістеріне және минералды құрамына байланысты өзгеруі мүмкін.

Зерттелетін сулардың құрамында бейорганикалық және минералды қосылыстыр аз болғандықтан оларды тотықтыратын оттегінің де мөлшері аз. Осыдан келе зерттелген сулардың таза екенін айта аламыз. Бос хлор – суды зарарсыздандыру үшін қолданылатын химиялық зат. Ол артық мөлшерде болғанда адам денсаулығына зиян келтіруі мүмкін.

6. Судың құрамындағы темірдің мөлшері.

Судағы темір мөлшерін анықтау – оның сапасын бағалаудың және су тазарту жүйелерін тиімді басқарудың маңызды бөлігі. Егер судағы темір мөлшері нормадан асып кетсе, оны фильтрлеу, аэрация немесе химиялық әдістермен тазарту қажет. Оның нормасы 0,3мг/л-ге тең. (ҚР СЭС №26, 2023 ж.). [3].

Анықтау әдістері:

1. Фотоколориметриялық әдіс (Фенантролин әдісі)

2. Титриметриялық әдіс (Перманганатометрия)

3. Атомдық-абсорбциялық спектрометрия (ААС)

Жүргізілген фотоколориметриялық зерттеу нәтижелері бойынша алынған деректер төмендегі №6 кестеде берілген

Кесте-6

Зерттеу деректері бойынша минералды сулардың темір мөлшерінің мәндері.

Темір мөлшері барлық үлгілерде өте төмен мөлшерді көрсетті.

ҚОРЫТЫНДЫ:

Барлық зерттелген су сынамалары ҚР СТ 1432-2005 «Табиғи минералды және ауыз асханаларды қоса алғанда, ыдыстарға оралған ауыз су. Жалпы техникалық шарттар» талаптарына сәйкес келеді.

1. pH көрсеткіші барлық үлгілерде 6,5-8,5 аралығында, яғни адамның тұтынуы үшін қолайлы деңгейде.
2. Кермектілік көрсеткіші нормадан аспайды, яғни барлық сулар жұмсақ және орташа кермек суға жатады.
3. Құрғақ қалдықтың орташа мәні 66,71 мг/л құрады, бұл минералдану көрсеткіші бойынша әлсіз минералданған сулар санатына жатады.
4. Тотығу дәрежесі 4,5 мг/л деңгейінде, бұл нормативтік шекті мәнге сәл жақын екенілігін көрсетеді, яғни бұл судың бірақ кейбір үлгілерінде тотығу дәрежесінің шекті мәннен сәл жоғары болуы мүмкін екенін көрсетеді және судың органикалық қоспалардан таза екенін көрсетеді.
5. Бос хлор мөлшері 0,56 мг/л, яғни нормативтік мәнге сәйкес. Бұл судың зарарсыздандырылғанын, және судың құрамындағы бос хлор мөлшерінің тұтынуға еш зияны жоқ екенін көрсетеді.
6. Темір мөлшері барлық үлгілерде өте төмен (0,007488 мг/л), бұл су құрамында ауыр металдардың өте аз екенін дәлелдейді.

Әдебиеттір тізімі:

1. Қазақстан Республикасының санитарлық-эпидемиологиялық талаптары. ҚР СТ 1432-2005 «Табиғи минералды және ауыз асханаларды қоса алғанда, ыдыстарға оралған ауыз су. Жалпы техникалық шарттар». – Нұр-Сұлтан, 2002.
2. ISO 10523:2008. Water quality — Determination of pH. – International Organization for Standardization, 2008.
3. Попов Ю.Г., А.Н. Кузнецов. Вода и водные ресурсы: экология и безопасность. – Москва: Академия, 2018.