Про чудодійну здатність мінеральних вод лікувати хвороби, повертати людям молодість і красу існує багато легенд. Методи лікування мінеральними водами були відомі античним, а пізніше середньовічним лікарям. Древні греки споруджували біля цілющих джерел святилища, які присвячували богу Асклепію (римляни – Ескулапу). В Греції археологи знайшли руїни давньої водолічниці, котра була побудована приблизно в IV столітті до н.е. Залишки стародавніх бань трапляються і на Кавказі, де не тільки купались, а й лікувались мінеральними водами.

Лікувальна сила підземних вод була для древніх людей загадкою. Її приписували таємничим  створінням, які нібито жили у джерелах. Однак були спроби науково пояснити дієвість мінеральних вод. В V ст. до н. е. давньогрецький вчений Геродот запропонував спосіб застосування і описав показання для призначення мінеральних вод. Гіппократ (V – ІV ст. до н. е.) у своїх працях описав особливості позитивного впливу теплої води в одних випадках и холодної в інших. Грецький лікар Архігенес (І ст. до н.е.) одним з перших стверджував, що секрет підземних вод – у їхньому складі. Він навіть зайнявся систематизацією води, розділивши її на чотири групи: лужні, залізисті, солоні і сірчисті. Відтоді минуло майже дві тисячі років, і нині ніхто вже не сумнівається, що сила води зумовлена речовинами, які вона містить.

Відомості про перший досвід розливу мінеральних вод у пляшки припадає на кінець XVII – початок ХІХ ст. Однак датою народження цієї галузі харчової промисловості справедливо вважають сер. ХІХ ст., коли на європейському континенті виникли перші підприємства, на яких здійснювався розлив мінеральної води у пляшки.

На території України мінеральну воду почали розливати у пляшки в Миргороді у 1927 р.

Походження мінеральних вод

Мінеральні води запоходженням поділяють на такі групи:

інфільтраційні – ті, які утворилися внаслідок проникнення в гірські породи атмосферних і поверхневих вод;

седиментаційні – ті, які утворилися внаслідок перетворення морської води;

магматичні – ті, що виникли за рахунок конденсації магматичних парів і газів;

змішані – утворені шляхом змішування вод різного походження.

Ці групи вод відрізняються мінералізацією, різним катіонним, аніонним складом і газовими компонентами.

Мінералізація вод та вплив деяких хімічних елементів на здоров’я людини

Важливою характеристикою мінеральних вод є їхня мінералізація, яка визначається сумарним вмістом розчинених у воді сполук (в г/дм³). Згідно з українським стандартом ДСТУ 878-93 «Води мінеральні питні. Технічні умови», залежно від мінералізації, наявності специфічних біологічно активних компонентів  та застосування, мінеральні води поділяють на природні столові, лікувально-столові і лікувально-столові змішаного типу.

В природних водах виявлені майже всі елементи періодичної системи Д.І. Менделєєва. Вони містяться у воді в різних неорганічних формах: іонах, молекулах, колоїдах і комплексних сполуках. Найбільше значення у формуванні хімічного складу мінеральних вод належить макрокомпонентам. Вони присутні у більшості вод у формі гідратованих простих і складних іонів Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-, CO₃^2-, а також у формі іонних і молекулярних асоциатів. Між мінералізацією води і її хімічним складом існує такий зв'язок: у воді невисокої мінералізації переважають іони HCO₃^- і Ca²⁺, а у воді високої мінералізації Cl^-, Na⁺ і Ca²⁺; іони Mg²⁺ і SO₄^2- більш характерні для води, яка займає проміжне за мінералізацією положення між невисокою і високою мінералізацією. Залежність між складом і мінералізацією води можна відобразити наступним чином:

Одним з найбільш поширених аніонів мінеральних вод є хлорид-іони. Вони присутні майже у всіх водах, але найбільша їх концентрація у водах з мінералізацією понад 5 г/дм³. Cl ^- надає воді солоного смаку. Цей аніон стимулює секреторну діяльність шлунку, особливо у поєднанні з HCO₃^-- іонами.

SO₄^2- -іони поширені у водах з мінералізацією до 5-6 г/дм³ і майже відсутні у водах з високою мінералізацією. Надають воді гіркого смаку. Збільшують утворення жовчі печінковими клітинами і підсилюють моторно-рухову функцію жовчовивідних шляхів.

HCO₃^- -іони поширені у водах з невисокою і середньою мінералізацією є дуже важливими для нормального протікання внутріклітинних процесів, а також регулюють процеси дихання і травлення.

Не зважаючи на те, що калій розповсюджений в природі так само широко, як і  натрій, він присутній у водах у значно менших кількостях. К⁺підвищує гідрофільність протоплазми  і забезпечує тим самим добрі умови для протікання біохімічних процесів всередині клітини.

Ca²⁺-іон є переважаючим катіоном маломінералізованих вод і розсолів. Недостатня кількість кальцію в організмі призводить до незгортання крові. Найбільш важливий вплив кальцій справляє на загальний фізико-хімічний склад протоплазми. Середньодобова потреба організму у кальції становить 130 мг.

Mg²⁺-іон забезпечує електрохімічні і обмінні процеси в клітині. Діючи на слизову дванадцятипалої кишки, магній викликає жовчогінну дію. В організмі накопичується в печінці, кістках і м’язах. В м’язах бере участь в активуванні процесів анаеробного обміну вуглеводів.

Поширені в земній корі залізо, алюміній і кремній, зазвичай присутні у мінеральній воді у невеликих кількостях.

Залізо у поєднанні зі специфічними білками утворює основу ферментних систем, які беруть участь у окисно-відновних процесах. Також воно необхідне для росту організму, переносу оксисену, утворення гемоглобіну і є основним каталізатором дихальних процесів.

Алюміній  присутній в нуклеїнових кислотах, які передають спадкову інформацію і беруть участь у синтезі білка.

Кремній виконує опорну функцію. В організмі людини кремній міститься у великих кількостях у волоссі і кришталиках очей. Природні води, які містять понад 50 мг/дм³ ортокремнієвоїкислоти,використовують для лікування шкірних захворювань і травм.

Йод і бром – життєво необхідні елементи. Йод концентрується в щитовидній залозі і входить до складу гормону тироксину, що нею виробляється. Цей гормон регулює рівень білкового, вуглеводногоі жирового обміну, впливає на  діяльність центральної нервової системи та інших життєво важливих органів. Йодні мінеральні води призначають для лікування тиреотоксикозів. Добова потреба йоду складає 100 мкг.

Солі брому нормалізують роботу щитовидної залози, активують діяльність гіпофізу і регулюють нервову систему.

Фтор є необхідним для нормального росту зубів. Недостатня кількість фтору в організмі викликає карієс, знижує стійкість емалі до дії кислот. Надлишок фтору в організмі викликає токсикози зубів, кісток і всього організму.

Бор сприяє відкладанню жиру, тому борні води не рекомендовані людям, які мають схильність до ожиріння. Борати пригнічують окислення деяких біологічно важливих речовин (ферментів, вітамінів, гормонів).Щоденна потреба бору у людини складає 10-20 мг.

Арсенійвдозах, які необхідні організму, належить до життєво важливих елементів. Він приймає участь у синтезі гемоглобіну, хоча не входить до його складу, а також в процесах окислення та нуклеїнового обміну. Лікарі рекомендують води з вмістом арсенію для лікування захворювань органів кровотворення і анемій різного походження.

Такі елементи, як Li, Be, Rb, Sr, Ti, V, Cr, Mo, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Se,  містяться у воді у мікро- і ультрамікрокількостях  і мають життєво важливу функцію.

Вимоги до якості мінеральних вод

Під час проведення геологорозвідувальних робіт якість природних столових, лікувально-столових, лікувальних мінеральних вод  повинна бути вивчена відповідно до вимог ДСТУ 878-93 «Води мінеральні питні», а лікувальних мінеральних вод, які використовуються у курортній практиці, - відповідно до галузевого стандарту Міністерства охорони здоров’я України ДСТУ 42.10-02-96 «Води мінеральні лікувальні» і підтверджена вимогами до кондицій, що розробляються для кожного родовища мінеральних вод. Проби води і газу (вільного та розчиненого) слід відбирати з усіх свердловин під час проведення будь-якого виду відкачок (випусків), а також із джерел і поверхневих водотоків в зоні впливу водозабору. Кількість, обсяги проб води й газу, частота їх відбирання, види аналізів, а також перелік компонентів і показників, що підлягають визначенню, установлюються залежно від гідрогеологічних і гідрохімічних умов родовища, типу і цільового призначення мінеральних вод. Рівень вивченості мінеральних вод повинен забезпечити кількісну характеристику насамперед тих показників і властивостей, які визначають лікувальну цінність мінеральних вод. З цією метою проводяться повні хімічні аналізи проб води і газу, спектральні, радіохімічні аналізи та визначення специфічних для даного родовища мінеральних вод і біологічно активних компонентів. Виконується також їх бальнеологічна оцінка, а токсичні елементи і бактеріологічні показники визначаються як у питних мінеральних водах, так і в мінеральних водах, призначених для зовнішнього використання. Під час проведення геологорозвідувальних робіт на мінеральні води належить також одержати дані, які характеризують санітарні умови площі, у межах якої формуються експлуатаційні запаси мінеральних вод. Санітарні обстеження проводять за участю представників місцевих органів санітарно-епідеміологічної та ветеринарної служб; обстеження включає візуальне виявлення всіх джерел і осередків можливого забруднення мінеральних вод. За потреби, під час проведення розвідувальних робіт слід здійснювати спеціальні дослідження з метою встановлення характеру, рівня та меж ореолів забруднення підземних (мінеральних вод).

Згідно із стандартом, мінеральні води за органолептичними показниками повинні відповідати таким вимогам:

- зовнішній вигляд – прозора рідина без побічних вкраплень, з незначним натуральним осадом мінеральних солей;

- колір – безбарвна рідина або рідина з відтінком від жовтуватого до зеленкуватого;

- смак і запах – характерні для комплексу розчинених у воді речовин.

Оцінюють органолептичні показники таким чином:

- прозорість і колір мінеральної води визначають візуально в чистій склянці, при денному світлі або люмінесцентному освітленні;

- для визначення запаху мінеральну воду закупорюють в пляшки, поміщають у бак з водою і витримують протягом однієї години при температурі 20-30 ⁰С. Визначення проводять одразу пісня наповнення водою дегустаційної склянки;

- для визначення смаку воду у закупорених пляшках поміщають у бак з водою і льодом і витримують протягом однієї години при температурі 12±1 ⁰С. Визначення проводять одразу після наповнення водою дегустаційної склянки.

Масова концентрація таких компонентів, як нітрати, нітрити, миш’як, свинець, цинк, селен, уран, кадмій, мідь, ванадій, ртуть, хром, стронцій, радій, фтор, феноли, і ще деяких інших органічних речовин визначається цим стандартом і не повинна бути більшою.

Також воду оцінюють за її мікробіологічними показниками.Загальне мікробне число (ЗМЧ), колонієутворючих одиниць (КУО) в 1 см³має бути не більше 100. Кількість бактерій групи кишкових паличок, котрі викликають дизентерію, (колі-індекс) в 1 дм³, не більше 3. А наявність синьогнійної палички (Pseudomonas aeroginosa), КУО в 1 дм³ взагалі не допускається, оскільки вона спричинює розпад тканин.

Вимоги щодо вигляду готової продукції, тобто води, розлитої у пляшки, є такими:

-  під час закупорювання тари кроненпробкою з натуральною корковою прокладкою без захисного диска допускається в окремих пляшках наявність 2-3 шматочків пробки розміром не більше 2 мм;

- кожна пляшка має бути герметично закупорена і на кожну має бути наклеєна етикетка. На етикетці має бути зазначено:

-                назва підприємства виробника, його адреса, товарний знак і місце виготовлення;

-                назва води та її група;

-                мінералізація в г/дм³;

-                хімічний склад в мг/дм³ (для лікувально-столових);

-                призначення води (природна столова, лікувально-столова);

-                тип  води (натуральна негазована, слабогазована, сильногазована);

-                показання щодо лікувального застосування  (для лікувально-столових вод) згідно з додатком 1 згаданого стандарту із зазначенням: «Вживати за призначенням лікаря або несистематично як столовий напій»;

-                термін придатності до споживання (гарантійний термін зберігання мінеральних вод, насичених двоокисом вуглецю і фасованих в скляні пляшки, – один рік, з підвищеним вмістом органічних речовин – не більше шести місяців, залізистих – не більше чотирьох місяців від дня розливу. Термін зберігання мінеральних вод, насичених двоокисом вуглецю і фасованих в поліетилентерефталатові (ПЕТФ) пляшки і тетра-пак упаковку, а також натуральних мінеральних вод, фасованих в будь-який вид тари, передбачений стандартом, встановлюється у кожному окремому випадку;

-                умови зберігання;

-                дата розливу (число, місяць, рік);

-                місткість (л або дм³);

-                позначення цього стандарту;

-                штриховий код продукції.

Для здійснення контролю якості мінеральної води, розлитої в пляшки в кожній партії роблять вибірку одиниць продукції методом відбору об’єктів «всліпу» згідно з ГОСТ 18321.

Згідно із стандартом, встановлюють план контролю якості продукції. Для мінеральної води, розлитої у пляшки, тип плану контролю – одноступеневий, вид контролю – нормальний. Спеціальні рівні контролю: S2 – для оцінки органічних показників, S4 – для інших показників, які оцінюються при приймальному рівні дефектності AQL – 4,0.

Обсяг вибірки встановлюється залежно від обсягу контрольованої партії (партією називається кількість мінеральної води одної назви, розлитої в пляшки одного типу і розміру, одної дати випуску і оформленою одним документом про якість).

Повний обсяг вибірки перевіряють на відповідність вимогам нормативно-технічної документації за зовнішнім виглядом і за оформленням пляшок. Партію мінеральної води приймають, якщо кількість пляшок з водою, які мають деформацію, розриви, перекоси етикеток, природний осад солей у вибірці є меншою або дорівнює приймальному числу, і бракують, якщо кількість дефектних пляшок є більшою або дорівнює бракувальному числу. Приймальне і бракувальне число, а також всі обсяги вибірок для здійснення певного контролю, визначаються згідно із стандартом.

Згідно зі стандартом, проводять контроль відповідності об’єму води, масової частки двоокису вуглецю, хімічних і бактеріологічних показників готової продукції до встановлених вимог у визначеній вибірці для кожної партії і для кожного досліду (Наприклад: об’єм води у пляшках для вибірки з 14 пляшок перевіряється у 10 пляшках, а масова частка двоокису вуглецю – в 2 пляшках). Також відбирається певна вибірка для оцінки органолептичних показників.

Короткий хімічний аналіз мінеральної води для певної вибірки, який включає визначення основних іонів і мінералів, проводять з періодичністю не рідше одного разу в квартал для вод глибокого формування (понад 100 м) і щомісяця для вод неглибокої циркуляції (до 100 м). Повний  хімічний аналіз мінеральної води, який включає визначення компонентів згідно з існуючою нормативно-технічною документацією проводять із періодичністю не рідше одного разу в рік. Ці два види аналізів виконують у інститутах курортології  і фізіотерапії, на гідрогеологічних станціях курортів профспілок або у спеціальних гідрохімічних лабораторіях інших організацій.

При отриманні незадовільних результатів дослідів хоча би за одним показником, на які не встановлені приймальні і бракувальні числа, партію бракують.

Огляд деяких проблем

Справедливо можемо вважати наші мінеральні води справжнім багатством. Саме грамотне споживання мінеральної води може запобігти багатьом хворобам і навіть допомогти уникнути оперативного втручання. Але будь-якому багатству потрібен господар, який би добре знав, як це багатство берегти і примножувати. Ретельне дослідження і вивчення проблем, пов’язаних з виготовленням бутильованої мінеральної води, може, по-перше, запобігти шкоді здоров’ю споживача, який купує цю воду, і, по-друге, навчити раціонально використовувати ресурси мінеральної води. Основна проблема використання мінеральних вод - це існуюча нормативно-технічна база, яка, хоч і визнана застарілою і недосконалою, проте надалі лишається чинною. Стандарт має на сьогоднішній день вже 24 поправки, що значно ускладнює його розуміння. Назріла потреба його перевидання. Аналіз відповідності 94 технологічних інструкцій (ТІ) різних виробництв з обробки та розливу мінеральних вод нормативним документам показує, що дані ТІ не мають повної відповідності до чинних нормативних документів, а це, своєю чергою, створює ризик небезпеки для здоров’я споживачів. Згідно до Директиви ЄЕС 80/777 (від 15 липня 1980 року) „Про приведення у відповідність законів країн-членів ЄЕС, що належать до експлуатації та маркетингу природних мінеральних вод”, яка регламентує дану сферу виробництвав Європі, виникає потреба у внесенні деяких змін у існуючі нормативні документи:

-    усі мінеральні води повинні фасуватися безпосередньо з джерела;

-                не допускається обробка мінеральних вод жодними хімічними сполуками, за винятком діоксиду вуглецю як консерванту, оскільки при дотриманні усіх необхідних санітарно-епідеміологічних вимог у процесі розливу можливе запобігання мікробіологічному забрудненню води та отримання продукції високої якості;

-                переглянути список дезінфікуючих і мийних засобів, дозволений Міністерством охорони здоров’я України для обробки технологічного устаткування. Рекомендовано виключити деззасоби, що містять активний хлор;

-                скоротити термін зберігання мінеральних вод у резервуарах до розливу: для мінеральних природних столових до 2 діб, для лікувальних і лікувально-столових вод – до 1 доби;

-                розширити перелік споживчої тари, що використовується для розливу мінеральних вод;

-                переробити розділ щодо контролю якості готової продукції, у якому докладно описано проведення карантинізації продукції, яка не відповідає вимогам санітарно-бактеріологічних показників.

На основі тієї ж директиви вимальовується потреба у Реєстрі мінеральних вод. У цьому документі для кожної води мало б бути наведено мінімальний комплект даних, що однозначно описує продукт як питну мінеральну воду конкретного найменування з тільки їй притаманною характеристикою та сполученням компонентів хімічного складу. Однією з важливих переваг існування Реєстру була б можливість захисту якісної води від підробки шляхом ідентифікації хімічного складу згідно з Реєстром.

Значну увагу треба приділити тарі, в яку фасують воду. Лікарі віддають перевагу скляній тарі, оскільки скло є найбільш гігієнічним матеріалом. Проте все-таки найбільшого поширення зараз набула вода фасована у ПЕТФ-тару. Досліди на рослинних і тваринних біотестах засвідчили, що органічні сполуки, які мігрують з ПЕТФ-пляшок у воду, мають генотоксичну і мутагенну активність. Швидкість вимивання шкідливих речовин у фасовану воду залежить від часу і температури її зберігання, світлового режиму. Деякі види бактерій, виявлені в бутильованій воді,  викликають цитотоксичні ефекти. Тому біотестування, особливо на клітинному рівні, повинно бути включено в перелік критеріїв, за якими оцінюють якість бутильованих вод. Крім того, в Україні відсутній документ, який би регламентував вимоги до бутильованих вод, на відміну від Росії, де такий документ вже діє з 2002 року (СанПіН 2.1.4.1116-02 „Питна вода. Гігієнічні вимоги до якості води, розфасованої у ємкості. Контроль якості”).

До речі, в Україні вода контролюється за 28 показниками, тимчасом як у розвинених країнах вона перевіряється на наявність не менше сотні різноманітних забруднювачів, небезпечних для здоров’я. Так, наприклад, у США національні первинні нормативи питної води вимагають досліджувати її на наявність двох десятків неорганічних компонентів і понад п’ятдесят органічних сполук (далі йдуть такі показники, як радіонукліди, мікроорганізми та ін.). Окрім максимально допустимих рівнів забруднення (МСL), американці ввели показники, що характеризують рівень повної безпеки для здоров’я (MCLG), оскільки існують хімічні сполуки (акриламід, алахлор, бензол, діоксин, гептахлор та ін.), при потраплянні яких навіть у наймінімальніших дозах в організм людини виникають тяжкі хронічні захворювання. Кожні п’ять років американці вносять до нормативних вимог зміни, оскільки технічний розвиток спричинює появу нових забруднювачів.

Як вже згадувалося, мінеральні води, особливо в тому асортименті, який наявний в Україні, – це справжнє бальнеологічне багатство. І оскільки технологічний прогрес не стоїть на місці, досліджуються нові властивості мінеральних вод, відкриваються нові методи забезпечення кращих характеристик якості кінцевого продукту, то з усього вище сказаного можна зробити висновок, що тема користування природними питними мінеральними водами вимагає подальшого вивчення і періодичного оновлення нормативно-технічної бази.

О.А. Круглова, асп., Національний університет „Львівська політехніка”