Studiul Comparativ al Apelor Minerale din Romania

CUPRINS

Introducere

A existat vreodată un moment în care deschizând o sticlă de apă minerală gândul v-a dus la faptul că acesta reprezintă un moment unic în care după zeci, sute, uneori mii de ani de peregrinări apa reîntâlnește atmosfera ? Această apă pe care o consumați provine din picături de ploaie care au atins pământul în urmă cu sute de ani când nu se putea vorbi de o poluare așa masivă ca în zilele noastre.[1]

Apa reprezintă una dintre cele mai importante resurse fără de care existența vieții este imposibilă, din acest motiv este analizată și prezentată importanța apelor minerale din România, țară cu un potențial hidrografic spectaculos. La nivelul țării noastre există numeroase resurse de apă minerală naturală, resurse care sunt prezentate succint în această lucrare.

Lucrarea de față este structurată pe două părți, în partea teoretică sunt evidențiate ca punct de pornire câteva aspecte generale referitoare la apele minerale naturale, o clasificare a acestora precum și rolul benefic pe care acestea îl au asupra organismului uman. După definirea aspectelor generale, sunt prezentate principalele bazine hidrominerale existente în România, precum și normele tehnice de exploatare și de comercializare a apelor minerale. Pe lângă aceste norme este extrem de important, existența unui management al calității la nivelul societăților care se ocupă de exploatarea și comercializarea apelor minerale, care să manifeste o preocupare asupra asigurării unor condiții optime de procesare. Ca atare este dezvoltată și această tematică.

A doua parte, cea experimentală, evidențiază contribuțiile personale descrise prin intermediul unor analize fizico – chimice și studiul unor probe de apă minerală naturală din județul Bihor.

Țin să mulțumesc pe această cale doamnei profesor coordonator pentru sprijinul acordat în realizarea acestei lucrări.

Partea I – CONSIDERAȚII TEORETICE

Cap. 1 Apele minerale

Definiții și generalități

Apele minerale provin dintr-un mediu natural, în cazul izvoarelor naturale, sau dintr-un mediu artificial, cazul sondelor de captare, și au o componență chimico-fizică complexă având numeroase beneficii și efecte terapeutice asupra organismului.[2]

Societatea națională a apelor minerale definește apa minerală ca fiind o resursă naturală de o complexitate ridicată, creată de natură în subteran.[3]

Conceptul de apă minerală este definit în mod diferit în diverse zone geografice sau în unele cazuri în aceași zonă există o definiție diferită datorită profesiei fiecărui individ care încearcă să definească acest concept (medic, geolog, chimist, etc.). Principalele elemente care stau la definirea apelor minerale se referă la compoziția chimică a acestora, respectiv la prezența dioxidului de carbon sau la efectele terapeutice. La nivel legislativ întâlnim o definiție certă a conceptului de apă minerală, aceasta fiind următoarea: Apa minerală naturală este o apă pură din perspectivă microbiologică care provine din pânza freatică sau după caz dintr-un zăcământ acvifer subteran. Există câteva elemente definitorii de deosebire a apelor minerale naturale de apa obișnuită, acestea sunt: componenții minerali, puritatea sa originară și oligoelementele. Aceste caracteristici conferă apelor minerale naturale diverse proprietăți terapeutice care sunt evaluate din următoarele puncte de vedere:[4]

geologic și hidrologic;

fizic, chimic și fizico-chimic;

microbiologic;

farmacologic;

fiziologic;

clinic;

Apa reprezintă o resursă indispensabilă a organismelor vii, deoarece este întâlnită în toate reacțiile biologice. Imediat după naștere, organismul uman conține peste 90% apă, ulterior acest procentaj se diminuează și se stabilizează în jurul intervalului 58 respectiv 66 %. Astfel, la nivelul organismului uman, apa îndeplinește funcții bilogice elementare:[5]

reprezintă o componentă structurală a macromoleculelor;

este transportator de energie;

este dizolvant pentru substanțe cu masă moleculară mică;

este substrat și produs al reacțiilor enzimatice;

participă la termoreglare;

este agent de regenerare a vieții;

are rol structural;

are rol de mediu de reacție pentru procesele metabolice;

ajută la menținerea homeostaziei;

are rol în metabolismul macronutrienților;

reprezintă o sursă de , , , și alte diferite substanțe necesare organismului.

Există limite maxime ale anumitor specii chimice care pot exista în apă pentru ca aceasta să poată fi potabilă, aceste valori sunt redate în tabelul de mai jos:

Tabelul 1 – Valori maxime admise în apa potabilă

*(diferite forme de oxidare)

Sursa: Angela Caunii, Zoltan Szabadai, Noțiuni de Chimia și Igiena apei și Alimentului, Editura Solness, Timișoara 2013

Clasificarea apelor minerale

Criterii de clasificare a apelor minerale sunt multiple, în rândurile de mai jos vom prezenta câteva dintre acestea:[4]

După origini: Ape de profunzime, de suprafață și din pânzele subterane captive;

După viteza de circulație: ape cu dinamică mare, medie și redusă;

Pe baza temperaturii:

Termale (ape cu o temperatură de peste 20°C)

Reci (ape cu o temperatură sub 20°C)

După nivelul de mineralizare;

Pe baza presiunii osmotice;

Pe baza Ph-ului întâlnim ape alcaline sau acide;

Pe baza compoziției chimice întâlnim:

Ape alcaline și alcalino-teroase;

Ape cloruro-sodice;

Ape iodurate;

Ape sulfatate;

Ape feruginoase;

Ape arsenicale;

Ape sulfuroase;

Ape carbogazoase;

Ape radioactive;

Apele minerale naturale îmbuteliate se clasifică după următoarele criterii:[4]

Mineralizația totală

Dacă conținutul unei sticle de apă minerală se fierbe, după evaporarea integrală a apei, va rezulta un rezid alb de pulbere minerală, denumit reziduu sec. Astfel din punct de vedere al legislației europene și a celei naționale se întâlnește următoarea clasificare:

Tabelul 2 – Clasificarea apelor minerale în funcție de mineralizație

Sursa: Adrian Feru, Ghidul Apelor Minerale Naturale,

Patronatul Apelor Minerale APEMIN, Editura Novis, București 2012

Compoziția chimică

Conform clasificărilor științifice apele minerale sunt grupate după ponderea anionilor și cationilor prezenți în peste 20% din totalul compușilor chimici existenți într-un litru de apă analizat. După posibilitățile de asociere ionică existente, cele mai des întâlnite ape sunt:

Ape hidrogencarbonate cu subclasele:

Calcice;

Calcice – Magneziene;

Calcice – Sodice;

Sodice – Calcice;

Magneziene – Calcice;

Ape cloruate cu subclasele:

Sodice – Calcice;

Calcice – Sodice;

Sodice- Calcice – Magneziene;

Ape sulfate cu subclasele:

Calcice – Sodice;

Sodice – Magneziene;

Calcice – Magneziene;

Conform Hotărâri de Guvern 1020/2005 și a normelor europene din domeniu, apele minerale pot fi clasificate după gradul de concentrație a ionilor (mg/l) în felul următor:

Tabelul 3 – Clasificarea apelor minerale în funcție de concentrația ionilor în apă

Sursa: Adrian Feru, Ghidul Apelor Minerale Naturale,

Patronatul Apelor Minerale APEMIN, Editura Novis, București 2012

Aciditate – pH-ul

În funcție de valoarea pH-ului pot exista următoarele tipuri de ape minerale:

Ape acide – pH < 6,8

Ape neutre – 6,8 < pH < 7,2

Ape bazice pH > 7,2

Conținutul și originea

Apele minerale care la sursă prezintă un nivel al dioxidului de carbon sub 250 mg/l intră în categoria apelor necarbogazoase sau plate. Pe piața produselor de apă minerală, producătorii pot adăuga sau scoate dioxidul de carbon din apa minerală naturală, această faza de producție fiind perfect legală. Astfel se poate genera următoarea clasificare:

Tabelul 4 – Clasificarea apelor minerale în funcție de conținutul și originea

Sursa: Adrian Feru, Ghidul Apelor Minerale Naturale,

Patronatul Apelor Minerale APEMIN, Editura Novis, București 2012

Importanța apelor minerale pentru organism

Apa reprezintă aproximativ 75% din masa corporală a unui nou născut, respectiv 60% din cea a unei persoane adulte și 50% din masa corporală a unui vârstnic, ea regăsindu-se în structura organismului astfel:[6]

Sânge – 83%

Mușchi – 80%

Păr – 70%

Piele – 65%

Oase – 20%

O persoană poate să supraviețuiască fără mâncare aproximativ 30 de zile dar fără apă viața este periclitată în doar 3 zile. Procesul de reînoire a apei din corpul uman se realizează într-un ritm de 10 – 15% pe zi în cazul copiilor și de 3 – 6% pe zi în cazul persoanelor adulte, astfel în 5 săptămâni rezultă că 60% din corpul nostru se modifică în totalitate. Consumul zilnic normal de apă este de 2,5 litri, această cantitate asigură echilibrul necesar și compensează eliminările realizate prin transpirație, urină și respirației, iar necesarul de apă aferent perioadei de lactație este de 3-4 litri zilnic:

Tabelul 5 – Balanța de apă în organismul uman

Sursa: realizată de autor

Consumul de apă minerală naturală exercită un rol benefic asupra organismului și este amplificat de compoziția acestora în special de conținutul de săruri minerale. Aceste minerale se regăsesc disociate în apă sub forma unor electroliți cu sarcină pozitivă sau negativă. Principalii cationi întâlniți în apele minerale sunt: calciu, magneziu, sodiul și potasiu iar în categoria anionilor regăsim: bicarbondatul, clorul, sulfatul și azotații. La aceste substanțe se mai pot adăuga și oligoelementele: mangal, fier, fluorul, siliciul, seleniul, zincul, etc. Efectele lor benefice asupra organismului uman sunt redate în figura de mai jos:[7]

Tabelul 6 – Efectele benefice ale apei minerale

Sursa: Florin Vartolomei, Apele minerale și importanța

lor pentru organismul uman

Cap. 2 Apele minerale în România

2.1. Prezentarea principalelor zăcăminte hidrominerale

Harta principalelor zăcăminte hidrominerale existente pe teritoriul României, conform datelor furnizate de Societatea Națională a Apelor Minerale este următoarea:[3]

Figura 1 – Harta zăcămintelor hidrominerale

Sursa: http://www.snam.ro/datestatistice.html#

Din această imagine se poate observa că principalele zăcăminte existente la nivelul României de ape minerale natural carbogazoase sunt:

Certeze

Târgu Lăpuș

Borșa

Poiana Cosnei

Poiana Vinului

Dorna Candrenilor

Roșu

Poiana Negrii

Stânceni

Borsec

Tosorog

Siculeni

Jigodin

Sâncraiei

Tușnad

Biborțeni

Hășmaș Băi

Târgu Secuiesc

Bodoc

Zizin

Sacosu Mare

Buziaș II

Lipova

Boholt

Bacaia

Ape minerale natural necarbogazoase Ape minerale balneoterapeutice

Moara Dracului 32. Iași Nicolina

Iași Copoiu 33. Hălmaș Băi

Borsec 34. Covasna

Băile Herculane 35. Vața de Jos

Rieni

Stâna de Vale

Conform acelorași surse, respectiv Societatea Națională a Apelor Minerale, producția de apă minerală naturală îmbuteliată realizat în perioada 1990 – 2012 în România este următorul:

Figura 2 – Producția de apă minerală naturală îmbuteliată

Sursa: http://www.snam.ro/datestatistice.html#

Ordinul nr. 4/2015 al Agenției Naționale pentru Resurse Minerale care privea aprobarea apelor minerale recunoscute la nivelul României. Această listă este redată în tabelul de mai jos:

Tabelul 7 – Lista apelor minerale naturale recunoscute în România

Sursa: adaptare după Ordinul nr. 4/2015 al

Agenției Naționale pentru Resurse Minerale

2.2. Norme tehnice de exploatare și comercializare a apelor minerale

Orice cercetare hidrologică sau geologică efectuată pentru evidențierea apelor minerale naturale se realizează prin efectuarea unui raport geologic complex și explicit asupra condițiilor hidrologice ale acviferului care trebuie să conțină:[8]

tectonica și stratigrafia zonei;

condițiile hidrogeologice ale zonei;

condițiile de geneză a apei minerale;

descrierea surselor;

parametrii hidrologici ai surselor;

delimitarea zonelor de protecție;

evaluarea debitelor exploatabile;

studiul izotopilor de mediu;

realizarea unor hărți de indicare a surselor;

plan de situație;

În cazul analizării din punct de vedere chimic, fizic și fizico-chimic a apelor minerale există următoarele cerințe de studiu:[8]

debitul sursei;

temperatura apei la sursă;

temperatura mediului ambiant;

reziduul sec la temperatura de 180 °C, respectiv 260 °C;

conductivitatea electrică sau rezistivitatea;

conținutul în cationi și anioni;

concentrația ionilor de hidrogen (pH);

conținutul în substanțe nedisociate;

conținutul în elemente urmă;

radioactivitatea apei la sursă;

determinarea izotopilor din apă;

În cazul analizării din punct de vedere microbiologic a apelor minerale naturale la sursă există următoarele cerințe de studiu:

demonstrarea absenței paraziților;

demonstrarea absenței microorganismelor patogene;

determinarea numărului de germeni ce relevă contaminarea cu fecale;

absența Escherichia coli;

absența streptococilor fecali;

absența bacteriilor anaerobe sulfitoreductoare;

Pseudomonas aeruginosa absent;

determinarea conținutului total în microorganisme formatoare de colonii.

Echipamantele de explotare, înmagazinare, îmbuteliere, transport, trebuie să asigure evitarea oricărei posibile contaminări a apelor minerale și în același timp să conserve proprietățile apei, în acest sens se impun umătoarele:

protejarea surselor de apă împotriva oricărui factor de poluare;

realizarea instalațiilor de captare, de transport (conducte) și de păstrare din materale care să conserve din punct de vedere fizico-chimic proprietățile apei;

este interzis transportul apelor minerale naturale în alte recipiente decât cele autorizate;

în cazul indentificării unui nivel de poluare al apei minerale se suspendă imediat furnizarea acesteia;

Pe lângă aceste prevederi cu caracter normativ de exploatare a apelor minerale mai există și prevederile referitoare la etichetarea corectă a apelor minerale, acest proces fiind reglementate de următoarea legislație:

HG 1020/2005 pentru aprobarea normelor tehnice de exploatare și comercializare a apelor minerale naturale;

Ordinul 978/2006 referitor la etichetarea apei minerale naturale;

HG 106/2002 privind etichetarea alimentelor;

Etichetarea apelor minerale trebuie să informeze consumatorul cu privire la următoarele elemente:

compoziția chimică;

numele și locul de exploatare al sursei;

precizarea eventualelor tratări;

în cazul în care se depășește nivelul de 1,5mg/l fluor se va menționa că acel produs nu este recomandat consumului regulat al copiilor sub 7 ani;

se interzice menționarea oricărei caracteristici pe care apa nu o are;

se interzice indicarea unor proprietăți de prevenire, tratare sau vindecare a unor boli umane.[9]

Exemple de etichete ale apelor minerale comercializate în România:

2.3. Managementul calității

Pe lângă caracteristicile fizice și chimice ale apelor minerale naturale, este extrem de important existența unui management al calității existent la nivelul organizației care exploatează bazinele hidrominerale și care comercializează ape minerale naturale. Conceptul de calitate din perspectiva managementului este dificil de definit, deoarece cel mai important element definitoriu este reprezentat de percepția clienților, în acest sens între calitatea conceptului de proiectare, exploatare și procesare a produsului există o relație de interdependență, evidențiată în figura de mai jos:[10]

Figura 3 – Triunghiul calității

Sursa: http://academiacomerciala.ro/

Asigurarea calității reprezintă o sarcină continuă a organizațiilor, acestea trebuie să mențină ritmul cu modificările tehnologice și socio-culturale. Asigurarea calității se poate realiza prin mai multe mijloace, cele mai utilizate sunt:

Asigurarea calității prin control;

Asigurarea calității prin metode statistice;

Asigurarea calității prin motivarea personalului;

Asigurarea calității prin concepte integratoare;

Principalele funcții necesare procesului de asigurare a calității pe întreg parcursul procesului de exploatare și comercializare sunt:

controlarea calității materiilor prime și materialelor auxiliare;

respectarea normelorde păstrare și depozitare a materiilor prime și a materialelor auziliare;

controlul calității în diferite etape ale procesului de producție;

prelevarea de probe și analiza acestora;

îndepărtarea produselor neconforme din punct de vedere calitativ;

calibrarea și întreținerea echipamentelor tehnologice;

controlul înregistrărilor;

controlul documentelor;

realizarea de audituri interne;

realizarea de acțiuni preventive;

controlul calității asupra produselor finite;

Pe lângă aceste funcții sunt necesare o serie de documente care asigură monitorizarea procesului de producție, spre exemplu identificarea unui material sau a unui produs neconform se face cu ajutorul unei etichete precum cea de mai jos:[9]

În aceasta figură este prezentat procesul tipic pentru îmbutelierea apelor minerale:

Calitatea procesului se realizează prin următoarele documente:

Se recomandă utilizarea unui sistem de management al calității totale, cel mai eficient sistem de management orientat spre calitate fiind ciclul PDCA, sistem exemplificat în figura de mai jos:[11]

Figura 4-Sistemul de management al calității referitor proces

Sursa: Enătescu, A.M. și Enătescu, M., Calitate Terminologie comentată.

Editura Tehnică, București, 2000 pag 296

Cap. 3 Ape minerale terapeutice

3.1. Legislația

Legislația din domeniul apelor minerale naturale existentă la nivelul României este următoarea:

LEGEA NR. 85/2003 – Legea mineritului republicată;

LEGEA NR. 107/1996 – Legea apelor;

LEGEA NR. 458/2002 – Legea privind calitatea apei potabile;

DECRETUL GUVERNAMENTAL NR. 760/2001;

DECRETUL GUVERNAMENTAL NR. 786/1997;

STANDARDUL ROMÂN NR. 4450/1997;

STANDARDUL ROMÂN NR. 258/1993;

STANDARDUL ROMÂN NR. 1629-2/1-1997;

ORDINUL AGENȚIEI NAȚIONALE PENTRU RESURSE MINERALE NR. 146/1998;

ORDINUL 978/2006;

HOTĂRÂREA DE GUVERN 1020/2005;

HOTĂRÂREA DE GUVERN 106/2002;

DIRECTIVA 80/777/EC revizuită privind exploatarea și comercializarea apelor minerale;

DIRECTIVA 2003/40/EC de stabilire a listei, limitelor de concentrație și a cerințelor de etichetare a apelor minerale;

CODEX STANDARD 108.1981 Ape Minerale Naturale;

3.2. Caracteristici și recomandări privind apele minerale terapeutice din România

Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară (EFSA) a realizat două raportări științifice privind consumul de apă. Una dintre acestea se referă la valorile de referință privind consumul de apă la populație în funcție de starea fiziologică a acesteia și demnostrează că un consum adecvat de apă ajută la menținerea unor funcții fiziologice în condiții optime de funcționare. Această preocupare privind consumul de lichide este una majoră în ultima perioadă, se pot observa diferite reclame inclusiv în mass-media care informează populația cu privire la consumul minim de lichide. EFSA a prezentat inclusiv valorile recomandate pentru consumul de apă, acestea fiind redate în tabelul de mai jos:[12]

Tabelul 8 – Consumul de apă recomandat de EFSA

Susa: EFSA

Apele terapeutice sunt de următoarele tipuri:

a) oligometalice – acratice;

b) alcaline si alcalinoteroase -bicarbonatate, sodice, calcice, magneziene;

c) clorurate-sodice – sarate;

d) iodurate;

e) bromurate;

f) sulfatate;

g) feruginoase;

h) arsenicale;

i) sulfuroase;

j) carbogazoase;

k) radioactive;

Tabelul 9 – Caracteristicile apelor minerale terapeutice

Sursa: realizată de autor

Partea a II-a – CONTRIBUȚII PERSONALE

Cap. 4 Studiul comparativ al compoziției apelor minerale naturale din județul Bihor

4.1. Motivația cercetării

Am ales această temă, “Studiul comparativ al apelor minerale din România”, deoarece apa trebuie să dețină un loc primordial in viața fiecarei persoane, omul fiind alcătuit din aproximativ 70% apă. Apa se găsește în fiecare fibră musculară și țesut al fiecărui organism viu, este o substanță absolut indispensabilă vieții, indiferent de forma acesteia.

Apa minerală este o resursă creată de natură în laboratoarele ei subterane, iar țara noastră este una dintre țările cu cea mai mare varietate de ape minerale de pe continent: 60% din rezervele de apă minerală ale Europei sunt în România. Legislația românească în domeniu, definește apa minerală naturală ca fiind o apă exclusiv subterană, formată dintr-un complex bogat în săruri minerale, asigurand-o de puritate și protecție absolută față de poluare; aceste ape au o mare varietate hidrochimică, predominante fiind trei tipuri: carbogazoase, sărate, sulfuroase și sulfatate.

În România se găsesc numeroase izvoare cu apă minerală (Govora, Biborțeni, Lipova, Borsec, Vatra Dornei, Moneasa, Dorna, Căciulata, Călimanești, etc.), în jurul cărora s-au amenajat importante stațiuni. Acumulările de apă minerală din România se dezvoltă în formațiuni geologice de o mare varietate petrografică si litologică, în condiții structurale foarte diverse. La noi în țara se îmbuteliază anual cca. 11 milioane de hectolitri de apă minerală, consumul intern fiind de 35 de milioane hectolitri, cu un ritm modest de creștere de 5% de la an la an.[4]

Apele minerale au fost cunoscute și folosite din cele mai îndepartate vremuri, însă efectele lor benefice asupra sănatății oamenilor, au fost cercetate relativ târziu. Mulți oameni cunosc importanța apelor minerale în ceea ce privește sănătatea lor, de aceea o folosesc nu doar ca pe un aliment, ci și în scopuri terapeutice individuale. Se recomandă cu siguranță persoanelor care prezintă carențe de calciu si magneziu, persoanelor care au intoleranță la lactate, în afecțiuni ale rinichilor sau ale bilei, este un stimulent al digestiei, este indicată în afecțiuni respiratorii precum astmul sau bronșita.

Figura 5-Unghie cu carențe de calciu și magneziu

Sursa: http://sanatate.bzi.ro/cand-si-de-ce-ai-nevoie-de-magneziu-si-calciu-56063

Protejarea apelor reprezintă un interes general, o prioritate pentru comunitate, iar acest lucru este posibil prin unirea eforturilor tuturor factorilor locali si naționali.

În concluzie, omul trebuie să fie conștient de importanța majoră a apei in viața lui, să învețe să aprecieze și să valorifice numeroasele resurse naturale care ne stau la îndemână în țară, atât pentru sănătatea fizică, cât și psihică.

4.2.Scopul și obiectivele cercetării

Scopul cercetării de față este acela de a determina cu cât mai mare exactitate cantitatea de microelemente din apele minerale naturale Hera și Izvorul Minunilor produse din marca European Drinks.

Apa minerală Izvorul Minunilor este adusă spre pelucrare la platformele de producție prin conducte de inox, pe o distanță de 28 km de la o altitudinie de 1.112 metri din vestita stațiune turistică Stâna de Vale – Bihor, iar apa minerală Hera este adusă din comuna Budureasa, județul Bihor.[13]

Figura 6-Apa minerală Hera Figura 7-Apa minerală Izvorul Minunilor

Obiectivul cercetării este reprezentat de evidențierea diferențelor de nitrați, nitriți și microelemente din aceste două ape minerale.

4.3.Materiale și metode

4.3.1.Determinarea proprietăților chimice și fizice ale apei minerale

Determinarea clorului (Cl-) – se face printr-o metodă volumetrică în mediu de HNO3 (pentru a facilita disocierea clorurilor) în prezența indicatorului de alaun de

fier. Se adaugă după necesitate o soluție de azotat de argint în exces, care se titrează cu sulfocianură de amoniu.

Cl-(din apã) + AgNO3(exces) →AgCl↓(precipitat) + NO3-

AgNO3(surplus) + NH4SCN → AgSCNH + NH4NO3

NH4SCN + Fe (NH4)2(SO4)2 →FeSCN +2(NH4)2SO4

Determinarea bromului (Br – )

Bromul, separat din combinațiile sale de oxidanți este dozat colorimetric cu ajutorul specolului.

Determinarea iodului (I-) – se realizează volumetric, în prezența următorilor reactivi: acid clorhidric, carbonat de sodiu, tiosulfat de sodiu, perhidrol, sulfură de carbon.

Reacțiile care au loc:

2I- +H2O2→I2

2I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6

Determinarea compușilor cu azot (ionul amoniu, amidogenul, ionul nitric)

Metoda constă în titrarea amoniacului rezultat din distilarea probei în diferite faze prin titrarea succesivă a apei cu carbonat de magneziu și aliaj Dervada. Se folosește aparatul Aubin. După distilarea fiecărei faze, dozarea se face în prezență de roșu de metil și surplus de H2SO4 care se titrează cu NaOH.

Determinarea ionului nitros (NO2- )

Metoda se bazează pe dozarea colorimetrică a compusului de culoare roșie care rezultă în urma dizolvării unei amine aromatice cu azotiți în mediu acid.

Determinarea ionului sulfuric (SO42-)

Se realizează prin metoda gravimetrică. Această metodă constă în precipitarea ionului SO42 cu clorurã de bariu (BaCl2) în exces în mediu de HCl.

Determinarea ionului bicarbonic (HCO3- )

Pentru determinarea ionului HCO3- se folosește metoda volumetrică în prezența indicatorului de metilorange. Se titreazã cu o soluție de acid clorhidric.

HCO3-(din apã) + HCl →CO2 + H2O + Cl-

Determinarea ionilor de sodiu, potasiu și litiu

Pentru determinarea acestor ioni se utilizează metoda flamfotometrică (analiza cantitativă spectrală).

Determinarea ferului (Fe2+) – se face dupã reducerea Fe3+ la Fe2+.

Reactivi folosiți: soluție de ortofenantrolină dizolvată în alcool etilic, clorhidrat de hidroxilamină, soluție tampon de acetat de amoniu, acid clorhidric, amoniac concentrat. Determinarea Fe2+ se face spectrofotometric.

Determinarea ionilor de Ca2+ și Mg2+ – se obține prin metoda complexo-metrică.

Această metodă se bazează pe proprietatea pe care o are sarea disodică a acidului etilen-diaminotetracetic, numită și complexan III, de a da combinații complexe cu cationii sărurilor de calciu și magneziu.

k) Determinarea substanțelor oxidabile

Metoda constă in oxidarea acestora cu permanganat de potasiu, în mediu acid sau bazic în funcție de conținutul de cloruri al apei.

Reactivi necesari: permanganat de K, soluție de acid sulfuric, acid oxalic.

l) Determinarea CO2- dozarea dioxidului de carbon se realizează prin metoda volumetrică. Reactivi necesari: NaOH, fenoftaleină, acid clorhidric.

Reacțiile care au loc:

CO2 + H2O + NaOH → Na2CO3 + H2O

NaOH(surplus) + HCl → NaCl + H2O

m) Determinarea acidului metasilicic (H2SiO3)

Acidul metasilicic se determină colorimetric.

Reactivi folosiți: soluție de sare Mohr, molibdat de amoniu, soluție tampon de acetat de amoniu.

n) Metode fizice de analiză a apelor minerale

Densitatea apei minerale se determină cu ajutorul balanței Morh-Westphal, cu care se măsoară forța arhimedică pe care lichidul o exercită asupra unui plutitor cu volum constant. Deoarece densitatea este influențată sensibil de temperatură este necesară corelarea cu acest parametru a densității apei minerale.

Conductivitatea, exprimată în ρS/m, TBS (totalul de substanțe dizolvate) exprimat în mg/L și salinitatea se determină cu ajutorul conductivimetrului.

Determinarea pH-ului se face cu ajutorul unui pH-metru.[14]

4.3.2. Caracteristici de calitate a apelor minerale

Calitatea apei poate fi analizată din mai multe perspective, însă controlul parametrilor de calitate ai apelor minerale naturale se pot grupa în modul următor:

Proprietăți organoleptice;

Proprietăți fizice;

Proprietăți chimice;

Parametrii globali ai calității apei;

4.3.2.1. Proprietăți organoleptice

În cadrul acestor proprietăți se vor analiza gustul și mirosul apei, în acest sens o apă potabilă cu un coeficient de calitate ridicat trebuie să aibe un gust plăcut, acesta datorându-se proprietăților minerale și a gazelor dizolvate, această formulă trebuind să potolească senzația de sete.

Pe baza gustului se pot distinge diferite caracteristici ale apei, spre exemplu un gust amărui sugerează prezența ionului într-un nivel de concentrație mai ridicat decât 400 mg/l, un gust astrigent sugerează prezența sărurilor metalelor grele într-un nivel de concentrație cuprins între 10 – 15 mg/l. Această formă de control organoleptică se realizează în momentul recoltării, apa trebuind să aibe o temperatură cuprinsă între 10 – 15 °C.

Așa cum am afirmat și anterior, pe lângă gust mai se poate analiza și mirosul apei, în acest sens o apă potabilă cu un coeficient de calitate ridicat trebuie să nu aibă miros, apariția unui miros fiind rezultatul unor substanțe organice aflate în descompunere sau a unor substanțe volatile de proveniență industrială.

Studiile realizate în acest sens indică existența a 5 grade de intensitate a mirosului, acestea fiind redate în tabelul de mai jos:[15]

Tabelul 10 – Grade ale mirosului și gustului

Sursa: Angela Caunii, Zoltan Szabadai, Noțiuni de Chimia și

Igiena apei și Alimentului,Editura Solness, Timișoara 2013

4.3.2.2. Proprietățile fizice

Culoarea – în marea majoritate a cazurilor, probele de apă sunt colorate, acest fapt se datorează prezenței diferitor substanțe dizolvate, a suspensiilor fine și a sistemelor coloidale. Determinarea cantitativă se realizează vizual prin compararea cu o serie de soluții etalon. Aceste soluții etalon sunt:

Soluții etalon cu cloroplatinat de cobalt – 1 grad de culoare echivalează cu culoarea unei soluții de hexacloroplatinat de cobalt care are o concentrație de 1 mg / l de soluție.

Figura anterioară prezintă secvența etapelor necesare pentru prepararea soluției stoc 1.

Concentrația hexacloroplatinatului de cobalt aferentă acestui compus corespunde la o culoare de 500 grade. Din această soluție se realizează prin intermediul diluițiilor următoarea serie de soluții de lucru:

Tabelul 11 – Soluții etalon cu cloroplatinat de cobalt

Sursa: Angela Caunii, Zoltan Szabadai, Noțiuni de Chimia și

Igiena apei și Alimentului,Editura Solness, Timișoara 2013

Soluție etalon cu dicromat de cobalt – această soluție se realizează din sulfat de cobalt și dicromat de potasiu (II )conform figurii de mai jos:

Prin amestecul acestor soluții, respectiv soluția I și soluția II, în rapoarte volumetrice distincte, se realizează seria de soluții etalon care se compară cu proba de apă analizată. În tabelul 12 sunt redate rapoartele volumetrice de amestecare, precum și gradul convențional.[16]

Tabelul 12 – Rapoarte volumetrice

Sursa: Angela Caunii, Zoltan Szabadai, Noțiuni de Chimia și

Igiena apei și Alimentului,Editura Solness, Timișoara 2013

Turbitatea apelor poate fi determinată de particule fine aflate în suspensie, aceste particule în cele mai multe cazuri reprezintă un suport nutritiv pentru germeni patogeni. Nivelul turbidității se determină prin următoarele modalități:

prin efectul Tyndall;

prin determinarea absorției optice;

Secvența operațiilor de preparare a seriei de soluții etalon necesare pentru identificarea gradului de turbiditate este prezentată în figura și în tabelul de mai jos:[16]

Tabelul 13 – Soluții etalon cu dicromat de cobalt

Sursa: Angela Caunii, Zoltan Szabadai, Noțiuni de Chimia și

Igiena apei și Alimentului,Editura Solness, Timișoara 2013

Turbiditatea probelor de apă se pot estima fie vizual sau cu ajutorul unui instrumnetar specific prin intermediul cărora se realizează o comparație cu soluțiile etalon. La determinarea turbidității prin absorție optică se măsoară absorbanța probei de apă la următoarele lungimi de undă și grosimi de cuvă:[17]

= 0,5 cm; = 500 nm;

= 1,0 cm; = 420 nm;

Suspensii totale

Determinarea suspensiilor solide are la bază filtrarea probelor de apă, evaporarea la sec, precum și determinarea masei reziduului (). În paralel se evaporă la sec aceași cantitate de apă și se determină masa reziduului rezultat , Aceste operații sunt reprezentate sub formă grafică în schema de mai jos:

Reziduul fix, reprezintă o noțiune care se referă la ansamblul substanțelor anorganice și organice, dizolvate în proba de apă, și care la temperatura de 105°C nu sunt volatile. Această determinare se realizează prin evaporarea probei la sec, ulterior încălzirea la 105°C.

Reziduul calcinat, se referă la acel reziduu care rămâne după calcinare la temeperatura de 525 ± 25 °C. Acest rezultat se exprimă ca masă remanentă (mg/l). [16]

4.3.2.3. Proprietăți chimice

Aciditatea apei

Procesul de disociere a unui acid HA într-o soluție apoasă diluată include transferul unui proton de la acid la apă, astfel rezultând acidul :

HA + ↔ +

Constanta de disociere (K) reprezintă tendința unui acid de a se disocia, această constantă se exprimă prin intermediul următoarei expresii:

K=

În această relație, prin intermediul parantezelor drepte se indică concentrațiile molare ale speciilor respective.

În exprimarea cantitativă a tăriei acide se folosește exponentul de aciditate ( acesta se calculează după formula:

= = –

Acizii slabi se caracterizează printr-o slabă tendință de a ceda protoni moleculelor de apă, iar acei acizi care cedează cu ușurință protoni sunt acizi mai tari, aceștia din urmă având un coeficient mai mic. La titrarea acizilor slabi care au o bază tare (ex. NaOH) se vor obține curbe de titrare asemănătoare pentru diferiți acizi. Valoarea a unui acid se poate determina cu ajutorul pH-ului prin intermediul relației Henderson – Hasselbalch în felul următor:

= ; [] = ·

– = – –

pH = p + (Henderson – Hasselbalch)

sub formă generală

pH = p +

Această ecuație permite determinarea constantei de aciditate p a unui acid din raport molar al speciilor acceptoare și donoare de protoni la un anumit nivel al pH-ului.[17]

Alcalinitatea apei

Alcanilitatea apei este cauzată de prezența hidroxizilor solubili, bicarbonaților metalelor alcaline și carbonaților alcalini.

Alcalinitatea permanentă este rezultatul prezenței bazelor libere și a carbonaților alcalini. Aceasta rezultă din titrarea cu acid clorhidric în prezența indicatorului acido-bazic fenolftaleină (viraj la pH 8,2)

NaOH + HCl → NaCl +

+ HCl → + KCl

Ecuațiile de mai sus ilustrează mersul titrării acido-bazice.

Alcalinitatea totală este rezultatul prezenței bazelor libere, a bicarbonaților alcalino-pământoși și a carbonaților alcalini. Aceasta rezultă din titrarea cu acid clorhidric în prezența indicatorului acido-bazic metilorange (viraj la pH 4,4)

NaOH + HCl → NaCl +

+ HCl → + KCl

Ca + 2HCl → Ca+ 2

Ecuațiile de mai sus ilustrează mersul titrării.[17]

Duritatea apei

Duritatea apei este cauzată de prezența cationilor (excepție fac cationii metalelor alcaline). Cei mai reprezentativi cantioni sunt , respectiv . Apa care are o duritate ridicată se caracterizează prin:

gust neplăcut;

formarea de săpunuri insolubile;

depunerea de săruri insolubile la fierbere;

Există două forme de duritate, o duritate temporală care se datorează bicarbonaților de magneziu și calciu și o duritate permanentă care apare în prezența altor săruri de magneziu și calciu (sulfat, azot, clorură, etc);

Exprimarea nivelului de duritate al apei se poate realiza în două moduri:

a) Grade germane (1 gr. G = 10 mg CaO/l)

b) Grade franceze (1 gr. F = 10 mg Ca/l)

Determinarea nivelului de duritate totală se realizează prin titrare cu soluție de edetat disodic (EDTA) în prezența indicatorului negru de Eriocrom (viraj de la roșu la albastru)

Duritatea totală pentru modul de calcul exprimat în grade germane are următoarea formulă de calcul:

V = volumul exprimat în ml de soluție 0,01 M (EDTA) consumat la titrare;

F = factorul soluției (EDTA)

v = volumul exprimat în ml al probei de apă;

Determinarea nivelului de duritate temporară se determină prin titrarea carbonaților și bicarbonaților de calciu și magneziu cu un acid mineral în prezența indicatorului acido-bazic metilorange (viraj de la galben la galben-portocaliu).[17]

Duritatea totală pentru modul de calcul exprimat în grade germane are următoarea formulă de calcul:

V = volumul exprimat în ml de soluție 0,01 M (EDTA) consumat la titrare;

F = factorul soluției (EDTA)

v = volumul exprimat în ml al probei de apă;

4.3.2.4. Parametrii globali ai calității apei

Calitatea apei poate să fie influențată prin intervenția realizată asupra parametrilor de calitate, aceste operații putând fi atât fizice cât și chimice, cele mai uzuale procedee sunt redate sub formă generală în rândurile de mai jos:[5]

Reducerea salinității prin:

distilare;

electroliză;

reținerea ionilor pe rășini scumbătoare de ioni;

Îndepărtarea gazelor dizolvate (, , )

filtrarea apei prin intermediul unui strat de calcar;

tratarea apei cu var, urmată de pulverizare în tunuri speciale și filtrarea prin strat de așchii de oțel;

Îmbunătățirea gustului/mirosului:

filtrare prin strat de cărbune activ;

tratarea apei cu Cu ( 0,1 – 1 mg/l)

Dezinfectarea apei

Metode fizice Metode chimice

Ultrasunete Clorinare

Radiații UV Ozonizare

Radiații ionizate Tratare cu argint metalic

a) Procesul de clorinare se poate realiza cu:

clor gazos;

hipoclorit de calciu;

hipoclorit de sodiu;

dioxid de clor;

2Cl + → HCl + HCl

dioxid de clor oxiacizi ai clorului

cu cloramine

Acest proces nu este recomandat în cazul în care apa conține fenol sau derivați fenolici, în astfel de cazuri rezultă formați fenolici cloruați foarte toxici.

b) Ozonizarea reprezintă procesul de tratare a apei cu aer ozonizat, 3-4 g/ , avantajele utilizării acestei metode constau în micșorarea timpului de dezinfecție și în faptul că excesul de se descompune într-un mod care nu produce produși nocivi:

c) Tratarea cu argint metalic, substanța care în contact cu apa eliberează ioni care au proprietatea de a inhiba înmulțirea microorganismelor.[5]

4.4. Rezultate și discuții

În urma determinărilor s-au obținut următoarele valori conținute în apele minerale naturale Izvorul Minunilor și Hera:

Tabelul 14 – Valorile obținute

Sursa: realizată de autor

Din acest tabel se observă că prin metoda folosită, cianurile libere nu au putut fi determinate pentru apa minerală Hera, fiind sub limita de detecție a metodei utilizate.

În continuare vor fi redate graficele pentru cele două ape minerale, pentru a putea vizualiza cu ușurință proporțiile de microelemente specifice detectate pentru fiecare apă.

Figura 8 – Proporțiile de microelemente specifice regăsite în apa minerală

Izvorul Minunilor (mg/l)

Figura 9 – Proporțiile de microelemente specifice regăsite în apa minerală Hera (mg/l)

În continuare, cu ajutorul datelor obținute, vor fi comparate cele două ape minerale supuse studiului în funcție de cantitățile de microelemente regăsite (unitatea de masură a valorilor este: mg/l probă):

Calciu și Magneziu: din grafic se observă concentrația de calciu, care este mai mare în apa minerală Hera, iar concentrația de magneziu este mai mare în apa minerală Izvorul Minunilor:

Figura 10 – Concentrația de Calciu si Magneziu din apa minerală Hera și Izvorul Minunilor

Sodiu și Potasiul: din grafic se observă concentrația de sodiu, care este mai mare în apa minerală Hera, iar concentrația de potasiu este mai mare în apa minerală Izvorul Minunilor:

Figura 11 – Concentrația de Sodiu si Potasiu din apa minerală Hera și Izvorul Minunilor

Nitrați și Nitriți: din grafic se observă concentrația de nitrați, care este mai mare în apa minerală Izvorul Minunilor, iar concentrația de nitriți este aceeași în ambele ape minerale:

Figura 12-Concentrația de Nitrați si Nitriți din apa minerală Hera și Izvorul Minunilor

Sulfați: din grafic se observă concentrația de sulf, care este mai mare în apa minerală Hera față de apa minerală Izvorul Minunilor:

Figura 13 – Concentrația de Sulfați din apa minerală Hera și Izvorul Minunilor

Hidrogencarbonați si dioxid de carbon dizolvat: din grafic se observă concentrația de hidrogencarbonați, care este mai mare în apa minerală Hera, iar concentrația de dioxid de carbon dizolvat este mai mare tot in apa minerală Hera:

Figura 14 – Concentrația de Hidrogencarbonați si CO2 dizolvat din apa minerală Hera și Izvorul Minunilor

4.5. Concluzii

Din totalul datelor obținute reiese că microelementele prezente în apele minerale studiate se regăsesc în proporții variabile, nedepășind însă valoarea maximă admisă.

Astfel, cele două ape minerale consumate moderat au multiple beneficii.

Pline de minerale, dar nu excesiv, ajută la buna funcționare a organelor și mușchilor, calciul – ajută la întărirea oaselor și a dinților, magneziul – este eficient în tratarea oboselii și a stărilor de irascibilitate și are grijă de buna funcționare a nervilor și musculaturii, sodiul – ajută la menținerea echilibrului intern al organismului, potasiul și fierul – ajută la întreținerea sănătoasă a pielii prin păstrarea echilibrului PH-lui, iar vara este un aliat bun împotriva deshidratării.[18]

Apele minerale diferă în funcție de conținutul de ioni și minerale și au gusturi diferite. Evaluarea comparativă la nivel gustativ se face prin probe de apă privind: aspectul vizual (culoare, limpiditate, perlaj), impresie olfactivă, impresie gustativă (aroma, post-gust) și impresie globală (echilibru, corpolență).[19]

Astfel, este de preferat să se consume apă plată, care este echivalentă cu cea minerală, din punct de vedere al sărurilor și are un nivel scăzut de substanțe carbogazoase.

Apa folosită de om trebuie să întrunească anumite proprietăți organoleptice fizice și chimice ce pot fi determinate cu ajutorul analizei fizico-chimice a apei.

Concluzii Finale

Ca să existăm, avem nevoie de aer, apă, hrană, căldură, lumină. Nimic nu poate fi conceput în lume fără apă. Se pare că datorită consumului mare de apă, populația globală va suferi de sete.

Apa are un rol esențial în întreținerea vieții. Fără apă nu ar putea exista viață.

În organism, apa intră în compoziția organelor, țesuturilor și lichidelor biologice. Ea dizolvă și transportă substanțele asimilate si dezasimilate, menține constantă concentrația sărurilor și evaporându-se pe suprafața corpului ia parte la reglarea temperaturii.[20]

Așadar, apa ajută la buna funcționare a organismului, la scăderea in greutate și la menținerea unei mase corporale adecvate.

Înlocuirea apei cu alte lchide ar putea duce la apariția bolilor precum: diabet, boli cardio-vasculare, hepatită, afecțiuni gastrice, iar deshidratarea conduce la creșterea glicemiei, agravarea bolilor de inimă sau a celor de rinichi.[21]

Chiar dacă sunt conștienți de importanța consumului a cel puțin 2 litri de apă pe zi, marea majoritate a populației reușește să consume doar jumatate din acest necesar zilnic.

Este indicat să se consume din când în măcar un pahar de apă minerală pentru a menține echilibrul și puterea organismului.

Anexa 1

Anexa 2

Bibliografie

Gheorghe Mencinicopschi, Crezi că știi ce bei? Apa și hidratarea. Editura Coreus. București 2014

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ap%C4%83_mineral%C4%83

S.N.A.M.

Adrian Feru, Ghidul Apelor Minerale Naturale, Patronatul Apelor Minerale APEMIN, Editura Novis, București 2012

Angela Caunii, Zoltan Szabadai, Noțiuni de Chimia și Igiena apei și Alimentului,Editura Solness, Timișoara 2013

Florin Vartolomei, Apele minerale și importanța lor pentru organismul uman

Cuciureanu R., Bulea D., Florică I., Prunel A., Pașcu M., Estimarea aportului zilnic de microelemente prin consum de alimente Rev. Med. Chirurg. a Societății de Medici și Naturaliști din Iași, 109, 4, Supliment 1, 201 – 204, ISSN 0048 – 7848, 2005

http://www.legex.ro/Hotararea-1020-2005-53546.aspx

Căunii A., Aplicarea mixului de marketing la crearea alimentelor funcționale, Ed. Eurobit, Timișoara 2011

http://academiacomerciala.ro/

Enătescu, A.M. și Enătescu, M., Calitate Terminologie comentată. Editura Tehnică, București, 2000

http://europa.eu/about-eu/agencies/regulatory_agencies_bodies/policy_agencies/efsa/index_ro.htm

http://www.izvorulminunilor.ro/

Constantin Munteanu, „Răspunsul glial la litiu și apa minerală litiniferă MARIA de la Malnaș-Băi” 2009

Butnariu M. Chimie generală, Ed. Mirton, Timișoara 2006

Butnariu M. Chimie analitică și analiză instrumentală – noțiuni teoretice și practice. Editura Mirton. Timișoara 2007

Butnariu M. Chimie analitică și instrumentală, Metode de laborator, Ed. Orizonturi Universitare, Timișoara 2005

Beneficiile consumului de apă minerală asupra organismului

Marcu A. și colab.: Metode utilizate in monitorizarea stării de sănătate publică. Institutul de Sănătate publică. București. 2002

Apa plată sau minerală? Beneficii, dezavantaje şi consumul printre români!

Iacobiciu I., Olariu R., Calma C., Parazitologie medicală, Ed. Mirton, Timișoara 2003