Классификация для бальнео- (от лат. balneum - ванна, купание - для наружного применения) и питьевого лечения, по химическому составу, физическим свойствам и лечебному значению в соответствии с медицинской классификацией России, природные минеральные воды подразделяются на 8 основных бальнеологических групп:
I - без специфических компонентов и свойств (действие которых определяется ионным составом и минерализацией);
II - углекислые;
III - сероводородные (сульфидные);
IV - железистые, мышьяксодержащие и полиметаллические с повышенным содержанием марганца, меди, свинца, цинка и др.;
V - бромные, йодные и йодобромные;
VI - радоновые (радиоактивные);
VII - кремнистые термальные;
VIII - слабоминерализованные с высоким содержанием органических веществ.
IX. Борсодержащие воды.

Воды свыше 35 г/л минерализации - называются рассолами, они применяются в лечебных целях в разведении пресной или морской водой.

Для отнесения минеральных вод к той или иной бальнеологической группе используется совокупность количественных показателей и признаков:
1) общая минерализация вод (суммарное содержание растворенных компонентов),
2) ионный состав минеральных вод,
3) газовый состав и газонасыщенность,
4) содержание в водах терапевтически активных компонентов (минеральных и органических),
5) радиоактивность вод,
6) активная реакция воды, характеризуемая величиной pH,
7) температура вод.

Величина и значения перечисленных показателей должны определяться экспериментально на основании объективных изменений, происходящих в организме под воздействием минеральных вод при их внутреннем или наружном применении. При этом ведущими моментами должны быть два пороговых значения: минимальное для определения полезного действия минеральных вод и максимальное (или токсическое) — предельно допустимое, при котором возможны неблагоприятные последствия.

Минеральные воды, действие которых определяется ионным составом и минерализацией
Данная группа минеральных вод объединяет различные по ионному составу воды с минерализацией от 1 до 300 г/л (рассолы с более высокой минерализацией за редчайшим исключением в практике курортологии не используются). Они составляют основную массу подземной гидросферы и распространены чрезвычайно широко в пределах провинции.

Сульфатные и сульфатно-хлоридные воды формируются в верхней зоне осадочного чехла в породах, содержащих гипс или ангидрид, растворение и выщелачивание которых приводит к накоплению в водах сульфатов. Катионный состав зависит от степени промытости водовмещающих отложений: в хорошо промытых породах идет накопление кальция, в менее промытых — кальция и магния. В наиболее погруженных структурах образуются хлоридно-сульфатные натриевые воды. Указанные воды широко развиты в северной половине Европейской части бывшего СССР, Туркмении, Казахстане и южной половине Восточной Сибири.

Сульфатные воды различного катионного состава являются основным типом лечебных питьевых вод Европейской части России. Для лечебного внутреннего применения используются сульфатно-хлоридные и сульфатно-гидрокарбонатные воды.

Хлоридные воды являются преобладающим типом в подземной гидросфере, занимая большую часть осадочного чехла, пня развиты почти на всей площади Европейской части бывшего СССР, Западной и Восточной Сибири, Казахстана и Туркмении. Залегают указанные воды, как правило, в морских осадочных отложениях на глубине 100-150 м на равнинах и 250-350 м в более пересеченных и возвышенных районах; в районах распространения соленосных пород хлоридные воды залегают близко от поверхности земли. Общая мощность зоны хлоридных вод достигает 2-3 км, а местами — до 4-5 км.

К хлоридным относятся воды, в которых из анионов преобладает хлор (>80 экв. %); катионный состав разнообразный и образуется различным сочетанием (Na, Са и Mg. Обычно среди хлоридных вод преобладают натриевые воды, реже кальциево-натриевые. Хлоридные кальциевые, кальциево-магниевые рассолы распространены ограниченно; как правило, они содержат высокие концентрации брома и образуют самостоятельную бальнеологическую группу. Минерализация хлоридных вод колеблется в очень широком диапазоне: среди них представлены воды от малой и средней минерализации до рассолов (от 35 до 270 г/л). По газовому составу хлоридные воды относятся к азотным и азотно-метановым.

Углекислые воды
Одной из наиболее крупных и ценных в лечебном отношении групп природных минеральных вод являются углекислые, широко используемые в качестве разнообразных питьевых (столовых, лечебно-столовых, лечебных) и бальнеотерапевтических.

В соответствии с современными нормами к углекислым относятся подземные воды, содержащие 0,5 г/л растворенной углекислоты. Эта величина принята в качестве порогового значения для питьевых вод.

Основные области развития углекислых вод связаны со II и III провинциями: Карпатская, Кавказская, Памирская, Тянь-Шаньская, Восточно-Саянская, Забайкальская, Приморская, Сахалинская, Центрально-Камчатская. Перечисленные области в тектоническом отношении являются структурами альпийской системы или зонами эпиплатформенного орогенеза. За пределами провинций в более древних геологических структурах встречаются редкие локальные проявления углекислых вод: Кожаново (Красноярский край), Терси (Кемеровская область), Менкечен (Якутия), Хмельник (Украина) и др. В последние годы глубоким бурением углекислые воды выведены отдельными скважинами вдоль восточного склона Урала, в Терско-Каспийском бассейне Восточного Предкавказья.

Содержание основного биологически активного компонента данной группы — углекислого газа, изменяется в широких пределах: от 1-3 до 20-40 г/л в глубоких горизонтах наиболее крупных месторождений (структуры Кавказских Минеральных Вод), что определяется увеличением растворимости при высоких давлениях.

Большая роль в формировании состава вод принадлежит горным породам, которые подвергаются растворению и выщелачиванию в присутствии углекислоты: так, например, наиболее минерализованные углекислые воды (минерализация >35 г/л) образуются при растворении галогенных (соленосных) формаций (Малый Кавказ, Закарпатский прогиб).

В соответствии со структурно-тектонической зональностью закономерно изменяется и общая региональная зональность углекислых вод. В наиболее древних и, следовательно, более промытых структурах областей эпиплатформенного орогенеза (Тянь-Шань, Памир, Забайкалье, Приморье) наибольшее развитие имеют НСОз—Na и НСОд—Са маломинерализованные воды (тип Дарасун, Боржом). В областях молодой альпийской складчатости (Большой и Малый Кавказ, Карпаты) широко представлены НСОз—Cl—Na, Cl— HCOa—Na и Cl—Na воды, являющиеся продуктом преобразования седиментационных (погребенных) вод морского генеза.

Важной особенностью углекислых минеральных вод является наличие в них широкой гаммы микроэлементов, в том числе биологически активных: кремнекислоты, мышьяка, железа, бора и некоторых других (лития, цезия, рубидия, ртути, фтора, германия). Уровень концентраций этих элементов и их сочетание в отдельных типах вод определяется геохимическими особенностями структур и химическим составом вод: наибольшее количество их отмечается в НСОз—Cl—Na и CI—НСОз—Na типах углекислых вод.

Сульфидные (сероводородные) воды
Советский Союз располагает богатыми запасами сульфидных (сероводородных) вод. Являясь эффективным лечебным фактором, они издавна используются для лечения; первые примитивные курорты и бальнеолечебницы, например в Прикарпатье или Прибалтике, появились в конце XVI—начале XVII веков. В настоящее время сульфидные (сероводородные) воды широко используются для лечения на многих крупных курортах и в бальнеолечебницах: Мацеста, Талги, Шихово, Горячий Ключ, Немиров, Кемери, Усть-Качка и др.

Сульфидные воды весьма разнообразны по условиям формования, в связи с чем представлены различными типами по ионному составу, концентрации H2S+HS и минерализации.

На территории бывшего СССР развиты сероводородные (сульфидные) воды от слабо- и маломинерализованных до сверхкрепких расколов с содержанием солей свыше 600 г/л, от слабо сульфидных до крепких и очень крепких (200-500 и нередко 1000-2000 мг/л H2S4-HS-. Наибольшим распространением и значением пользуются хлоридные натриевые воды; менее распространены сульфатные кальциевые (и магниево-кальциевые), сульфатно-хлоридные натриевые и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые.

Подавляющее большинство сульфидных вод содержит биогенный сероводород, образовавшийся в результате восстановления сульфатов сульфатредуцирующими бактериями с использованием органического вещества коренных пород. Сероводород химического (в том числе термохимического) генезиса и погребенный в осадках биогенного происхождения существует, но имеет ограниченное распространение. При наличии сульфатов и органического вещества процессы биогенной сульфатредукции охватывают мощные толщи осадочных пород и сульфидные воды образуют регионально выдержанные водоносные комплексы (или их многоэтажную пластовую систему, как в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции) с высоким содержанием сероводорода.

По происхождению сульфидные воды разнообразны: от древней погребенной рапы и морских седиментационных вод до инфильтрационных вод выщелачивания, при этом наиболее широко распространены воды смешанного (атмосферного и морского) и атмосферного генезиса.

Железистые воды
К железистым минеральным водам относятся воды с суммарным содержанием железа (Fe2++Fe3+) более 10 мг/л. Железо поступает в подземные воды за счет разрушения горных пород и минералов (главным образом, сульфидов) инфильтрационными водами в определенных геоструктурных зонах земной коры. Наиболее распространенными подгруппами по газовому составу являются железистые азотные и углекислые воды (I и II провинции).

Азотные железистые воды формируются в зонах окисления рудных месторождений вследствие интенсивного выщелачивания железа кислыми (pH 1,5-3,0) рудничными водами и характеризуются преимущественно сульфатным или хлоридно- сульфатным составом со сложным сочетанием в катионной части Fe, AI, Mn, Zn, иногда Na (Гайское, Карабашское, Блявинское). Содержание железа достигает нескольких сотен мг/л.

Вторая группа азотных железистых вод генетически связана с подземными водами рыхлых четвертичных отложений, для которых характерны пестрый катионный состав, в анионной части — преимущественно сульфаты и гидрокарбонаты, а уровень минерализации соответствует пресным водам; содержание железа не превышает 0,070 г/л.

Наибольшее распространение среди всех групп железистых вод имеют углекислые воды. Повышенное содержание железа в углекислых водах отмечается практически во всех основных провинциях (см. рис. 18), что обусловлено общностью гeoxимических условий формирования: источником поступления железа в углекислые воды являются вмещающие породы, при выщелачивании которых в присутствии углекислоты образуются двухвалентные соединения, главным образом бикарбонаты железа, имеющие высокую растворимость в широком диапазоне pH от 3 до 8.

В углекислых; водах железо является типоморфным компонентом в следующих гидрохимических типах: 1) гидрокарбонатные магниево-кальциевые и натриево-магниево-кальциевые слабоминерализованные (минерализация 1-3 г/л); 2) сульфатно-гидрокарбонатные (гидрокарбонатно-сульфатные) магниево-кальциевые, натриевые, малой минерализации (2-5 г/л); 3) хлоридно-гидрокарбонатные (гидрокарбонатно-хлоридные) натриевые и кальциево-натриевые, маломинерализованные (3-7 г/л). Сравнительно редко повышенные концентрации железа отмечаются в гидрокарбонатных натриевых водах (тип боржомский) и в высокоминерализованных (15-35 г/л) хлоридных натриевых, иногда достигающих рассольных. Железистые воды являются весьма ценными питьевыми лечебными и лечебно-столовыми, на базе которых действуют крупные санаторные комплексы (Дарасун, Марциальные воды, Полюстрово, Джермук, Шаян, Анкаван и др).

Бромные, йодные и йодобромные воды
Лечебное применение этой группы вод определяется следующими пороговыми значениями: для Вr — 25 мг/л, и для I — 5 мг/л при условий пересчета на 10 г/л общей минерализации.

Условия накопления брома и йода в подземных водах отличаются, вследствие чего крепкие рассолы часто содержат мало йода (а иногда йод в них отсутствует); в то же время, бром, как правило, является спутником йода; йодные воды с низким содержанием брома встречаются сравнительно редко.

Поскольку накопление высоких концентраций брома в подземных водах связано, главным образом, с процессом концентрирования морских вод, то по составу они являются преимущественно хлоридными натриевыми, кальциево-натриевыми или кальциевыми рассолами. Последние широко развиты в глубоких горизонтах восточной половины Европейской части бывшего СССР и Восточной Сибири. Общее количество брома зависит от засоленности осадочной толщи артезианского бассейна и колеблется от нескольких мг/л до 9-10 г/л. Растворенные газы представлены в основном азотом и метаном: иногда присутствуют сероводород и углекислота.

Высокие концентрации йода встречаются как в рассолах, так и в менее минерализованных водах. По химическому составу это хлоридные натриевые и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые воды; по газовому составу они преимущественно метановые, в ряде случаев с сероводородом и иногда углекислотой.

Кремнистые термальные воды
К кремнистым термальным водам относится обширная группа вод с содержанием кремне-кислоты (H2Si03) более 50 мг/л и температурой более 35 °С.

Данная группа наиболее широко представлена среди углекислых вод (II-III провинции) и азотных терм (IV провинция), формирующихся при выщелачивании силикатов кислых изверженных пород. На территории бывшего СССР кремнистые термальные воды распространены в областях проявления новейших и современных тектонических и вулканических процессов: Закавказье, Памир, Тянь-Шань, Прибайкалье, Копет-Даг, Приамурье, Приморье, Камчатка.

Азотные кремнистые термальные воды являются наиболее представительной группой, характеризующейся следующими основными особенностями: низкая минерализация (до 0,5 г/л и 0,5-1,0 г/л), резко щелочная реакция среды (pH от 8,5 до 9,5), высокая температура (от 35-50 до 100-200 °С в глубоких частях месторождений), высокие концентрации фтора, радона.

Углекислые кремнистые термы также достаточно широко распространены, главным образом в пределах горноскладчатых регионов (Кавказ и Закавказье, Памир, Тянь-Шань, Камчатка). По сравнению с азотными термами данная группа имеет более высокую минерализацию (3-7 г/л редко до 10-15 г/л), кондиционное содержание углекислоты (0,9-1,1 г/л) и температуру до 50-75 °С.

Метановые кремнистые термы сравнительно редки: по химическому составу и минерализации они очень разнообразны — от слабоминерализованных (4-5 г/л) до высокоминерализованных (более 15 г/л).

Распределение кремнекислоты — главного биологически активного компонента, четко контролируется температурным режимом минеральных вод. Как правило, концентрация H2SiOs до 50 мг/л отмечается в слаботермальных (20—35 °С) водах; при увеличении температуры до 50 °С содержание H2Si03 составляет 80-100 мг/л. Максимальные концентрации кремнекислоты (до 150 мг/л) характерны для высокотермальных вод. (Ходжа-Оби-Гарм, Талая, Уш-Бельдир).

Кремнистые термы представляют собой весьма ценные лечебные минеральные воды как питьевого, так и бальнеологического профиля.

Мышьяксодержащие воды
К данной группе относятся подземные воды с концентрацией мышьяка (по элементарной форме) более 0,7 мг/л. Мышьяк накапливается в подземных водах вследствие проявлении целого ряда геохимических процессов.

По степени обогащения подземных минеральных вод мышьяком выделяются: 1) слабые — содержание As от 0,7 до 5,0 мг/л; 2) крепкие — содержание As от 5 до 10 мг/л; 3) очень крепкие — содержание As более 10 мг/л.

Углекислые мышьяксодержащие воды характеризуются разнообразным ионным составом от гидрокарбонатного натриевого и кальциево-натриевого до хлоридного натриевого с диапазоном минерализации от 3-5 до 20-35 г/л. Большая часть углекислых мышьяксодержащих вод относится по уровню концентрации мышьяка к слабым, значительно меньшая — к крепким и лишь отдельные месторождения — к очень крепким.

Кислые воды рудничного типа с высоким содержанием металлов (Fe, AI и др.) резко отличаются от предыдущих и по составу, и по условиям формирования.

В газовом составе этих вод азот составляет 86% по объему, кислород 9,5%. Формируются они в зоне окисления рудных месторождений, что определяет их низкую температуру (2-19°С).

Кислые, фумарольного типа мышьяковистые термальные воды по газовому составу — сероводородно-углекислые. По ионному составу они сульфатные, реже хлоридные сложного катионного состава. Минерализация их не превышает 5 г/л. Концентрации мышьяка в этих водах не превышают 1,2-1,8 мг/л.
Кремнистые мышьяксодержащие термы — азотно-углекислые и углекислые. Общая минерализация их не превышает 2 г/л. Воды обладают очень высокими температурами (88-100°С), резко снижающими растворимость СО2. Концентрации мышьяка составляют 1—1,5 г/л.

Бромные и йодобромные мышьяксодержащие воды встречены только в Терско-Каспийском прогибе Предкавказья. Это хлоридные натриевые воды глубоких водоносных горизонтов с минерализацией от 15 до 70-80 г/л. Содержание мышьяка составляет от 0,8 до 1,5 мг/л.

Радиоактивные воды (радоновые)
К радиоактивным относятся воды, содержащие в повышенных количествах радон и радий (Ra). Радон поступает в воды из горных пород в результате распада содержащегося в них радия.

Главное значение в образовании радиоактивных вод имеет состав и структура горных пород. Наиболее интенсивно процесс поступления радия и радона в воды протекает в сильно дробленных (или трещиноватых) породах при сравнительно большой скорости движения воды.

В лечебных целях используются радоновые воды и изредка радоно-радиевые. В пределах СССР выделяются две подгруппы радиоактивных минеральных вод по бальнеотерапевтическим признакам: подгруппа А — радоновые оды простого состава, в которых радон является единственным лечебным компонентом; подгруппа Б — радоновые воды сложного состава, где, кроме радона, имеются другие биологически активные компоненты или свойства, например кремне-кислота, углекислый газ, повышенная температура.

Основную массу радоновых вод как в Европейской, так и в Азиатской части страны составляют минеральные воды первой подгруппы: это холодные кислородно-азотные слабоминерализованные воды неглубокой циркуляции атмосферного происхождения; содержание радона в них может достигать сотен нКи/л. Широкое использование радоновых вод данной подгруппы осуществляется только на Украине, где на их базе действуют два курорта и 10 бальнеолечебниц.

Радоновые воды подгруппы Б распространены преимущественно в горноскладчатых областях Кавказа, Средней Азии (Тянь-Шань) и Восточной Сибири (Забайкалье, Алтай). Наиболее широко представлены азотные кремнистые щелочные термальные воды, характеризующиеся сравнительно невысокой активностью — до 20 нКи/л (Белокуриха, Ходжа-Оби-Гарм, Былыры и др.) Весьма важными в бальнеологическом отношении являются углекислые слабо- и среднеминерализованные холодные и субтермальные воды с концентрациями радона от 10-40 до 100-200 нКи/л, обладающие широким диапазоном лечебного действия (Хмельник, Ургучан, Пятигорск, Багырсах).

Борсодержащие воды
Борсодержащие минеральные воды, к которым относятся подземные воды с концентрацией метаборной кислоты (НВ02) не менее 50 мг/л, весьма широко представлены на территории бывшего СССР.

В настоящее время на базе минеральных вод, содержащих бор, функционирует ряд лечебных учреждений на Кавказе, Карпатах, Сахалине, использующих их как для ванн, так и для внутреннего применения.

Однако терапевтические свойства вод существующих здравниц определяются не бором, а ионно-солевым составом или другими биологически активными компонентами без учета собственного действия бора. Физическое воздействие самого бора, как лечебного элемента, в настоящее время трудно оценить, поскольку не изучено бальнеологическое значение и не установлены его количественные критерии, показания применения этих вод.

Известно, что бор обладает ярко выраженным биологическим, фармакологическим и токсическим действием; он может оказывать влияние на процессы обмена, обладает антимикробными свойствами, а при определенных условиях вызывает большие токсикозы. Учитывая присутствие бора в минеральных водах достаточно часто в аномально высоких количествах, превышающих в десятки и сотни раз нормативные показатели, а также весьма широкое развитие данной группы вод, назрела необходимость всестороннего изучения этих вод и выделения их в специальную группу.

Анализ региональных особенностей распределения месторождений борсодержащих минеральных вод на территории Союза позволяет выделить по газовому составу четыре генетические группы: 1) углекислые; 2) метановые и азотно-метано вые; 3) азотно-углекислые; 4) слабоуглекислые фумарольные. Углекислые и метановые борсодержащие воды составляют основную и наиболее распространенную группу. Азотно-углекислые и слабоуглекислые фумарольные имеют ограниченное развитие.

Характеристика минеральных вод
Питьевые воды природных источников (подземные воды), характеризуемые соответствующим химическим составом — повышенным содержанием газов, химических элементов и соединений, а также радиоактивностью, — называют минеральными водами. По внешнему виду они прозрачны, без посторонних включений, с незначительным естественным осадком минеральных солей, бесцветные или с оттенками — от желтоватого до зеленоватого. Вкус и запах у вод характерны для комплекса растворенных в воде веществ.

В последние годы предприятия стали выпускать питьевые минеральные ароматизированные воды, полученные с добавлением ароматизаторов.

В зависимости от минерализации (суммарное содержание растворенных в воде химических соединений, г/дм3), химического (ионно-солевого и газового) состава, содержания биологически активных компонентов и специфических свойств (радиоактивность, температура, реакция среды) минеральные воды оказывают на организм человека различное физиологическое воздействие. Природные воды с общей минерализацией выше 1 г/дм3 (или менее 1 г/дм3, но содержащие биологически активные микроэлементы в количестве не ниже принятых в РФ бальнеологических норм (см. таблицу), относят к минеральным питьевым.

Воды с минерализацией от 1 до 10 г/дм3 (или ниже, но содержащие биологически активные микроэлементы, см. таблицу) относятся к питьевым лечебно-столовым. Воды с минерализацией от 10 до 15 г/дм3 или при меньшей минерализации при наличии в них повышенных количеств биологически активных микроэлементов относят к питьевым лечебным водам.



Природные воды содержат практически все известные химические элементы в виде ионов, молекул, коллоидных систем и комплексных соединений. Соли в водах находятся преимущественно в ионной форме. Наиболее часто встречаются катионы и анионы: Ca2+, Mg2+, Na+, НСО3–, SO42–, С1–.

В водах высокой минерализации преобладают Na+, Ca2+, Cl–; средней минерализации — Mg2+, SO42–; невысокой — Са2+, HCO3–.

Минеральные воды помимо неорганических содержат небольшое число органических веществ.

В них также содержатся газы: СН4, CO2, N2; в меньших количествах H2S, O2, Н2 и др. Температура минеральных вод колеблется в широких пределах: более 100°С в районах вулканической деятельности и ниже 0 °С — в зоне вечной мерзлоты.

В зависимости от химического состава минеральные воды делят на группы (по преимущественному содержанию ионов), которые, в свою очередь, по степени минерализации делят на типы. К каждому типу относят несколько вод.

Известна 31 группа минеральных вод, которые перечислены ниже.

I. Гидрокарбонатная натриевая. Включает типы Горячеключевский № 1, Майкопский, Дилижанский, Боржомский. Например, к Боржомскому типу, у которого минерализация 5–8,5 г/дм3, относят воды Боржоми с минерализацией 5,5–6,5; Набеглави (6,5–7,5); Багиати — (7,5–8,5 г/дм3);
Iа. Гидрокарбонатная натриевая, борная (типы Нелепинский, Уцерский, Поляно-Квасовский);
Iб. Гидрокарбонатная натриевая, борная, мышьяковистая (типы Бжинский, Авадхарский);
II. Гидрокарбонатная кальциево-натриевая и натриево-кальциевая (типы Арашанский, Саирме, Терсинский);
IIа. Гидрокарбонатная кальциево-натриевая и натриево-кальциевая, борная (тип Сахалинский);
III. Гидрокарбонатная магниево-натриево-кальциевая и магниевокальциево-натриевая (типы Сирабский № 12, Ласточкинский);
IIIа. Гидрокарбонатная магниево-кальциево-натриевая, железистая (тип Турш-Су);
IV. Гидрокарбонатная магниево-кальциевая и натриево-магниево-кальциевая (тип Шмаковский);
IVа. Гидрокарбонатная магниево-кальцивая, железистая (тип Дарасунский);
V. Гидрокарбонатно-сульфатная (сульфатно-гидрокарбонатная) магниево-натриево-кальциевая (тип Кишиневский);
VI. Гидрокарбонатно-сульфатная (сульфатно-гидрокарбонатная) натриевая (тип Ачалукский);
VII. Гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатная натриевая (тип Махачкалинский);
VIII. Сульфатно-гидрокарбонатная натриевая (тип Исти Су Нижний);
VIIIа. Сульфатно-гидрокарбонатная натриевая, мышьяковистая (тип Джермукский);
IX. Сульфатно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая (магниево-натриевая) (типы Варницкий, Железноводский, Болниси);
X. Сульфатно-гидрокарбонатная магниево-натриевая, магниево-кальциевая и натриево-магниево-кальциевая (тип Кисловодский);
Xа. Сульфатно-гидрокарбонатная магниево-кальциевая и натриево-магниево-кальциевая, железистая (тип Аршанский);
XI. Сульфатная кальциевая (тип Краинский);
XII. Сульфатная магниево-кальциевая (типы Казанский, Смоленский);
XIII. Сульфатная натриево-кальциево-магниевая (натриево-магниево-кальциевая) (типы Кашинский, Московский);
XIV. Хлорно-сульфатная натриевая (типы Феодосийский, Нижне-Ивкинский №1, Буйский);
XV. Хлоридно-сульфатная кальциево-натриевая (тип Угличский);
XVI. Хлоридно-сульфатная магниево-натриевая (тип Лысогорский);
XVII. Хлоридно-сульфатная магниево-кальциево-натриевая (тип Ижевский);
XVIII. Сульфатно-хлоридная кальциево-натриевая и натриево-кальциевая (типы Алма-Атинский, Ергенинский);
XIX. Сульфатно-хлоридная натриевая (типы Чартакский, Каспийский);
XIXа. Сульфатно-хлоридная натриевая, борная (типы Ново-Ижевский);
XX. Сульфатно-хлоридная магниево-кальциево-натриевая (тип Хиловский);
XXI. Сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридная кальциево-натриевая и магниево-натриево-кальциевая (типы Луганский, Машук №1, Машук №19);
XXII. Хлоридно-гидрокарбонатная (гидрокарбонатно-хлоридная) натриевая (типы Крымский, Рычал-Су, Джавский, Ессентукский №4, Ессентукский №17);
XXIIа. Хлоридно-гидрокарбонатная и гидрокарбонатно-хлоридная натриевая, йодная (тип Семигорский);
XXIIб. Хлоридно-гидрокарбонатная и гидрокарбонатно-хлоридная натриевая, борная (типы Лазаревский, Анкаванский);
XXIIв. Хлоридно-гидрокарбонатная натриевая, борная, йодная (тип Семигорский №6);
XXIIг. Хлоридно-гидрокарбонатная натриевая, борная, мышьяковистая (типы Исти-Су Верхний, Вардзинский);
XXIII. Гидрокарбонатно-хлоридная натриевая (типы Айвазовский, Обуховский);
XXIIIа. Гидрокарбонатно-хлоридная (хлоридно-гидрокарбонатная) натриевая, йодная (типы Азовский, Сочинский);
XXIIIб. Гидрокарбонатно-хлоридная натриевая, борная (тип Кармадонский);
XXIIIв. Гидрокарбонатно-хлоридная натриевая, йодная, мышьяковистая (тип Синегорский);
XXIV. Хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая (типы Казбеги, Зваре);
XXIVа. Хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая, борная, железистая (тип Малкинский);
XXIV. Хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая, мышьяковистая (тип Вайхирский);
XXV. Хлоридно-гидрокарбонатная магниево-натриевая (тип Севанский);
XXVI. Хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-магниево-натриевая (тип Личский);
XXVII. Хлоридная натриевая (типы Миргородский, Минский, Нижне-Сергинский);
XXVIIа. Хлоридная натриевая, бромная (тип Талицкий);
XXVIIб. Хлоридная натриевая, йодная (тип Ходыженский);
XXVIIв. Хлоридная натриевая, борная (тип Урс-Донской);
XXVIIг. Хлоридная натриевая йодная, борная (тип Анивский);
XXVIII. Хлоридная кальциево-натриевая (тип Друскининкайский);
XXIX. Хлоридная кальциевая, бромная (тип Лугельский);
XXX. Слабоминерализованная железистая (типы Полюстровский, Марциальный);
XXXI. Слабоминерализованная с высоким содержанием органических веществ (тип Нафтуся).

Массовая концентрация перечисленных ниже компонентов во всех водах не должна превышать (мг/дм3): нитратов (по NO3) — 50; нитритов (по NO2 ) — 2; свинца — 0,1; селена — 0,05; мышьяка в лечебных водах — 2, а в лечебно-столовых — 1,5; стронция — 25; фтора в лечебных водах — 15, а в лечебно-столовых — 10; фенолов — 0,001; других органических веществ (в пересчете на углерод): в лечебных водах — 15, в лечебно-столовых — 10; радионуклидов (Бк/дм3): урана — 66–44, радия — 18,5.

Окисляемость минеральных вод должна быть 0,5–5, в исключительных случаях до 10 мг/дм3. Расхождения между значениями окисляемости в источнике и в готовой продукции не должны превышать 15%.

Согласно гигиеническим требованиям к безопасности пищевых продуктов (СанПиН 2.3.2.1078–01) токсичных элементов должно быть не выше (мг/кг): свинца — 0,1; кадмия — 0,01; ртути — 0,005; общая α-радиоактивность не более 0,1 и β-радиоактивность не более 1 Бк/кг. По количеству мезофильных аэробных, факультативно-анаэробных микроорганизмов (сокращенно КМАФАнМ) и бактерий группы кишечной палочки (БГКП), а также фекальных Pseudomonas aeruqinosa, каждой группы в колониеобразующих единицах (КОЕ) на 1 см3 воды должно быть не более 100.

Массовая доля диоксида углерода в минеральных водах, разлитых в бутылки, должна быть не менее 0,3 %, в железистых — 0,4 %, а в некоторых водах (Нижне-Ивкинская, Новоижевская, Талицкая, Шаамбры № 2) — не более 0,2 %. Минеральная вода «Лугела» диоксидом углерода не насыщается.

Химический состав минеральных вод представляют формулой в виде псевдодроби, где в числителе представлены анионы, а в знаменателе — катионы, содержание которых в воде выше 20 мг·экв %.

Ионы записывают слева направо в убывающей последовательности. Слева от псевдодроби указывают общую минерализацию воды и количество содержащегося в ней газа (г/дм3) и микроэлементы (мг/дм3), имеющие бальнеологическое значение; справа — температуру и дебит воды. Отнесение воды к определенному типу ведется от иона, играющего подчиненную роль. Поэтому основные ионы именуют полностью, а второстепенные — кратко.

Например, воду состава называют холодная сульфатная натриево-кальциево-магниевая. Это формула Московской лечебно-столовой минеральной воды.

На этикетке бутылки с водой должно быть написано: наименование продукта, тип (газированная, негазированная); наименование аромата для ароматизированных минеральных вод, группа воды, номер скважины или название источника, наименование и местонахождение (юридический адрес, включая страну) изготовителя, объем (л), товарный знак изготовителя, назначение воды (столовая, лечебная, лечебно-столовая), минерализация (г/л); дата розлива, срок годности, обозначение стандарта или ТУ, в соответствии с которыми изготовлена вода, химический состав воды, пищевые добавки, ароматизаторы, биологически активные добавки к пище, ингредиенты продуктов нетрадиционного состава, пищевые продукты, полученные из генетически модифицированных источников (ГМИ), показания по лечебному применению (для лечебно-столовых и лечебных вод). Дополнительно могут быть нанесены надписи информационного и рекламного характера.

Добыча и транспортирование минеральных вод
Каптирование — это заключение в трубу природной воды, добываемой из недр посредством скважин.

Минеральные воды формируются на разной глубине недр, их добывают, используя гидротехническое водозаборное сооружение, называемое каптажем, для захвата воды на глубине и вывода ее на поверхность с необходимым дебитом (дебит — количество воды, даваемое источником в единицу времени) и напором при сохранении химического состава и физических свойств.

Современный каптаж — это буровая скважина, обеспечивающая захват воды с глубины при надежной изоляции от других подземных вод. Менее распространены шахтные колодцы и горизонтальные или наклонные горные выработки, служащие водосбором (штольни). С помощью шахтных колодцев выводят на поверхность минеральные воды с небольших глубин. В штольнях осуществляют неглубокий захват большого количества рассредоточенных потоков воды небольшой мощности.

Каптаж состоит из подземной и наземной частей. Основные части каптажного сооружения — водозабор и распределительная часть. Водозабор — это ствол горной выработки, в нем основными частями являются водоприемник, через который в скважину поступает вода эксплуатационная (рабочая) часть и устьевая часть с оголовком. Подъем воды осуществляют двумя способами: самоизливом и принудительным отбором с помощью насосов. Выше уровня земли находится устьевая часть водозабора, имеющая оголовок, и расположенная в специальных камерах или надкаптажном павильоне. В павильоне устанавливают: пульт управления насосами, контрольно-измерительные приборы и др.

Транспортирование минеральных вод.
Воду от скважины до предприятия транспортируют по трубопроводам либо в автомобильных или железнодорожных цистернах.

По трубопроводам воду подают на расстояние до 50 км под небольшим избыточным давлением диоксида углерода, используя трубы из коррозиестойкой стали, чугуна, стекла, пищевого полиэтилена. Трубопроводы укладывают в бетонные или кирпичные коллекторы, а выполненные из коррозиестойкой стали и сваренные в атмосфере аргона — непосредственно в грунт.

В автомобильных цистернах воду перевозят на расстояние 50–200 км. Для исключения дегазации заполнение цистерн ведут в герметичных условиях через нижние или боковые штуцеры со скоростью 0,8 м/с при давлении 0,05 МПа, обеспечивая микробиологическую чистоту процесса. Если цистерны наполняют водой, содержащей двухвалентное железо, то из нее удаляют воздух, вытесняя его диоксидом углерода со скоростью 300–360 дм3/мин. Термальные воды предварительно охлаждают до 20°С. В железнодорожных цистернах воду перевозят на значительные расстояния.

По сравнению с транспортированием бутылок (заполненных водой) навалом при перевозке в цистернах сокращаются затраты, обусловленные боем бутылок и погрузочно-разгрузочными операциями.

Так транспортировали воды: Боржоми, Нарзан, Бжни, Арзни, Нагутская, Бадамлы, Миргородская, Карачинская.

Станцию наполнения железнодорожных цистерн организуют при заводе минеральных вод или рядом с надкаптажным сооружением. На станции наполнения есть отделение промывания железнодорожных цистерн и первичной обработки воды. Первичная обработка заключается в фильтровании, охлаждении, обеззараживании воды сульфатом серебра или УФ-лучами и частичном насыщении диоксидом углерода до 0,05–0,1 мас. %.

Станцию слива минеральной воды из железнодорожных цистерн организуют на заводах, где имеется отделение по розливу минеральных вод. На станции слива устанавливают емкости для сбора и хранения минеральной воды, а также аппаратуру для поддержания давления СО2 в емкостях.

Хранение минеральных вод.
Углекислые (содержащие свободный диоксид углерода) и железистые минеральные воды хранят в герметичных резервуарах под избыточным давлением СО2 до 0,05 МПа. Во избежание значительной дегазации резервуары заполняют снизу под слой воды со скоростью 0,6–0,8 м/с. Неуглекислые воды можно хранить в негерметичных, но закрытых резервуарах. Срок хранения воды, поступившей на предприятие железнодорожным транспортом, недолжен превышать 5 ч.

Классификация, технология обработки и фасование питьевых минеральных вод
Классификация минеральных вод представлена на рис. 1.



Обработка минеральных вод.
Перед розливом воду обрабатывают, подвергая ее фильтрованию, обеззараживанию, охлаждению и насыщению диоксидом углерода. Фильтрование минеральных вод проводят для освобождения их от взвешенных частиц. Воды минерализацией до 7–8 г/дм3 фильтруют на фильтрах из микропористой керамики, минерализацией выше 8 г/дм3 — на рамных фильтрах через фильтр-картон марки Т.

Минеральные воды неглубокого залегания, в которых высока вероятность микробиологического загрязнения, рекомендуется фильтровать на керамических свечных фильтрах с размером пор менее 1 мкм. Размер клеток патогенных и условно-патогенных микроорганизмов — 1–2 мкм, и это позволяет эффективно их задерживать на свечных фильтрах.

Фильтрование воды проводят под давлением, обеспечивающим преодоление сопротивления в трубопроводе и фильтрующего материала без дополнительной перекачки насосами.

Отстаивание минеральных углекислых вод вместо фильтрования недопустимо, так как при этом происходят дегазация и окисление их воздухом. Обеззараживанию не подвергают воды с содержанием БГКП не более 1 ед. в 500 см3.

Для обеззараживания используют безреагентный способ, заключающийся в обработке воды ультрафиолетовыми лучами длиной волны 225–300 нм. Наиболее эффективны лучи при 260 нм. При этом не изменяются органолептические показатели воды. Эффективность такой обработки снижается при содержании в воде коллоидных и тонкодисперсных взвешенных частиц, а также соединений железа. Воды с содержанием железа более 0,3 мг/дм3 УФ-лучами не обрабатывают.

Кроме этого способа применяют реагентные способы — серебрение и хлорирование. При серебрении воду обрабатывают дозой серебра 0,2 мг/дм3. При этом уничтожаются не только патогенные микроорганизмы, но и сапрофитная микрофлора, которые могут вызывать посторонние запахи.

Для обеззараживания вод, не содержащих легкоокисляющихся компонентов, используют гипохлорит натрия.

Минеральные воды в зависимости от температуры обусловленной тепловым режимом недр, относят к холодным температурой до 20°С, теплым (слаботермальным, субтермальным) температурой 20...35°С, горячим (термальным) температурой 35...42°С и очень горячим (высокотермальным, гипертермальным) температурой выше 42°С.

Перед насыщением диоксидом углерода воду охлаждают до 4...10°С в противоточных холодильных установках. Термальные воды подвергают двухстадийному охлаждению, первую стадию проводят у скважины.

Все минеральные воды насыщают диоксидом углерода, так как он препятствует нарушению карбонатного равновесия и тем самым способствует сохранению в растворе углекислых солей кальция, магния, железа, а также подавляет развитие микроорганизмов, увеличивает срок годности воды и улучшает вкус. При подготовке воды к розливу углекислые воды теряют часть диоксида углерода, поэтому их дополнительно насыщают диоксидом углерода. Насыщение проводят при температуре воды 4...7°С и избыточном давлении в сатураторе 0,2 МПа или при температуре воды 8...10°С и давлении 0,25 МПа. Неуглекислые воды карбонизируют.

При этом деаэрацию воды не проводят, так как это приведет к декарбонизации воды, нарушению карбонатного равновесия и выпадению в осадок солей.

В зависимости от химического состава газовой и жидкой фаз минеральной воды разработано пять вариантов их технологической обработки и фасования.

1. Технология обработки и фасования неуглекислых вод. Около половины добываемых в России питьевых минеральных вод неуглекислых. Их химический состав стабилен, поэтому отпадает необходимость в специальных технологических режимах для переработки таких вод, за исключением обработки неуглекислых сульфатсодержащих вод.
На рис. 2 приведена первая технологическая схема для розлива неуглекислых вод, которая включает только общепринятые технологические приемы их обработки.



Минеральная вода из скважины 1 поступает в сборник минеральной воды 3, установленный в прикаптажном помещении 2.
Насосом 4 минеральную воду перекачивают в сборник-мерник 5.
Для удаления взвешенных веществ и частичного обеспложивания минеральную воду фильтруют на керамических свечных фильтрах 6 (для вод с минерализацией более 8 г/дм3 используют фильтры, в которых фильтрующим материалом является фильтр-картон).
Осветленная минеральная вода охлаждается до 4...10 °С в противоточном теплообменнике 7 и подается в промежуточный сборник 8.
Все минеральные воды (кроме воды Лугела) насыщают диоксидом углерода для улучшения вкусовых свойств и подавления жизнедеятельности микроорганизмов. Для сохранения солевого состава минеральные воды перед сатурацией не деаэрируют.
В сатураторе 9 поддерживают давление 0,2–0,25 МПа, что обеспечивает содержание CO2 в разлитых в бутылку лечебных минеральных водах 0,15–0,20 %, в лечебно-столовых — не менее 0,30 %, а в железистых — не менее 0,4 %.
Минеральные воды с коли-титром менее 500 поступают далее на обеззараживающую установку 10 (бактерицидная установка с использованием УФ-лучей или установка для обработки воды сульфатом серебра) и в резервуар разливочной машины.
Бутылки из пакетов 12 укладывают в ящики 11 и подают по ленточному транспортеру 13 к автомату 14 для выемки бутылок из ящиков.
Бутылки ленточным транспортером 15 перемещаются перед инспекционным устройством 16 и подаются в бутылкомоечную машину 17.
Чистоту бутылок после мойки еще раз проверяют на инспекционном устройстве 16.
Далее бутылки наполняют минеральной водой на разливочной машине 18, укупоривают на машине 19, инспектируют устройством 20, наклеивают этикетки машиной 21, с помощью машины 22 укладывают бутылки в ящики 23 и подают их в склад готовой продукции.
2. Технология обработки и фасование углекислых вод. Технологический режим организован так, чтобы свести до минимума дегазацию воды. Химический состав воды, в составе которой преобладают кальций и магний, наиболее изменяется при дегазации. Технологические операции для углекислых вод такие же, как для неуглекислых, но все стадии проводят в условиях, исключающих или сводящих к минимальной дегазации. Все резервуары, установки для охлаждения и обеззараживания герметизируют.
3. Технология обработки и фасование минеральных вод, содержащих железо. Для минеральных вод, содержащих более 5 мг/дм3 двухвалентного железа, во избежание выпадения осадка предусмотрены технологические приемы, направленные на исключение дегазации и окисления. Для сохранения в растворе железа, обладающего биологическим действием на организм, в воду вводят аскорбиновую или лимонную кислоты. Стабилизирующие добавки вводят в автоцистерну перед вытеснением из нее воздуха или в промежуточную емкость при подаче ее по трубопроводу.
4. Технология обработки и фасования гидросульфидных и гидросульфидно-сероводородных минеральных вод. Минеральные воды с содержанием сероводорода до 20 мг/дм3 и гидросульфид-ионов до 30 мг/дм3 обрабатывают с выведением сернистых соединений из состава воды. Сернистые соединения окисляются с образованием коллоидной серы, придающей воде опалесценцию. Сероводород также ухудшает органолептические показатели. Поэтому после накопительного резервуара воду для окисления подают в барботажный дегазатор, куда поступает диоксид углерода. При барботировании СО2 гидросульфид-ионы превращаются в сероводород, который уносится из воды током диоксида углерода. Остатки сероводорода удаляют при деаэрации перед сатурированием.
5. Технология обработки и фасования минеральных вод, содержащих сульфатвосстанавливающие бактерии. Обработку и фасование таких вод проводят по технологическим схемам, аналогичным схемам для углекислых и неуглекислых вод. Но дополнительно устанавливают оборудование для введения активного хлора и подавления жизнедеятельности бактерий. Для этого в трубопровод перед фильтром вводят раствор, содержащий активный хлор. Остаточное содержание активного хлора в воде через 30 мин после хлорирования должно быть 0,3 мг/дм3.

Выбор технологической схемы.
В зависимости от состава минеральной воды выбирают технологическую схему ее обработки и фасования. Для неуглекислых вод, за исключением железистых азотных, например, марциальных, используют схему I, по схеме II разливают углекислые воды, не содержащие легкоокисляемых компонентов, а по схеме III — углекислые и азотные воды, содержащие легкоокисляемые соединения двухвалентного железа. Схему IV применяют для воды, содержащей сероводород и его связанные формы (гидросульфид — и сульфид ионы), а по схеме V фасуют воды, содержащие сульфатвосстанавливающие бактерии.

Фасование минеральной воды.
Минеральную воду фасуют в чистые стеклянные и полимерные бутылки на разливочных машинах (без дозирующих устройств). Укупоривают бутылки кроненпробками (лучше с полимерными материалами) или завинчивающимися колпачками.

Источник: Ермолаева Г.А., Колчева Р.А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков. — М.: ИРПО; Изд. Центр «Академия», 2000. — 416 с.