Ūdens – mūsu zemes lielākā bagātība

Nav apstrīdams fakts, ka bez ūdens uz mūsu planētas nevarētu eksistēt neviena dzīva radība. 75% zemes virsmas aizņem ūdens – okeāni, jūras, ezeri, upes, bet 20% sauszemes ir pārklāta ar sniegu un ledu. Ūdens tvaiki ir arī atmosfērā, radot mitrumu un veidojot mākoņus, ik pēc laika tie nolīst uz zemes lietus veidā. Ūdens ir arī augsnē un zemes garozas dziļākajos slāņos. Arī dzīvnieki un augi lielākoties sastāv no ūdens. Cilvēka ķermenī ir 70% ūdens.

Ļoti svarīga ūdens īpašība ir spēja izšķīdināt vielas. Ūdens ir universāls šķīdinātājs. Tādēļ tā sastāvs nav tikai H₂O – ūdeņraža un skābekļa savienojums, bet tajā ir izšķīduši praktiski visi Mendeļejeva periodiskās tabulas elementi. Bez tam ūdenī izšķīdušas dažādas gāzes, sārmi, skābes, sāļi un organiskās vielas. Arī visi citi šķidrumi satur ūdeni. Daudzas vielas, nokļūstot ūdenī, sadalās jonos, tā mainot savas un arī ūdens īpašības. Ūdens var būt trīs dažādās fizikālās fāzēs – gāzveida, šķidrā un cietā, t.i., ūdens tvaiki, šķidrais ūdens un ledus. Turklāt tikai ūdens sasalstot izplešas, tādēļ ledus ir vieglāks par ūdeni. Ja ūdenim nebūtu šīs brīnišķīgās īpašības, ledus nogrimtu ūdens baseinu dibenā, ūdens pārvērstos ledū un visa ūdenī esošā dzīvā radība aizietu bojā.

Ūdens kvalitātes galvenie rādītāji

Tie ir: ūdens aktīvā reakcija pH, bikarbonātu jonu (HCO_3-) daudzums, karbonātu un kopējā cietība, hlora, nātrija, sulfātjonu, kā arī kalcija, magnija, dzelzs un citu elementu saturs. Ūdens cietību nosaka kalcija un magnija daudzums. Izšķir pārejošo un paliekošo cietību. Pārejošo jeb karbonātu cietību veido kalcija, magnija un nātrija karbonāti. Kalcija un magnija savienojumi ar sulfātiem, hlorīdiem, nitrātiem un silikātiem veido tā saucamo nekarbonātu jeb paliekošo cietību. Kopējo ūdens cietību veido abu cietību summa.

Jebkurš ūdens vairāk vai mazāk satur dažādas minerālvielas, kas tajā izšķīdušas. Svarīgi zināt ne tikai derīgo elementu daudzumu ūdenī, bet arī kaitīgo balasta elementu saturu. Visi kopā tie nosaka summāro ūdenī izšķīdušo sāļu koncentrāciju. Sevišķi svarīgi ir kontrolēt nātrija, hlorīdu, sulfātu, bikarbonātu, kalcija, magnija un dzelzs saturu. Vienlaicīgi jānosaka arī ūdens pH vērtība. Atsevišķos gadījumos ūdens kaitīgā daudzumā var saturēt arī kādu no smagajiem metāliem vai citus nevēlamus elementus vai savienojumus.

Visbiežāk jārēķinās ar kopējo ūdenī izšķīdušo sāļu koncentrāciju. To nosaka pēc ūdens elektrovadāmības ar konduktometra palīdzību. Konduktometrs ūdenī izšķīdušo sāļu koncentrāciju parāda mikrosīmensos vai milisīmensos (mS/cm). Pēc kālija hlorīda standartšķīduma sāļu koncentrāciju izsaka miligramos litrā. Faktiski dažādu sāļu elektrovadāmību pielīdzina kālija hlorīda šķīduma elektrovadāmībai. Cilvēks nepieciešamās minerālvielas saņem no trim avotiem: ar pārtiku, ar mākslīgiem preparātiem un 10 – 20% ar ūdeni. Mums nebūtu vēlams pārtikā lietot ūdeni ar kopējo sāļu saturu virs 2,5 g/l. Tādēļ arī pēc ES normām dzeramais ūdens var saturēt tikai līdz 2,5 g/l sāļu. Lai pārrēķinātu no milisīmensiem (mS/cm) uz g/l, ar konduktometru iegūtais EC mērījums ir jāizdala ar 1,345.

Lai organismā būtu līdzsvars, cilvēkam dienā vajadzīgi sāļi – 15–25 g vārāmās sāls (NaCl) veidā. Liekos sāļus izvada ar urīnu caur nierēm. Lai izvadītu no organisma 1 g lieko sāļu, nepieciešams izdzert 100 g ūdens, tādēļ pārmērīga dažādu sāļu uzņemšana un izvadīšana no organisma prasa palielinātu slodzi nierēm un sirdij. Jāatzīmē, ka Baltijas jūras Somu un arī Rīgas līcī ūdens satur tikai 3–5 g/l sāļu, bet Melnajā jūrā – 15–18 g/l, okeānā – līdz 35 g/l, bet Sarkanajā jūrā – pat 40 g/l. Saldūdens rezerves uz zemes ir liela bagātība, ko nedrīkst piesārņot ar ķimikālijām vai kaitīgiem notekūdeņiem. Jūru un okeānu ūdens atsāļošana prasa lielas izmaksas. No otras puses, destilētais vai demineralizētais ūdens, kas praktiski nesatur ķīmiskos elementus, arī nav derīgs pārtikai. Tāds ūdens izsauks ķīmisko elementu disbalansu mūsu organismā, pirmkārt, kalcija un dzelzs deficītu. Nevar arī ilgstoši uzturā lietot dabīgo minerālūdeni ar kopējo sāļu saturu virs 2,5 g/l. Ūdens kvalitātei ir ļoti liela loma mūsu veselības nodrošināšanā.

Dažādi ūdens avoti

Akas ūdens

Šo ūdeni reāli izmanto tikai lauku iedzīvotāji pārtikā un saimnieciskajām vajadzībām. Akas, kuru dziļums ir 5 – 15 m, nespēj nodrošināt lielu ūdens daudzumu. Tādēļ saimnieciskajām vajadzībām arī laukos ierīko urbumus 20 – 180 m dziļumā atkarībā no ūdens nesošā slāņa novietojuma. Seklās akās ūdens bieži ir pakļauts piesārņojumam ar nitrātiem, pesticīdiem, smagajiem metāliem vai kaitīgiem mikroorganismiem.

Dažādās vietās aku (līdz 15 m) ūdens ķīmiskais sastāvs ievērojami atšķiras. Pēc aktīvās reakcijas tas praktiski ir neitrāls – pH 6,8–7,3. Ūdenī izšķīdušo sāļu kopējā koncentrācija pēc elektrovadāmības EC ir 0,50–1,40 mS/cm jeb 0,37-1,04 g/l sāļu. No kopējā sāļu daudzuma vairāk kā puse ir bikarbonāti – 210–520 mg/l. Šie joni (HCO_3-) arī nosaka ūdens karbonātu jeb pārejošo cietību. Vārīšanas procesā šie joni sadalās, atbrīvojot ogļskābo gāzi (CO₂). Ūdenī paliek joni, kuri veido nekarbonātu jeb paliekošo cietību, tie ir sulfāti, hlorīdi, nātrijs, kālijs, kalcijs, magnijs, dzelzs un citi. Tomēr daļa no ūdenī esošā kalcija un dzelzs izgulsnējas. Tie darbojas tandēmā un pēc ūdens karsēšanas apaudzē sildāmo virsmu ar sarkanu kaļķakmeni. Bez sildīšanas, saskaroties ar gaisa skābekli, oksidējas ūdenī esošie divvērtīgās (reducētās) dzelzs savienojumi. Trīsvērtīgās (oksidētās) dzelzs savienojumi ūdenī praktiski nešķīst un izgulsnējas, veidojot rūsas slāni izlietnēs, vannās, tualetes podos un citur. Pēc ES normām ūdenī nedrīkst būt vairāk par 0,2 mg/l kopējā dzelzs. Mūsu apsekoto aku ūdeņos tā saturs svārstījās robežās no 0,14 līdz 3,00 mg/l.

Ļoti atšķirīgs aku ūdeņos ir dažādu katjonu saturs (mg/l): Na⁺ 2,1–32,4; K⁺ 1,3-91,0; Ca²⁺ 32-104; Mg²⁺ 11–35. Atsevišķu aku ūdeņos ir ļoti augsts kālija saturs – līdz 91 mg/l. To var izskaidrot tikai ar kāliju saturošo minerālmēslu piesārņojumu. Ar šādu ūdeni laistot augus, var pilnībā nodrošināt to vajadzību pēc kālija mēslojuma. Pēc ES normām dzeramais ūdens var saturēt līdz 200 mg/l Na+. Nevienā apsekotajā akā nātrija saturs nesasniedza šo daudzumu, jo augstākā koncentrācija bija 32,4 mg/l Na+. Arī hlorīdu saturs visos analizētajos aku ūdens paraugos bija tikai 13-64 mg/l, bet ES normas atļauj Cl- daudzumu līdz 250 mg/l. Problēmas ir ar sulfātu saturu aku ūdeņos, kas atrasts 50-420 mg/l, bet ES normas pieļauj tikai līdz 250 mg/l SO₄^2-. Sulfātjonu pārbagātību pat seklo aku ūdeņos Latvijā nodrošina dažāda biezuma un dziļuma ģipša slāņi. Vēl aku ūdens kvalitāti sabojā pārbagāts mangāna (0,06-1,29 mg/l) un cinka (0,02-0,52 mg/l) saturs. ES normas dzeramajā ūdenī atļauj tikai līdz 0,05 mg/l šo mikroelementu.

Avotu ūdens

Pārtikā avotu ūdeni cilvēki lietojuši jau senatnē. Gandrīz katras lauku mājas tuvumā ir viens vai vairāki avoti. To kopējais daudzums Latvijā nekad nav saskaitīts. Agrāk to ūdeņus galvenokārt lietoja tuvāko māju iedzīvotāji, tagad avotu ūdeņu izmantošana ir kļuvusi ļoti populāra. To veicina arī lielais transporta līdzekļu skaits. Veikli darboņi avotu ūdens piegādi un pārdošanu pārvērtuši par biznesu. Gribētos cerēt uz piegādātāju godaprātu, ka izslavētā avotu ūdens vietā nav krāna ūdens, kas izlaists caur filtru. Ja jau ražo alkohola surogātus, kādēļ gan neizgatavot «avota ūdeni». Jācer, ka turpmāk to kvalitāte tiks stingri kontrolēta. Ārvalstīs jau bijuši vairāki gadījumi, kad kādreiz slavena avota ūdens šobrīd piesārņots ar kāliju, magniju, nātriju, sulfātiem vai smagajiem metāliem un ir kaitīgs.

Mūsu laboratorija dažādās Latvijas vietās ņēma avotu ūdens paraugus un noteica to ķīmisko sastāvu. Nav divu paraugu, kuru testēšanas rādītāji būtu līdzīgi. Katrā vietā avota ūdenim ir atšķirīgs ķīmiskais sastāvs. Runa var būt tikai par kopējām tendencēm. Piemēram, vara saturs nevienā paraugā nepārsniedza ES normu. Arī mangāns tikai viena avota ūdenī trīskārtīgi pārsniedza ES normu, bet cinkam tas bija divos gadījumos. Smagie metāli – svins, kadmijs un niķelis nevienā no analizētajiem paraugiem nebija kaitīgā daudzumā.

Pazemes ūdens

Ūdens ķīmiskais sastāvs ļoti svārstās atkarībā no urbuma dziļuma un arī no ieguves vietas. Sevišķi izplatīti pazemes ūdeņos ir kalcija, magnija, nātrija un kālija katjoni, kā arī sulfātu, hlorīdu un bikarbonātu anjoni. Ķīmiskās sadalīšanās procesā ūdenī nokļūst dažādu elementu joni, kas ietilpst pazemē esošo iežu sastāvā. Tādēļ pazemes ūdeņiem ir ļoti liela ūdens ķīmiskā sastāva dažādība. Zemes garozā izplatīti daudzi vienkārši sāļi, kas viegli pāriet šķīdumā. Šķīstot ūdenī, tie disociējas un rodas SO₄^2-, HCO^3-, Cl^–, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ un citi joni. Šos jonus var uzskatīt par pazemes ūdeņu galvenajiem ķīmiskajiem komponentiem, un to daudzums var sasniegt desmitiem un pat simtiem miligramu litrā.

Sulfātu joni (SO₄^2-) pazemes ūdeņos rodas, galvenokārt šķīstot iežiem, kas satur ģipsi (CaSO₄ 2H₂O). Latvijā un sevišķi Rīgas un Jelgavas apkārtnē pazemes ūdeņos sulfātu joni ieņem vienu no pirmajām vietām, jo augšdevona Salaspils svītas slāņos ir daudz ģipša, kas pakļauts pazemes ūdeņu šķīdinošajai iedarbībai. Ūdens no šiem slāņiem satur sulfātjonus līdz 2 g litrā. Pazemes ūdeņos vienmēr sastopami arī kalcija un magnija joni. Galvenais kalcija avots ir kaļķakmens un ģipsis, bet magnija – dolomīti.

Nātrija joni visvairāk sastopami stipri mineralizētos pazemes ūdeņos. Tāpat nātrijs iekļūst pazemes ūdeņos tur, kur notiek jūras ūdens infiltrācija. Daudz nātrija ir apakškembrija, viduskembrija un dažu citu dziļo artēzisko horizontu ūdeņos Latvijā. Hlorīdi rodas, šķīstot akmeņsālij, kas veidojas dažos nogulumu iežos, kā arī iekļūstot pazemē jūras ūdeņiem.

Pazemes ūdeņos no dzelzs savienojumiem vairāk izplatīts divvērtīgās dzelzs hidroksīds – Fe(OH)₂.

Tabulā ir redzams četru pilsētu dzeramā ūdens ķīmiskais sastāvs un tas salīdzināts ar ES, ASV un Starptautiskās veselības organizācijas normām. Līdz ar Latvijas iestāšanos ES arī dzeramā ūdens kvalitātei būs jāatbilst ES normām. Pēc analīžu datiem redzams, ka vājākā vieta dzeramajam ūdenim Latvijā ir ļoti augstais dzelzs saturs. Ūdens ņemšanas vietās var uzstādīt atdzelžošanas iekārtas, bet ar to vien problēmu nevarēs pilnībā atrisināt. Nelaime ir tāda, ka ūdensvada caurulēs notiek otrreizēja ūdens piesārņošana ar dzelzi, cinku un vēl citiem elementiem. Rezultātā patērētājs no krāna saņem pavisam citas kvalitātes ūdeni nekā tas ir ūdens ņemšanas vietā. Sevišķi bīstama ir ūdens piesārņošana ar smagajiem metāliem. Piemēram, dzeramajā ūdenī paaugstināts vara daudzums negatīvi ietekmē nieres un aknas, kadmijs un svins – nieres. Bērniem svins palēnina attīstību. Bet izslavētais «brīnumelements» selēns, kas palīdzot pret visām kaitēm, virs 0,01 mg/la dzeramā ūdenī izsauc nopietnus asinsrites traucējumus.

Ne tikai cilvēkiem un dzīvniekiem vajadzīgs atbilstošas kvalitātes ūdens, arī telpaugiem apstājas augšana, un tie pat aiziet bojā, ja laistāmais ūdens ir zemas kvalitātes. Augi sevišķi jūtīgi ir pret ūdenī izšķīdušo sāļu kopējo koncentrāciju. Nekādā ziņā tā nedrīkst pārsniegt 0,5 mS/cm, bet jūtīgām kultūrām – 0,3 mS/cm. Ūdens aktīvo reakciju pH augiem vajag skābāku nekā cilvēkiem – 4,5-6,0. Labas kvalitātes dzeramajam ūdenim pH ir 7,0-7,5, bet EC ap 1 mS/cm. Mūsu pilsētu ūdensvada ūdens visumā, izņemot dzelzs saturu, ir noderīgs pārtikā, bet pilnīgi nepiemērots telpaugu laistīšanai.

Dr.biol. Vilnis Nollendorfs,
Dr.biol. Anita Osvalde,
Dr.biol. Gunārs Paegle,
LU Bioloģijas institūts

Publicēts 2004.gada februārī.

Avotu ūdens ķīmiskais sastāvs

Strenči	Brenguļi	Sauka	Ķekava	Usma	Dižstende	Roja	Diapazons
pH
7,15	7,30	6,82	7,40	7,75	6,90	7,93	6,82-7,93
EC mS/cm
0,15	0,54	0,51	1,02	0,26	0,97	0,41	0,15-1,02
Na+ mg/l
0,8	2,1	3,8	22,2	1,7	14,3	27,0	0,8-27,0
K+ mg/l
0,9	1,3	11,9	15,6	1,3	3,7	2,0	0,9-15,6
Ca2+ mg/l
19,0	32,5	28,5	92,5	15,3	102,5	30,5	15,3-102,5
Mg2+ mg/l
3,0	11,0	12,5	30,0	6,0	35,0	7,0	3,0-35,0
HCO3- mg/l
76,0	214,0	256,0	340,0	129,0	368,0	189,0	76-368
Cl- mg/l
2,0	12,6	12,4	39,6	5,0	40,0	4,7	2-40
SO42- mg/l
18,0	48,0	18,0	24,0	7,0	18,0	21,0	7-48
Fe kop. mg/l
0,35	3,00	0,20	0,23	0,07	0,25	0,04	0,07-3,00
Cu2+ mg/l
0,001	0,001	0,003	0,008	0,001	0,007	0,010	0,001-0,008
Zn2+ mg/l
0,110	0,044	0,040	0,160	0,017	0,034	0,020	0,020-0,110
Mn2+ mg/l
0,015	0,160	0,050	0,006	0,010	0,007	0,001	0,001-0,160
KMnO4 indekss
3,0	–	–	1,0	8,8	2,4	7,6	1,0-8,8
Karbonātu cietība
1,25	3,50	4,20	5,58	2,10	6,03	3,10	1,25-6,03
Nekarbonātu cietība
1,20	2,50	0,250	7,09	1,20	8,01	2,10	1,20-8,01
Ūdens cietība izteikta mg ekv./l

 

Pazemes ūdens ķīmiskais sastāvs

Urbuma vieta un dziļums (m)
Dobele 180	Ulbroka 98	Tīnūži 40	Stende 120	Salaspils 120	Līvbērze 120	Ogre 120	Diapazons
pH
7,32	7,36	6,75	8,25	7,47	7,65	7,45	6,75-8,25
EC mS/cm
0,68	–	0,58	0,57	0,56	1,99	0,84	0,56-1,99
Na+ mg/l
6,8	10,2	2,1	2,4	4,1	35,0	4,7	2,1-35,0
K+ mg/l
8,2	2,7	7,9	2,8	4,8	10,0	3,1	2,8-10,0
Ca2+ mg/l
35,0	375,0	37,2	75,0	67,5	167,5	82,5	35-375
Mg2+ mg/l
23,0	18,5	23,3	27,5	22,5	107,5	30,0	18,5-107,5
HCO3- mg/l
361,1	277,6	366,0	347,7	317,2	155,0	265,3	155-361
Cl- mg/l
5,8	–	5,0	5,6	7,8	54,5	14,0	5,0-54,5
SO42- mg/l
30,0	1290,0	13,5	15,0	39,0	510,0	138,0	13,5-1290,0
Fe kop. mg/l
1,10	0,71	0,20	0,13	0,88	1,50	0,54	0,13-1,50
Cu2+ mg/l
0,001	0,014	0,005	0,001	0,001	0,006	0,005	0,001-0,014
Zn2+ mg/l
0,148	0,095	0,062	0,350	0,150	0,180	0,120	0,062-0,180
Mn2+ mg/l
0,001	0,031	0,008	0,008	0,026	0,092	0,046	0,001-0,092
KMnO4 indekss
–	–	–	0,4	5,6	3,2	2,4	0,4-5,6
Karbonātu cietība
5,92	4,55	–	5,70	5,20	2,54	4,35	2,54-5,92
Nekarbonātu cietība
3,64	20,21	–	6,01	5,22	17,20	6,57	3,64-20,21
Pārmainoties ūdens reakcijai uz sārmaino pusi, kā arī dzelzs baktēriju darbības rezultātā Fe(OH)3 koagulējas un rodas nogulsnes. Ūdens, kurā dzelzs daudzums pārsniedz 0,3 mg/l, ir duļķains, jo gaisa skābekļa ietekmē divvērtīgā dzelzs pāriet trīsvērtīgajā un rodas brūnas pārslveida dzelzs hidroksīda Fe(OH)3 nogulsnes. Pēc kopējā dzelzs satura ES normām (0,2 mg/l Fe) atbilst tikai divi no septiņiem paraugiem, un tie ir Stendē – 0,13 mg/l un Tīnūžos – 0,2 mg/l Fe. Turpretim Līvbērzē dzelzs saturs vairāk kā 7 reizes pārsniedz ES normu un Dobelē – vairāk kā piecas reizes.

 

Pilsētu ūdensvada dzeramā ūdens ķīmiskais sastāvs

Salaspils	Rīga (Pārdaugava)	Talsi	Ogre	ES normas	ASV normas	Starpt. veselības org. normas	Diapazons trīs pilsētās
pH
7,06	7,63	7,41	7,45	6,5-9,5	6,5-8,5	6,5-8,5	7,06-7,63
EC mS/cm
0,764	0,894	0,720	0,840	2,5	2,5	2,5	0,72-0,89
Na+ mg/l
10,8	40,0	4,8	4,7	200	–	200	4,7-40,0
K+ mg/l
12,6	14,8	2,1	3,1	–	–	–	2,1-14,8
Ca2+ mg/l
60,5	67,5	67,5	82,5	–	–	–	60,5-82,5
Mg2+ mg/l
35,0	37,5	25,0	30,0	–	–	–	25,0-37,5
HCO3- mg/l
381,0	328,0	338,0	265,0	–	–	–	265-381
Cl- mg/l
9,0	28,4	13,3	14,0	250	250	250	9,0-28,4
SO42- mg/l
30,0	49,5	180,0	138,0	250	250	250	30-180
Fe kop. mg/l
1,07	0,65	3,7	0,54	0,2	0,3	0,3	0,54-3,70
Cu2+ mg/l
0,010	0,001	0,007	0,005	nedēļā 2,0	1,3	2,0	0,001-0,010
Zn2+ mg/l
0,194	0,032	1,300	0,120	5,0	5,0	3,0	0,03-1,30
Mn2+ mg/l
0,024	0,014	0,021	0,046	0,05	0,05	0,5	0,014-0,046
KMnO4 indekss
7,2	1,6	3,6	2,4	–	–	–	1,6-7,2
Karbonātu cietība
6,25	5,38	5,55	4,35	–	–	–	4,35-6,25
Nekarbonātu cietība
5,90	6,45	5,43	6,57	–	–	–	5,43-6,57
NH4+ mg/l
–	–	–	–	0.5	–	–	–
NO3– mg/l
–	–	–	–	50	10	50	–
NO2 mg/l
–	–	–	–	0,5	1,0	3,0	–
Cd
–	–	–	–	0,005	0,005	0,003	–
Se
–	–	–	–	0,010	0,050	0,010	–
Pb
–	–	–	–	nedēļā 0,010	0,015	0,010	–