Nước đun sôi: lợi ích và hại từ góc nhìn hóa học, vi sinh học và sinh lý học

Giới thiệu: Quá trình xử lý nhiệt như phương pháp cổ xưa nhất để làm sạch

Đun sôi nước là một trong những phương pháp công nghệ cổ xưa nhất mà loài người sử dụng để khử trùng nước. Từ góc nhìn khoa học, đây là quá trình vật lý hóa học dẫn đến những thay đổi sâu sắc trong cấu trúc và thành phần của nước. Tác động của nó là không nhất quán: nó giải quyết một số vấn đề quan trọng nhưng đồng thời cũng tạo ra những vấn đề mới. Việc đánh giá lợi ích và hại đòi hỏi phân tích ở ba mức độ: vi sinh học, hóa học và sinh lý (tác động đến cơ thể).

1. Lợi ích: diệt trùng và giảm rủi ro

Lợi ích chính và không thể chối từ của việc đun sôi nước là hiệu ứng kháng khuẩn.

• Denaturation của protein. Nhiệt độ cao (100°C ở áp suất bình thường) gây ra sự denaturation (sự co lại) không thể ngược lại của cấu trúc protein ở hầu hết các hình thái vi sinh vật: vi khuẩn (bao gồm E. coli, salmonella, legionella, vi khuẩn Vibrio cholerae), virus (enterovirus, rotavirus, virus viêm gan A) và nhiều đơn bào (lamblia). Điều này làm cho nước an toàn về mặt dịch tễ.

• Loại bỏ các hợp chất bay hơi. Khi đun sôi, các khí hòa tan trong nước bị bay hơi: chlorine (sử dụng tại các trạm xử lý nước công cộng) và các sản phẩm phụ của nó (chloroform, trihalomethanes) cũng như hydro sulfide. Điều này cải thiện các tính chất cảm quan của nước (mùi và vị của chlorine biến mất).

• Giảm độ cứng. Khi đun sôi trong thời gian dài, một phần các muối độ cứng (hydrocarbonat canxi và magne) sẽ kết tủa thành dạng không hòa tan (nhiên cặn). Điều này tạm thời giảm độ cứng tổng thể của nước, có thể có lợi cho những người có tiêu hóa nhạy cảm hoặc có倾向Formation of kidney stones (mặc dù mối liên kết trực tiếp giữa nước cứng và sự hình thành sỏi thận chưa được chứng minh).

Điều thú vị: Không phải tất cả các vi sinh vật đều chết ở 100°C. Spores của một số vi khuẩn (ví dụ, vi khuẩn gây bệnh botulism Clostridium botulinum hoặc bệnh sибирi Bacillus anthracis) có thể chịu đựng được đun sôi trong vài giờ. Để diệt trùng chúng cần phải tiến hành khử trùng dưới áp suất (autoclaving). Ngoài ra, các prion — các phần tử protein nhiễm trùng — cũng có thể chịu đựng được. Tuy nhiên, những tác nhân này rất hiếm khi xuất hiện trong nước cấp.

2. Hại tiềm ẩn và thay đổi trung tính: hóa học và cấu trúc

Đun sôi là một phương pháp thô, không làm sạch nước khỏi các chất ô nhiễm hóa học mà thậm chí có thể làm trầm trọng thêm tình hình trong một số trường hợp.

1. Concentration của các tạp chất không bay hơi. Nước bay hơi dưới dạng hơi, và tất cả các hợp chất không hòa tan và không bay hơi đều còn lại trong bình. Khi đun sôi nhiều lần hoặc trong thời gian dài (và cũng như khi thêm nước mới vào phần còn lại từ lần đun sôi trước), nồng độ các muối kim loại nặng (kim loại nặng như chì, niken, asen, cadmium), nitrat, thuốc trừ sâu, fluorides và chất ô nhiễm hữu cơ có thể tăng lên. Điều này là rủi ro hóa học chính.

2. Thay đổi thành phần khí và vị. Việc loại bỏ carbon dioxide và oxy làm cho nước trở thành «mất cảm giác sống động» từ góc nhìn vị giác — nó trở nên không có vị, «trắng». Oxy hòa tan rất quan trọng không chỉ đối với con người mà còn đối với các thụ thể vị giác.

3. Formation of potentially harmful compounds. Nếu trong nước ban đầu có nitrat (một vấn đề phổ biến ở nông thôn với giếng sâu không sâu), khi đun sôi trong thời gian dài trong lượng nhỏ, chúng có thể phần nào phục hồi thành nitrit có độc tính cao hơn.

4. Thay đổi cấu trúc nước: truyền thuyết và thực tế. Truyền thuyết phổ biến cho rằng nước đun sôi là «mất cảm giác sống động», vì cấu trúc «các cụm phân tử» của nó bị phá hủy. Từ góc nhìn hóa học hiện đại, nước lỏng là một hệ thống động lực học liên kết hydro, które bị phá hủy và phục hồi trong thời gian khoảng picosecond (10⁻¹² s). Đun sôi làm phá hủy những liên kết này, nhưng khi làm lạnh xuống nhiệt độ phòng, cấu trúc nước hoàn toàn phục hồi theo định luật động lực học热力学 cân bằng. Do đó, không có bất kỳ thay đổi cấu trúc nào ở nước đun sôi đã làm lạnh.

3. Tác động sinh lý học đối với cơ thể: giải phóng những mиф

• Mиф về «nước nặng». Nước đun sôi thường được gọi là «nước nặng», có nghĩa là do sự có mặt của deuterium (isođát nặng của hydro) mà nó có hại. Trên thực tế, hàm lượng deuterium trong nước tự nhiên là rất nhỏ (~0,015%), và khi đun sôi, hàm lượng của nó tăng lên rất ít, không có bất kỳ hiệu ứng sinh học nào. Nước nặng thực sự (D₂O) có tính chất hoàn toàn khác và không được hình thành trong điều kiện tự nhiên.

• Ảnh hưởng đến tế bào. Nước đun sôi không «rửa trôi» các khoáng chất khỏi cơ thể và không vi phạm áp suất osmotic. Nó là một chất lỏng hypotonic so với血浆 máu. Đối với thận khỏe mạnh, việc sử dụng nó là an toàn. Tuy nhiên, nó thực sự không phải là nguồn cung cấp các khoáng chất vi lượng (canxi, magne) như một số nước khoáng.

• Problems with repeated boiling. Rủi ro chính của việc đun sôi nhiều lần một lượng nước duy nhất là không phải là những «isođát» hoặc «cấu trúc nặng» huyền thoại, mà là rủi ro thực tế về sự tích tụ các tạp chất không hữu cơ (muối, kim loại) do sự bay hơi của nước sạch.

Chia sẻ lifehack: Để giảm thiểu hại, khuyến nghị không đun sôi nước nhiều lần và không thêm nước mới vào phần còn lại từ lần đun sôi trước. Tốt nhất là mỗi lần sử dụng một lượng nước mới và đun sôi trong 1-3 phút sau khi nước sôi — điều này đủ để tiêu diệt các tác nhân gây bệnh, nhưng giảm thiểu các quá trình tích tụ tạp chất và hình thành các lớp cặn.

Kết luận: Sử dụng hợp lý như giải pháp trung gian

Đun sôi là một phương pháp hiệu quả, rẻ và dễ tiếp cận để khử trùng nước trong các điều kiện khi an toàn vi sinh học của nước bị nghi ngờ (du lịch, sự cố tại hệ thống cấp nước, nước từ các nguồn không được kiểm tra).

Phương pháp tiếp cận khoa học là:

1. Nếu nước an toàn về hóa học nhưng có rủi ro vi sinh học, đun sôi là hiệu quả và được khuyến nghị.

2. Nếu nước chứa các tạp chất hóa học nguy hiểm (kim loại nặng, nitrat) thì đun sôi là vô ích và thậm chí là nguy hiểm. Cần sử dụng các bộ lọc chuyên dụng (ôxi hóa ngược, các than hoạt tính).

3. Đối với việc sử dụng thường xuyên, nước đã được lọc là tối ưu, được làm sạch từ các chất ô nhiễm chính nhưng vẫn giữ được cân bằng khoáng chất tự nhiên, không cần đun sôi.

Vietnam L^World Y G