Что пьём, Господа?

В настоящее время надёжно установлено, что при возбуждении спектра люминесценции природной и даже дистиллированной воды длиной волны короче 260 нм в спектре испускания всегда содержатся как минимум две широкие перекрывающиеся полосы в спектральных областях 300-350 нм (ультрафиолетовая (УФ) полоса) и 400-450 нм (синяя полоса). Общепринятое отнесение этих полос таково: УФ полоса - люминесценция белковоподобных соединений, а синяя - люминесценция растворённых органических веществ, и в частности, гуминовых веществ. Таким образом, задача по очистке воды с точки зрения люминесцентного эксперимента очевидна - нужно свести к нулю интенсивность указанных спектральных компонент. И это действительно можно сделать. В систематических экспериментах, проделанных автором с коллегами, установлено, что спектр люминесценции водных образцов, начиная с водопроводной, по мере очистки претерпевает следующие изменения: интенсивность всех полос уменьшается, причём с разной скоростью - интенсивность синей люминесценции уменьшается быстрее, чем УФ компоненты. Это означает, что белковоподобная составляющая примеси наиболее трудноустранима. При максимальной же степени очистки - свежеприготовленная деионизованная вода и при минимальном времени между получением воды и съёмкой спектра люминесценции не наблюдается. (Эти эксперименты автор воспроизвёл и в американских лабораториях). Однако, как показал дальнейший эксперимент, после приблизительно недельного хранения образец воды (в стеклянной или полиэтиленовой посуде), который вначале не люминесцировал, начинал люминесцировать. Эти результаты однозначно указывают на то, что в процессе хранения воды появляются люминесцирующие примеси. Следует отметить, что это наблюдение автора отнюдь не является пионерским. Ещё в далёком 1936 году блестящий экспериментатор Сергей Иванович Вавилов, который внёс выдающийся вклад в развитие науки о люминесценции (и кстати впоследствие ставший Президентом Академии наук СССР), сформулировал, в частности, своё знаменитое правило, обратив внимание на то, что при любой степени очистки разных растворителях (включая воду) при тщательном проведении люминесцентного эксперимента в исследуемом жидком образце всегда наблюдается синяя люминесценция. Уже тогда Вавилов сделал заключение, правда не конкретизируя, что свечение связано с какими-то неустранимыми органическими примесями.

К настоящему времени стало понятно, откуда берутся неустранимые органические примеси, а именно органические молекулы, как правило, ответственны за люминесценцию. Происхождение этих примесей - наличие гуминового фона, который всегда существует в атмосфере Земли. Мы дышим не просто воздухом, а воздухом, в котором всегда имеется тот или иной набор гуминовых веществ. Напомним, что гуминовые вещества - это продукт процесса гумификации - переработки природой органических остатков (листьев, травы, остатков животного мира и т.д.). Конкретная структура гуминовых веществ неизвестна, но хорошо известны их составляющие молекулы. В растительных остатках - это целлюлоза и прочие углеводы, белки, лигнины, таннины и т.д., а в остатках животного мира (микроорганизмы) - фенольные соединения продуктов метаболизма и распада, аминокислоты и пептиды. Все перечисленные индивидуальные молекулы обладают собственной люминесценцией либо в УФ, либо в синей области спектра и поэтому не удивительно, что любой растворитель люминесцирует. Действительно, достаточно кратковременного прямого контакта с воздухом, в котором молекулы гуминового вещества находятся в виде аэрозоля, как молекулы гумусного вещества могут попасть в растворитель со всеми вытекающими для люминесценции последствиями. Любой экспериментатор может проделать простейший эксперимент - сравнить спектры люминесценции бидистиллированной воды и этой же воды, в которую просто дунули (дунуть может сам экпериментатор, лучше через чистую трубку). Результат такого эксперимента читатель без труда предскажет - действительно интенсивность люминесценции в продутом образце выше, чем не в продутом. Интерпретация такого эксперимента тоже очевидна -  своим дыханием мы увеличили концентрацию гуминовых веществ, что и привело к возрастанию люминесценции. Итак теперь мы понимаем природу остаточного свечения при очистке воды и можем использовать этот параметр для контроля чистоты воды в исследовательских лабораториях.