Vandenilinis ir šarminis vanduo: kuo jie skiriasi

Reklamose ir produktų aprašymuose vandenilinis ir šarminis vanduo taip dažnai suplakami į viena, kad lengva pamanyti, jog tai du to paties gėrimo pavadinimai. Tačiau taip nėra. Šarmingumas nusako vandens vietą pH skalėje – tai vandenilio ir hidroksido jonų pusiausvyros matas, o vandenilinis vanduo nusako, kiek molekulinio vandenilio dujų yra ištirpę vandenyje; šis atskiras rodiklis pateikiamas milijoninėmis arba milijardinėmis dalimis. Konkretus butelis ar ąsotis gali pakelti pH, papildyti vandenį ištirpusiu vandeniliu, padaryti ir viena, ir kita arba nė vieno iš šių dalykų. Patikimiausias būdas sužinoti, kuris variantas tinka konkrečiam produktui, – patikrinti, kas nurodyta jo aprašyme, o ne spręsti iš etiketėje esančio pavadinimo.

• pH ir ištirpęs vandenilis matuojami skirtingomis skalėmis. pH rodmuo nieko nepasako apie tai, kiek vandenilio dujų yra vandenyje, o vandenilio rodmuo nieko nepasako apie vandens rūgštingumą ar šarmingumą.
• Senesni elektrolizės jonizatoriai sukeldavo abu šiuos pokyčius vienu metu – tai ir yra pagrindinė priežastis, kodėl šios dvi sąvokos iš pradžių buvo supainiotos.
• Šalia šių dviejų rodiklių yra ir trečiasis – ORP. Jis dažnai palaikomas vandenilio matavimu, nors iš tikrųjų tai bendras elektrodo rodmuo, turintis savų apribojimų.

Dvi skirtingos savybės, o ne du to paties dalyko pavadinimai

pH parodo laisvųjų vandenilio ir hidroksido jonų pusiausvyrą vandenyje pagal skalę nuo 0 iki 14: 7 yra neutralu, o bet kokia didesnė reikšmė vadinama šarmine, arba bazine (šaltinis: pH ir vanduo – USGS vandens mokslo mokykla). Ištirpęs molekulinis vandenilis yra visai kas kita: tai vandenyje ištirpusios dujos, kurių kiekis nurodomas ppm arba ppb, ir šioms dujoms pH skalėje vietos nėra. Šis skirtumas svarbus, nes vanduo gali būti šarminis ir be papildomo vandenilio, jame gali būti daug ištirpusio vandenilio, pH nepakitus, jis gali pasižymėti abiem savybėmis vienu metu arba nė viena. Toliau straipsnyje paaiškinsime, kodėl taip nutinka ir kuris rodmuo iš tiesų atsako į kurį klausimą, nes šios dvi savybės painiojamos būtent todėl, kad kai kurie produktai anksčiau suteikdavo jas abi.

Dėl ko vanduo tampa „šarminis“ ir ką parodo pH rodmuo

Vanduo paprastai tampa šarmingesnis vienu iš dviejų būdų: į jį įdedama mineralų, kurie pusiausvyrą nukreipia hidroksido jonų link, arba vanduo apdorojamas elektrolizės būdu, kaip tai daroma senesniuose jonizavimo ąsočiuose ir ant stalviršio statomuose įrenginiuose. Elektrolizės metu vanduo atskiriamas į didesnio ir mažesnio pH srautus. Bet kuriuo atveju gaunamas skaičius yra pH rodmuo, o pH rodmenų praktinė reikšmė geriamajam vandeniui gana siaura. Pačios JAV Aplinkos apsaugos agentūros (EPA) antriniame vandentiekio vandens standarte rekomenduojamas pH intervalas yra nuo 6,5 iki 8,5. Šis intervalas nustatytas dėl skonio ir vandentiekio sistemos, o ne kaip sveikatingumo tikslas – už šio intervalo ribų vandens skonis gali būti kartus arba metališkas, kai pH žemas, arba vanduo gali atrodyti slidus, kai pH aukštas (šaltinis: Antriniai geriamojo vandens standartai: nepageidaujamų cheminių medžiagų gairės – EPA). Kad ir koks aukštas būtų pH rodmuo, jis negali parodyti, kiek vandenyje yra ištirpusių bet kokių dujų, įskaitant vandenilį.

Dėl ko vanduo tampa „vandenilinis“ ir ką parodo PPB rodiklis

Vandeniliu prisotintas vanduo gaminamas keliais skirtingais būdais: į stiklinę įmetant vandenilį generuojančių tablečių, naudojant infuzijos įrenginius, specialius vandens generatorius ar jonizatorius – visi jie gali papildyti vandenį ištirpusiu molekuliniu vandeniliu, o gauta koncentracija paprastai nurodoma ppm (šaltinis: Vandenilinis vanduo: papildoma nauda sveikatai ar apgaulė? – Dhillon ir kt., 2024). PPB arba ppm rodiklis matuoja tiesiogiai ištirpusias H2 dujas, o jo reikšmė nesikeičia priklausomai nuo to, ar vanduo rūgštinis, ar šarminis; šios dvi savybės nepriklauso viena nuo kitos. Verta nepamiršti vieno dalyko: ištirpęs vandenilis yra dujos, todėl vandenyje neišlieka neribotą laiką – laikui bėgant arba vandenį kaitinant jis gali pasišalinti. Todėl nurodytas PPB rodiklis prasmingas tik žinant, kaip ir kada jis buvo išmatuotas, o ne kaip nekintama lentynoje stovinčio vandens butelio savybė.

Kodėl vienas įrenginys gali pakelti pH, papildyti vandenį vandeniliu, padaryti ir viena, ir kita arba nė vieno iš šių dalykų

Šių dviejų sąvokų painiojimas turi tikrą istorinę priežastį. Senesni elektrolizės jonizatoriai pakeldavo vandens pH – tai buvo akivaizdus ir lengvai pademonstruojamas šalutinis poveikis, o tos pačios elektrolizės reakcijos metu jie taip pat generuodavo ištirpusį vandenilį. Vėliau atliktoje šio elektrolizuoto redukuoto vandens tyrimų apžvalgoje nustatyta, kad jo oksidacijos-redukcijos aktyvumą daugiausia lėmė ištirpęs molekulinis vandenilis, o ne pats pH pokytis (šaltinis: Vandenilinis vanduo: papildoma nauda sveikatai ar apgaulė? – Dhillon ir kt., 2024). Atskyrus šiuos dalykus, galima sukurti įrenginį, kuris skirtas būtent ištirpusiam vandeniliui, ir visiškai neteikti jokių teiginių apie pH. Hydrion NOVA vandens ąsotis yra geras būtent tokio įrenginio pavyzdys: jo aprašyme nurodyta, kad dvigubos SPE/PEM elektrolizės šerdys per 10–20 minučių ciklą 2 litrų talpoje pasiekia nurodytą 2 000–3 000 PPB ištirpusio vandenilio kiekį, tačiau apie pH ar šarmingumą nieko neužsimenama. Norintiems sužinoti, kaip veikia elektrolizės mechanizmas, žingsnis po žingsnio paaiškinimas pateiktas šiame straipsnyje apie SPE/PEM membranų veikimą. Praktinė išvada tinka bet kokiam produktui: patikrinę, ar aprašyme nurodytas PPB intervalas, pH pokytis, ar abu rodikliai, daugiau sužinosite apie tai, kam įrenginys iš tikrųjų sukurtas, nei iš jo rinkodarinio pavadinimo.

Kaip pasirinkti tinkamą tyrimą: pH, ORP ar ištirpusio vandenilio

Supratus, kad pH, ištirpęs vandenilis ir trečiasis rodiklis ORP yra trys atskiri dalykai, pasirinkti tinkamą tyrimą tampa paprasta. Toliau pateiktoje lentelėje nurodyta, ką kiekvienas iš jų iš tikrųjų matuoja, ko negali parodyti ir kada jį verta rinktis.

Tyrimas	Ką matuoja	Ko jis NEparodo	Kada naudingas
pH juostelė arba matuoklis	Vandens vietą rūgščių ir bazių skalėje nuo 0 iki 14	Bet kokių ištirpusių dujų, įskaitant vandenilį, kiekio	Tikrinant, ar vandens pH patenka į įprastą skonio ir vandentiekio sistemai tinkamą intervalą, arba patvirtinant nurodytą produkto pH teiginį
ORP matuoklis	Elektrodo milivoltų rodmenį, palyginti su atskaitos tašku; jis atspindi bendrą oksidacijos-redukcijos aktyvumą	Konkrečios vandenilio koncentracijos; rodmeniui įtakos turi kelios ištirpusios medžiagos vienu metu	Kaip bendras cheminis rodiklis, geriausia jį vertinti kartu su specialiu vandenilio tyrimu, o ne vietoj jo
Ištirpusio vandenilio matuoklis arba reagento tyrimas	Tikrąją ištirpusių H2 dujų koncentraciją ppm arba ppb	Bet ko apie vandens pH ar šarmingumą	Patvirtinant konkretų PPB teiginį arba lyginant du vandenilinio vandens produktus pagal vienintelį šiam tikslui svarbų rodiklį

pH juostelė arba matuoklis

pH juostelė arba rankinis matuoklis yra tinkamas įrankis, kai norima sužinoti apie patį rūgštingumą ar šarmingumą, pavyzdžiui, patikrinti, ar produktas iš tiesų pakelia pH taip, kaip nurodyta jo aprašyme. Šis įrankis nieko nepasako apie ištirpusį vandenilį.

ORP matuoklis

ORP, arba oksidacijos-redukcijos potencialas, matuojamas platinos elektrodu, palyginti su atskaitos elektrodu, o rezultatas pateikiamas milivoltais. Pačiame USGS šio metodo lauko vadove pažymima, kad matavimui būdingi įvairūs trukdžiai ir apribojimai, kuriuos būtina suprasti ir įvertinti (šaltinis: Redukcijos-oksidacijos potencialas (elektrodų metodas) – USGS nacionalinis lauko vadovas). Praktiškai tai reiškia, kad neigiamas ORP rodmuo parodo, jog vandenyje vyksta cheminis aktyvumas, bet neatskiria, kokią šio aktyvumo dalį lemia būtent ištirpęs vandenilis. Dviejų vandens mėginių ORP rodmenys gali būti panašūs, nors juose ištirpusio H2 kiekis pastebimai skiriasi. Todėl ORP verta laikyti papildomu rodikliu, o ne vandenilio matavimu.

Ištirpusio vandenilio matuoklis arba reagento tyrimas

Kai klausimas iš tiesų yra „kiek vandenilio yra šiame vandenyje?“, tiesiogiai į jį atsako tik vienas iš trijų būdų – specialus ištirpusio vandenilio matuoklis arba tyrimas reagento lašais, nes jis matuoja pačias dujas, o ne netiesioginį elektrinį signalą. Žingsnis po žingsnio pateiktame vadove, kaip atlikti ištirpusio vandenilio tyrimą, paaiškinama, kaip tai padaryti praktiškai, o išsamesnėje apžvalgoje apie PPB ir PPM paaiškinta, ką reiškia konkretus rodiklis ir kokie intervalai yra įprasti.

Ką šiuo metu rodo kiekvienos rūšies tyrimų duomenys

Verta aiškiai pasakyti, kokia iš tikrųjų yra įrodymų padėtis, o ne leisti, kad PPB rodiklis ar teiginys apie pH sudarytų įspūdį, jog įrodyta daugiau, nei iš tiesų. 2024 m. sisteminėje vandeniliu prisotinto vandens tyrimų apžvalgoje klinikiniai duomenys apibūdinami kaip preliminarūs: nemažai atliktų tyrimų yra nedideli, keli atlikti su gyvūnais, o ne žmonėmis, ir kai kurie finansuoti su pramone susijusių organizacijų. Dėl šių priežasčių autoriai ragina atlikti didesnius ir griežčiau suplanuotus tyrimus, kad būtų galima padaryti tvirtesnes išvadas (šaltinis: Vandenilinis vanduo: papildoma nauda sveikatai ar apgaulė? – Dhillon ir kt., 2024). Šiame straipsnyje nenagrinėsime pačių teiginių apie šarminio vandens fiziologinį poveikį, nes diskusija apie šį mechanizmą, įskaitant kritiką, kad prarytą šarmingumą neutralizuoja skrandžio rūgštis, išsamiai aptariama straipsnyje, kuriame lyginama, kuris vanduo veikia geriau. Norintys susipažinti su pačios vandenilio molekulės chemija, o ne su jos gėrimo tyrimų duomenimis, ją ras paprastame paaiškinime, kas iš tikrųjų yra molekulinis vandenilis. Kad ir kaip būtų, verta nepamiršti praktinės taisyklės: konkretų PPB rodiklį laikyti vieno produkto ir vieno tyrimo metodo momentiniu matavimu, o ne poveikio garantija.

Kaip patikrinti produkto aprašymą prieš perkant

Atskyrus pH, ORP ir ištirpusį vandenilį kaip tris skirtingus dalykus, apsipirkti tampa paprasčiau: žiūrėkite, kas iš tikrųjų nurodyta produkto puslapyje, o ne spręskite iš pavadinimo, kuriame yra žodis „šarminis“ arba „vandenilinis“. Jei jus iš tiesų domina ištirpęs vandenilis, nurodytas PPB intervalas ir ciklo trukmė, kaip pateikiama paties Hydrion NOVA vandens ąsočio aprašyme, pasako tai, ko neparodo ORP rodiklis ar bendras teiginys apie šarmingumą. Taip perskaityti specifikaciją užtrunka vos kelias papildomas sekundes ir padeda neišleisti pinigų savybei, kurios produktas nė nebuvo sukurtas suteikti.