В статье рассказывается о том, какая норма жесткости питьевой воды установлена на территории РФ. Читатели узнают о принятых нормативах и их значениях, а также о влиянии жесткости воды на здоровье человека и бытовые приборы. Необходимая информация для тех, кто хочет следить за качеством потребляемой воды.

Как определить жесткость воды
23.03.2018

Как определить жесткость воды

С первого взгляда такое понятие, как жесткость воды, звучит странно – если бы речь шла о льде, тогда было бы все значительно понятнее. Но на самом деле этой характеристике уделяется большое внимание достаточно часто и в разных сферах, так как вода влияет на здоровье человека. Ниже мы ответим на вопрос, как именно и какие методы нужно использовать для того, чтобы определять жесткость воды.

Из этой статьи вы узнаете:

  • Как определить жесткость воды
  • Как определить жесткость воды с помощью приборов
  • Как определить жесткость воды в домашних условиях
  • Какие соли определяют жесткость воды

Причины жесткости воды

Жесткость зависит от количества соединений, которые попадают в воду. Основные причины высокой концентрации примесей — местность и сезон. H2O, добываемая в регионах, богатых известняковыми породами, насыщена карбонатом кальция. Органические соединения и соли содержатся в почвенных водах, протекающих по дну рек или озер, т. к. залежи полезных ископаемых и продуктов жизнедеятельности животных обогащают водный раствор.

Лед имеет кристаллическую решетку, поэтому при замерзании воды инородные соединения вытесняются. Зимой концентрация примесей выше, чем весной, т. к. растаявший лед содержит меньше солей.

А аэрирование воды как-то влияет на жесткость? Зачем вообще воду аэрируют в гидропонных системах?

Растворы аэрируются, главным образом, для насыщения их кислородом. Т. к. корни растений в этих системах не защищены ничем и, если не будет хватать кислорода, то на них будут размножаться паразитные микроорганизмы, которые, как минимум, снизят урожай, и, как максимум, приведут к гибели растения.
Второй момент при аэрации происходит насыщение раствора углекислым газом из воздуха. Углекислый газ, хоть и содержится в небольших концентрациях, может образовывать с солями, входящими в состав удобрений, различные карбонаты и гидрокарбонаты (K2CO3, KHCO3), в результате чего рН раствора будет повышаться. Для стабилизации рН необходимо использовать рН-корректоры, в их составе присутствуют буферные агенты. Они в свою очередь сгладят (в идеале, не допустят) сдвиг рН.

Третье — это чисто физический момент (если мы говорим про DWC-системы). Когда растение только высажено, и оно не обзавелось мощной корневой системой, субстрат сбрызгивается раствором снизу от лопающихся пузырей воздуха. Этого количества воды достаточно для молодого растения, а также стимулирует корни расти вниз, туда где вода.

Как вы видите, на жесткость аэрация не влияет. (Прим. Ред.: Подробнее об аэрации питательного раствора читайте в нашей статье)

Типы жесткости воды

В зависимости от того, какие примеси содержатся в H2O, выделяют несколько типов жесткости.

Общая

Общая жесткость — сумма постоянной и временной жесткости.

Временная (карбонатная)

Карбонатная жесткость — показатель, который обозначает концентрацию гидрокарбоната кальция и магния в водном растворе. Сделать воду этого типа пригодной для питья можно, вскипятив ее. При повышении температуры образуются нерастворимые карбонаты. Накипь на чайнике — результат этой реакции.

Но если H2O очищают с помощью хлорирования, то кипятить ее нельзя. При нагревании хлор вступает в химическую реакцию с солями и становится токсичным.

Постоянная (некарбонатная)

Постоянная жесткость показывает содержание хлоридов, нитратов, сульфатов и других солей, не разлагающихся при кипячении. Для смягчения нужен более сложный процесс очистки.

виды жесткости

Нормативы содержания солей в воде

  • Сначала рекомендации Всемирной организации здравоохранения:

По жесткости воды, включая карбонатную жесткость, ВОЗ никаких рекомендаций не дает. Лимиты указаны только для содержания двух щелочноземельных металлов: кальций в пределах 20–80 мг/л, а магний в пределах 10–30 мг/л.

  • Российские водные нормативы конкретнее и жестче:

Жесткость воды не должна превышать 7°Ж, содержание магния — не выше 50 мг/л, а в отношении кальция никакие пределы не указываются.

  • Теперь российский норматив СанПиН 2.1.4.1116-02, определяющий, какой карбонатной жесткостью воды должна обладать бутилированная вода в рамках их физиологической ценности:

Кальций допускается в очень широких пределах 20–130 мг/л; магний определен с лимитами 5,0 – 65,0 мг/л; жесткость воды допускается в границах 1,5 — 7,0°Ж. Обратите внимание, что ни один показатель не имеет нижней границы с нулевым уровнем. Это означает, что в любой марке питьевой воды должны присутствовать жесткость общая и карбонатная. Об этом чуть ниже.

Влияние жесткой воды на здоровье человека

Влияние солей, содержащихся в водном растворе, на организм человека недостаточно изучено. Но, по данным исследований, примеси оказывают негативное воздействие на:

  1. Сердечно-сосудистую систему.
  2. Почки. Большое количество солей в организме приводит к образованию камней.
  3. Кожу. Мыло взаимодействует с солями кальция и магния и образует несмываемую пленку, которая нарушает защитный слой кожи. Раздражение и аллергия — следствие использования жесткой воды.
  4. Волосы. Они становятся ломкими.
  5. Желудочно-кишечный тракт. Соли оседают на стенках желудка, их накопление в организме может привести к дисбактериозу и другим расстройствам пищеварения.
  6. Суставы. Большое количество примесей в воде способствует развитию артрозов.

Нормы жесткости воды

Жесткость определяется концентрацией катионов кальция и магния в растворе, в СИ — моль на кубический метр (моль/м³). Но чаще пользуются другой единицей измерения — миллиграмм-эквиваленты на литр (мг-экв/л). 1 мг-экв/л = 20,04 мг кальция или 12,16 мг магния на л. жидкости.

В России с 2014 г. жесткость измеряется в градусах: 1°Ж = 1 мг-экв/л. Но в разных странах применяются свои единицы измерения:

  • во Франции 1°fH — 0,19 мг-экв/л;
  • в Германии 1°dH — 0,35 мг-экв/л;
  • в Америке 1°ppm — 0,01 мг-экв/л;
  • в Великобритании 1°e — 0,28 мг-экв/л.

Нормы жесткости для бытового использования и промышленного производства различаются.

Для питьевой

Согласно СанПиН (Санитарным правилам и нормам) для питьевой воды жесткость не может превышать 7°Ж. Самым подходящим для человека считается раствор до 2°Ж, приемлемым — до 10°Ж. Норма жесткости начинается с 2°Ж, потому что для здоровья в небольшом количестве необходимы соли, содержащиеся в воде. Их дефицит в организме приводит к вымыванию кальция из костей.

В разных странах стандарты различаются из-за экологической ситуации региона.

Для технической

Для техники насыщенный солями водный раствор тоже представляет опасность: на нагревательных элементах образуется накипь, которая может привести к поломке.

Для большинства производств не установлены нормы жесткости, только допустимое содержание отдельных веществ.

Для бытового использования водный раствор проходит более тщательную очистку, чем для технических нужд. Исключение составляют электронная и фармацевтическая промышленность, где требуется дистиллированная вода.

Варианты градусов жесткости

НЕМЕЦКИЕ ГРАДУСЫ (dGH)

= 1часть оксида кальция – СаО в 100000 частей воды, или 0.719 частей оксида магния – MgO в 100000 частей воды, или 10 мг СаО в 1 л воды, или 7.194 мг MgO в 1 л воды.

dGH (dH) и dKH в настоящее время наиболее часто употребляется в аквариумистике как единица измерения жесткости, причем обозначение dGH – относится к общей жесткости, dKH – к карбонатной;

ФРАНЦУЗСКИЕ ГРАДУСЫ (fh)

= 1 часть CaCO3 в 100000 частей воды, или 10 мг CaCO3 в 1 л воды;

АМЕРИКАНСКИЕ ГРАДУСЫ (usH)

= 1 гран (0.0648 г) CaCO3 в 1 галлоне (американском! 3.785 л) воды. Поделив граммы на литры получаем: 17.12 мг/л СаСО3 . Однако есть еще одно определение американского градуса: 1 часть CaCO3 в 1000000 частей воды
(в англоязычной литературе выражение концентрации, как 1 часть на 1 000 000 частей называют ppm — part per million (одна часть на миллион), и часто используют. На практике оно идентично 1мг/л)
. Таким образом этот 1 американский градус =
1мг CaCO3 в 1 л воды. Именно эта величина американского градуса принята во всех таблицах
с переходными коэффициентами для перевода одних единиц измерения жесткости в другие;

АНГЛИЙСКИЕ ГРАДУСЫ (Clark)

= 1 гран (0.0648 г) в 1 галлоне (английском! 4.546 л) воды = 14.254 мг/л CaCO3 .

Единицы жесткости воды, выраженные в миллионных долях (ppm) растворенных солей кальция*
1 английский градус (Clark) 1 немецкий градус (dH)** 1 американский градус 1 французский градус (fh) =14.3 ppm =17.9 ppm =17.1 ppm =10.0 ppm
1 ppm = 1 миллиграмм на литр

*

Английские, французские и американские градусы жесткости выражают содержание карбоната кальция (СаСО3), в то время как немецкие градусы показывают содержание окиси кальция (СаО).
** Номинально обозначение «dH» применяется только к немецким градусам жесткости, однако в последние годы оно стало применяться универсально.

Способы определения уровня жесткости воды

Точно определить концентрацию примесей можно только в лаборатории или с помощью специальных приборов, но у насыщенного солями раствора есть ряд отличительных признаков:

  • овощи, крупы и мясо в жесткой воде плохо развариваются;
  • мыло не пенится;
  • чай заваривается дольше;
  • ткани теряют мягкость после стирки;
  • горький или меловый привкус;
  • накипь образуется в чайнике, стиральной машине и на трубах.

Недобросовестные компании могут экономить на очистке, в этом случае нужно проверить показатели жесткости самостоятельно. Узнать концентрацию солей можно несколькими способами. Анализ Н2О делают на любой санэпидстанции и в других лабораториях. Если по результатам исследования концентрация солей выше нормы, то можно подать в суд, ссылаясь на официальный документ.

Самостоятельно уровень жесткости можно проверить с помощью электролизера, но его чаще используют в промышленности. Также применяется аппарат TDS-3. Солемер дает косвенную оценку мягкости водного раствора, определяя его общую минерализацию. Прибор часто используют для контроля количество примесей в колодцах, скважинах, бассейнах и домашних аквариумах.

Самый бюджетный и простой способ — тест с помощью полосок. Если намочить полоску, она окрасится в цвет, соответствующий уровню примесей.

Еще 6 вариантов, как определить качество воды в домашних условиях

Как же определить жесткость воды в домашних условиях? Известны шесть простых способов:

  1. Самый доступный способ – это оценить качество воды по виду и вкусу. Она должна быть прозрачной, без запаха и осадка.
  2. Для определения чистоты жидкости её наливают в вымытый прозрачный стакан на высоту 20 см и помещают на лист бумаги с текстом. Если он читается через воду, данный показатель в норме.
  3. Точно так же устанавливают и цвет воды, но наливают всего 100 мл и ставят стакан на чистый белый лист. Если вода имеет органические примеси, то на бумаге она темнеет.
  4. Чистоту жидкости можно узнать по запаху. Вначале воду нагревают до 20 °С, потом доводят до 60°С. Появление гнилостного запаха свидетельствует о содержании в воде сероводорода.
  5. Отдельные свойства жидкости можно определить по вкусу. Немного воды наливают в чистую посуду и кипятят на протяжении 5-ти минут. Затем остужают до 20 – 25 °С и дегустируют. Сладковатый привкус указывает на наличие включений гипса, горький – на присутствие солей магния, легкую терпкость придают воде соли железа. Гнилостный оттенок вызван содержанием в воде животной и растительной органики. Если её отфильтровать, то можно обнаружить твердые примеси. Однако перед этим воду отстаивают какое-то время.
  6. Если капнуть водой на зеркало или стекло и дать испариться, можно тоже оценить степень её чистоты. Наличие пятен говорит о низком качестве воды. Загляните в свой аквариум, у кого он имеется. Рыбки, как правило, тонко реагируют на качество воды.

Методы устранения жесткости воды

Уменьшить концентрацию примесей в растворе можно несколькими методами.

Катионирование

Ионообмен — способ уменьшить концентрацию вредных соединений. Основа метода — замена катионов кальция и магния в растворе на катионы натрия или водорода. При пропускании через катионит жесткой воды протекают реакции обмена, в ходе которых образуются нерастворимые соединения Ca2+ и Mg2+, которые задерживаются в субстрате. В раствор в свою очередь переходят не образующие накипи катионы Na+ или H+.

Часто для более эффективной очистки воды катионирование комбинируют с другими способами либо проводят в несколько ступеней, на каждой из которых варьируется концентрация катионита.

Схема катионирования

Термоумягчение

Термоумягчение — самый простой способ, применяемый в быту, подходит только для карбонатной жесткости. При кипячении соединения разлагаются и вода становится пригодной для питья.

Минус термоумягчения в том, что метод подходит только для очистки от карбонатных соединений.

Кипящая вода

Реагентное умягчение

В раствор добавляют кальцинированную соду, гашеную известь или ортофосфат натрия. Соли кальция и магния реагируют с этими веществами, образуя твердые компоненты, которые можно отфильтровать. Данный способ подходит для промышленного производства.

Минус реагентного умягчения в быстром изнашивании фильтра, каждые 5-7 лет его нужно заменять.

Схема монтажа умягчителя

Обратный осмос

Данный метод позволяет очистить жидкость от 99% всех примесей. Для этого раствор пропускают через полупроницаемую мембрану под большим давлением. Обратный осмос применяется в домашних очистителях, фильтры под мойку в Тюмени можно купить в интернет-магазине «КВАНТА+».В производстве используются мембраны разных размеров, очищающие от 40% примесей.

Обратный осмос

Электродиализ

Водный раствор помещают в сосуд, разделенный множеством перегородок с мембранами. Стерильная вода не проводит электричество. При пропускании тока через раствор ионы притягиваются к противоположно заряженным мембранам и оседают на них. Количество вредных соединений снижается. Метод позволяет очищать воду без использования реагентов.

Минус электродиализа в скапливании солей на мембранах. Из-за концентрации нерастворимых веществ детали установки требуют частой замены. Кроме этого, необходима предварительная очистка воды от коллоидных соединений.

Дистилляция

Дистилляция редко применяется для смягчения. Раствор нагревают до 100°С. Соединения с меньшей температурой кипения улетучиваются, а соли остаются в установке после выпаривания жидкости. Образовавшийся пар охлаждают. Вода, смягченная таким способом, содержит примеси, безвредные для человека.

Минусы дистилляции:

  • много требований к обслуживанию оборудования;
  • медленный процесс очистки;
  • большой расход жидкости для охлаждения конденсата.

Дистилляция воды

Действительно ли есть такие понятия как «живая» и «мертвая» вода? Что это значит?

В природной воде значение ОВП может иметь как положительное, так и отрицательное значение и колеблется от — 400 мВ до + 700 мВ.
Когда значение ОВП положительно, то свойства воды окислительные. Такие показатели наиболее часто встречаются в поверхностных водах. Вода, обладающая ярко выраженными кислотными свойствами называется «мертвой» водой

. Ее ОВП может достигать +800+1000 мВ. «Мертвая» вода является сильнейшим окислителем и этим объясняются ее дезинфицирующие и бактерицидные свойства.

Чем более восстановлена вода, тем легче она отдает электроны, тем значение ОВП меньше, а свойства воды — восстановительные. Это типично для подземных горных источников, талой воды. Такая вода получила название «живой» воды

. «Живая» вода (щелочная) является отличным стимулятором, тонизатором, источником энергии, придает бодрость, стимулирует регенерацию клеток, улучшает обмен веществ, нормализует кровяное давление. Отрицательный ОВП природной воды — явление чрезвычайно редкое. На планете известно всего несколько мест, где есть такая вода. ОВП же организма человека обычно колеблется от -90 мВ до -200 мВ, а ОВП обычной питьевой воды практически всегда значительно выше нуля:

— водопроводная вода от +80 мВ до +300 мВ; — вода в пластиковых бутылках от +100 мВ до +300 мВ; — колодезная, родниковая вода от +120 мВ до +300 мВ.

Данная информация означает, что при употреблении обычной питьевой воды активность электронов во внутренней среде организма выше активности электронов в ней. Т.е. такая питьевая вода забирает себе свободные электроны из биологической среды организма, т.е. является оксидантом. Это ведет преждевременному старению, хроническим болезням, хронической усталости.

И наоборот, отрицательный ОВП питьевой воды дает энергетическую зарядку клеткам, органам, системам. Электрическая энергия клеточных мембран не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, т.к. обладает биологической совместимостью по этому параметру. Питьевая вода с отрицательным ОВП — идеальный антиоксидант.

Кстати, по большой части, аквариумисты используют для измерения ОВП rH. Я думаю, этот же показатель будет очень удобным и для гидропоники. Вот, какие там показатели:

  • rH 40-42 – максимальное окисление (чистый кислород);
  • rH 35 — сильное окисление;
  • rH 30 – незначительное окисление;
  • rH 25 – слабое окисление;
  • rH 20 – слабое восстановление;
  • rH 15 — незначительное восстановление;
  • rH 10 – сильное восстановление;
  • rH 5-0 – максимальное восстановление (чистый водород).

Почти все растения комфортно себя чувствуют при rH 25-35. Измеряется rH специальными измерителями, именуемыми rH-тестами. В гроушопах я их пока не встречал.

Дополнительная информация

Интересные факты об очистке воды:

  1. Во многих странах существовала традиция бросать серебряные монеты в колодец. Серебро реагирует с солями, но не со всеми. Основная причина отказа от использования этого металла в очистке — токсичность. По нормам СанПиН серебру присвоен 2-й класс вредности, но оно опасно только при накоплении вещества в организме.
  2. Неочищенная вода была причиной многих эпидемий тифа, холеры и других заболеваний, а также низкой продолжительности жизни из-за увеличения количества вредных соединений в организме. Человечество пыталось создать очистительные сооружения начиная с древних времен. В Египте изобрели первые методы фильтрования.
  3. Существует миф, что нельзя кипятить воду несколько раз, потому что в ней образуются вредные вещества, но это не так. Состав раствора от повторного нагревания не изменяется.
  4. Многие считают, что бутилированная вода чище фильтрованной, но уровень содержания примесей у них одинаковый.

Подобрать подходящую систему очистки можно силами специалистов «КВАНТА +». Фильтры задерживают не все соединений, поэтому перед покупкой стоит узнать, какими солями насыщена вода.

Если ОВП и рН связаны, можно ли влиять на ОВП, изменяя рН?

ОВП и рН действительно связаны между собой по формуле rH2 = Eh/0,029 + 2 pH. ОВП зависит не только от рН, но и от равновесного окислительно-восстановительный потенциала в текущих условиях — Eh, который в свою очередь нелинейно зависит от рН.

Чем опасна вода с известью?


Вода, содержащая известь, может быть опасной для здоровья человека и иметь негативное влияние на окружающую среду.

Когда вода содержит избыточное количество извести, она может иметь высокую жесткость, что означает, что она содержит большое количество минеральных солей, в том числе карбонатов и бикарбонатов кальция и магния. Эти соли, особенно карбонат кальция, могут оставлять белые отложения на кранах, стенах, сантехнике и других поверхностях.

Кроме того, питьевая вода с высоким содержанием извести может вызывать некоторые проблемы со здоровьем. Например, вода с высоким содержанием кальция и магния может ухудшать вкус и качество питьевой воды, а также увеличивать риск развития мочекаменной болезни. Кроме того, вода с высокой жесткостью может уменьшать эффективность моющих средств и мыла, что может привести к необходимости использовать больше моющих средств и мыла для получения хороших результатов при чистке.

Кроме того, если вода с высокой жесткостью используется для нагрева, то может образовываться накипь в трубах и на поверхности нагревательных элементов. Это может приводить к снижению эффективности отопительной системы и повышению затрат на энергию.

Избыточное количество извести в питьевой воде также может оказывать отрицательное воздействие на экологию и вызывать негативные последствия для окружающей среды, такие как загрязнение рек и водоемов, изменение экосистем и дестабилизация флоры и фауны.

Categories:

Comments are closed