Vandets hårdhed- dette er et sæt kemiske og fysiske egenskaber ved vand, der er forbundet med indholdet af opløste salte af jordalkalimetaller, hovedsageligt calcium og magnesium (de såkaldte "hårdhedssalte").
Hårdhedssalte har forskellige egenskaber. Så når vandet opvarmes, udfældes nogle af dem i form af skæl, og nogle gør det ikke. På dette grundlag begyndte de at blive adskilt.
De salte, der udfælder, begyndte at blive kaldt salte af midlertidig (eller aftagelig) hårdhed og salte, der ikke udfældes, når vandet opvarmes, salte af konstant hårdhed.
Sulfater, chlorider og nitrater af magnesium og calcium, opløst i vand, dannes konstant (eller ikke-karbonat) hårdhed. De udfældes kun, når vandet fordamper fuldstændigt.
Midlertidig hårdhed kendetegnet ved tilstedeværelsen i vand, sammen med kationerne Ca2+, Mg2+ og Fe2+, af hydrocarbonat- eller bicarbonatanioner (HCO3-).
Når vand koges, nedbrydes bikarbonater og danner meget dårligt opløseligt calciumcarbonat, kuldioxid og vand:
Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2
Samlet hårdhed består af permanent og midlertidig.
Denne tabel viser de vigtigste metalkationer, der forårsager hårdhed, og de vigtigste anioner, som de er forbundet med.
Strontium, jern og mangan har i praksis så lille en påvirkning på hårdheden, at de normalt negligeres. Aluminium (Al3+) og ferrijern (Fe3+) påvirker også hårdheden, men ved pH-niveauer, der findes i naturligt vand, er deres opløselighed og derfor "bidrag" til hårdhed ubetydelig. Ligeledes tages der ikke højde for den mindre påvirkning af barium (Ba2+).
Vandets hårdhed - oprindelse
Calcium (Ca 2+) og magnesium (Mg 2+) ioner samt andre jordalkalimetaller, der forårsager hårdhed, er til stede i alt mineraliseret vand. Deres kilde er naturlige aflejringer af kalksten, gips og dolomit. Calcium- og magnesiumioner kommer ind i vand som et resultat af interaktionen af opløst kuldioxid med mineraler og andre processer til opløsning og kemisk forvitring af klipper. Kilden til disse ioner kan også være mikrobiologiske processer, der foregår i jord i oplandet, i bundsedimenter samt spildevand fra forskellige virksomheder.
I lavmineraliserede vand dominerer hårdhed forårsaget af calciumioner typisk (op til 70%-80%) (selv om magnesiumhårdhed i nogle sjældne tilfælde kan nå 50-60%). Ved en stigning i mineraliseringsgraden af vand falder indholdet af calciumioner (Ca2+) hurtigt og overstiger sjældent 1 g/l. Indholdet af magnesiumioner (Mg2+) i højt mineraliseret vand kan nå op på adskillige gram, og i saltsøer - titusindvis af gram per liter vand.
Generelt er overfladevandets hårdhed normalt mindre end hårdheden af grundvand. Overfladevandets hårdhed er udsat for mærkbare sæsonudsving, som normalt når sin højeste værdi i slutningen af vinteren og sin laveste værdi under højvande, når det er rigeligt fortyndet med blød regn og smeltevand. Hav- og havvand har meget høj hårdhed (tiere og hundreder af mg-ækv/dm3).
Vandets hårdhed - måleenheder
Den 1. januar 2014 introducerede Rusland den mellemstatlige standard GOST 31865-2012 "Vand. Enhed for hårdhed." Ifølge den nye GOST udtrykkes hårdhed i hårdhedsgrader (°Zh).
1 °F svarer til en koncentration af et jordalkaligrundstof numerisk lig med 1/2 af dets millimol pr. liter (1 °F = 1 mækv./l). Forskellige lande brugte (bruger nogle gange stadig) forskellige ikke-systemiske enheder - grader af rigiditet.
Andre måleenheder for vandhårdhed accepteres i udlandet. Forholdet mellem disse enheder er vist i tabellen:
1°F = 20,04 mg Ca2+ eller 12,15 Mg2+ i 1 dm3 vand;
1°DH = 10 mg CaO i 1 dm3 vand;
1°Clark = 10 mg CaCO3 i 0,7 dm3 vand;
1°F = 10 mg CaC03 i 1 dm3 vand;
1 ppm = 1 mg CaCO 3 i 1 dm 3 vand.
De numeriske værdier for hårdhed målt i mg-ækv/l, mol/m 3 og °F, på trods af forskelle i betegnelse, er lig med hinanden.
I henhold til værdien af total hårdhed er naturlige vand opdelt i grupper:
- meget blødt vand (0-1,5 mEq/L)
- blødt vand (1,5-4 mEq/l)
- vand med middel hårdhed (4-8 mEq/l)
- hårdt vand (8-12 mEq/L)
- meget hårdt vand (mere end 12 mEq/l).
Russiske reguleringsdokumenter (SanPiN 2.1.4.1074-01 og GN 2.1.5.1315-03) for drikkevand regulerer:
calcium – standarden er ikke fastlagt; magnesium - ikke mere end 50 mg/l; hårdhed - ikke mere end 7°F.
- hårde hedder vand med et højt saltindhold,
- blød lavt indhold
- midlertidig (karbonat) hårdhed, - forårsaget af calcium- og magnesiumbicarbonater Ca(HCO 3) 2; Mg(HC03)2,
- permanent (ikke-karbonat) hårdhed - forårsaget af tilstedeværelsen af andre salte, der ikke frigives, når vandet koger: hovedsageligt, sulfater Og chlorider Ca og Mg (CaS04, CaCl2, MgS04, MgCl2).
Vandhårdhedsstandarder - i 99,99% af tilfældene taler vi om midlertidig hårdhed ifølge VST:
|
Vandhårdhed accepteret i Den Russiske Føderation |
Vandets hårdhed i henhold til amerikanske standarder |
||||||||
|
°W = |
ppm = mg/l |
gpg |
°W = |
ppm = mg/l |
gpg |
||||
|
1. Blødt vand |
< 5,608 °dGH |
Blødt vand = Blødt vand |
< 3,361 °dGH |
||||||
|
2. Middelhårdt vand |
5,608 - 28,04 °dGH |
Vand med moderat hårdhed |
3,361 - 6,724 °dGH |
||||||
|
3. Hårdt vand |
Hårdt vand = Hårdhed vand |
6,724-10,085 °dGH |
|||||||
|
Meget hårdt vand = Meget hårdt vand |
> 10,085 °dGH |
||||||||
Sammenligning af accepterede standarder for vandhårdhed i Den Russiske Føderation og Europa (Tyskland), Ecoline-data:
Vandets hårdhed i nogle byer rundt om i verden- MVK data - ukendt pålidelighed :)
| Hårdhed, °F | Calcium, mg/l | Magnesium, mg/l | |
|---|---|---|---|
| Moskva | 2,0-5,5 | 46 | 11 |
| Paris | 5,0-6,0 | 90 | 6 |
| Berlin | 5,0-8,8 | 121 | 12 |
| NY | 0,3-0,4 | 6 | 1 |
| Sydney | 0,2-1,3 | 15 | 4 |
- Verdenssundhedsorganisationens (WHO) anbefalinger for drikkevand:
- calcium - 20-80 mg/l; magnesium - 10-30 mg/l. Der er ingen anbefalet værdi for stivhed. Ifølge disse indikatorer overholder Moskvas drikkevand WHO's anbefalinger.
- Russiske reguleringsdokumenter (SanPiN 2.1.4.1074-01 og GN 2.1.5.1315-03) for drikkevand regulerer:
- calcium - standarden er ikke etableret; magnesium - ikke mere end 50 mg/l; hårdhed - ikke mere end 7°F.
- Standard for den fysiologiske anvendelighed af flaskevand (SanPiN 2.1.4.1116-02):
- calcium - 25-130 mg/l; magnesium - 5-65 mg/l; hårdhed - 1,5-7°F.
- Med hensyn til indhold af calcium og magnesium er flaskevand i topkategori officielt ikke bedre end postevand
Konvertering af enheder og grader af vandhårdhed - i 99,99% af tilfældene taler vi om midlertidig hårdhed:
| °F = 1 mækv./l |
mmol/L | ppm, mg/L | dGH, °dH | gpg | °e, °Clark | °fH | |
| 1 russisk °Zh = 1 mEq/l er: | 1 | 0,5 | 50,05 | 2,804 | 2,924 | 3,511 | 5,005 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 mmol/L = mmol/L er: | 2 | 1 | 100.1 | 5.608 | 5.847 | 7.022 | 10.01 |
| 1 amerikansk° ppm w = mg/L = amerikansk grad: | 0,01998 | 0.009991 | 1 | 0.05603 | 0.05842 | 0.07016 | 0.1 |
| 1 tysk ° dGH, °dH er: | 0,3566 | 0.1783 | 17.85 | 1 | 1.043 | 1.252 | 1.785 |
| 1 amerikansk populær enhed gpg er: |
0,342 | 0.171 | 17.12 | 0.9591 | 1 | 1.201 | 1.712 |
| 1 engelsk °e, °Clark er: | 0,2848 | 0.1424 | 14.25 | 0.7986 | 0.8327 | 1 | 1.425 |
| 1 fransk °fH er: | 0,1998 | 0.09991 | 10 | 0.5603 | 0.5842 | 0.7016 | 1 |
| Eksempel: 1 °F = 50,05 ppm | |||||||
- Amerikanske vandhårdhedsniveauer, vær opmærksom på to punkter her:
- gpg = Korn pr. gallon: 1 (0,0648 g) CaC03 i 1 (3,785 l) vand. Ved at dividere gram med liter får vi: 17,12 mg/l CaCO 3 - dette er ikke en "amerikansk grad", men en værdi for vandhårdhed, der er meget brugt i staterne.
- Amerikansk grad = w = mg/L = Amerikansk grad: 1 del CaCO 3 i 1.000.000 dele vand 1 mg/l CaCO 3
- Engelsk vandhårdhed = °e = °Clark: 1 (0,0648 g) i 1 (4,546) l vand = 14,254 mg/l CaCO 3
- Franske grader af vandhårdhed (°fH eller °f)(fh): 1 del CaCO 3 i 100.000 dele vand eller 10 mg/l CaCO 3
- Tysk vandhårdhed = °dH (deutsche Härte = "tysk hårdhed" kan være °dGH (total hårdhed) eller °dKH (for karbonathårdhed)): 1 del calciumoxid - CaO i 100.000 dele vand eller 0,719 dele magnesiumoxid - MgO i 100.000 dele vand, hvilket giver 10 mg/l CaO eller 7,194 mg/l MgO
- Russisk (RF) grad af vandhårdhed °Zh = 1 mg-ækv/l: svarer til en koncentration af et jordalkaligrundstof numerisk lig med 1/2 af dets millimol pr. liter, hvilket giver 50,05 mg/l CaCO 3 eller 20,04 mg/l Ca2+
- mmol/l = mmol/L: svarer til en numerisk lig med 100,09 mg/l CaCO 3 eller 40,08 mg/l Ca2+
Metoder til at eliminere vandhårdhed
- Termisk blødgøring. Det er baseret på kogende vand, som et resultat af hvilket termisk ustabile calcium- og magnesiumbikarbonater nedbrydes med dannelse af skæl:
- Ca(HCO 3)2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O.
- Kogning fjerner kun midlertidig (karbonat) hårdhed. Finder anvendelse i hverdagen.
- Reagensblødgøring. Metoden er baseret på tilsætning af soda Na2CO3 eller læsket kalk Ca(OH)2 til vand. I dette tilfælde bliver calcium- og magnesiumsalte til uopløselige forbindelser og udfældes som følge heraf. For eksempel fører tilsætning af læsket kalk til omdannelse af calciumsalte til uopløseligt carbonat:
- Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
- Det bedste reagens til at eliminere generel vandhårdhed er natriumorthophosphat Na3PO4, som er en del af de fleste præparater til husholdnings- og industriel brug:
- 3Ca(HCO 3)2 + 2Na 3 PO4 → Ca 3 (PO4) 2↓ + 6NaHCO 3
- 3MgSO 4 + 2Na 3 PO 4 → Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4
- Calcium- og magnesiumorthophosphater er meget dårligt opløselige i vand, så de adskilles let ved mekanisk filtrering. Denne metode er berettiget til relativt store vandstrømme, da den er forbundet med at løse en række specifikke problemer: sedimentfiltrering, nøjagtig dosering af reagenset.
- Kationering. Metoden er baseret på brugen af ionbytter granulær belastning (oftest ionbytterharpikser). En sådan belastning absorberer ved kontakt med vand kationer af hårdhedssalte (calcium og magnesium, jern og mangan). Til gengæld frigiver den, afhængigt af ionformen, natrium- eller hydrogenioner. Disse metoder kaldes henholdsvis Na-kationisering og H-kationisering.
- Med en korrekt valgt ionbytterbelastning falder vandhårdheden med enkelttrins natriumkationisering til 0,05-0,1 °F, med to-trins natriumkationisering - til 0,01 °F.
- I industrien bruges ionbytterfiltre til at erstatte calcium- og magnesiumioner med natrium- og kaliumioner, hvilket giver blødt vand.
- Omvendt osmose. Metoden er baseret på passage af vand gennem semipermeable membraner (normalt polyamid). Sammen med hårdhedssalte fjernes de fleste andre salte også. Rengøringseffektiviteten kan nå op på 99,9%.
- Der er nanofiltrering (den nominelle diameter af membranhullerne er lig med enheder af nanometer) og picofiltrering (den nominelle diameter af membranhullerne er lig med enheder af piometer).
- Ulemperne ved denne metode skal bemærkes:
- - behovet for foreløbig forberedelse af vand tilført til omvendt osmosemembranen;
- - relativt høje omkostninger på 1 liter produceret vand (dyrt udstyr, dyre membraner);
- - lav mineralisering af det resulterende vand (især ved picofiltrering). Vandet bliver næsten destilleret.
- Elektrodialyse. Baseret på fjernelse af salte fra vand under påvirkning af et elektrisk felt. Fjernelse af ioner af opløste stoffer sker på grund af specielle membraner. Ligesom ved anvendelse af omvendt osmose-teknologi fjernes andre salte ud over hårdhedsioner.
- Destillation: Du kan helt rense vand fra hårdhedssalte destillation.
Vandets hårdhedsgrad bestemmes af tilstedeværelsen af ioner i vandet calcium (Ca 2+), magnesium (Mg 2+), strontium (Sr 2+), barium (Ba 2+), jern (Fe 2+), mangan (Mn 2+). Desuden overstiger indholdet af calcium- og magnesiumioner væsentligt koncentrationerne af de øvrige listede ioner tilsammen. Derfor er det i Rusland sædvanligt at definere hårdhedsværdien som summen af calcium- og magnesiumioner indeholdt i vand, udtrykt i milligramækvivalenter pr. liter (mg-eq/l). En mEq/L svarer til indholdet af 20,04 mg Ca 2+ eller 12,16 mg Mg 2+ pr. liter vand.
Der er karbonat (midlertidig, elimineret ved kogning) og ikke-karbonat (permanent) hårdhed. Carbonathårdhed skyldes tilstedeværelsen af calcium- og magnesiumhydrogencarbonater i vand, ikke-karbonathårdhed skyldes tilstedeværelsen af sulfater, chlorider, silikater, nitrater og fosfater af disse metaller.
Midlertidig hårdhed kaldes, fordi calcium- og magnesiumbicarbonater ved kogning nedbrydes og udfældes i form af karbonater. Den kemiske reaktion af denne proces er som følger: 
Ca(HCO 3) 2 - t o C → CaCO 3↓ + H 2 O + CO 2
Mg(HCO 3) 2 - t o C → CaCO 3↓ + H 2 O + CO 2
Det aflejrede sediment danner en belægning (såkaldt kedelsten) på væggene i beholderen, hvori vandet koges. Efter kogning og udfældning af hydrocarbonater bliver vandet "blødere".
Konstant hårdhed skyldes tilstedeværelsen i vand af stabile kemiske forbindelser af sulfater, chlorider, silikater og nogle andre calcium- og magnesiumsalte, som ikke udfældes ved kogning og ikke fjernes. Summen af midlertidig og permanent hårdhed giver den samlede vandhårdhed.
Generel vandhårdhed, standarder
Verdens praksis med at overvåge kvaliteten af drikkevand (World Health Organization (WHO) standarder, EU (EU) standarder, ISO standarder samt amerikanske standarder) standardiserer ikke hårdheden af drikkevand - kun separat indholdet af calcium og magnesiumioner i vandet. Ifølge russiske standarder () bør hårdheden ikke overstige 7 mEq/l. Hvad sker der, når denne værdi overskrides? Det viser sig, at når vandhårdheden er over 7 mEq/l, øges hastigheden af overgroning af rør med kalkaflejringer betydeligt, hvilket reducerer deres levetid og øger driftsomkostningerne. Og med meget lav vandhårdhed får den stærke ætsende egenskaber. Den aktive brug af plast og metal-plast har for nylig gjort det muligt at fjerne restriktioner for brugen af blødt vand.
Generel vandhårdhed, klassifikationer
Klassifikationer af naturligt vand efter hårdhedsgrad varierer i forskellige lande, og kan også underinddeles afhængigt af formålet med at bruge vandet.
Den mest generelle klassificering er som følger:
Ifølge den amerikanske klassifikation betragtes drikkevand som "blødt", når indholdet af hårdhedssalte er mindre end 2 mEq/L, normalt - fra 2 til 4 mEq/L, hårdt - fra 4 til 6 mEq/L og meget hårdt - mere end 6 mEq/L. Det er værd at bemærke, at denne klassificering er gyldig for vand, der bruges til drikkeformål. Vandet i varmtvandsforsyningssystemer og i kontakt med eventuelle varmeelementer skal være blødere for at systemet kan fungere normalt. Her kan du ikke undvære installation, især -. På samme tid, hvis vandet kommer fra en privat brønd, vil det højst sandsynligt være nødvendigt med en foreløbig test.
Overforbrug af vaskemidler
I hårdt vand danner almindelig sæbe (i nærvær af calciumioner) sæbeslagger - uopløselige forbindelser, der ikke har nogen nyttige funktioner. Og indtil al kalkhårdhed i vandet er elimineret på denne måde, begynder skumdannelsen ikke. Der er et betydeligt overforbrug af vaskemidler. Efter tørring forbliver sådan sæbeslagge i form af et aflejring på VVS-armaturer, linned, menneskelig hud og hår (den ubehagelige følelse af "hårdt" hår er velkendt af mange).
Negative effekter på væv
Hårdt vand er ikke egnet til vask og vask. Hvorfor? Når sæbe eller pulver kommer i kontakt med hårdt vand, hårdner saltkationer (Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ ) reagerer med fedtsyreanioner indeholdt i sæbe og danner dårligt opløselige forbindelser, for eksempel calciumstearat Ca(C 17 H 35 COO) 2. Disse aflejringer tilstopper gradvist stoffets porer, og det holder op med at tillade luft og fugt at passere igennem, fibrene bliver grove og uelastiske. Farverne på produktet falmer og får en grå-gul farvetone. "Kalkholdige sæber" afsat på stoffet fratager det dets styrke.
Hudirritation
Når "hårdhedsflager" kommer på menneskelig hud, ødelægges den naturlige fedtfilm, der beskytter huden mod de negative påvirkninger af miljøet, og porerne bliver tilstoppede. Et tegn på en sådan negativ påvirkning er den karakteristiske "knirken" af hud eller hår, der vises efter at have taget et brusebad. Faktisk er hudens "sæbeagtighed", der forårsager irritation for nogle mennesker efter brug af blødt vand, et sikkert tegn på, at den beskyttende fedtfilm på huden er intakt og uskadt. Det er hende, der glider. Eller brug hårdt vand og kompenser for krænkelsen af belægningen med lotioner, blødgørende og fugtgivende cremer og andre tricks til at genoprette den hudbeskyttelse, som naturen allerede har givet os.
Reduceret levetid for udstyret
Når vand med en hårdhed på mere end 4 mEq/L opvarmes mod en baggrund af høj alkalinitet og pH-niveauer, sker der intens udfældning af calciumcarbonat i form af kedelsten (rørene "overvokser" og en hvid belægning dannes på varmeelementerne ). Det er grunden til, at Kotlonadzor-normerne normaliserer værdien af hårdheden af vand, der bruges til at fodre kedler (0,05-0,1 mg-ækv/l). I mange industrielle processer kan hårdhedssalte reagere kemisk og danne uønskede mellemprodukter.
Sundhedseffekter
Verdenssundhedsorganisationen regulerer vandets hårdhedsværdier baseret på sundhedseffekter. Organisationens materialer siger, at selvom en række statistiske undersøgelser har afsløret en omvendt sammenhæng mellem hårdheden af drikkevand og sygdomme i det kardiovaskulære system, er de opnåede data stadig ikke nok til at bestemme årsag-og-virkning-forholdet mellem disse fænomener. Der er heller ingen beviser for, at blødt vand har en negativ effekt på balancen af mikroelementer i den menneskelige krop. En række undersøgelser peger på, at menneskets optagelse af vigtige mineraler fra vand er ekstremt lav, og de fleste af dem kommer fra fødevarer.
Afhængigt af lokale forhold kan acceptabel hårdhed for drikkevand variere lidt. I nogle tilfælde er vand med en hårdhed højere end 10 mEq/L acceptabelt for forbrugeren. Smagstærsklen for calciumion (i mg-ækvivalent) ligger i området 2-6 mEq/L, afhængig af den tilsvarende anion, og smagstærsklen for magnesium er endnu lavere. Vand med høj hårdhed kan således have en bitter smag. Og langsigtet forbrug af hårdt vand (normalt ledsaget af høj total mineralisering) fører til gastrointestinale problemer.
men på den anden side
Det skal også bemærkes, at vand med en hårdhed på mindre end 2 mEq/L har lave bufferegenskaber (alkalinitet) og kan, afhængigt af pH-niveauet og nogle andre faktorer, have en øget ætsende effekt på overfladerne af rør og varmeudstyr. . Derfor er det i nogle tilfælde, især i kedelrum, nødvendigt yderligere at udføre en speciel, som gør det muligt at opnå en optimal balance mellem vandets korrosive aktivitet og dets hårdhed.
Der er generel, karbonat, permanent og aftagelig hårdhed.
Samlet hårdhed- dette er en naturlig egenskab ved vand, på grund af tilstedeværelsen af såkaldte hårdhedssalte, dvs. alle calcium- og magnesiumsalte i råvand (sulfater, chlorider, carbonater, bikarbonater osv.).
Carbonathårdhed er hårdheden forårsaget af tilstedeværelsen af bicarbonater og carbonater af Ca+ og Mg+ opløst i råvand.
Aftagelig, eller carbonat, hårdhed er hårdhed, der kan elimineres ved kogende vand. Det er forårsaget af Ca+ og Mg+ hydrocarbonater, som under kogende vand bliver til uopløselige carbonater og udfælder:
Ca(HC03)2 = CaC034- + H20 + C02o.
Mg(HC03)2 = MgC034- + H20 + CO2T.
Konstant hårdhed refererer til hårdheden af kogt vand i 1 time, hvilket skyldes tilstedeværelsen af chlorider og sulfater af Ca2+ og Mg2+, der ikke udfældes.
I dag er vandets samlede hårdhed udtrykt i SI-enheder - mEq/l. Tidligere brugte man hårdhedsgrader eller "tyske" grader (°H). Det blev antaget, at 1 °N hårdhed svarer til 10 mg CaO i 1 liter vand.
Vand med en total hårdhed på op til 3,5 mEq/L (10°) betragtes som blødt, fra 3,5 til 7 mEq/L (10-20°) betragtes som moderat hårdt, fra 7 til 10 mEq/L (20-28°) ) - hårdt og over 10 mEq/l (28°) - meget hårdt.
For første gang blev en standard for generel vandhårdhed foreslået i 1874 i Tyskland som gennemsnitsværdien af vandhårdhed i reservoirer i hertugdømmet Sachsen-Weimar. Denne standard var 18-20°, eller ca. 7 mEq/L. Samme værdi blev anbefalet af F.F. Erisman i 1898. Snart blev der, under hensyntagen til forskellige lokale forhold, foreslået andre standarder for nogle regioner.
Når man retfærdiggør standarden for den generelle hårdhed af drikkevand fra hanen, er det først nødvendigt at tage hensyn til dets virkning på de organoleptiske egenskaber. Det er kendt, at et betydeligt indhold af hårdhedssalte, især magnesiumsulfat, giver vandet en bitter smag. Forbrugerne oplever denne smag, hvis den samlede vandhårdhed overstiger 7 mEq/L. Samtidig nægter de at bruge sådant vand og søger alternative vandforsyningskilder, hvis vand kan vise sig at være usikkert i epidemiologisk eller toksikologisk henseende.
For at forhindre vand i at have en bitter smag med en intensitet højere end 2 point, bør dets samlede hårdhed ikke overstige 7 mEq/l. Med andre ord skal vand af god kvalitet være blødt (med en samlet hårdhed på op til 3,5 mEq/L) eller moderat hårdt (fra 3,5 til 7 mEq/L). Det vil sige, at den øvre grænse for den samlede hårdhed af drikkevand - 7 mEq/l - blev fastsat på grundlag af dets effekt på de organoleptiske egenskaber.
Over tid er det blevet bevist, at afhængigt af vandets hårdhed, påvirker det menneskers helbred forskelligt. En skarp overgang ved brug fra blødt til hårdt vand, og nogle gange omvendt, kan forårsage dyspepsi hos mennesker, primært på grund af tilstedeværelsen af magnesiumsulfat i vandet. I områder med varmt klima fører brugen af vand med høj hårdhed til en forværring af urolithiasis. Teorien om vandhårdhedens ætiologiske rolle i udviklingen af denne sygdom har gjort det muligt for urologer at identificere såkaldte stenzoner - territorier, hvor urolithiasis kan betragtes som en endemisk sygdom. Drikkevandet, der bruges af beboere i disse områder, er kendetegnet ved øget hårdhed. Eksperimenter på dyr har bekræftet, at elektrolytter, der forårsager vandhårdhed, kan være en af de ætiologiske faktorer i udviklingen af urolithiasis.
Hårde salte forstyrrer absorptionen af fedtstoffer på grund af deres forsæbning og dannelsen af uopløselige calcium-magnesium-sæber i tarmene. Samtidig er indtaget af essentielle stoffer i menneskekroppen - flerumættede fedtsyrer, fedtopløselige vitaminer og nogle mikroelementer - begrænset. Især vand med en hårdhed på mere end 10 mEq/l i områder, hvor jod-hypomikroelementose er endemisk (den menneskelige krop har brug for mindst 120 mcg jod om dagen, optimalt -200 mcg) øger risikoen for endemisk struma.
Vand med høj hårdhed bidrager til udviklingen af dermatitis. Mekanismen bag dette fænomen er forsæbningen af fedtstoffer med hårde salte til dannelse af vanduopløselige calcium-magnesium-sæber, der har en irriterende virkning.
Derudover skal det tages i betragtning, at med stigende vandhårdhed bliver kulinarisk forarbejdning af fødevarer vanskeligere, nemlig: kød og bælgfrugter bliver mindre kogte, te er dårligt brygget, og der dannes skæl på væggene af retter. Derudover øges sæbeforbruget, håret bliver stift efter vask, huden bliver ru, stoffer gulner, mister blødhed og elasticitet på grund af imprægnering af calcium-magnesium-sæber.
Meget blødt vand kan dog have en negativ effekt på kroppen på grund af et fald i indtaget af calcium. Det er kendt, at calcium udfører mange funktioner i kroppen, herunder plastik: det er yderst nødvendigt for osteogenese og knoglereparation (knogler indeholder 99% calcium), og deltager i dannelsen af dentin. Calcium er nødvendigt for at opretholde neuromuskulær excitation, deltager i blodkoagulationsprocesser og påvirker permeabiliteten af biologiske membraner. En voksens daglige behov for calcium varierer fra 800 til 1100 mg (fra 1000 mg/dag i en alder af op til 7 år og næsten 1400 mg i en alder af 14-18 år). Under graviditeten stiger behovet for det til 1500 mg/dag, under amning - til 1800-2000 mg/dag.
Menneskets behov for calcium dækkes hovedsageligt gennem mælk og mejeriprodukter. Med vand med gennemsnitlig hårdhed (3,5-7 mEq/l, eller 10-20°), trænger calcium ind i kroppen i en mængde svarende til ca. 15-25% af det fysiologiske daglige behov. Calciummangel i kroppen udvikler sig meget hurtigt, da dens udskillelse er konstant og ikke afhænger af indtagelsen. Derfor kan langvarig brug af blødt vand, der er udtømt for calcium, føre til calciummangel i kroppen. Det er fastslået, at der hos børn, der bor i områder med blødt vand (op til 3,5 mEq/l), dannes lilla pletter på tandemaljen, som er en konsekvens af dentinafkalkning. Det menes, at Urov sygdom (Kashin-Beck sygdom), som er en endemisk polyhypermikroelementose af strontium, jern, mangan, zink, fluor, forekommer i områder med lavt indhold af calcium i drikkevand.
I de senere år er der opstået en teori om, at vand lavt i hårdhedsfremkaldende elektrolytter bidrager til udviklingen af hjerte-kar-sygdomme. Baseret på resultaterne af epidemiologiske undersøgelser blev der afsløret en statistisk signifikant, men ikke særlig stærk, omvendt sammenhæng mellem hårdhedsgraden af drikkevand og befolkningens dødelighed af hjerte-kar-sygdomme. Vandfaktorens multikomponentkarakter giver dog ikke grund til at tro, at dødeligheden på grund af hjerte-kar-sygdomme kun er steget på grund af drikkevandets lavere hårdhed, og til endelig at erkende tilstedeværelsen af en sammenhæng. Det er væsentligt, at undersøgelserne ikke i tilstrækkelig grad har taget hensyn til sociale og hygiejniske faktorer, som selvfølgelig er førende i udviklingen af kardiovaskulær patologi. Resultaterne af en række undersøgelser indikerer også, at hvert element indeholdt i drikkevand udviser en fysiologisk effekt ikke alene, men i kombination med andre. Studiet af egenskaberne ved den kombinerede virkning af drikkevandskomponenter, de fysiologiske og patofysiologiske mekanismer for dens manifestation er en ny side i studiet af vandhygiejne.
Vand af middel hårdhed er således optimal, dvs. inden for 3,5-7 mEq/l (10-20°). Hårdt (7-10 mEq/L) og meget hårdt (over 10 mEq/L) vand smager ubehageligt, og dets forbrug fører til negative ændringer i sundheden. Derfor bør drikkevand af god kvalitet have en hårdhed på ikke over 7 mEq/l.
Chlorider og sulfater. Chlorider og sulfater er almindelige i naturen i form af salte af natrium, kalium, calcium, magnesium og andre metaller. De udgør det meste af den tørre rest af ferskvand. Tilstedeværelsen af chlorider og sulfater i vandet i reservoirer kan skyldes naturlige processer med at udvaske dem fra jorden samt forurening af reservoiret med forskellige spildevand.
Det naturlige indhold af klorider og sulfater i vandet i overfladereservoirer er ubetydeligt og varierer i de fleste tilfælde inden for flere titusinder af milligram pr. liter. Det naturlige indhold af chlorider i vand, afhængigt af betingelserne for dannelsen af reservoiret, kan være forskellige: fra titusinder til hundreder (i forhold med saltholdige jordarter) milligram per liter. I strømmende vandområder er kloridindholdet normalt lavt - op til 20-30 mg/l. Uforurenet grundvand i områder med ikke-saltholdig jord indeholder normalt op til 30-50 mg/l klorider. Vand filtreret gennem saltholdig jord eller sediment kan indeholde hundreder eller endda tusinder af milligram chlorid pr. liter, selvom vandet kan være epidemiologisk pletfrit. Derfor, når du bruger chlorider som en indikator for epidemiologisk sikkerhed, er det nødvendigt at tage hensyn til de lokale forhold for dannelsen af vandkvalitet.
Vandets hårdhed kan være midlertidig eller permanent. Midlertidig vises, når regnvand blandes med kalksten, dannes bikarbonatsalte af magnesium og calcium - bikarbonater. Når de koger, udfældes de og danner skæl. Vand, der er permanent hårdt, indeholder andre magnesium-, calcium-, kalium- og natriumforbindelser. Når de koger, er de ikke i stand til at udfældes, de skal fjernes ved blødgøring.
Magnesiumsulfat og chloridsalte er særligt skadelige: de nedbrydes ved høje temperaturer og frigiver svovlsyre og saltsyre.
Vandets hårdhed i Rusland er udtrykt i milligram ækvivalenter per liter. Blødt vand har 4 mEq/L, halvhårdt vand - 4-8 mEq/L, hårdt vand - 8-12 mEq/L, meget hårdt vand - fra 12 mEq/L. Den tilladte maksimale hårdhed for centraliseret vandforsyning er 7 mEq/l.
Hårdt vand anbefales ikke til tøjvask og opvask, da det slider stoffer og sløver opvasken. Sådant vand forårsager stor skade på vaskemaskiner, opvaskemaskiner, kaffemaskiner og elkedler: Når det aflejres på varmeelementer, danner magnesium- og calciumsalte hårde kalkaflejringer.
Virkningen af vandets hårdhed på den menneskelige krop
Verdenssundhedsorganisationen (WHO) har ikke fastsat nogen alvorlighedsværdi for indikationer på påvirkning. Selvom undersøgelser har fundet et omvendt forhold mellem vandets hårdhed og hjerte-kar-sygdomme, er disse data utilstrækkelige til at drage en endelig konklusion. Det er heller ikke bevist, at for blødt vand kan have en negativ effekt på mineralbalancen i kroppen. Høj hårdhed gør dog vandet værre, giver det en bitter smag, har en negativ effekt på fordøjelsen, vand-saltbalancen i kroppen forstyrres, og der kan opstå forskellige allergiske reaktioner.
Som følge af brugen af hårdt vand er der et betydeligt spild af rengøringsmidler.
Når hårdt vand interagerer med vaskemidler (vaskepulver, sæber, shampoo), opstår "sæbeslagge" i form af skum. Efter tørring forbliver dette skum på huden, linned og VVS-armaturer. Den negative effekt af sådant affald på den menneskelige krop er, at de begynder at ødelægge den naturlige fedtfilm, der dækker huden og tilstopper porerne. Et tegn på en sådan negativ effekt er den karakteristiske "knirken" af rent vasket hår eller hud. I dette tilfælde er det nødvendigt at bruge lotioner, blødgørende og fugtgivende creme.