Vee karedus- see on vee keemiliste ja füüsikaliste omaduste kogum, mis on seotud leelismuldmetallide, peamiselt kaltsiumi ja magneesiumi (nn kõvadussoolade) lahustunud soolade sisaldusega.
Karedussoolad omavad erinevaid omadusi. Niisiis, kui vett kuumutatakse, sadestuvad mõned neist katlakivi kujul ja mõned mitte. Selle alusel hakati neid eraldama.
Sadestavaid sooli hakati kutsuma ajutise (või eemaldatava) kõvadusega soolad ja soolad, mis vee kuumutamisel ei sadestu, püsiva kõvadusega soolad.
Moodustuvad vees lahustunud magneesiumi ja kaltsiumi sulfaadid, kloriidid ja nitraadid püsiv (või mittekarbonaatne) kõvadus. Need sadestuvad ainult siis, kui vesi täielikult aurustub.
Ajutine kõvadus mida iseloomustab vees koos katioonidega Ca2+, Mg2+ ja Fe2+ süsivesinik- või vesinikkarbonaatanioonide (HCO3-) olemasolu.
Vee keetmisel vesinikkarbonaadid lagunevad, moodustades väga halvasti lahustuva kaltsiumkarbonaadi, süsinikdioksiidi ja vee:
Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2
Üldine kõvadus koosneb alalisest ja ajutisest.
Selles tabelis on loetletud peamised metalli katioonid, mis põhjustavad kõvadust, ja peamised anioonid, millega need on seotud.
Praktikas on strontsiumil, raual ja mangaanil nii väike mõju kõvadusele, et tavaliselt jäetakse need tähelepanuta. Alumiinium (Al3+) ja raudraud (Fe3+) mõjutavad ka kõvadust, kuid looduslikes vetes leiduva pH taseme juures on nende lahustuvus ja seega ka “panus” kõvadusse tühine. Samuti ei võeta arvesse baariumi (Ba2+) vähest mõju.
Vee karedus – päritolu
Kaltsiumi (Ca 2+) ja magneesiumi (Mg 2+) ioone, aga ka teisi karedust tekitavaid leelismuldmetalle leidub kõigis mineraliseeritud vees. Nende allikas on looduslikud lubjakivi, kipsi ja dolomiidi leiukohad. Kaltsiumi- ja magneesiumiioonid satuvad vette lahustunud süsihappegaasi koosmõjul mineraalidega ning muude kivimite lahustumis- ja keemilise ilmastiku protsesside tulemusena. Nende ioonide allikaks võivad olla ka valgala pinnases, põhjasetetes toimuvad mikrobioloogilised protsessid, aga ka erinevate ettevõtete reovesi.
Tavaliselt on madala mineralisatsiooniga vetes ülekaalus kaltsiumiioonide põhjustatud karedus (kuni 70%-80%) (kuigi mõnel harvadel juhtudel võib magneesiumi karedus ulatuda 50-60%). Vee mineraliseerumisastme tõusuga väheneb kaltsiumiioonide (Ca2+) sisaldus kiiresti ja ületab harva 1 g/l. Magneesiumiioonide (Mg2+) sisaldus kõrge mineralisatsiooniga vetes võib ulatuda mitme grammi ja soolajärvedes - kümnete grammideni liitri vee kohta.
Üldiselt on pinnavee karedus tavaliselt väiksem kui põhjavee karedus. Pinnavee karedus on allutatud märgatavatele hooajalistele kõikumistele, saavutades oma kõrgeima väärtuse tavaliselt talve lõpus ja madalaima suurvee ajal, kui seda lahjendatakse rikkalikult pehme vihma- ja sulaveega. Mere- ja ookeanivesi on väga kõrge karedusega (kümneid ja sadu mg-ekv/dm3).
Vee karedus - mõõtühikud
1. jaanuaril 2014 võttis Venemaa kasutusele riikidevahelise standardi GOST 31865-2012 „Vesi. Kõvaduse ühik." Uue GOST järgi väljendatakse kõvadust kõvadusastmetes (°Zh).
1 °F vastab leelismuldelemendi kontsentratsioonile, mis on arvuliselt võrdne 1/2 selle millimooliga liitri kohta (1 °F = 1 mEq/L). Erinevad riigid kasutasid (mõnikord kasutavad siiani) erinevaid mittesüsteemseid üksusi – jäikusastmeid.
Välismaal aktsepteeritakse muid vee kareduse mõõtühikuid, nende ühikute suhe on toodud tabelis:
1°F = 20,04 mg Ca 2+ või 12,15 Mg 2+ 1 dm 3 vees;
1°DH = 10 mg CaO 1 dm3 vees;
1°Clark = 10 mg CaCO3 0,7 dm3 vees;
1°F = 10 mg CaCO 3 1 dm3 vees;
1 ppm = 1 mg CaCO 3 1 dm 3 vees.
Kõvaduse arvväärtused, mõõdetuna mg-ekv/l, mol/m 3 ja °F, on vaatamata tähistuste erinevustele üksteisega võrdsed.
Vastavalt kogukareduse väärtusele jagatakse looduslikud veed rühmadesse:
- väga pehme vesi (0–1,5 mekv/l)
- pehme vesi (1,5–4 mekv/l)
- keskmise karedusega vesi (4–8 mEq/l)
- kare vesi (8–12 mekv/l)
- väga kare vesi (üle 12 mEq/l).
Venemaa joogivee reguleerivad dokumendid (SanPiN 2.1.4.1074-01 ja GN 2.1.5.1315-03) reguleerivad:
kaltsium – norm ei ole kehtestatud; magneesium – mitte üle 50 mg/l; kõvadus - mitte üle 7 ° F.
- karm helistas kõrge soolasisaldusega vesi,
- pehme madal sisaldus
- ajutine (karbonaatne) kõvadus, - põhjustatud kaltsium- ja magneesiumvesinikkarbonaatidest Ca(HCO 3) 2; Mg(HCO 3) 2,
- püsiv (mittekarbonaatne) kõvadus - põhjustatud muudest sooladest, mis vee keemisel ei eraldu: peamiselt sulfaadid Ja kloriidid Ca ja Mg (CaSO 4, CaCl 2, MgSO 4, MgCl 2).
Vee kareduse standardid - 99,99% juhtudest räägime ajutisest karedusest, VST andmed:
|
Vene Föderatsioonis aktsepteeritud vee karedus |
Vee karedus vastavalt USA standarditele |
||||||||
|
°W = |
ppm = mg/l |
gpg |
°W = |
ppm = mg/l |
gpg |
||||
|
1. Pehme vesi |
< 5,608 °dGH |
Pehme vesi = pehme vesi |
< 3,361 °dGH |
||||||
|
2. Keskmise kare vesi |
5,608–28,04 °dGH |
Mõõduka karedusega vesi |
3,361–6,724 °dGH |
||||||
|
3. Kare vesi |
Kareda vesi = kõva kareduse vesi |
6,724-10,085 °dGH |
|||||||
|
Väga kare vesi = Väga kõva karedusega vesi |
> 10,085 °dGH |
||||||||
Vene Föderatsiooni ja Euroopa (Saksamaa) aktsepteeritud vee kareduse standardite võrdlus, Ecoline'i andmed:
Vee karedus mõnes maailma linnas- MVK andmed - teadmata usaldusväärsus :)
| Kõvadus, °F | Kaltsium, mg/l | Magneesium, mg/l | |
|---|---|---|---|
| Moskva | 2,0-5,5 | 46 | 11 |
| Pariis | 5,0-6,0 | 90 | 6 |
| Berliin | 5,0-8,8 | 121 | 12 |
| NY | 0,3-0,4 | 6 | 1 |
| Sydney | 0,2-1,3 | 15 | 4 |
- Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) soovitused joogivee kohta:
- kaltsium - 20-80 mg/l; magneesium - 10-30 mg/l. Jäikuse soovitatavat väärtust ei ole. Nende näitajate järgi vastab Moskva joogivesi WHO soovitustele.
- Venemaa joogivee reguleerivad dokumendid (SanPiN 2.1.4.1074-01 ja GN 2.1.5.1315-03) reguleerivad:
- kaltsium - standard ei ole kehtestatud; magneesium - mitte rohkem kui 50 mg / l; kõvadus - mitte üle 7 ° F.
- Pudelivee füsioloogilise kasulikkuse standard (SanPiN 2.1.4.1116-02):
- kaltsium - 25-130 mg / l; magneesium - 5-65 mg/l; kõvadus - 1,5-7°F.
- Kaltsiumi- ja magneesiumisisalduse poolest pole tippkategooria pudelivesi ametlikult kraaniveest parem
Vee kareduse ühikute ja kraadide teisendamine - 99,99% juhtudest räägime ajutisest kareusest:
| °F = 1 mekv/l |
mmol/l | ppm, mg/l | dGH, °dH | gpg | °e, °Clark | °fH | |
| 1 vene °Zh = 1 mEq/l on: | 1 | 0,5 | 50,05 | 2,804 | 2,924 | 3,511 | 5,005 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 mmol/l = mmol/l on: | 2 | 1 | 100.1 | 5.608 | 5.847 | 7.022 | 10.01 |
| 1 Ameerika° ppm w = mg/L = Ameerika kraad: | 0,01998 | 0.009991 | 1 | 0.05603 | 0.05842 | 0.07016 | 0.1 |
| 1 saksa ° dGH, ° dH on: | 0,3566 | 0.1783 | 17.85 | 1 | 1.043 | 1.252 | 1.785 |
| 1 Ameerika populaarne üksus gpg on: |
0,342 | 0.171 | 17.12 | 0.9591 | 1 | 1.201 | 1.712 |
| 1 inglise °e, °Clark on: | 0,2848 | 0.1424 | 14.25 | 0.7986 | 0.8327 | 1 | 1.425 |
| 1 prantsuse °fH on: | 0,1998 | 0.09991 | 10 | 0.5603 | 0.5842 | 0.7016 | 1 |
| Näide: 1 °F = 50,05 ppm | |||||||
- Ameerika vee karedustasemed, pöörake tähelepanu kahele punktile:
- gpg = terad galloni kohta: 1 (0,0648 g) CaCO3 1 (3,785 l) vees. Jagades grammid liitritega, saame: 17,12 mg/l CaCO 3 - see pole “Ameerika kraad”, vaid osariikides laialdaselt kasutatav vee kareduse väärtus.
- Ameerika kraad = w = mg/L = Ameerika kraad: 1 osa CaCO 3 1 000 000 osas vees 1 mg/l CaCO 3
- Inglise vee karedus = °e = °Clark: 1 (0,0648 g) 1 (4,546) l vees = 14,254 mg/l CaCO 3
- Prantsuse vee karedusastmed (°fH või °f)(fh): 1 osa CaCO 3 100 000 osas vees või 10 mg/l CaCO 3
- Saksa vee karedus = °dH (deutsche Härte = "saksa karedus" võib olla °dGH (üldkaredus) või °dKH (karbonaadi karedus)): 1 osa kaltsiumoksiidi - CaO 100 000 osas vees või 0,719 osa magneesiumoksiidi - MgO 100 000 osas vees, mis annab 10 mg/l CaO või 7,194 mg/l MgO
- Vene (RF) vee karedusaste °Zh = 1 mg-ekv/l: vastab leelismuldelemendi kontsentratsioonile, mis on arvuliselt võrdne 1/2 selle millimooliga liitri kohta, mis annab 50,05 mg/l CaCO 3 või 20,04 mg/l Ca2+
- mmol/l = mmol/l: vastab leelismuldmuldelementide kontsentratsioonile, mis on arvuliselt võrdne 100,09 mg/l CaCO 3 või 40,08 mg/l Ca2+
Meetodid vee kareduse kõrvaldamiseks
- Termiline pehmendamine. Selle aluseks on keev vesi, mille tulemusena termiliselt ebastabiilsed kaltsium- ja magneesiumvesinikkarbonaadid lagunevad katlakivi moodustumisega:
- Ca(HCO 3)2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O.
- Keetmine eemaldab ainult ajutise (karbonaatse) kõvaduse. Leiab rakendust igapäevaelus.
- Reaktiivi pehmendamine. Meetod põhineb sooda Na2CO3 või kustutatud lubja Ca(OH)2 lisamisel vette. Sel juhul muutuvad kaltsiumi- ja magneesiumisoolad lahustumatuteks ühenditeks ja selle tulemusena sadestuvad. Näiteks kustutatud lubja lisamine põhjustab kaltsiumisoolade muutumise lahustumatuks karbonaadiks:
- Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
- Parim reagent vee üldise kareduse kõrvaldamiseks on naatriumortofosfaat Na3PO4, mis on osa enamikust majapidamises ja tööstuses kasutatavatest preparaatidest:
- 3Ca(HCO 3)2 + 2Na 3PO4 → Ca 3 (PO4)2↓ + 6NaHCO 3
- 3MgSO 4 + 2Na 3 PO 4 → Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4
- Kaltsium- ja magneesiumortofosfaadid lahustuvad vees väga halvasti, mistõttu on need kergesti eraldatavad mehaanilise filtreerimisega. See meetod on õigustatud suhteliselt suurte veevoolude korral, kuna see on seotud mitmete spetsiifiliste probleemide lahendamisega: setete filtreerimine, reaktiivi täpne doseerimine.
- Katiatsioon. Meetod põhineb ioonivahetusgraanulite laadimisel (kõige sagedamini ioonvahetusvaikudel). Selline koormus neelab veega kokkupuutel kõvadussoolade katioone (kaltsium ja magneesium, raud ja mangaan). Vastutasuks, olenevalt ioonsest vormist, vabastab see naatriumi- või vesinikioone. Neid meetodeid nimetatakse vastavalt Na-kationiseerimiseks ja H-katiooniks.
- Õigesti valitud ioonivahetuskoormuse korral väheneb vee karedus üheastmelise naatriumi kationiseerimisega 0,05–0,1 °F-ni ja kaheastmelise naatriumi katiooniseerimisega 0,01 °F-ni.
- Tööstuses kasutatakse ioonvahetusfiltreid kaltsiumi- ja magneesiumiioonide asendamiseks naatriumi- ja kaaliumiioonidega, mille tulemusena saadakse pehme vesi.
- Pöördosmoos. Meetod põhineb vee läbilaskmisel läbi poolläbilaskvate membraanide (tavaliselt polüamiidist). Koos kõvadussooladega eemaldatakse ka enamik teisi sooli. Puhastusefektiivsus võib ulatuda 99,9% -ni.
- On olemas nanofiltratsioon (membraaniaukude nimiläbimõõt on võrdne nanomeetrite ühikutega) ja pikofiltratsioon (membraaniaukude nimiläbimõõt võrdub pikomeetrite ühikutega).
- Tuleb märkida selle meetodi puudused:
- - vajadus pöördosmoosi membraanile tarnitava vee eelvalmistamiseks;
- - 1 liitri toodetud vee suhteliselt kõrge hind (kallid seadmed, kallid membraanid);
- - saadud vee madal mineraliseerumine (eriti pikofiltratsiooniga). Vesi muutub peaaegu destilleeritud.
- Elektrodialüüs. Põhineb soolade eemaldamisel veest elektrivälja mõjul. Lahustunud ainete ioonide eemaldamine toimub spetsiaalsete membraanide tõttu. Nii nagu pöördosmoosi tehnoloogia kasutamisel, eemaldatakse lisaks kõvadusioonidele ka muud soolad.
- Destilleerimine: Saate vee karedussooladest täielikult puhastada destilleerimine.
Vee karedusastme määrab ioonide olemasolu vees kaltsium (Ca 2+), magneesium (Mg 2+), strontsium (Sr 2+), baarium (Ba 2+), raud (Fe 2+), mangaan (Mn 2+). Lisaks ületab kaltsiumi- ja magneesiumiioonide sisaldus oluliselt teiste loetletud ioonide kontsentratsioone kokku. Seetõttu on Venemaal tavaks määratleda kõvaduse väärtus vees sisalduvate kaltsiumi- ja magneesiumiioonide summana, väljendatuna milligrammi ekvivalentides liitri kohta (mg-ekv/l). Üks mEq/L vastab 20,04 mg Ca 2+ või 12,16 mg Mg 2+ sisaldusele liitri vee kohta.
Seal on karbonaatne (ajutine, keetmisega elimineeritud) ja mittekarbonaatne (püsiv) kõvadus. Karbonaadi karedus tuleneb kaltsium- ja magneesiumvesinikkarbonaatide sisaldusest vees, mittekarbonaatne karedus on tingitud nende metallide sulfaatide, kloriidide, silikaatide, nitraatide ja fosfaatide olemasolust.
Ajutist kõvadust nimetatakse seetõttu, et keemisel kaltsium- ja magneesiumvesinikkarbonaadid lagunevad ja sadestuvad karbonaatide kujul. Selle protsessi keemiline reaktsioon on järgmine: 
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
Maha langev sade moodustab vee keetmises anuma seintele katte (nn katlakivi). Pärast keetmist ja süsivesinike sadestamist muutub vesi "pehmemaks".
Püsiv kõvadus tuleneb vees sulfaatide, kloriidide, silikaatide ja mõnede teiste kaltsiumi- ja magneesiumisoolade stabiilsete keemiliste ühendite olemasolust, mis keetmisel ei sadestu ja neid ei eemaldata. Ajutise ja püsiva kareduse summa annab vee kogukareduse.
Üldine vee karedus, normid
Maailmas kehtiv joogivee kvaliteedi jälgimise praktika (Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) standardid, Euroopa Liidu (EL) standardid, ISO standardid, aga ka USA standardid) joogivee karedust ei standardiseeri – ainult eraldi kaltsiumisisaldust. ja magneesiumioonid vees. Vastavalt Venemaa standarditele () ei tohiks kõvadus ületada 7 mEq / l. Mis juhtub selle väärtuse ületamisel? Selgub, et kui vee karedus on üle 7 mEq/l, suureneb oluliselt torude kinnikasvamise määr lubjasadestistega, mis vähendab nende kasutusiga ja suurendab tegevuskulusid. Ja väga madala vee karedusega omandab see tugevad söövitavad omadused. Plasti ja metall-plasti aktiivne kasutamine on viimasel ajal võimaldanud kaotada pehme vee kasutamise piirangud.
Üldine vee karedus, klassifikatsioonid
Loodusliku vee klassifikatsioonid karedusastme järgi on riigiti erinevad ning neid saab ka vee kasutamise otstarbest lähtuvalt alajaotada.
Kõige üldisem klassifikatsioon on järgmine:
Ameerika klassifikatsiooni järgi peetakse joogivett "pehmeks", kui kareduse soolade sisaldus on alla 2 mEq/L, normaalne - 2 kuni 4 mEq/L, kõva - 4 kuni 6 mEq/L ja väga kare. - üle 6 mekv/l. Väärib märkimist, et see klassifikatsioon kehtib joogivee kohta. Kuuma veevarustussüsteemides ja kütteelementidega kokkupuutuv vesi peab süsteemi normaalseks toimimiseks olema pehmem. Siin ei saa te ilma installita hakkama, eriti -. Samas, kui vesi tuleb erakaevust, on suure tõenäosusega vajalik eelkatsetamine.
Pesuainete liigne tarbimine
Karedas vees moodustab tavaline seep (kaltsiumiioonide juuresolekul) seebi räbu - lahustumatud ühendeid, millel ei ole kasulikke funktsioone. Ja kuni kogu kaltsiumi karedus vees pole sel viisil kõrvaldatud, ei alga vahu teke. Tekib märkimisväärne pesuainete ületarbimine. Pärast kuivatamist jäävad sellised seebiräbud ladestuse kujul sanitaartehnilistele seadmetele, voodipesule, inimese nahale ja juustele ("kõvade" juuste ebameeldiv tunne on paljudele hästi teada).
Negatiivne mõju kudedele
Pesemiseks ja pesemiseks ei sobi kare vesi. Miks? Kui seep või pulber puutub kokku kareda veega, tekivad soola katioonid (Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ ) reageerivad seebis sisalduvate rasvhapete anioonidega ja moodustavad halvasti lahustuvaid ühendeid, näiteks kaltsiumstearaat Ca(C 17 H 35 COO) 2. Need ladestused ummistavad järk-järgult kanga poorid ja see ei lase enam õhku ja niiskust läbi, kiud muutuvad jämedaks ja mitteelastseks. Toote värvid tuhmuvad ja omandavad hallikaskollase varjundi. Kangale ladestunud “lubjarikkad seebid” võtavad selle tugevuse.
Nahaärritus
Kui inimese nahale satuvad “kõvadushelbed”, hävib loomulik rasvkile, mis kaitseb nahka keskkonna kahjulike mõjude eest, ning poorid ummistuvad. Sellise negatiivse mõju märk on naha või juuste iseloomulik krigistamine, mis ilmneb pärast duši all käimist. Tegelikult on naha “seebisus”, mis mõnel inimesel pärast pehme vee kasutamist ärritust tekitab, kindel märk sellest, et naha kaitsev rasvkile on terve ja kahjustamata. Tema on see, kes libiseb. Või kasutage kareda vett ja kompenseerige katte rikkumine losjoonide, pehmendavate ja niisutavate kreemide ja muude nippidega, et taastada naha kaitse, mille loodus on meile juba andnud.
Vähendatud seadmete eluiga
Kui vett, mille karedus on üle 4 meq/l, kuumutatakse kõrge leeliselisuse ja pH-taseme taustal, tekib intensiivne kaltsiumkarbonaadi sadestumine katlakivi kujul (torud "kasvavad kinni" ja kütteelementidele tekib valge kate ). Seetõttu normaliseerivad Kotlonadzori normid katelde toitmiseks kasutatava vee kareduse väärtust (0,05-0,1 mg-ekv/l). Paljudes tööstusprotsessides võivad kõvadussoolad reageerida keemiliselt, moodustades soovimatuid vaheprodukte.
Mõju tervisele
Maailma Terviseorganisatsioon reguleerib vee kareduse väärtusi tervisemõjude alusel. Organisatsiooni materjalides öeldakse, et kuigi mitmed statistilised uuringud on paljastanud pöördvõrdelise seose joogivee kareduse ja kardiovaskulaarsüsteemi haiguste vahel, ei piisa saadud andmetest siiski nende nähtuste põhjus-tagajärg seose kindlakstegemiseks. Samuti puuduvad tõendid selle kohta, et pehme vesi avaldaks negatiivset mõju mikroelementide tasakaalule inimkehas. Mitmed uuringud näitavad, et inimene omastab veest olulisi mineraale väga vähe ja enamik neist saadakse toidust.
Sõltuvalt kohalikest tingimustest võib joogivee vastuvõetav karedus veidi erineda. Mõnel juhul on tarbijale vastuvõetav vesi, mille karedus on suurem kui 10 mEq/L. Kaltsiumiooni maitselävi (mg-ekvivalendis) jääb olenevalt vastavast anioonist 2-6 mEq/L, magneesiumi maitselävi veelgi madalam. Seega võib suure karedusega vesi olla mõru maitsega. Ja kareda vee pikaajaline tarbimine (tavaliselt kaasneb sellega kõrge üldine mineralisatsioon) põhjustab seedetrakti probleeme.
aga teisest küljest
Samuti tuleb märkida, et alla 2 mEq/L karedusega vesi on madalate puhverdusomadustega (leelisus) ning võib sõltuvalt pH tasemest ja mõnedest muudest teguritest omada torude ja kütteseadmete pindadele suurenenud söövitavat toimet. . Seetõttu on mõnel juhul, eriti katlaruumides, vaja lisaks läbi viia spetsiaalne, mis võimaldab saavutada optimaalse tasakaalu vee söövitava aktiivsuse ja selle kareduse vahel.
Seal on üldine, karbonaatne, püsiv ja eemaldatav kõvadus.
Üldine kõvadus- see on vee loomulik omadus, mis on tingitud nn kõvadussoolade olemasolust, s.t. kõik kaltsiumi- ja magneesiumisoolad toorvees (sulfaadid, kloriidid, karbonaadid, vesinikkarbonaadid jne).
Karbonaadi kõvadus on kõvadus, mis on põhjustatud toores vees lahustunud Ca+ ja Mg+ bikarbonaatide ja karbonaatide olemasolust.
Eemaldatav ehk hüdrokarbonaatne kõvadus on kõvadus, mida saab keeva veega eemaldada. Seda põhjustavad Ca+ ja Mg+ süsivesinikud, mis vee keemisel muutuvad lahustumatuteks karbonaatideks ja sadestuvad:
Ca(HC03)2 = CaC034- + H20 + C 02 o.
Mg(HC03)2 = MgC034- + H20 + CO2T.
Püsiv kõvadus viitab keedetud vee karedusele 1 tunni jooksul, mis on tingitud Ca2+ ja Mg2+ kloriidide ja sulfaatide olemasolust, mis ei sadestu.
Tänapäeval väljendatakse vee kogukaredust SI ühikutes – mEq/l. Varem kasutati kõvadusastmeid või “saksa” kraadi (°H). Eeldati, et 1 °N kõvadus vastab 10 mg CaO-le 1 liitris vees.
Vesi kogukaredusega kuni 3,5 mEq/L (10°) loetakse pehmeks, 3,5–7 mEq/L (10–20°) mõõdukalt kõvaks, 7–10 mEq/L (20–28°). ) – kõva ja üle 10 mEq/l (28°) – väga kõva.
Esimest korda pakuti vee üldise kareduse standardit 1874. aastal Saksamaal Saksi-Weimari hertsogiriigi veehoidlate veekareduse keskmise väärtusena. See standard oli 18-20° ehk ligikaudu 7 mekv/l. Sama väärtust soovitas F.F. Erisman aastal 1898. Varsti, võttes arvesse erinevaid kohalikke tingimusi, pakuti mõne piirkonna jaoks välja teisi standardeid.
Joogivee üldise kareduse normi põhjendamisel tuleb esmalt arvestada selle mõju organoleptilistele omadustele. On teada, et märkimisväärne kõvadussoolade, eriti magneesiumsulfaadi sisaldus annab veele mõru maitse. Tarbijad tunnevad seda maitset, kui vee kogukaredus ületab 7 mekv/l. Samal ajal keelduvad nad sellise vee kasutamisest ja otsivad alternatiivseid veevarustuse allikaid, mille vesi võib osutuda epidemioloogilises või toksikoloogilises mõttes ohtlikuks.
Et vältida vee mõru maitset, mille intensiivsus on suurem kui 2 punkti, ei tohiks selle kogukaredus ületada 7 mEq/l. Teisisõnu, hea kvaliteediga vesi peaks olema pehme (kogukaredusega kuni 3,5 mEq/L) või mõõdukalt kõva (3,5–7 mEq/L). See tähendab, et joogivee kogukareduse ülempiir - 7 mEq/l - määrati selle mõju põhjal organoleptilistele omadustele.
Aja jooksul on tõestatud, et sõltuvalt vee karedusest mõjutab see inimeste tervist erinevalt. Terav üleminek pehmelt veelt karedale ja mõnikord ka vastupidi, võib inimestel põhjustada düspepsiat, peamiselt magneesiumsulfaadi sisalduse tõttu vees. Kuuma kliimaga piirkondades põhjustab kõrge karedusega vee kasutamine urolitiaasi ägenemist. Teooria vee kareduse etioloogilise rolli kohta selle haiguse tekkes on võimaldanud uroloogidel tuvastada nn kivitsoonid - territooriumid, kus urolitiaasi võib pidada endeemiliseks haiguseks. Nende piirkondade elanike kasutatavat joogivett iseloomustab suurenenud karedus. Loomkatsed on kinnitanud, et vee karedust põhjustavad elektrolüüdid võivad olla üheks urolitiaasi tekke etioloogiliseks teguriks.
Kõvad soolad häirivad rasvade imendumist nende seebistamise ja sooltes lahustumatute kaltsium-magneesiumseepide tekke tõttu. Samal ajal on inimorganismile oluliste ainete - polüküllastumata rasvhapete, rasvlahustuvate vitamiinide ja mõnede mikroelementide - sissepääs piiratud. Eelkõige suurendab endeemilise struuma riski piirkondades, kus joodihüpomikroelementoos on endeemiline (inimkeha vajab vähemalt 120 mcg joodi, optimaalselt -200 mcg), vesi karedusega üle 10 mEq/l.
Kõrge karedusega vesi aitab kaasa dermatiidi tekkele. Selle nähtuse mehhanismiks on rasvade seebistamine kõvade sooladega, et moodustada vees lahustumatud kaltsium-magneesiumseebid, millel on ärritav toime.
Lisaks tuleb arvestada, et vee kareduse suurenedes muutub toiduainete kulinaarne töötlemine raskemaks, nimelt: liha ja kaunviljad muutuvad vähem küpseks, tee keeb halvasti, nõude seintele tekib katlakivi. Lisaks suureneb seebi tarbimine, juuksed muutuvad pärast pesu kangeks, nahk muutub karedaks, kangad muutuvad kollaseks, kaotavad kaltsiumi-magneesiumi seepide immutamise tõttu pehmuse ja elastsuse.
Väga pehme vesi võib aga kaltsiumi tarbimise vähenemise tõttu organismile negatiivselt mõjuda. Teadaolevalt täidab kaltsium organismis paljusid funktsioone, sealhulgas plastist: see on äärmiselt vajalik osteogeneesiks ja luude taastamiseks (luud sisaldavad 99% kaltsiumi) ning osaleb dentiini moodustamises. Kaltsium on vajalik neuromuskulaarse erutuse säilitamiseks, osaleb vere hüübimisprotsessides ja mõjutab bioloogiliste membraanide läbilaskvust. Täiskasvanu päevane kaltsiumivajadus jääb vahemikku 800–1100 mg (1000 mg/ööpäevas kuni 7-aastaselt ja peaaegu 1400 mg/päevas 14–18-aastaselt). Raseduse ajal suureneb selle vajadus 1500 mg-ni päevas, rinnaga toitmise ajal - 1800-2000 mg-ni päevas.
Inimese kaltsiumivajadus rahuldatakse peamiselt piima ja piimatoodete kaudu. Keskmise karedusega (3,5-7 mEq/l ehk 10-20°) veega jõuab kaltsiumi kehasse koguses, mis võrdub ligikaudu 15-25% füsioloogilisest päevasest vajadusest. Kaltsiumipuudus organismis areneb väga kiiresti, kuna selle eritumine on pidev ega sõltu tarbimisest. Seetõttu võib kaltsiumivaese pehme vee pikaajaline kasutamine põhjustada kaltsiumi puudust organismis. On kindlaks tehtud, et lastel, kes elavad pehme veega (kuni 3,5 mEq/l) piirkondades, tekivad hambaemailile purpursed laigud, mis on dentiini dekaltsifikatsiooni tagajärg. Arvatakse, et Urovi tõbi (Kashin-Becki tõbi), mis on endeemiline strontsiumi, raua, mangaani, tsingi, fluori polühüpermikroelementoos, esineb piirkondades, kus joogivees on madal kaltsiumisisaldus.
Viimastel aastatel on ilmnenud teooria, et madala kareduse tekitavate elektrolüütide sisaldusega vesi aitab kaasa südame-veresoonkonna haiguste tekkele. Epidemioloogiliste uuringute tulemuste põhjal ilmnes statistiliselt oluline, kuigi mitte väga tugev, pöördvõrdeline korrelatsioon joogivee kareduse astme ja elanikkonna suremuse vahel südame-veresoonkonna haigustesse. Veefaktori mitmekomponentsus ei anna aga alust arvata, et suremus südame-veresoonkonna haigustesse on suurenenud vaid joogivee madalama kareduse tõttu, ning lõpuks tõdeda seose olemasolu. On märkimisväärne, et uuringutes ei võetud piisavalt arvesse sotsiaalseid ja hügieenilisi tegureid, mis loomulikult juhivad kardiovaskulaarsete patoloogiate arengut. Mitmete uuringute tulemused näitavad ka, et igal joogivees sisalduval elemendil on füsioloogiline toime mitte üksi, vaid koos teistega. Joogivee komponentide koostoime tunnuste, selle avaldumise füsioloogiliste ja patofüsioloogiliste mehhanismide uurimine on uus lehekülg veehügieeni uurimisel.
Seega on keskmise karedusega vesi optimaalne, s.t. vahemikus 3,5-7 mekv/l (10-20°). Kare (7-10 mEq/L) ja väga kare (üle 10 mEq/L) vesi maitseb ebameeldivalt ning selle tarbimine toob kaasa negatiivseid tervisemuutusi. Seetõttu ei tohiks kvaliteetse joogivee karedus ületada 7 mEq/l.
Kloriidid ja sulfaadid. Kloriidid ja sulfaadid on looduses tavalised naatriumi-, kaaliumi-, kaltsiumi-, magneesiumi- ja teiste metallide soolade kujul. Need moodustavad suurema osa magevee kuivast jäägist. Kloriidide ja sulfaatide esinemine reservuaaride vees võib olla tingitud looduslikest protsessidest, mille käigus need leostuvad pinnasest, samuti reservuaari reostusest erinevate reovetega.
Kloriidide ja sulfaatide looduslik sisaldus maapealsete reservuaaride vees on ebaoluline ja varieerub enamasti mõnekümne milligrammi piires liitri kohta. Kloriidide looduslik sisaldus vees võib olenevalt reservuaari moodustumise tingimustest olla erinev: kümnetest kuni sadadeni (soolapinnase tingimustes) milligrammi liitri kohta. Vooluveekogudes on kloriidide sisaldus tavaliselt madal - kuni 20-30 mg/l. Reostamata põhjavesi soolase pinnasega aladel sisaldab tavaliselt kuni 30-50 mg/l kloriide. Läbi soolase pinnase või setete filtreeritud vesi võib liitri kohta sisaldada sadu või isegi tuhandeid milligramme kloriidi, kuigi vesi võib olla epidemioloogiliselt laitmatu. Seetõttu tuleb kloriidide kasutamisel epidemioloogilise ohutuse indikaatorina arvestada veekvaliteedi kujunemise kohalike tingimustega.
Vee karedus võib olla ajutine või püsiv. Ajutine ilmneb vihmavee segunemisel lubjakiviga, moodustuvad magneesiumi ja kaltsiumi vesinikkarbonaatsoolad - vesinikkarbonaadid. Keetmisel need sadestuvad ja moodustavad katlakivi. Püsivalt kõva vesi sisaldab muid magneesiumi-, kaltsiumi-, kaaliumi- ja naatriumiühendeid. Keemisel nad ei saa sadestuda, need tuleb eemaldada pehmendamise teel.
Eriti kahjulikud on magneesiumsulfaat- ja kloriidsoolad: need lagunevad kõrgel temperatuuril, eraldades väävel- ja vesinikkloriidhapet.
Vee karedust Venemaal väljendatakse milligrammi ekvivalentides liitri kohta. Pehmes vees on 4 mEq/L, poolkaredas vees - 4-8 mEq/L, karevas vees - 8-12 mEq/L, väga karedas vees - alates 12 mEq/L. Tsentraliseeritud veevarustuse maksimaalne lubatud karedus on 7 mEq/l.
Pesu- ja nõudepesuks ei soovitata kareda vett, kuna see kulutab kangaid ja muudab nõud tuhmiks. Selline vesi kahjustab palju pesumasinaid, nõudepesumasinaid, kohvimasinaid ja veekeetjaid: küttekehadele sadestudes moodustavad magneesiumi- ja kaltsiumisoolad kõva lubja ladestumist.
Vee kareduse mõju inimorganismile
Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) ei ole määranud mõjunähtude raskusastet. Kuigi uuringud on leidnud pöördvõrdelise seose vee kareduse ja südame-veresoonkonna haiguste vahel, ei ole need andmed lõpliku järelduse tegemiseks piisavad. Samuti pole tõestatud, et liiga pehme vesi võib kehas mineraalainete tasakaalule negatiivselt mõjuda. Kõrge karedus teeb aga vee hullemaks, annab sellele mõru maitse, mõjub negatiivselt seedimisele, organismis on häiritud vee-soola tasakaal, võivad tekkida mitmesugused allergilised reaktsioonid.
Kareda vee kasutamise tagajärjel tekib märkimisväärne pesuvahendite raiskamine.
Kui kare vesi puutub kokku pesuvahenditega (pesupulbrid, seebid, šampoonid), ilmub seebi räbu vahu kujul. Pärast kuivatamist jääb see vaht nahale, voodipesule ja sanitaartehnilistele seadmetele. Selliste jäätmete negatiivne mõju inimorganismile seisneb selles, et nad hakkavad hävitama nahka katvat looduslikku rasvkilet ja ummistavad poore. Sellise negatiivse mõju tunnuseks on puhtalt pestud juuste või naha iseloomulik krigistamine. Sel juhul on vaja kasutada losjoneid, pehmendavat ja niisutavat kreemi.