Пределы жесткости воды. Природа жёсткой воды и последствия её использования

Одним из наиболее часто задаваемых вопросов жителями города Москвы является вопрос о величине жесткости питьевой воды. Это обусловлено широким распространением в быту посудомоечных и стиральных машин, для которых расчет загрузки моющих средств осуществляется исходя из фактического значения жесткости используемой воды.

Узнать значение жесткости воды по своему адресу вы можете с помощью нашего электронного сервиса

В России жесткость измеряют в "градусах жесткости", а мировые производители используют принятые в своих странах единицы измерения. Поэтому для удобства жителей создан "Калькулятор жесткости", с помощью которого можно перевести значения жесткости из одной системы измерения в другую, чтобы правильно настроить свою бытовую технику.

Жесткостью называют совокупность свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей, главным образом, кальция и магния ("солей жесткости") . Общая жесткость складывается из временной и постоянной. Временную жесткость можно устранить кипячением воды, что обусловлено свойством некоторых солей выпадать в осадок, образуя так называемую накипь.

Основной фактор, влияющий на величину жесткости – растворение горных пород, содержащих кальций и магний (известняки, доломиты), при прохождении через них природной воды. Поверхностные воды, в целом, более мягкие, чем подземные. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая максимума в зимний период. Минимальные величины жесткости типичны для периодов половодья или паводка, когда происходит интенсивное поступление в источники водоснабжения мягких талых или дождевых вод.

Единицы измерения жесткости

В России жесткость измеряют в "градусах жесткости" (1°Ж = 1 мг-экв/л = 1/2 моль/м3). За рубежом приняты другие единицы измерения жесткости воды.

Единицы измерения жесткости

1°Ж = 20,04 мг Ca 2 + или 12,15 Mg 2 + в 1 дм 3 воды;
1°DH = 10 мг CaO в 1 дм 3 воды;
1°Clark = 10 мг CaCO 3 в 0,7 дм 3 воды;
1°F = 10 мг CaCO 3 в 1 дм 3 воды;
1 ppm = 1 мг CaCO 3 в 1 дм 3 воды.

Жесткость воды в некоторых городах мира

Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:
кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается. Московская питьевая вода по данным показателям соответствует рекомендациям ВОЗ.

Российские нормативные документы (СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03) для питьевой воды регламентируют:
кальций – норматив не установлен; магний – не более 50 мг/л; жесткость - не более 7°Ж.

О том, что вода может быть жесткой и мягкой, слышал каждый из нас – реклама постоянно сообщает нам, что стирать в жесткой воде нельзя и рассказывает о героической борьбе современных хозяек с накипью в чайнике и белым налетом на плитке в ванной. Но что мы знаем про влияние жесткой воды на организм человека в действительности, если не брать в расчет устоявшиеся штампы, которые, порой, имеют мало общего с реальностью?

Почему вода бывает жесткой

Казалось бы, как жидкость, тем более, вода может быть жесткой? Оказывается, может, хотя, это понятие, конечно, не связано с твердостью или мягкостью в буквальном, более привычном для нас значении этого слова. Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния.

Чем больше концентрация гидрокарбонатов, тем выше жесткость воды. С этой точки зрения принято выделять два вида жесткости:

• общая или карбонатная. Она обусловлена наличием таких солей кальция и магния, которые характеризуются слабой устойчивостью к разрушению под воздействием внешних факторов. Именно поэтому такую жесткость еще называют временной или устранимой;
• некарбонатная , в этом случае в воде присутствует большое количество кальциевых солей сильных кислот. Разрушить такие соединения, чтобы устранить жесткость, оказывается не так просто.

Общая жесткость представляет собой сумму карбонатной и некарбонатной жесткости, поэтому данный показатель не постоянен и может меняться в зависимости от условий использования воды. Это обстоятельство обязательно следует учитывать при изучении влияния жесткой воды на организм человека.

Как жесткая вода влияет на человека

Если при длительном использовании без соответствующих профилактических мер, вода с повышенным содержанием сильных солей кальция способна разрушать даже самый износостойкий металл, то каким же губительным может быть влияние жесткой воды на организм человека?

Больше всего страдают, конечно же, органы пищеварения. Соли жесткой воды, попадая в организм, соединяются с животными белками. Образовавшиеся в результате такой реакции вещества оседают на стенки желудка и пищевода, покрывая его устойчивой пленкой. Это затрудняет процесс перистальтики, нарушается работа ферментов. Итог – пониженная моторика желудка, некачественное переваривание пищи и, как следствие, накопление в организме солей и вредных отложений. Кроме того, частое употребление жесткой воды становится причиной дисбактериоза.

Некоторые соли, попадающие в организм с жесткой водой, образуют неорганические соединения, которые постепенно вытесняют из суставов синовиальную жидкость. Как известно, это вещество служит смазкой, благодаря которой обеспечивается подвижность суставов. В итоге, со временем суставы обрастают кристаллами, что становится причиной очень болезненных ощущений, возникающих даже при незначительном движении. С течением времени все это может развиться в такие неизлечимые заболевания, как артрит и полиартрит.

Жесткая вода пагубно влияет и на сердечно-сосудистую систему человека. В нормальной концентрации ионы кальция и магния способствуют релаксации сердечной мышцы. Однако в жесткой воде наблюдается недостаток ионов и переизбыток солей. Поэтому влияние жесткой воды на организм человека может выражаться в серьезных осложнениях работы сердца, вплоть до возникновения устойчивой хронической аритмии.

Употребление жесткой воды плохо сказывается на состоянии кожи , которая преждевременно стареет, теряет изначальную упругость и эластичность. Характерно то, что подобные последствия могут быть вызваны и наружным воздействием. Например, при обработке посуды с использованием специальных моющих средств, образующаяся пена оседает на коже, разрушает жировую пленку на ее поверхности и забивает поры. Последствия – сухость и шелушение. Конечно, такое воздействие обусловлено не только жесткой водой, но и свойствами моющих средств, содержащих большое количество различных химикатов. Однако контакт с жесткой водой значительно усиливает вредные свойства бытовой химии.

Напоследок заметим, что не так давно ученым удалось разрушить один из мифов о влиянии жесткой воды на организм человека. Долгое время считалось, что именно повышенная жесткость провоцировала образование камней в почках. Однако сегодня доказано, что главная причина возникновения камней – недостаток кальция в пище . Стремясь компенсировать нехватку кальция, организм начинает выщелачивать его из костей, но при этом большая часть высвобожденного вещества не усваивается и откладывается в организме в виде камней.

Способы защиты организма

Чтобы избежать разрушительного воздействия воды с повышенной жесткостью, специалисты рекомендуют отдавать предпочтение поверхностным источникам. Замечено, что жесткость поверхностных вод гораздо ниже того же параметра подземных источников . Кроме того, жесткость поверхностной воды может заметно колебаться в зависимости от сезона и погодных условий в местности добычи. Так, например, в конце весны, когда естественные источники обильно перемешиваются с талой и дождевой водой, наблюдаются наименьшие показатели жесткости. Своего максимума значения достигают к концу зимы.

А можно ли снизить влияние жесткой воды на организм человека? В принципе, да. Существует несколько способов устранения жесткости. Общую или карбонатную можно устранить обычным кипячением , в процессе которого карбонаты кальция выпадают в осадок – тот самый белый налет, который остается на стенках посуды и не попадает в наш организм. Умягчить некарбонатную воду можно добавлением в нее гашеной извести или соды , после чего воду придется подвергнуть соответствующей фильтрации.

Дата создания: 2015/02/11

Вода – одно из главных природных богатств человечества. От неё зависит не только благополучие, но и само существование целых народов. Не случайно с давних пор люди селились по берегам крупных и малых рек, озёр и морей. Академик А.П.Карпинский назвал воду живой кровью, которая создаёт жизнь там, где её не было.

Гимном этому необыкновенному веществу звучат строки французского писателя А. Де Сент-Экзюпери: «Вода, у тебя нет ни света, ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты – сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь нашими чувствами. С тобою возвращаются нам силы, с которыми мы уже простились».

Ученые абсолютно правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько аномалий, сколько в ее свойствах.

Почти ¾ поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твердой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. От воды зависит климат планеты. Земля давно бы остыла и превратилась в безжизненный кусок камня, если бы не вода. У нее очень большая теплоемкость. Нагреваясь, она поглощает тепло; остывая, отдает его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень много тепла и тем самым «выравнивает» климат. А от космического холода предохраняет Землю те молекулы воды, которые рассеяны в атмосфере – в облаках и в виде паров…

Но не только по этому мы считаем воду жизненного важным веществом. Дело в том, что тело человека состоит почти на 2/3 из воды. Практически все биохимические реакции в каждой живой клетки – это реакции в водных растворах… в растворах же протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причем не только для охлаждения. Гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.

Разная бывает вода: жидкая, твердая и газообразная; пресная и соленая; свободная и связанная. В конце 60-х – начале 70-х гг. ХХ в. в статьях и книгах часто можно было встретить термин «аномальная вода». Потом от него отказались, но это не исключило множества аномалий в физических и в химических свойствах обычной воды.

Жесткость воды

Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха. Одной из важнейших характеристик природной воды является ее жесткость.

Жесткость воды – совокупность свойств воды, обусловленных наличием в нем катионитов кальция и магния. Сумма их концентраций выражается в моль/л или моль/кг называется общей жесткостью воды. Она складывается из карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости воды. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (устраняется кипячением), вторая - наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов. Различают воду мягкую (общая жесткость до 2ммоль/л), средняя жесткость (2-10ммоль/л) и жесткую (больше 10ммоль/л).

Кругооборот воды в природе осадки выпадая на землю в виде дождя, снега, проходя через грунт растворяют минералы. Источником могут служить, так же, микробиологические процессы, протекающие в почве на площади водосбора, сточные воды предприятия.

Для некоторых областей применения воды жесткость не играет никакой роли. Например, при поливке газонов, тушении пожаров. Но, к сожалению, жесткость воды - это проблема не только воды для питья и приготовления пищи, но и воды, используемой в быту для стирки, мытья посуды и т. д.

Жесткость воды – нежелательное явление. На стенках паровых котлов жесткая вода образует накипь, обладающую плохой теплопроводностью, вследствие чего увеличивается расход топлива. Кроме того, накипь способствует разъединению (коррозии) стенок котлов, что может повлечь за собой аварию. Трубки радиаторов от жесткой воды могут зарасти накипью, отчего радиатор перестает действовать.

Потери от жесткости воды в быту – это перерасход на 30-50% моющих средств при стирке белья и купании, плохие потребительские свойства воды: при заваривании кофе или чая в такой воде может выпасть бурый осадок, при кипячении на поверхности образуется пленка, вода приобретает характерный привкус; в жесткой воде хуже разваривается мясо, потому что соли жесткости с белками мяса образуют нерастворимые соединения, что, в свою очередь приводит к снижению усвояемости белков. Очень жесткая вода непригодна для питья.

Необходимо отдельно остановиться на влиянии жесткости воды на результат умывания и купания. Соли жесткости образуют с моющими веществами (мыло, шампунь, стиральный порошок) так называемые “мыльные шлаки” в виде пены, которая, высыхая, образует микроскопическую корку на коже и волосах, нанося существенный вред их здоровью. В результате появляется сухость волос, шелушение, зуд, перхоть. Одним из предвестников такого нежелательного воздействия является характерный “скрип” вымытой кожи и волос. А восстанавливать жировую пленку приходится косметическими кремами и масками. И наоборот, ощущение “мылкости” после мытья мягкой водой – это признак сохранения на коже защитной жировой пленки. Косметологи всего мира рекомендуют умываться мягкой (например, талой или дождевой) водой.

Жёсткость воды и здоровье человека

Для нормальной работы организма человека нужна чистая вода, при этом для питья нельзя постоянно использовать дистиллированную воду, потому что она вымывает минеральные соли из организма, жизнедеятельность без которых невозможна, поэтому для питья используют воду, с растворенными в ней минеральными солями. Какую воду лучше всего пить, вопрос дискуссионный. Большинство ученых считают, что чем мягче питьевая вода, тем больше вероятность сердечно – сосудистых заболеваний. Рассмотрим, какое значения для организма имеют кальций и магний.

Магний и здоровье человека

Большая часть магния находится в составе костной и мышечной тканей. В основном магний содержится внутри самих клеток, где он наряду с калием является вторым по значимости элементом. Только 1% магния находится в крови. Потребность в магнии может быть различной у разных людей.

У детей потребность в магнии зависит от возраста: до 3 лет – 140 мг, от 4 до 6 лет – 220 мг, от 7 до 10 лет – 300 мг, от 11 до 13 лет – 400 мг магния.

Для взрослого человека в среднем достаточным считается приём 300 – 400 мг магния.

Поступает магний в организм с пищей. Богаты им хлебобулочные изделия из муки грубого помола, крупы, бобовые (горох, фасоль), орехи, овощи, цветная капуста, абрикосы. В молочных продуктах магния относительно мало, но в них он содержится в легко усвояемой форме в виде цитрата магния.

Нередко покупатели хотят узнать у нас, как у специалистов, подробнее о том, что такое жесткая и мягкая вода, какие у них особенности и как смягчить воду. Мы подготовили несколько статей об этом. Надеемся, в них вы найдете ответы на большинство вопросов о жесткой и мягкой воде.

Что такое жесткая и мягкая вода?

Говоря простым языком, жесткая вода — это H2O с большим количеством растворенных в ней солей щёлочноземельных металлов, в основном, кальция и магния (а точнее, катионов Са и Mg), а мягкая — с малым их количеством. Измеряют количество так называемых «солей жесткости» в H2O в миллиграмм-эквивалентах на литр — мг-экв./л. Один мг-экв./л. означает, что в литре воды содержится 20,04 мг катионов Са или 12,16 мг катионов Mg (атомная масса, поделенная на валентность).

Классификаций жесткости воды существует несколько. В России вода считается жёсткой, если в ней более 10 мг-экв./л солей. Вода, в которой содержится от 2 до 10 мг-экв./л. солей, считается средне жесткой, а вода с концентрацией солей менее 2 мг-экв./л. считается мягкой.

Интересный факт: дождевая вода мягкая, так как перед тем, как пролиться дождем, она испарялась. В процессе парообразования «соли жесткости» не могли испаряться вместе с ней, то есть были естественным образом отфильтрованы. Жесткой вода становится, проходя через почву и собирая соли из нее.

Откуда взялись названия «жесткая» и «мягкая»

Люди издревле отмечали, что, постирав вещи в одной воде, они высыхают, оставаясь мягким, а постирав в другой — становятся грубыми, жесткими. Логично, что воду, «делающую» воду мягкими, они стаи называть мягкой, а жесткими «жесткой».

Кстати, иногда люди считают мягкую воду «живой, а жесткую «мертвой». Это неправильно. Да, такие понятия как «живая» и «мертвая» вода существуют. Конечно, они не имеют отношения к сказкам и мифам о целебности живой воды и губительности мертвой. Просто существуют теории, пока не получившие официального признания, но и не опровергнутые, что вода со щелочной реакцией имеет некоторые полезные свойства, ее и называют живой. Кислотную воду, соответственно, называют мертвой. С мягкостью или жесткостью воды это связано мало.

Почему вещи становятся жесткими после стирки в жесткой воде?

Потому, что соли забивают поры нитей, делая их менее эластичными и грубыми. Кроме того, жесткая вода придает вещам неприятный серый или желтоватый оттенок, портит их цвет. Конечно, от одной или нескольких стирок в такой воде ничего не случится, но регулярное ее использование сократит срок службы вещи и срок ее хорошего внешнего вида.

Жесткость воды бывает постоянной и временной

Гидрокарбонаты магния и кальция делают воду временно жесткой, так как распадаются при кипячении и выпадают в виде нерастворимого осадка. Накипь на дне и стенках чайника — это, чаще всего карбонаты магния и кальция, образовавшиеся из гидрокарбонатов с выделением воды и углекислого газа. Так выглядит превращение гидрокарбоната кальция: Са(НСО3)2 -----> СаСО3 + Н2О + СО2, и магния: Mg(НСО3)2 -----> MgСО3 + Н2О + СО2.

Магниевые и кальциевые соли серной, соляной, азотной и других сильных кислот не разлагаются при кипячении, H2O с большим их количеством все равно остается жесткой, отсюда и название «постоянная жесткость».

Воду с постоянной жесткостью тоже можно смягчить, и в дальнейших статьях мы расскажем, как это сделать и зачем.

Жесткая вода может засорить ваш чайник, но есть убедительные доказательства того, что она помогает защитить ваше сердце. Определенные примеси в воде могут быть очень полезны для здоровья вашего организма и иммунитета.

Что называют жесткой водой?

Жесткая вода – это просто вода, которая содержит большое количество минералов. Эти минералы в основном представляют собой карбонат магния, кальций и марганец. Однако жесткость может быть вызвана несколькими другими растворенными металлами; эти формы представляют собой двухвалентные или многовалентные катионы, включая алюминий, барий, стронций, железо, цинк и марганец. Обычно одновалентные ионы, такие как натрий и калий, не вызывают твердости. Но двухвалентные катионы имеют склонность к соединению с анионами в воде и образованием стабильных солей. Тип аниона, обнаруженного в этих солях, различает два типа: карбонатной и некарбонатной жесткости.

Карбонатная жесткость обусловлена металлами в сочетании с щелочностью. Щелочность – способность воды нейтрализовать кислоты, приписывается таким соединениям, как карбонат, бикарбонат, гидроксид, а иногда и борат, силикат и фосфат. Напротив, некарбонатная жесткость образуется, когда металлы объединяются с чем угодно.

Карбонатную жесткость называют временной, потому что её можно удалить кипячением. Некарбонатная жесткость не может быть удалена кипячением, поэтому она также известна как постоянная жесткость.

Самым явным доказательством наличия жесткой воды в кране является то, что мыло и шампунь плохо вымываются, ванны, умывальники и блестящие детали сантехники имеют налёт, бельё после стирки грязное, а в чайнике скапливаются отложения.

Минералы, которые чаще всего встречаются в воде, представляют собой карбонаты кальция, магния и марганца. Эти минералы оказываются в воде естественным образом, поскольку вода просачивается через минералы, содержащие кальций или магний. Наиболее распространёнными источниками являются известняк (который вводит кальций в воду) и доломит (который вводит магний). Обычно они полезны для человеческого организма. Грунтовые воды зачастую имеют большую жесткость, чем поверхностные воды.

Классической мерой измерения концентрации катионов кальция и магния в воде является моль/м3, на практике обычно используется градусы жесткости и миллиграмм-эквиваленты на литр (мг-экв/л). С 1.01.14 в России введён стандарт, по которому жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж), 1 °Ж = ½ ммоль/л = 1 мг-экв/л.

Различают воду мягкую (<2 °Ж), средней жёсткости (2-10 °Ж) и жёсткую (>10 °Ж).

Каковы же могут быть преимущества, связанные с употреблением жесткой воды?

Преимущества жесткой воды

Поступление кальция

Кальций необходим для вашего здоровья. Одним из самых важных свойств этого минерала является укрепление костей; его количество, содержащееся в организме, определяет прочность скелета.

Кальций и витамин D рекомендуются, если вы или члены вашей семьи, включая детей, хотите иметь здоровые, сильные кости. Поскольку кальций является одним из основных ионов в жесткой воде, её употребление помогает добавить в организм необходимое количество минералов.

Взрослый человек, лишенный кальция в своём теле, испытывает большие трудности, особенно при выполнении сложных работ, требующих дополнительных усилий. Это потому, что у него слабые кости (гипокальцемия). Последнее приводит к тяжелым последствиям, в том числе переломам.

Жесткая вода вносит существенный вклад в общее снабжение организма кальцием.

Также, исследования, проведённые ВОЗ, доказали, что кальций имеет тенденцию снижать риск развития рака прямой кишки. Хоть и слишком высокие количества кальция могут приводить к раку простаты, уровень кальция в жесткой воде намного меньше, следовательно, его достаточно для предотвращения заболеваний, а не их возникновения.

Другое преимущество кальция в воде – снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний. Тем не менее, всё ещё проводятся исследования для определения количества кальция, подходящего для профилактики заболеваний ССС.

Поступление магния

Употребление магния через воду также может служить профилактикой для некоторых заболеваний. Магний регулирует около 350 клеточных ферментов в организме. Эти ферменты контролируют важные функции, такие как регуляция кровяного давления, стабилизация сердечных ритмов и сокращение мышц. Потребление магния снижает артериальную гипертонию (высокое кровяное давление), риск развития диабета и улучшает состояние здоровья сердца.

Согласно исследованиям ВОЗ в 2009 году: «Низкий уровень магния был связан с гипертонией, ишемической болезнью сердца, сахарным диабетом и метаболическим синдромом».

В одном метаанализе исследователи пришли к выводу, что добавка магния на 100 мг была связана с 8% снижением риска развития инсульта, особенно ишемических инсультов.

В целом, будущие исследования в этой области смогут дать нам лучше понять важность магния для защиты наших сердец.

Как кальций, так и магний необходимы для организма человека. Кроме того, жесткая вода приводит к меньшей коррозии труб, при условии, что она не слишком жесткая. Мягкая вода с большей вероятностью начнёт растворять металлические стенки труб, по которым течёт.

Недостатки жесткой воды

Жесткая вода не оказывает вредного воздействия на здоровье организма. Однако повседневное использование жесткой воды может вызвать хлопоты в быту, во время стирки и приготовления пищи.

Некоторые из проблем связанные с жесткой водой:

Закупорка труб;

Увеличение расхода мыла и моющих средств;

Незначительное увеличение износа бытовой техники и сантехники (особенно это касается арматуры в бачках унитазов);

Пятна на блестящих поверхностях и стекле.

С забитыми трубами ваша техника будет работать менее эффективно. Это часто приводит к более высоким счетам за электроэнергию и даже к поврежденным устройствам. Закупорки могут привести к утечкам в трубах и сократить срок службы вашей техники. Кроме того, возможны постоянные пятна на раковинах, душах, ваннах, стекле и даже мебели.

Также, одним из наиболее заметных эффектов от жесткой воды является раздражение и сухость кожи. Экзема у детей как раз связана с этим фактором.

Жесткая вода очень полезна для человеческого организма. Её положительное воздействие нельзя игнорировать, и оно полностью перекрывают проблемы с ней связанные. Употребление мягкой воды лишает вас ценных минералов, которые можно легко получить от питья жесткой воды. Эти минералы помогут повысить общее состояние вашего здоровья и уменьшить риск некоторых заболеваний.

Те, кто считает, что жесткая вода раздражает, когда дело доходит до бытовых дел, может иметь устройства для смягчения воды для таких целей как стирка, мытьё посуды, заваривание чая, полив растений и т.п. В то же время, вы можете иметь у себя дома жесткую воду для питья. Это поможет вам получить выгоду от употребления жесткой воды и избежать негатива.