Что такое жесткость в воде

Приведенная таблица наглядно демонстрирует уровни жесткости воды и методы её измерения, принятые в различных странах. Эта классификация отображает методологические подходы к определению указанного показателя в соответствии с нормативными документами различных государств.

Жесткая и мягкая вода — что это значит. Виды жесткости воды

Часто клиенты обращаются к нам, как к экспертам, с просьбой подробнее пояснить, что такое жесткая и мягкая вода, какие у них отличительные свойства и как можно смягчить воду. Мы подготовили несколько статей на эту тему, и надеемся, что в них вы сможете найти ответы на наиболее интересующие вас вопросы о жесткости воды.

Простыми словами, жесткая вода — это H2O с высоким содержанием растворенных в ней солей щёлочноземельных металлов, в первую очередь кальция и магния (более точно — катионов Са и Mg). Напротив, мягкая вода содержит малое количество этих ионов. Количество солей жесткости в H2O измеряется в миллиграмм-эквивалентах на литр — мг-экв./л. Один мг-экв./л указывает на то, что в одном литре воды содержится 20,04 мг катионов Са или 12,16 мг катионов Mg, при этом основанием для расчета служат атомная масса и валентность этих элементов.

Существует несколько классификаций жесткости воды. В Российской Федерации воду считают жесткой, если содержание солей превышает 10 мг-экв./л. Вода, имеющая содержание солей от 2 до 10 мг-экв./л, классифицируется как среднежесткая, а вода с концентрацией солей менее 2 мг-экв./л считается мягкой.

Интересный факт: Дождевая вода обычно мягкая, так как перед тем, как упасть на землю, она испарялась, а в процессе парообразования соли жесткости остаются позади, то есть фильтруются естественным образом. Жесткость вода приобретает, проходя через почву и насыщаясь солями из нее.

Государственный стандартный образец (ГСО) Общая жесткость воды	Набор для измерения жесткости воды

Откуда взялись названия жесткая и мягкая

С древних времен люди отмечали, что белье, постиранное в одной воде, сохнет мягким, а в другой — становится жестким и грубым на ощупь. Это привело к тому, что воду, делающую ткани мягкими, назвали мягкой, а ту, что делает их жесткими — жесткой.

Комментируя термин «живая» и «мертвая» вода, стоит отметить, что иногда люди считают, что мягкая вода — это живая вода, а жесткая — мертвая. Однако это мнение не является научно обоснованным. Хотя существует теория о том, что вода с щелочной реакцией может обладать полезными свойствами, и её называют «живой», а кислотная вода — «мертвой», это не связано с мифами о целебности. Так или иначе, такие концепции требуют более глубокого изучения и не имеют повсеместного применения.

Что такое жесткость воды

Оксид водорода (вода) — самая распространенная жидкость на Земле, обладающая уникальной способностью растворять многие химические элементы и соединения. Жесткость воды определяется как количественный показатель концентрации солей щелочноземельных и других металлов, в первую очередь кальция и магния.

Термин «общая жесткость воды» возник благодаря наблюдениям за состоянием тканей после стирки. Структура материалов, состоящих из отдельных нитей, способствует накоплению солей металлов. При высоком содержании таких ионов материал становится жестким и грубым на ощупь. Позже было замечено, что высокая концентрация этих соединений серьезно снижает эффективность моющих средств.

Жесткость воды — это соли кальция и магния, которые образуют накипь на внутренних поверхностях различных отопительных приборов и теплообменников. Это, в свою очередь, значительно ухудшает эксплуатационные и экономические характеристики системы обогрева. В некоторых ситуациях трубопроводы могут даже забиваться, что делает их использование невозможным. Определить жесткость воды можно даже в домашних условиях!

Основные причины образования жесткости воды

По сути, эта жидкость является универсальным растворителем. В процессе контакта с почвой и минералами она насыщается содержащимися в них веществами и химическими соединениями. Чтобы ответить на вопрос о возникновении жесткости воды, стоит выделить основные источники солей щелочноземельных металлов:

• Для подземных вод: пласты известняка, через которые просачивается вода.
• Для открытых водоемов и поверхностных слоев: геологические породы, такие как природный гипс и доломит.
• Ионы кальция и магния попадают в воду в результате химической реакции диоксида углерода с определенными минералами.
• Микробиологические процессы в грунтах и на сельскохозяйственных угодьях в районах водосбора.

Кроме естественных факторов, высокое содержание ионов жесткости в воде может быть вызвано также техногенными источниками. В сточных водах промышленных, строительных и коммунальных предприятий присутствует значительное количество примесей, что приводит к загрязнению водоемов и водоносных слоев.

Как естественные процессы, так и техногенные факторы действуют на уровне жесткости питьевой или технической воды, причем параметры этих показателей могут варьироваться в зависимости от различных источников и времени:

• Повышение жесткости может произойти в результате испарения влаги с поверхности водоемов.
• Снижение жесткости наблюдается при выпадении осадков или таянии снега и льда.

Содержание извести в воде, как правило, указывает на жесткость естественного происхождения, характерную для подземных источников, в том числе артезианских скважин. Этот минеральный элемент вымывается из геологических пластов потоками жидкости, проникающими вглубь земной коры. Затем раствор вновь наполняет водный баланс открытых источников через родники и ключи.

Так формируется постоянный круговорот, и жесткость воды изменяется в зависимости от времени года. Весной, в процессе таяния снегов и активных осадков, она уменьшается, в то время как в засушливые периоды жесткость возрастает.

Виды жесткости

В зависимости от количества солей магния и кальция, вода делится на три вида жесткости:

• мягкая: до 3°Ж
• средняя: от 3 до 6°Ж
• жесткая: более 6°Ж

Дистиллированная, кипяченая, дождливая и талая вода классифицируются как мягкая. Вода со средней жесткостью поступает из централизованного водопровода, и также средние показатели наблюдаются в артезианской и родниковой воде. Избыточная жесткость или чрезмерная мягкость воды могут быть вредны для здоровья человека. Употребление мягкой воды с низким уровнем солей может привести к вымыванию важных минералов из организма, тогда как жесткая вода с высоким уровнем солей может вызывать различные заболевания, включая кожные и сердечно-сосудистые проблемы, а также патологии почек и печени. Жесткая вода может иметь горьковато-металлический вкус и иногда бывает мутной со многими оттенками.

Существует три основных вида жесткости воды: общая, временная (карбонатная) и постоянная (некарбонатная).

• Временная (карбонатная) жесткость, обозначаемая как Жк, возникает при рН>8.3 и состоит из бикарбонатов, которые при нагревании выпадают в осадок, образуя накипь.
• Постоянная (некарбонатная) жесткость, обозначаемая как Жнк, включает хлориды, нитраты и сульфаты, которые сохраняются после кипячения воды и требуют более сложных очисток.
• Общая жесткость воды, обозначаемая как Жо, является суммой временной и постоянной жесткости, и предельно допустимая концентрация жесткости питьевой воды определяется для общей жесткости.

Норма жесткости

Нормальная жесткость воды подразумевает приемлемое содержание солей, которое не позволяет вымываться кальцию из организма. Оптимальным уровнем для питьевой воды считается жесткость до 2°Ж.

Согласно требованиям СанПиН и ГОСТ, показатели жесткости должны соответствовать различным стандартам в зависимости от назначения водных растворов:

Для питьевой воды, поступающей из водопровода, минимальная концентрация кальция составляет 0,12 мг/л, магния – 0,04 мг/л, а максимальная концентрация магния может достигать 50 мг/л при жесткости не выше 7 градусов.

Содержание кальция в бутилированной воде варьируется от 25 до 130 мг/л, магния – от 5 до 65 мг/л. Допустимая жесткость находится в диапазоне от 1,5 до 7°Ж.

Для хозяйственно-питьевой воды предельно допустимая концентрация жесткости не должна превышать 350 мг/л (7-10 °Ж или 1-1,5 грамма на литр).

В отношении высококачественных напитков, согласно нормам, установленным для первой категории, жесткость не может превышать 7 мг-экв/л, а для высшей категории — Жо=1,5-7.

Согласно нормативам ВОЗ, в питьевой воде рекомендуется содержание 10-30 мг магния и 20-80 мг кальция на литр, а общая жесткость (по EC) не должна превышать 1,2 мг-экв/л.

Когда в воде уровень солей жесткости превышает допустимые стандарты, её необходимо очищать.

Кроме того, в ГОСТ установлены параметры допустимой жесткости для различных источников воды:

• для производства электроники,
• для гальванических технологий,
• для энергетических систем,
• для медицинского применения,
• для подпиточной и добавочной воды котлов.

Обратите внимание, что для содержания солей железа нормы рассчитываются отдельно.

Таблица перевода величин:

mmol/L	ppm, mg/L	dGH, °dH	gpg	°e, °Clark	°f
mmol/L	1	0.009991	0.1783	0.171	0.1424	0.09991
ppm, mg/L	100.1	1	17.85	17.12	14.25	10
dGH, °dH	5.608	0.05603	1	0.9591	0.7986	0.5603
gpg	5.847	0.05842	1.043	1	0.8327	0.5842
°e, °Clark	7.022	0.07016	1.252	1.201	1	0.7016
°f	10.01	0.1	1.785	1.712	1.425	1
Например: 1 mmol/L = 100.1 ppm и 1 ppm = 0.056 dGH.

В России жесткость воды измеряется в мг-экв/л (миллиграмм-эквивалент на литр). Один мг-экв/л жесткости соответствует 20,04 мг соль кальция (Ca²⁺) или 12,16 мг соль магния (Mg²⁺).

По значению общей жесткости природные воды делятся на группы:

• очень мягкая вода (0–1,5 мг-экв/л)
• мягкая вода (1,5–4 мг-экв/л)
• вода средней жесткости (4–8 мг-экв/л)
• жесткая вода (8–12 мг-экв/л)
• очень жесткая вода (более 12 мг-экв/л).

Согласно нормам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), оптимальная жесткость воды составляет от 1,0 до 2,0 мг-экв/л. Российские санитарные правила и нормы (СанПиН) запрещают централизованное снабжение водой с содержанием солей жесткости выше 7 мг-экв./литр.

Негативные последствия регулярного использования жесткой воды в гигиенических и пищевых целях

Наилучшие вкусовые качества вода демонстрирует при жесткости 1,6–3,0 мг-экв/л (мягкая вода). Жесткая питьевая вода может быть горькой на вкус и негативно сказываться на органах пищеварения. Употребление жесткой воды с высоким содержанием кальция может вызвать мочекаменную болезнь и способствовать избыточному накоплению солей в организме. Кроме того, многие продукты, такие как мясо и бобовые, требуют значительно больше времени для приготовления в жесткой воде, так как ионы кальция образуют нерастворимые соединения с белками. Также жестка вода может ухудшить цвет и вкусовые характеристики чая и кофе. Невероятно, но в жесткой воде плохо образуется пена. Это приводит к неэкономному расходованию моющих средств: обыкновенное натриевое мыло, взаимодействуя с ионами кальция, образует нерастворимые соединения, что препятствует образованию пены. Например, для снижения жесткости на каждые 1 ммоль/л необходимо теоретически использовать 305 мг мыла, а на практике — до 530 мг.

Применение жесткой воды для стирки сопряжено с многими проблемами: сложно достичь желаемого эффекта отбеливания, невозможно качественно сполоснуть белье, что может привести к утрате цвета ткани — белые изделия становятся серыми, а цветные тускнеют. Жесткая вода негативно сказывается на состоянии кожи — она может пересушить её, вызывая зуд и раздражение. Мытье головы с использованием жесткой воды может привести к сухости волос, что является предрасполагающим фактором к появлению перхоти, кожных заболеваний и даже к потере волос.

Что показывает таблица жесткости воды?

Большинство минерализованной вод, попадающих в открытые водоемы и используемых для бытовых и промышленных нужд, имеют жесткость, превышающую 75-85%. Как на практике проверить жесткость воды в домашних условиях? Высокий уровень жесткости указывает на наличие значительного количества солей кальция и магния ввиду присутствия ионизирующих горных пород. При этом уровень жесткости в некоторых регионах может не превышать 60%. Стоит отметить, что от показателя минерализации зависит содержание ионов кальция. Нормы жесткости для питьевой воды таковы: в открытых водоемах с пресной водой содержание кальция не может превышать 1 грамм на литр, в то время как в соленых водоемах уровень солей кальция может достигать 10-15 грамм на литр.

Важно понимать, что уровень жесткости и концентрация солей кальция в воде прямо зависят от типа воды и её расположения. Переработанные поверхностные воды часто имеют более низкие показатели жесткости, в то время как подземные водоемы могут иметь значительно более высокие уровни жесткости, содержащие множество солей. Концентрация солей также меняется в зависимости от времени года и сезона осадков. Так, к концу зимы содержание жесткости может возрасти, однако во время таяния снега и выпадения дождей этот уровень значительно снижается. Максимально жесткой считается морская вода, где концентрация солей достигает наибольших значений.

Как может влиять показатель жесткости на качество жидкости?

Уровень жесткости воды и ее показатели должны соответствовать допустимым нормам и требованиям, зависящим от целей использования. Если вода предназначена для бытовых нужд, её жесткость не должна превышать 2-6 мг на литр. Эта концентрация солей кальция считается максимально допустимой и безопасной для здоровья. Прибор для измерения жесткости воды показывает, что для промышленных нужд жесткость может повышаться до 10 мг на литр, но не более. Обратите внимание, что высокая жесткость воды обычно делает её неприятной на вкус и придает характерный запах, что делает ее не пригодной для употребления в пищевых и бытовых целях.

Важно подчеркнуть, что Всемирная организация здравоохранения проводит много исследований по вопросам влияния жесткой воды на здоровье человека и поиск ответов на вопрос о целесообразности использования только мягкой и фильтрованной воды. Начальные исследования показывают, что некоторые жесткие воды могут вызывать заболевания сердечно-сосудистой системы, проблемы с суставами и каменные болезни.

Специалисты компании ЭкоТестЭкспресс проводит квалифицированную оценку жесткости воды в зависимости от специфики анализа и требований. Связаться с нами и оставить заявку можно в онлайн-форме, представленной ниже.