Норма жесткости воды для питья: общий показатель ppm, ГОСТ, питьевой норматив

Жесткость воды, норма которой служит критерием качества не только в исследовании питьевой, но и в применяемой для технических нужд, определяется наличием примесей. Определяемый показатель и есть та цифра (так называемый градус жесткости), на который превышено присутствие посторонних молекул по отношению к стандартному значению нормы. Для питьевой воды необходимо сразу определять несоответствие нормативам, чтобы исключить осложнения со здоровьем.

Соответствие норме жесткости

Описание

Жесткость – одно из важнейших свойств аквариумной воды. Пресная вода содержит соли, в частности, кальция и магния, но в небольшом количестве по сравнению с морской. Жесткость воды определяется количеством этих солей. Жесткая вода свойственна известняковым регионам. Мягкая вода характерна для старых гор, лесистых и болотистых местностей. Многие места планеты известны тем, что вода там очень мягкая (Амазония) или очень жесткая (Центральная Америка, крупные озёра Восточной Африки).

Жесткость воды – это совокупность ее свойств, обусловленных присутствием в ней катионов кальция (Ca2+), магния (Mg2+), и отчасти двухвалентного железа (Fe2+). Различают постоянную, временную и общую жесткость.

Постоянная жесткость не загрязненных промышленными стоками слабоминерализованных поверхностных природных вод характеризует количество растворенных сульфатов, хлоридов и некоторых других солей кальция и магния. То есть в этих водах наряду с катионами Ca2+ и Mg2+ имеются анионы SO42-, Cl- и др. При кипячении такой воды концентрации этих катионов и анионов практически не изменяются – отсюда и название «постоянная жесткость».

GH — общая жесткость воды. Она характеризует концентрацию всех растворённых минеральных солей (карбонатов, бикарбонатов, сульфатов, хлоридов) и гидроксидов.

KH — карбонатная, или временная жесткость воды. Она отражает только концентрацию карбонатов и бикарбонатов кальция и магния.

Временная жесткость связана с присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-). При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:

Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑

Таким образом, временную жесткость можно устранить путем длительного кипячения, поэтому она и «временная». С ионами железа реакция протекает сложнее из-за того, что FeCO3 неустойчивое в воде вещество. В присутствии кислорода конечным продуктом цепочки реакций оказывается Fe(OH)3, представляющий собой темно-рыжий осадок. Поэтому, чем больше в воде железа, тем сильнее окраска у накипи, которая осаждается на стенках и дне сосуда при кипячении.

В России, да и в большинстве других стран, жесткость измеряется в немецких градусах. Общая жесткость обозначается как dH или dGH, карбонатная — KH или dKH.

Причины появления жёсткости воды

При круговороте воды в природе жидкость превращается в пар и поднимается в верхние слои атмосферы. После конденсации она выпадает в виде осадков и не содержит примесей влияющих на жёсткость, но проходя через слой земной коры, жидкость растворяет различные породы, в которых содержатся калий и магний. Насыщаясь этими элементами вода увеличивает свою жёсткость. В море она всегда жёсткая по причине большой концентрации хлорида натрия.
При необходимости снизить концентрацию ионов калия и магния, можно применить различные методы уменьшения количества солевых примесей.

Варианты градусов жесткости

НЕМЕЦКИЕ ГРАДУСЫ (dGH)

1°

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

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

ФРАНЦУЗСКИЕ ГРАДУСЫ (fh)

1°

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

АМЕРИКАНСКИЕ ГРАДУСЫ (usH)

1°

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

АНГЛИЙСКИЕ ГРАДУСЫ (Clark)

1°

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

Методы устранения жёсткости

Для борьбы с чрезмерным содержанием солей применяются следующие методы:

• Кипячение – полностью устраняет временную жёсткость. Данный процесс сопровождается обильным выпадением осадка на дне и стенках резервуара, где происходит кипячение.
• Химическим путём – уменьшить количество солей можно с помощью гашённой извести. Если к извести будет добавлена сода, то можно избавиться и от постоянной жёсткости
• Заморозка – данный метод позволяет легко справиться с постоянной жёсткостью. Чтобы смягчить воду достаточно заморозить её до такого состояния, когда будет не более 10% воды, а 90% льда. Затем незамерзшая жидкость сливается, а вода в твёрдом состоянии растапливается и используется по назначению.
• Перегонка – все соли являются нелетучими веществами, поэтому достаточно воду сначала превратить в пар с помощью нагрева, а затем конденсировать.
• Электромагнитный способ – для смягчения жидкости используется электромагнитное поле. Данный способ уменьшения солей в воде применяется наиболее часто в котельных установках.
• Катионный обмен – высокоэффективный способ очистки воды от избыточного количество солей. Очищение происходит при пропускании воды через слой катионита.

Любой из предложенных способов умягчения воды позволяет справиться с высоким уровнем этого показателя, но для очистки от солей питьевой воды химический способ обычно не применяется.

Как влияет жёсткость на качество воды

Жёсткость питьевой воды влияет, прежде всего, на её вкусовые качества. Порог вкуса ионов кальция находящихся в питьевой воде составляет 2-6 мг-экв/л. Порог вкуса для ионов магния значительно ниже, поэтому самой приятной на вкус питьевой водой считается та, в которой этот показатель равен от 1,6 до 3 мг-экв/л.

В некоторых случаях вода с жёсткостью до 10 мг-экв/л может использоваться в качестве питьевой, но длительное её употребление может негативно влиять на здоровье человека. Слишком жёсткая вода нежелательна для применения в устройствах нагрева жидкости. Электрические чайники, бойлеры, стиральные и посудомоечные машины обязательно имеют в своей конструкции ТЭН, который в кратчайшие сроки “обрастает” отложениями, и процесс нагрева жидкости осуществляется менее эффективно.

Длительная эксплуатация электро нагревателя со значительным слоем накипи приводит к перегреву элемента и выходу его из строя. К счастью, для очистки от накипи достаточно растворить 2 пакетика лимонной кислоты в 1 литре воды и хорошо прокипятить чайник или любой другой водонагреватель. После чего следует тщательно промыть прибор и использовать его далее по назначению.

Как определить жесткость воды в домашних условиях с помощью мыла

Негативно влияет высокое содержание солей воды и на процесс стирки. Растворение моющего вещества в воде богатой ионами калия и магния приводит к чрезмерному образованию пены. Пена способствует образованию налёта на элементах стиральной машины, который также может негативно влиять на работоспособность некоторых узлов этого бытового прибора.

Последствия для здоровья человека

При длительном употреблении жёсткой воды в организме человека наблюдаются серьёзные отклонения от нормы, которые прежде всего проявляются в работе следующих органов:

1. Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) – при соединении солей входящих в состав жёсткой воды с животными жирами образуются соли жирных кислот, которые обволакивая стенки желудка и кишечника, препятствуя нормальной ферментации и значительно затормаживают перистальтику. В результате в организме накапливаются вредные вещества и шлаки, развивается дисбактериоз.
2. Работа суставов – некоторые виды солей попадая в организм человека образуют неорганические вещества, которые со временем вытесняют синовиальную жидкость из суставов. В результате такого замещения происходит обрастание суставов кристаллами, которые вызывают сильную боль при движении. Длительное употребление жёсткой воды может привести к заболеванию артритом и полиартритом.
3. Сердечно-сосудистая система – при значительном увеличении показателя жесткости питьевой воды, работа сердца ухудшается, вплоть до проявления выраженной аритмии.
4. Состояние кожных покровов – жёсткая вода приводит к преждевременному старению кожи. Негативное воздействие наблюдается как при приёме жидкости внутрь, так и при мытье посуды. При контакте средства для мытья посуды с жёсткой водой образуется плёнка, которая при оседании на кожу долгое время оказывает негативное влияние на верхние слои эпидермиса.
5. Образование камней в почках – данное утверждение является мифом, который развенчан благодаря работе учёных. Процесс камнеобразования не зависит от качества питьевой воды. Камни в почках образуются в основном из-за нехватки кальция в организме. В результате дефицита этого элемента происходит вымывание его из костей с оседанием в мочевыводящей системе.

GH, жесткость воды, измерение жесткости воды, качество жесткой воды в аквариуме, жесткий воды, вода

Всех перечисленных недугов и болезненных состояний можно избежать, если использовать многоступенчатую фильтрацию воды. Применение таких устройств не будет стоить слишком дорого, а вот лечение различных патологий может обойтись в значительные суммы денег.

Методы определения жёсткости воды

Чтобы избежать негативного влияния на здоровье жёсткой воды, а также продлить срок эксплуатации нагревающим приборам, необходимо определить примерное количество солей калия и магния растворённых в жидкости. Сделать это на вкус довольно проблематично, ведь изменения могут быть выявлены таким способом только в случае превышения определённого значения.

Чтобы определить в домашних условиях большое содержание солей калия, магния и натрия можно воспользоваться следующими методами:

• Попытаться растворить мыло в воде, если пена не образуется, то вода очень жёсткая и употреблять её не следует.
• Если в чайнике и других приборах образуется большое количество накипи в течение небольшого промежутка времени, то вода, однозначно, превышает безопасные показатели этого значения.
• С помощью индикаторных полосок можно более точно определить количество солей в жидкости, но такой метод потребует небольших финансовых расходов. Для проведения опыта достаточно опустить индикаторную полоску в воду на несколько секунд, а через минуту сравнить её цвет с имеющейся в инструкции таблицей.

GH, жесткость воды, измерение жесткости воды, качество жесткой воды в аквариуме, жесткий воды, вода

Заключение

Очень важно знать какой жёсткости вода используется для питья, а так же в котлах отопления и в других водонагревательных приборах. Необходимость применения точных единиц измерения для проведения вычислений в домашних условиях не всегда обязательно.

В химической промышленности и на других высокотехничных производствах, наоборот потребуется знать количество растворённых в воде солей до миллиграмма, поэтому можно использовать любые единицы измерения этого показателя, предложенные в данной статье, чтобы определить и, при необходимости, снизить количество солей в воде.

Обзор тестера воды Xiaomi Mi TDS Pen (определение качества, жесткости воды)

Какая жесткость воды нужна рыбам

Таблица подходящей жесткости воды для пресноводных рыб:

Как измерить жесткость

Для оценки показателей жесткости воды используются следующие способы:

1. Комплексонометрическое титрование трилоном Б. Метод сложный и самый точный.
2. Покупные тесты. Не на 100% точные, зато простые и недорогие.
3. Измерение электропроводности. Используйте кондуктометр.
4. С помощью ионометра и ионоселективных электродов.
5. С применением методики титрования соляной кислотой проб воды. Сложный и не очень точный метод. То же самое можно сказать о тестах с применение хозяйственного мыла.

Под титрованием подразумевается добавление в воду реагента требуемой концентрации. Концентрация солей жесткости определяется в зависимости от реакции реагента с водой. Приготовить реактив просто – достаточно смешать кислоту с дистиллированной водой в заданных пропорциях. Готовый раствор опасности не представляет.

Проще всего использовать готовые тексты. Для этого 5 мл воды наливается в стаканчик, затем в жидкость по каплям добавляется содержимое теста, после каждой капли вода перемешивается. Делать так нужно до тех пор, пока цвет не станет зеленым вместо розового.

Способы борьбы с жесткой водой:

Для смягчения жесткости воды специалисты рекомендуют приобрести умягчители, которые являются самыми эффективными в борьбе с солями жидкости. Также существует несколько способов смягчения воды в домашних условиях, самым простым и привычным из которых является кипячение воды.

Для борьбы с постоянной жёсткостью воды используют такой метод, как вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда примерно 90% жидкости превратится в лед, нужно разморозить его обратно, а соли останутся в оставшейся незамороженной жидкости.

При выборе степени жесткости воды лучше придерживаться середины. Самым оптимальным является использование воды средней жесткости для приготовления пищи и мягкой воды для гигиенических процедур. А чтобы ваша бытовая техника не страдала от повышенной жесткости, лучше приобрести умягчитель.

Заказать анализ воды на жесткость вы можете на нашем сайте vodalab.ru. Каждый из представленных на сайте анализов содержит исследование воды на жесткость.

О других загрязнителях воды, таких как железо, мутность и марганец, вы также можете узнать подробнее в нашем блоге.

Что такое сила

Сила вещества — это способность этого вещества выдерживать большую силу или давление без разрушения или пластической деформации. Пластическая деформация — это постоянная деформация или изменение формы твердого тела без разрушения под действием постоянной силы. Следовательно, термин «сила» описывает способность вещества поддерживать силу без какого-либо физического отказа.

Есть несколько разных терминов, используемых для описания силы. Все эти термины объясняют некоторые специфические физические свойства материи. Некоторые из этих терминов приведены ниже.

• Сила удара — способность вещества противостоять внезапно прикладываемой силе.
• Предел прочности — максимальное напряжение, которое может выдержать вещество без растяжения или разрушения.
• Предел текучести — минимальное напряжение, необходимое для постоянной деформации вещества
• Предел выносливости — наибольшее напряжение, которое материал может выдержать в течение заданного числа циклов без разрушения. Это также известно как выносливость.

Существуют различные типы, такие как пластичные вещества, хрупкие вещества, эластичные вещества и т. Д. Сила этих веществ варьируется в зависимости от типа вещества. Например, прочность хрупкого вещества — это способность этого вещества выдерживать приложенное напряжение без разрушения, в то время как прочность пластичного вещества — это способность этого вещества выдерживать приложенное напряжение без какой-либо пластической деформации.

Рисунок 1: Типичная кривая напряжения-деформации для пластичного материала

Приведенная выше кривая показывает кривую напряжение-деформация для пластичного материала. Пластичный материал — это вещество, которое можно растягивать в тонкие проволоки без поломок. Предел текучести дает минимальную прочность, необходимую для постоянной деформации материала в проволоку. Предельная прочность — это максимальная прочность, которую материал может выдержать при деформации.

Механическая жесткость и упругие свойства материала

Между модулем упругости материала и жёсткостью детали, изготовленной из этого материала есть существенная разница. Модуль упругости — это свойство материала; механическая жёсткость — это свойство конструкции или её компонента, а следовательно, она зависит не только от материала, из которого он изготовлен, но и от геометрических размеров, которые описывают этот компонент. То есть модуль упругости — это интенсивная величина (не зависит от размеров объекта), характеризующий материал; с другой стороны, механическая жёсткость — это экстенсивная характеристика (зависимая от размеров) твердого тела, которая зависит как от материала, так и от его характерных геометрических размеров, формы и граничных условий.

Например, для элемента в виде бруса, испытывающего растяжения или сжатия, коэффициент осевой жёсткости равен:

k=F⋅EL,{\displaystyle k={\frac {F\cdot E}{L}},} где F{\displaystyle F} — площадь поперечного сечения, перпендикулярной линии приложения усилия, E{\displaystyle E} — модуль Юнга (модуль упругости первого рода), L{\displaystyle L} — длина элемента.

Для деформации сдвига коэффициент жёсткости:

k=G⋅Fl,{\displaystyle k={\frac {G\cdot F}{l}},} где F{\displaystyle F} — площадь поперечного сечения в плоскости сдвига, G{\displaystyle G} — модуль сдвига (модуль упругости второго рода) для данного материала, : l{\displaystyle l} — высота элемента смещения перпендикулярно направлению сдвига.

Для коэффициента жёсткости при кручении цилиндрического стержня:

k=G⋅JL,{\displaystyle k={\frac {G\cdot J_{0}}{L}},} где
J{\displaystyle J_{0}}
— полярный момент инерции, G{\displaystyle G} — модуль сдвига (модуль упругости второго рода) для данного материала, : L{\displaystyle L} — длина элемента.

По аналогии коэффициент жёсткости для условий чистого изгиба:

k=G⋅JxL,{\displaystyle k={\frac {G\cdot J_{x}}{L}},}, где G{\displaystyle G} — модуль сдвига (модуль упругости второго рода) для данного материала, Jx{\displaystyle J_{x}} — осевой момент инерции, L{\displaystyle L} — длина элемента.

Общие сведения

Механическая жёсткость является одним из важных факторов, определяющих работоспособность конструкции и имеет такое же, а иногда и большее значение для обеспечения её надёжности, как и прочность. Конструкция может быть прочной, но не жёсткой, поскольку значительные деформации могут привести к появлению опасных с точки зрения прочности напряжений.

Недостаточная жёсткость и связанные с ней повышенные деформации могут вызвать потерю работоспособности конструкции по различным причинам. Повышенные деформации могут нарушить равномерность распределения нагрузки и вызвать их концентрацию на отдельных участках, создавая высокие местные напряжения, что может привести к разрушению. Недостаточная жёсткость корпусных деталей нарушает взаимодействие размещенных в них механизмов, вызывая повышенное трение и износ в кинематических парах, появление вибраций. Недостаточная жёсткость валов и опор зубчатых передач изменяет нормальное зацепление колес, что приводит к быстрому усталостному выкрашиванию и износу их рабочих поверхностей. Кроме того, увеличиваются углы перекосов подшипников, уменьшается их долговечность, а в отдельных случаях даже недостаточная жёсткость приводит к быстрому разрушению. В технологических машинах, выполняющих точные операции, недостаточная жёсткость системы «станок — инструмент — устройство — деталь» не позволяет получить размеры с заданной точностью.

Дополнительная информация

Интересные факты об очистке воды:

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

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

Твердость питьевой воды

В Украине согласно Государственных санитарных норм и правил «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком» (ГСанПиН 2.2.4-171-10), утвержденных Минздравом Украины 12.05. 2010, которые в целом регулируют качество питьевой воды — приняты следующие нормативы показателей твердости (жесткости) питьевой воды:

• вода водопроводная — до 6,5 ммоль / дм³ (в отдельных случаях с разрешения санитарных служб — до 10 ммоль / дм³)
• вода колодцев и каптажей источников — до 10 ммоль / дм;
• вода фасованная из пунктов разлива и с питьевых бюветов — 7 ммоль / дм³.

Твердость природной воды

• Твердость природной воды колеблется в широких пределах; она неодинакова в разных природных водах, в одном и том же водном объекте величина ее изменяется по временам года. В поверхностных водах Т. достигает наибольших величин в конце зимы, маленьких — в период половодья. В поверхностных водах обычно преобладает карбонатная Т. (70-80% общей). Магниевая Т.В. редко превышает 30% общей, однако в некоторых районах (Донбасс, Кривой Рог) достигает 60% общей. Т. подземных вод, особенно в артезианских колодцах, меньше изменяется в течение года.
• Твердость речных вод Украины, как и минерализация воды возрастает с северо-запада на юго-восток. В речных водах Полесья твердость составляет 2-3 ммоль / дм³, в Днепре — 4-5 ммоль / дм³, а в малых и средних реках Приазовья — 15-30 ммоль / дм³, что ограничивает возможности использования местных водных ресурсов.
• Твердость морской воды: Черное море — кальциевая 12,0 ммоль / дм 3, магниевая 53,5 ммоль / дм 3, общая 65,5 ммоль / дм3; Каспийское море — кальциевая 36,4 ммоль / дм 3, магниевая 30 ммоль / дм 3, общая 66,4 ммоль / дм3; океан — кальциевая 22,5 ммоль / дм 3, магниевая 108 ммоль / дм 3, общая 130,5 ммоль / дм3.

Что это такое?

Под жесткостью воды понимается содержание в ней солей щелочноземельных металлов, которые иногда называют «соли жесткости» — это, главным образом, кальций и магний. На показатель жесткости влияют также бериллий, барий, стронций, радий и унбинилий. Соответственно, большое количество растворенных солей делают воду жесткой, а маленькое — мягкой.

Для экосистемы аквариума жесткость даже более важна, чем кислотность. Ее роль трудно переоценить:

• Соли магния и кальция участвуют в построении скелета рыб;
• От их количества зависит прочность и твердость панциря ракообразных и моллюсков;
• От жесткости зависит развитие половых органов;
• Обеспечивает нормальный рост растений и усвоение ими питательных элементов.

Нужно учитывать, что, во-первых, разным видам растений и животных требуется разный уровень жесткости. Во-вторых, отдельные живые организмы усваивают кальций, поэтому со временем его количество снижается, и нужно поддерживать его на одном (или приближенном) уровне.

Оптимальный уровень жесткости воды в аквариуме должен примерно соответствовать этому же показателю природных мест обитания каждого конкретного вида.