קשיות מים היא כמות המלחים המסיסים והבלתי מסיסים, בעיקר סידן ומגנזיום, הנמצאים במים טבעיים. ככל שהריכוז גבוה יותר, כך קשיות המים גבוהה יותר. עודף מלחים עלול לגרום להצטברות אבנית במערכות אספקת מים, ולגרום נזק מהיר למכשירים, גופי אינסטלציה וציוד הידראולי.
כדי לקבוע במדויק את קשיות המים (כמות מלחי הקשיות המומסים, ריכוז הברזל, הגופרית, המגנזיום, הסידן וכו'), מבוצעות בדיקות מעבדה (לדוגמה, בתחנה סניטרית ואפידמיולוגית) באמצעות אנליזה כימית או ציוד מיוחד. בבית, קשיות המים נקבעת באמצעות רצועות בדיקה או בודקים.
מים רגילים מורכבים לא רק מאטומי מימן וחמצן; הם מכילים גם מספר רב של זיהומים שונים. נוכחותם של זיהומים אלה קובעת את קשיות המים, ויחידות המידה (°Ж - דרגות קשיות) מציינות עד כמה ערך זה חורג מהגבולות המקובלים.
קשיות המים צריכה להיקבע לא רק על ידי מהנדסים המתקינים קווי שירות, אלא גם על ידי אנשים רגילים בחיי היומיום. אם נשתמש בקומקום חשמלי או במכונת כביסה עם פונקציית חימום, הכל עלול להשתבש אם הקשיות גבוהה מדי. סביר להניח שלא תוכלו אפילו להמיס סבון כראוי במים כאלה.
מאמר זה יכסה בפירוט כיצד לקבוע את רמת הקשיות של מי ברז, כמו גם שיטות למאבק ברמות גבוהות של זיהומים.
מים קשים ומים רכים - מה ההבדל?
כמות המלח במים מושפעת מנוכחות סידן ומגנזיום מומסים. נוכחות ברזל הידראט, שלעתים קרובות נמצא בעודף במים ארטזיים, יכולה גם היא להעלות משמעותית רמה זו.
כאשר זיהומים כאלה קיימים בכמויות קטנות, זה נקרא "רך". אינדיקטור זה מחולק בדרך כלל לשלוש קטגוריות:
- רַך.
- מְמוּצָע.
- קָשֶׁה.
רַךאני מי גשמים או מים מזוקקים. מים אלה כמעט נקיים מזיהומים מינרליים.
ברוב המקרים, ניתן להשיגו גם כתוצאה מהרתחה ממושכת או הוספת ריאגנטים כימיים מיוחדים.
מְמוּצָע — נמצא לרוב במערכות אספקת מים, כמו גם במעיינות ובמים ארטזיים.
קָשֶׁה קטגוריה זו כוללת מי ים, מי אוקיינוס ומים הזורמים משכבות סלע עשירות במרבצי מינרלים. הם יכולים להכיל כמויות גדולות של מלחים מומסים. במונחי אחוזים, המליחות יכולה להגיע עד 33% מהנפח הכולל.
בואו נבחן את סוגי הנוקשות השונים
מדד זה מחולק בדרך כלל לקטגוריות הבאות.
- קבוע - הוא אינדיקטור בלתי משתנה התלוי בתכולת הסולפטים והכלורידים.
- קשיות זמנית נגרמת מנוכחות של סידן ומגנזיום ביקרבונטים. סוג זה של קשיות נקרא על שם יכולתו להיות מנוטרלת כמעט לחלוטין על ידי הרתחה.
- קשיחות מוחלטת מתקבלת על ידי הוספת האינדיקטורים הקבועים והזמניים.
על מנת לקבוע במדויק את המדד הזה, יש צורך לדעת אילו יחידות מידה ניתן להשתמש בהן לשם כך.
יחידות מידה של קשיות
כדי לחשב במדויק את קשיות המים, יש צורך לקבוע את ריכוז קטיוני הסידן והמגנזיום. נכון לעכשיו, מדד זה נמדד ביחידות הבאות:
- מול/מ"ק (מול למטר מעוקב) – היה בשימוש ברוסיה עד 2014.
- °Ж (דרגות קשיות) – יחידת מידה זו נמצאת בשימוש ברוסיה מאז 2014.
- dH (מעלה גרמנית) היא יחידת מידה המשמשת במדינות אירופה.
- fo (תואר צרפתי) - משמש גם במדינות אירופה.
- ppm CaCO3 (מעלות אמריקאיות) היא יחידת מידה המשמשת במדינות צפון אמריקה.
יש לציין כי בארצנו, הביטוי לקשיות כוללת במול/מ"ק החל לשמש רק בשנת 1952. לפני כן, החישובים בוצעו במעלות, שהיו שוות למעלות הגרמניות המודרניות.
מאז 2014, רוסיה אימצה תקן בינלאומי לחישוב קשיות מים, המתבטא במעלות (°J). מעלה אחת J שווה ל-1/2 מילימול לליטר נוזל, מה שמקל על חישוב ריכוז החומר בנוזל.
גורמים לקשיות מים
במהלך מחזור המים הטבעי, נוזל הופך לאדים ועולה לאטמוספירה העליונה. לאחר עיבוי, הוא נופל כמשקעים ואינו מכיל זיהומים המשפיעים על קשיות המים. עם זאת, כשהוא עובר דרך קרום כדור הארץ, הנוזל ממיס סלעים שונים המכילים אשלגן ומגנזיום. כשהוא סופג יסודות אלה, המים מגבירים את קשיותם. בים, המים תמיד קשים עקב ריכוז גבוה של נתרן כלורי.
אם יש צורך להפחית את ריכוז יוני האשלגן והמגנזיום, ניתן להשתמש בשיטות שונות כדי להפחית את כמות זיהומי המלח.
שיטות לביטול נוקשות
כדי להתמודד עם תכולת מלח מופרזת, נעשה שימוש בשיטות הבאות:
- הרתחה מסירה לחלוטין את הקשיות הזמנית. תהליך זה מלווה בכמות גדולה של משקעים ששוקעים על תחתית ודפנות מיכל הרתיחה.
- מבחינה כימית, ניתן להפחית את כמות המלחים באמצעות סיד כבוש. הוספת סודה לסיד יכולה גם לבטל את הקשיות הקבועה.
- הקפאה היא שיטה פשוטה להתמודדות עם קשיות מתמשכת. כדי לרכך מים, פשוט הקפיאו אותם למצב שבו הם לא יותר מ-10% מים ו-90% קרח. לאחר מכן, הנוזל הלא קפוא מסונן, והמים המוצקים מותכים ומשמשים.
- זיקוק - כל המלחים הם חומרים בלתי נדיפים, לכן מספיק להמיר תחילה את המים לאדים על ידי חימום ולאחר מכן לעבות אותם.
- ריכוך אלקטרומגנטי משתמש בשדה אלקטרומגנטי כדי לרכך נוזלים. שיטה זו של הפחתת מלחים במים נפוצה ביותר במערכות דוודים.
- חילוף קטיונים הוא שיטה יעילה ביותר להסרת מלחים עודפים ממים. טיהור מתרחש על ידי העברת מים דרך שכבה של שרף חילוף קטיונים.
כל אחת משיטות ריכוך המים המוצעות יכולה להתמודד עם רמות גבוהות של אינדיקטור זה, אך בדרך כלל אינן משמשות להסרת מלחים ממי שתייה.
כיצד משפיעה קשיות המים על איכותם?
קשיות מי השתייה משפיעה בעיקר על טעמם. סף הטעם של יוני סידן במי שתייה הוא 2-6 מ"ג-אקווריום/ליטר. סף הטעם של יוני מגנזיום נמוך משמעותית, ולכן מי השתייה בעלי הטעם הנעים ביותר נחשבים לאלו עם סף טעם של 1.6 עד 3 מ"ג-אקווריום/ליטר.
במקרים מסוימים, ניתן להשתמש במים עם קשיות של עד 10 מ"ג-אקוול/ליטר לשתייה, אך שימוש ארוך טווח בהם עלול להשפיע לרעה על בריאות האדם. מים קשים מדי אינם מומלצים לשימוש במכשירי חימום נוזליים.קומקומים חשמליים, מחממי מים, מכונות כביסה ומדיחי כלים כוללים גופי חימום, אשר מתכסים במהירות במשקעים, מה שהופך את תהליך החימום לפחות יעיל.
שימוש ממושך בתנור חשמלי עם שכבת אבנית משמעותית מוביל להתחממות יתר ולכשל. למרבה המזל, ניתן לבצע הסרת אבנית על ידי המסת שתי שקיות חומצת לימון בליטר מים והרתחה יסודית של הקומקום או כל דוד מים אחר. לאחר מכן, שטפו היטב את המכשיר והמשיכו להשתמש בו כמתוכנן.
השפעות על בריאות האדם
צריכה ארוכת טווח של מים קשים עלולה לגרום לחריגות חמורות בגוף האדם, ובעיקר להשפיע על תפקוד האיברים הבאים:
- מערכת העיכול (GIT) כאשר המלחים הנמצאים במים קשים מתאחדים עם שומנים מן החי, נוצרים מלחי חומצות שומן, אשר מצפים את דפנות הקיבה והמעיים, מונעים תסיסה תקינה ומאטים משמעותית את הפריסטלטיקה. כתוצאה מכך, מצטברים בגוף חומרים מזיקים ורעלים, מה שמוביל לדיסביוזה.
- תפקוד מפרק כאשר סוגים מסוימים של מלחים חודרים לגוף האדם, הם יוצרים חומרים אנאורגניים שבסופו של דבר דוחקים את הנוזל הסינוביאלי מהמפרקים. תזוזה זו גורמת לגבישים המצטברים על המפרקים, מה שגורם לכאב חמור בעת תנועה. צריכה ארוכת טווח של מים קשים עלולה להוביל לדלקת פרקים ופוליארתריטיס.
- מערכת הלב וכלי הדם — עם עלייה משמעותית בקשיות מי השתייה, תפקוד הלב מתדרדר, אפילו עד כדי הפרעות קצב חמורות.
- מצב העור מים קשים מובילים להזדקנות מוקדמת של העור. ההשפעות השליליות נצפות הן בעת שתיית הנוזל והן בעת שטיפת כלים. כאשר נוזל לשטיפת כלים בא במגע עם מים קשים, נוצר שכבה, אשר כאשר היא שוקעת על העור, משפיעה לרעה לטווח ארוך על השכבות העליונות של האפידרמיס.
- היווצרות אבנים בכליות אמירה זו היא מיתוס, שהופרך הודות למחקר מדעי. תהליך היווצרות האבנים אינו תלוי באיכות מי השתייה. אבנים בכליות נוצרות בעיקר עקב חוסר בסידן בגוף. מחסור באלמנט זה גורם לדליפתן מהעצמות ולשקיעתן במערכת השתן.
ניתן להימנע מכל התחלואים והמצבים שהוזכרו לעיל באמצעות סינון מים רב-שלבי. בעוד שמכשירים אלה זולים, טיפול במצבים שונים יכול להיות יקר למדי.
שיטות לקביעת קשיות המים
כדי להימנע מההשפעות הבריאותיות השליליות של מים קשים ולהאריך את חיי מכשירי החימום, יש צורך לקבוע את הכמות המשוערת של מלחי אשלגן ומגנזיום המומסים בנוזל. קשה לקבוע זאת על פי טעם בלבד, מכיוון שניתן לזהות שינויים בדרך זו רק אם חורגים מרמה מסוימת.
כדי לקבוע רמות גבוהות של מלחי אשלגן, מגנזיום ונתרן בבית, ניתן להשתמש בשיטות הבאות:
- נסו להמיס את הסבון במים; אם לא נוצר קצף, המים קשים מאוד ואין להשתמש בהם.
- אם כמות גדולה של אבנית נוצרת בקומקום או במכשיר אחר תוך פרק זמן קצר, אזי המים בהחלט חרגו מהגבולות הבטוחים עבור ערך זה.
- באמצעות רצועות אינדיקטור, ניתן לקבוע בצורה מדויקת יותר את כמות המלחים בנוזל, אך שיטה זו דורשת השקעה קטנה. כדי לבצע את הבדיקה, פשוט טבלו את רצועת האינדיקציה במים למשך מספר שניות, ולאחר דקה, השוו את צבעה לטבלה המצורפת בהוראות.
מַסְקָנָה
חיוני לדעת את רמת קשיות המים המשמשת לשתייה, חימום ומכשירי חימום מים אחרים. שימוש ביחידות מידה מדויקות לחישובים ביתיים אינו תמיד הכרחי.
בתעשייה הכימית ובתעשיות היי-טק אחרות, לעומת זאת, יהיה צורך לדעת את כמות המלחים המומסים במים עד למיליגרם, כך שניתן יהיה להשתמש בכל יחידת מידה עבור אינדיקטור זה המוצעת במאמר זה כדי לקבוע, ובמידת הצורך, להפחית את כמות המלחים במים.
