Ūdens cietība ir šķīstošo un nešķīstošo sāļu, galvenokārt kalcija un magnija, daudzums dabiskajā ūdenī. Jo augstāka koncentrācija, jo augstāka cietība. Pārmērīgs sāļu daudzums var izraisīt kaļķakmens uzkrāšanos ūdensapgādes sistēmās, ātri sabojājot ierīces, santehnikas armatūru un hidraulisko aprīkojumu.
Lai precīzi noteiktu ūdens cietību (izšķīdušo cietības sāļu daudzumu, dzelzs, sēra, magnija, kalcija u.c. koncentrāciju), laboratorijas testi (piemēram, sanitārajā un epidemioloģiskajā stacijā) tiek veikti, izmantojot ķīmisko analīzi vai specializētu aprīkojumu. Mājās ūdens cietību nosaka, izmantojot testa strēmeles vai testerus.
Parasts ūdens sastāv ne tikai no ūdeņraža un skābekļa atomiem, bet arī no liela skaita dažādu piemaisījumu. Šo piemaisījumu klātbūtne nosaka ūdens cietību, un mērvienības (°Ж — cietības pakāpes) norāda, cik lielā mērā šī vērtība pārsniedz pieļaujamās robežas.
Ūdens cietība jānosaka ne tikai inženieriem, kas ierīko komunālos tīklus, bet arī ikdienā. Ja izmantojam elektrisko tējkannu vai veļas mašīnu ar sildīšanas funkciju, viss var nedarboties pareizi, ja cietība ir pārāk augsta. Šādā ūdenī diez vai varēsiet pareizi izšķīdināt pat ziepes.
Šajā rakstā tiks detalizēti aprakstīts, kā noteikt krāna ūdens cietības līmeni, kā arī metodes augsta piemaisījumu līmeņa apkarošanai.
Ciets un mīksts ūdens – kāda ir atšķirība?
Sāls daudzumu ūdenī ietekmē izšķīdušā kalcija un magnija klātbūtne. Arī dzelzs hidrāta klātbūtne, kas artēziskajos ūdeņos bieži ir pārmērīgi, var ievērojami palielināt šo līmeni.
Ja šādi piemaisījumi ir nelielā daudzumā, to sauc par "mīkstu". Šo rādītāju parasti iedala trīs kategorijās:
- Mīksts.
- Vidēji.
- Izturīgs.
MīkstsEsmu lietus ūdens jeb destilēts ūdens. Šis ūdens praktiski nesatur minerālu piemaisījumus.
Vairumā gadījumu to var iegūt arī ilgstošas vārīšanas vai īpašu ķīmisko reaģentu pievienošanas rezultātā.
Vidēji — visbiežāk sastopams ūdensapgādes sistēmās, kā arī avota un artēziskajā ūdenī.
Izturīgs Šajā kategorijā ietilpst jūras ūdens, okeāna ūdens un ūdens, kas plūst no iežu slāņiem, kas bagāti ar minerālu atradnēm. Tas var saturēt lielu daudzumu izšķīdušu sāļu. Procentuālā izteiksmē sāļums var sasniegt pat 33% no kopējā tilpuma.
Apskatīsim dažādos stingrības veidus.
Šis rādītājs parasti tiek iedalīts šādās kategorijās.
- Konstants - nemainīgs indikators, kas ir atkarīgs no sulfātu un hlorīdu satura.
- Pagaidu cietību izraisa kalcija un magnija bikarbonātu klātbūtne. Šis cietības veids ir nosaukts tā spējas dēļ gandrīz pilnībā neitralizēt vārot.
- Kopējo stingrību iegūst, saskaitot pastāvīgos un pagaidu rādītājus.
Lai precīzi noteiktu šo rādītāju, ir jāzina, kādas mērvienības to var izmantot.
Cietības mērvienības
Lai precīzi aprēķinātu ūdens cietību, ir jānosaka kalcija un magnija katjonu koncentrācija. Pašlaik šo rādītāju mēra šādās vienībās:
- Mol/m3 (moli uz kubikmetru) – tika izmantots Krievijā līdz 2014. gadam.
- °Ж (cietības pakāpes) – šī mērvienība Krievijā tiek izmantota kopš 2014. gada.
- dH (vācu grāds) ir mērvienība, ko izmanto Eiropas valstīs.
- fo (franču grāds) — tiek izmantots arī Eiropas valstīs.
- ppm CaCO3 (ASV grādi) ir mērvienība, ko izmanto Ziemeļamerikas štatos.
Jāatzīmē, ka mūsu valstī kopējās cietības izteiksme mol/m3 tika sākta lietot tikai 1952. gadā. Pirms tam aprēķini tika veikti grādos, kas bija vienādi ar mūsdienu vācu grādu.
Kopš 2014. gada Krievija ir pieņēmusi starptautisku standartu ūdens cietības aprēķināšanai, kas izteikts grādos (°J). Viens grāds J ir vienāds ar 1/2 milimoliem uz litru šķidruma, kas atvieglo vielas koncentrācijas aprēķināšanu šķidrumā.
Ūdens cietības cēloņi
Dabiskā ūdens cikla laikā šķidrums pārvēršas tvaikā un paceļas atmosfēras augšējos slāņos. Pēc kondensācijas tas nokrīt nokrišņu veidā un nesatur nekādus piemaisījumus, kas ietekmē ūdens cietību. Tomēr, virzoties cauri Zemes garozai, šķidrums izšķīdina dažādus kāliju un magniju saturošus iežus. Absorbējot šos elementus, ūdens cietība palielinās. Jūrā ūdens vienmēr ir ciets augstās nātrija hlorīda koncentrācijas dēļ.
Ja nepieciešams samazināt kālija un magnija jonu koncentrāciju, var izmantot dažādas metodes, lai samazinātu sāls piemaisījumu daudzumu.
Stingrības novēršanas metodes
Lai apkarotu pārmērīgu sāls saturu, tiek izmantotas šādas metodes:
- Vārīšana pilnībā novērš īslaicīgu cietību. Šo procesu pavada liels daudzums nogulumu, kas nogulsnējas vārīšanās tvertnes apakšā un sienās.
- Ķīmiski sāļu daudzumu var samazināt, izmantojot dzēstus kaļķus. Arī sodas pievienošana kaļķim var novērst pastāvīgu cietību.
- Saldēšana ir vienkārša metode, kā tikt galā ar pastāvīgu cietību. Lai mīkstinātu ūdeni, vienkārši sasaldējiet to līdz stāvoklim, kurā tas sastāv ne vairāk kā no 10% ūdens un 90% ledus. Pēc tam nesasaldēto šķidrumu nolej, un cieto ūdeni izkausē un izmanto.
- Destilācija — visi sāļi ir neiztvaikojošas vielas, tāpēc pietiek vispirms ūdeni karsējot pārvērst tvaikā un pēc tam to kondensēt.
- Elektromagnētiskā mīkstināšana izmanto elektromagnētisko lauku šķidrumu mīkstināšanai. Šī sāļu samazināšanas metode ūdenī visbiežāk tiek izmantota katlu sistēmās.
- Katjonu apmaiņa ir ļoti efektīva metode lieko sāļu atdalīšanai no ūdens. Attīrīšana notiek, izlaižot ūdeni caur katjonu apmaiņas sveķu slāni.
Jebkura no piedāvātajām ūdens mīkstināšanas metodēm var tikt galā ar augstu šī indikatora līmeni, taču ķīmiskās metodes parasti netiek izmantotas sāļu noņemšanai no dzeramā ūdens.
Kā cietība ietekmē ūdens kvalitāti?
Dzeramā ūdens cietība galvenokārt ietekmē tā garšu. Kalcija jonu garšas slieksnis dzeramajā ūdenī ir 2–6 mg-ekv./l. Magnija jonu garšas slieksnis ir ievērojami zemāks, tāpēc par patīkamākās garšas dzeramo ūdeni tiek uzskatīts ūdens ar garšas slieksni no 1,6 līdz 3 mg-ekv./l.
Dažos gadījumos dzeršanai var lietot ūdeni ar cietību līdz 10 mg-eq/l, taču tā ilgstoša lietošana var negatīvi ietekmēt cilvēku veselību. Pārāk ciets ūdens nav ieteicams lietošanai šķidrās sildīšanas ierīcēs.Elektriskajām tējkannām, ūdens sildītājiem, veļas mašīnām un trauku mazgājamajām mašīnām ir sildelementi, kas ātri pārklājas ar nogulsnēm, padarot sildīšanas procesu mazāk efektīvu.
Ilgstoša elektriskā sildītāja lietošana ar ievērojamu kaļķakmens slāni var izraisīt pārkaršanu un bojājumus. Par laimi, atkaļķošanu var veikt, izšķīdinot divus citronskābes iepakojumus 1 litrā ūdens un rūpīgi uzvārot tējkannu vai jebkuru citu ūdens sildītāju. Pēc tam rūpīgi izskalojiet ierīci un turpiniet to lietot kā paredzēts.
Ietekme uz cilvēku veselību
Ilgstoša cieta ūdens lietošana var izraisīt nopietnas novirzes cilvēka organismā, galvenokārt ietekmējot šādu orgānu darbību:
- Kuņģa-zarnu trakts (KZT) Kad cietajā ūdenī esošie sāļi sajaucas ar dzīvnieku taukiem, veidojas taukskābju sāļi, kas pārklāj kuņģa un zarnu sieniņas, novēršot normālu fermentāciju un ievērojami palēninot peristaltiku. Tā rezultātā organismā uzkrājas kaitīgas vielas un toksīni, kas izraisa disbiozi.
- Locītavu funkcija Kad noteikta veida sāļi nonāk cilvēka organismā, tie veido neorganiskas vielas, kas galu galā izspiež sinoviālo šķidrumu no locītavām. Šīs pārvietošanās rezultātā locītavās veidojas kristāli, kas kustību laikā rada stipras sāpes. Ilgstoša cieta ūdens lietošana var izraisīt artrītu un poliartrītu.
- Sirds un asinsvadu sistēma — ievērojami palielinoties dzeramā ūdens cietībai, pasliktinās sirds darbība, pat līdz smagai aritmijai.
- Ādas stāvoklis Ciets ūdens veicina priekšlaicīgu ādas novecošanos. Negatīvā ietekme novērojama gan dzerot šķidrumu, gan mazgājot traukus. Kad trauku mazgāšanas līdzeklis nonāk saskarē ar cietu ūdeni, veidojas plēvīte, kas, nosēžoties uz ādas, ilgtermiņā negatīvi ietekmē epidermas virsējos slāņus.
- Nieru akmeņu veidošanās Šis apgalvojums ir mīts, ko atspēkojuši zinātniskie pētījumi. Nierakmeņi nav atkarīgi no dzeramā ūdens kvalitātes. Nierakmeņi veidojas galvenokārt kalcija trūkuma dēļ organismā. Šī elementa deficīts izraisa tā izskalošanos no kauliem un nogulsnēšanos urīnceļu sistēmā.
Visas iepriekš minētās kaites un stāvokļus var novērst, izmantojot daudzpakāpju ūdens filtrāciju. Lai gan šīs ierīces ir lētas, dažādu stāvokļu ārstēšana var būt diezgan dārga.
Ūdens cietības noteikšanas metodes
Lai izvairītos no cieta ūdens negatīvās ietekmes uz veselību un pagarinātu apkures ierīču kalpošanas laiku, ir jānosaka aptuvenais šķidrumā izšķīdušo kālija un magnija sāļu daudzums. To var būt grūti noteikt tikai pēc garšas, jo izmaiņas šādā veidā var noteikt tikai tad, ja tiek pārsniegts noteikts līmenis.
Lai mājās noteiktu augstu kālija, magnija un nātrija sāļu līmeni, varat izmantot šādas metodes:
- Mēģiniet izšķīdināt ziepes ūdenī; ja neveidojas putas, ūdens ir ļoti ciets un to nedrīkst lietot.
- Ja tējkannā vai citā ierīcē īsā laika periodā veidojas liels daudzums kaļķakmens, tad ūdens noteikti ir pārsniedzis šīs vērtības drošās robežas.
- Izmantojot indikatora strēmeles, var precīzāk noteikt sāļu daudzumu šķidrumā, taču šī metode prasa nelielus ieguldījumus. Lai veiktu testu, vienkārši iemērciet indikatora strēmeli ūdenī uz dažām sekundēm un pēc minūtes salīdziniet tās krāsu ar instrukcijā sniegto tabulu.
Secinājums
Ir ļoti svarīgi zināt dzeramā ūdens, apkures un citu ūdens sildīšanas ierīču ūdens cietības līmeni. Mājas aprēķiniem ne vienmēr ir nepieciešams izmantot precīzas mērvienības.
Ķīmiskajā rūpniecībā un citās augsto tehnoloģiju nozarēs, gluži pretēji, būs jāzina ūdenī izšķīdušo sāļu daudzums līdz miligramam, tāpēc jebkuras šajā rakstā ierosinātās šī indikatora mērvienības var izmantot, lai noteiktu un, ja nepieciešams, samazinātu sāļu daudzumu ūdenī.
