Исследование жесткости на территории Краснодарского края, как одного из критериев качества водопроводной воды.

Вода – самое распространенное неорганическое соединение на Земле, непосредственно участвующее в формировании климата и погоды. Первопричина возникновения и поддержания жизни флоры и фауны. Минерал, обладающий уникальными свойствами,  использующийся в быту, сельском хозяйстве, промышленности и в других сферах деятельности человека.

И для того чтобы вода приносила только пользу, необходимо учитывать все её физические и химические свойства, которые должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51232-98. «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества», также нормативным документам (СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03).

Вода обладает огромным количеством уникальных свойств. Она является отличным растворителем, поэтому состоит не только из ионов водорода (H⁺) и  гидроксила (OH^-), но и из катионов и анионов, растворенных солей. Именно эти примеси определяют жесткость воды.

Жесткость воды – это показатель, характеризующий содержание в воде солей жесткости, а именно нерастворимых солей кальция и магния.

В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг с другом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м3)  или (мг-экв/л).

Так, в воде катионы кальция (Ca²⁺)и магния (Mg²⁺) способны взаимодействовать с другими растворенными анионами. При этом образуются соли жесткости. Катионы стронция, железа и марганца оказывают на жесткость  достаточно небольшое влияние, которым пренебрегают. Алюминий (Al³⁺) и трехвалентное железо (Fe³⁺) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, "вклад" в жесткость ничтожно малы. [4.]

Таблица 1.

Основные катионы и анионы, способствующие образованию жестких солей:

Различают несколько видов жесткости:

Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Метод удаления: умягчение воды (ионообменные фильтры)

Карбонатная жесткость. Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. Методы удаления: умягчение воды (ионообменные фильтры) или обратный осмос (обессоливание воды).

Некарбонатная жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость). Метод удаления: умягчение воды (ионообменные фильтры) или  обратный осмос (обессоливание воды).

Существует множество причин, почему следует следить за жесткостью водопроводной воды.

Использование жесткой воды в бытовых целях и ее потребление может привести к нежелательным последствиям таким, как:

- отложение солей в суставах, образование камней в почках и на зубах, раздражение кожи;

- мытье головы жёсткой водой не только не очищает, но и портит волосы, так как находящиеся в жёсткой воде соли оставляют на волосах липкий налёт, способствуют появлению сухости, ломкости волос и шелушения кожи головы;

- при стирке жёсткой водой сложно достигнуть эффекта отбеливания, невозможно качественно отполоскать бельё, что приводит к потере исходного цвета ткани: белые ткани приобретают сероватый оттенок, цветные – тускнеют;

- появление накипи, влияющей на работу бытовой техники и сантехники;

- негативное влияние на котельное оборудование;

- быстрый расход моющих средств и т.д. [5.]

В то же время, использование слишком мягкой воды:

- способно приводить к коррозии труб, если отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жёсткость;

- минимальное количество солей магния и кальция в питьевой воде повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний;

- также слишком мягкая вода губительна для многих аквариумных рыб и растений.[2.]

В документе ГОСТ Р 52407-2005 Вода питьевая. Методы определения жесткости отмечается, что «В зависимости от рН и щелочности воды жесткость выше 10 °Ж может вызывать образование шлаков в распределительной системе водоснабжения и накипи при нагревании. Вода жесткостью менее 5 °Ж может оказывать коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Жесткость воды может влиять и на применяемость для потребления человеком с точки зрения ее вкусовых свойств.» [7.]

Порог вкуса ионов кальция находящихся в питьевой воде составляет 2-6 мг-экв/л. Порог вкуса для ионов магния значительно ниже, данный 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.

В основе исследования лежат следующие цели::

- определение общей жесткости водопроводной воды  в некоторых населенных пунктах Краснодарского края;

- на основе полученных анализов, ответить на вопрос: соответствуют ли данные пробы нормам жесткости воды?

Для установления необходимых результатов был использован  индикатор «НИЛПА* Тест – gН», который предназначен для определения общей жесткости воды.

В процессе тестирования в мерный стаканчик, содержащий пробу воды, по   каплям добавляется индикатор. Содержимое перемешивается круговыми движениями руки после каждой капли, до тех пор, пока цвет не изменится от светло-розового через темно-розовый или красный к зеленому. Переход окраски воды в зеленый цвет происходит быстро - от одной капли.[1.]

Число капель индикатора соответствует значению общей жесткости воды в немецких градусах (°gН), в том случае, если исследуется 5мл пробы. Следовательно, если исследуется 10мл пробы, одна капля равняется 0,5 °gН.

Для получения более точных результатов все значения были получены при исследовании 10мл пробы. Таким образом, возможная погрешность измерений составляет ± 0,5°gН.

Таблица 2.

Значения жесткости водопроводной воды по Краснодарскому краю и городу Краснодар

Классификация общей жесткости согласно тесту «НИЛПА* Тест – gН»: очень мягкая до 5°gН, мягкая от 5 до 10°gН, средней жесткости от 10 до 20°gН, жесткая от 20 до 30°gН и очень жесткая свыше 30°gН.

В ходе данного исследования используется немецкие градусы жесткости воды - °dH, где единица измерения °gH предназначена для определения общей жесткости, а °kH для карбонатной жёсткости.

С 1 января 2014 года в России введен межгосударственный стандарт ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жесткости». По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж). 1°Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л).

Таким образом, все полученные значения были переведены из немецкой единицы измерения (°gH) в российскую (1°Ж = 1 мг-экв/л), где 1°Ж = 2,804 gH, °dH.

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.

Таким образом, анализируя полученные данные, можно сделать следующий вывод:  в среднем жесткость на территории Краснодарского края не превышает установленных норм. Все полученные значения ниже 7°Ж. Жёсткость водопроводной воды на территории Краснодарского края колеблется от 0,5 до 3,9°Ж  (или мг-экв/л). Следовательно,  допустимый предел жёсткости воды, используемой для централизованного водоснабжения, не нарушается, данный критерий качества выполняется.