Как определить жёсткость воды

Важно! Использование данного метода для определения жесткости воды в домашних условиях может оказаться не вполне надежным, если жидкость содержит значительное количество загрязняющих веществ и примесей, которые повышают электропроводность, но не являются именно солями магния и кальция.

Что такое жесткость воды и как ее определить

Под жесткостью воды подразумевается количество как растворённых, так и нерастворённых солей, находящихся в природных водоёмах. Вода может быть как чрезмерно мягкой, так и очень жесткой. Оба этих состояния могут нести вред. Недостаток солей приводит к нарушению водно-щелочного баланса в организме, в то время как их избыток может вызвать разнообразные заболевания жизненно важных органов, включая сердца, почек, кожи и печени. При повышенном содержании солей вода может приобретать горьковато-металлический вкус, становиться мутной и окрашиваться в различные оттенки.

Обеспечение нормального уровня жесткости питьевой воды крайне важно для здоровья человека. Избыточное содержание солей может вызвать отравление, расстройства желудка, пожелтение кожи и другие неприятные последствия. Высокая концентрация солей жесткости также негативно сказывается на работе бытовой техники. Эти примеси создают трудносмываемую накипь и каменистые отложения, которые могут образовываться на внутренних поверхностях сантехнических изделий и водопроводных труб. Это приводит к образованию шлаков в системе водоснабжения, а также к быстрому выходу из строя как бытовых, так и промышленных приборов, сантехники и гидрооборудования.

Какие соли обуславливают жесткость природной воды, откуда они берутся

Главные соли, которые оказывают влияние на жесткость воды, представляют собой различные соединения, включая:

• нитраты, хлориды и карбонаты магния;
• бикарбонаты, сульфаты и сульфиды кальция.

После естественного испарения или принудительного выпаривания водного раствора соли становятся видимыми и остаются на дне сосуда. Эти отложения формируют налет на дне и стенках различных ёмкостей, чайников и сантехнических приборов. Жесткость воды может помочь определить, какие соли в ней присутствуют в наибольших количествах. Примеси магния, как правило, труднее растворяются и добавляют напиткам характерный вкус горечи.

От чего зависит присутствие соли жесткости в воде

Степень жесткости питьевой воды определяется двумя важными факторами: типом и количеством водных солей. Эти показатели варьируются от региона к региону. Соли проникают в водоносные слои, вымываясь из горных пород, к которым относятся известняки, гипсы и доломиты.

Уровень жесткости воды является переменной величиной и зависит от различных факторов:

• природных процессов, происходящих в земной коре;
• различных слоев ископаемых, через которые протекают водные потоки;
• степени растворения песчано-каменистых пород;
• изменения сезонов.

Параметры жесткости различаются для поверхностных и подземных вод. Эти показатели выше в тех местах, где водный поток проходит сквозь слои известняков. Весной, с приходом талых вод, соль может сбрасываться в водоемы и просачиваться в подземные пласты, в результате чего концентрация солей снижается. Зимой же уровень жесткости возрастает.

Что же это такое — жесткая вода?

Термин «жесткость» обозначает совокупность химико-физических характеристик, обусловленных наличием определённых химических элементов, в частности, растворённых солей, относящихся к группе щелочноземельных металлов. В первую очередь, это магний и кальций. Их соли в повседневной практике именуются условно солями жесткости, так как уже давно было замечено, что они придают тканям жесткость при стирке.

На ощупь материалы после стирки действительно становятся более жесткими по сравнению с обычными. Это явление связано с двумя процессами. Первый — это сорбция, то есть поглощение волокнами магниевых и кальциевых солей, образующихся из жирных кислот во время стирки. Второй — это ионообменные свойства структуры материалов, что приводит к тому, что на молекулярном уровне многовалентные ионы с положительным зарядом поглощаются тканями.

С точки зрения происхождения, жесткость воды условно делится на три типа:

• Временная. Эта форма жесткости, также называемая карбонатной, возникает из-за присутствия в воде карбонатов и гидрокарбонатов магния и кальция. Такой тип жесткости называется временным, так как его легко устранить путем кипячения, при котором соединения осаждаются и остаются на дне. Удалить их можно механическим фильтрованием.
• Постоянная. Здесь речь идет о некарбонатной жесткости, которая обусловлена наличием солей магния и кальция иного типа, таких как нитраты, хлориды и сульфаты. Устранить данный тип жесткости высокими температурами невозможно.
• Общая. Под этим термином подразумевается сумма всех ранее рассмотренных видов жесткости.

В чем жесткость измеряют

На сегодняшний день в России измерение фактической жесткости воды осуществляется в специальных единицах, которые называются градусами жесткости, обозначаемыми символом °Ж. Один градус соответствует одному миллиграмму-эквиваленту на литр, что сокращается до мг-экв/л.

В некоторых странах, где применяется международная система единиц, используются иные обозначения, такие как моль на кубический метр (моль/м³). Однако с 2014 года в России установлены собственные стандарты, по которым жесткость пoдлежит оценке исключительно в градусах жесткости (°Ж).

К примеру, если жесткость воды составляет один миллиграмм-эквивалент на литр, то это значит, что в 1000 миллилитрах раствора содержится 20,04 миллиграмма ионов кальция (Ca²⁺). При этой же жесткости количество ионов магния (Mg²⁺) составляет значительно меньше — 12,16 мг.

Полезно знать! В разных странах приняты свои единицы измерения жесткости воды. Так, в Германии используется °dH, в Соединенных Штатах — ppm, во Франции — °F, а в Великобритании — °Clark.

Единицы измерения жесткости воды

Жесткость воды в числовом выражении описывает концентрацию ионов кальция и магния. В международной системе единиц жесткость рекомендуется измерять в молях на кубический метр, однако на практике более удобны другие единицы.

В России для измерения жесткости активно используются градусы, где 1°Ж соответствует одному миллиграмму-эквиваленту на литр (мг-экв/л или мэкв/л).

• 1°Ж = 1 мг-экв/л. Для сопоставления: 1°Ж = 2,8 dH (Германия).
• 1 мг-экв/л = 20,04 мг Ca²⁺ или 12,16 мг Mg²⁺ в литре воды.

Таблица жесткости

Характер воды	Жесткость в мг-экв/л	Градусы dH
Очень мягкая	до 1,5 мг-экв/л	0–4°
Мягкая	1,5–3 мг-экв/л	5–8°
Средней жесткости	3–8 мг-экв/л	9–12°
Жесткая	8–12 мг-экв/л	13–22°
Очень жесткая	выше 12 мг-экв/л	23–34°

Норма жесткости

Оптимальный уровень жесткости воды представляет собой допустимый уровень присутствия солей, который не приводит к вымыванию кальция из костей и тканей человека. Идеальный и вписывающийся в стандарты уровень для питьевой воды составляет не более 2°Ж.

Согласно требованиям СанПиН и ГОСТ, жесткость воды регламентируется в зависимости от её типа и назначения:

Для питьевой воды из водопровода минимальные концентрации кальция должны составлять 0,12 мг/л, а магния — 0,04 мг/л. Максимальное содержание магния допускается до 50 мг/л, а жесткость — не выше 7 градусов.

Для бутилированной воды содержание кальция должно находиться в диапазоне 25-130 мг/л, а магния — 5-65 мг/л. Допустимая жесткость должна находиться в пределах 1,5-7°Ж.

Что касается воды, используемой в хозяйственно-питьевых целях, её предельно допустимая концентрация по жесткости не должна превышать 350 мг/л (что соответствует 7-10 °Ж или 1-1,5 грамма на литр).

Для напитков высшей категории нормой считается уровень жесткости Жо=1,5-7, а для напитков первой категории — не более 7 мг-экв/л.

Согласно нормативам ВОЗ, в питьевой воде допустимо содержание 10-30 мг магния и 20-80 мг кальция на 1 литр.

Общая жесткость для питьевой воды по стандартам EC не должна превышать 1,2 мг-экв/л.

Если в воде фиксируется содержание солей жесткости, превышающее установленные нормы, необходимо произвести её очистку.

Также в ГОСТе предусмотрены допустимые параметры жесткости воды для специализированных применений, таких как:

• электронное производство,
• гальванические процессы,
• энергетические системы,
• медицинские процедуры,
• подпиточные и добавочные воды для котлов.

Для железосодержащих солей показатели оцениваются отдельно.

Минусы жесткой воды

Из-за высокого содержания карбонатов в источниках воды могут возникнуть следующие проблемы:

• образование отложений солей в суставах;
• нарушения в работе печени и органов желудочно-кишечного тракта;
• развитие мочекаменной болезни;
• аллергические реакции, экзема и раздражение кожи, особенно у детей;
• ухудшение вкусовых качеств блюд и напитков, выражающееся в горьком послевкусии;
• при варке мясо становится жестким;
• существенное уменьшение пенообразования, из-за чего волосы труднее расчесывать после мытья;
• при стирке увеличивается расход моющих средств, и белый налет сложно смыть с ткани;
• на стенках труб образуются трудноудаляемые каменистые и известковые отложения;
• значительное увеличение потребления электроэнергии из-за образования накипи, которая мешает теплопередаче в нагревательных приборах;
• сокращение срока службы водонагревательных элементов в бытовых и промышленных приборах, сантехники и гидрооборудования.

Как определить жесткость воды в домашних условиях

Существует несколько простых способов для определения уровня жесткости воды в домашних условиях. Для указанных целей часто используют специальные приборы, среди которых:

• Лакмусовая бумага или тест-полоски, используемые для проверки жидкости.
• TDS-тестеры, которые предоставляют более точные результаты и способны определить общую минерализацию воды.
• Жидкие индикаторы-тестеры, представляющие собой химический реактив, который добавляется в воду.

Лакмусовая бумага — это самый доступный и простой способ определить жесткость воды из крана и её качество. Хороший комплект тестовой бумаги из 50-100 листов стоит около 200 рублей и может быть использован продолжительное время. Этот метод позволяет определять уровень кислотности воды (рН), который частично связан с жесткостью. Значения рН выше 7-8 свидетельствуют о том, что вода потенциально небезопасна для питья и может содержать повышенное количество солей кальция и магния.

Для более точного определения жесткости можно использовать TDS-метр. Это недорогой электронный прибор, стоимость которого начинается от 500-600 рублей, предназначенный для определения общей минерализации воды и количества растворённых веществ в ней. Принцип работы TDS-метра следующий:

1. Измеряющая часть устройства помещается в воду.
2. Активируется процедура тестирования. Прибор содержит два электрода, через которые пропускается электрический ток.
3. В зависимости от того, как быстро и сколько тока проходит через жидкость, измеряется общая минерализация воды. Например, щелочная вода будет менее проводящая ток.

TDS-метры определяют содержание ppM воды — parts per million, то есть количество растворённых веществ на литр жидкости. Интерпретация данного показателя выглядит следующим образом:

• От 0 до 50 — идеальное питьевое качество. Достичь уровня 50 ppM для обычной водопроводной воды без специальной очистки, как, например, в случае с обратным осмосом, невозможно.
• От 50 до 170 — приемлемое качество воды, безопасной для питья и для работы бытовой техники на длительный срок.
• От 170 до 300 — среднее качество, рекомендуется установка фильтров. В этом случае возможна образование накипи и налета на стенках труб.
• От 300 до 400 — жесткая вода с низким качеством. Вода с таким уровнем жесткости часто встречается в городских водопроводах, и её очищение обязательно.
• Свыше 400 — предельно допустимая жесткость. Вода с таким показателем имеет горький и неприятный вкус, она вредна для здоровья и для бытовой техники. Употребление такой воды в пищу запрещается.

Лакмусовая бумага и TDS-метр имеют основной недостаток — они измеряют уровень рН и общую минерализацию, но не могут точно установить жесткость воды, опираясь лишь на сопутствующие данные. Самый точный способ определения жесткости — использование жидкого реактива. Этот тест стоит около 500-600 рублей и позволяет получить информацию о градусах жесткости.

Как пользоваться жидким средством-реактивом:

1. Перед использованием флакон с индикатором необходимо взбалтывать.
2. Прилагаемый мерный стаканчик следует промыть в жидкости, жесткость которой нужно определить.
3. В стаканчик налить небольшое количество воды, это количество указывает производитель, как правило, это 5-10 мл.
4. Индикатор добавляется по капле в стеклянный стакан с водой, после каждой капли жидкость нужно перемешивать круговыми движениями.
5. Цвет раствора с индикатором будет изменяться, начиная с светло-розового и до красного или зеленого.
6. Определяется точная жесткость воды, исходя из количества капель и цвета раствора. Все значения указываются производителем в инструкции. В некоторых случаях данное средство помогает определить градусы жесткости по немецким стандартам (dH°).

Как определить жесткость воды без тестов

Использование тестов может быть довольно обременительным. Вам понадобятся найти подходящие полоски, тестер или реактив, заказать через интернет и дождаться доставки. Это потребует времени, а также может обойтись вам в сумму от 200 до 1000 рублей в зависимости от выбранного метода и его бренда.

Тестирование жесткости воды — это на самом деле простой показатель качества, который можно определить без каких-либо тестов или специализированных приборов. Для этого просто прокипятите воду в чистой металлической кастрюле в течение 10 минут. Сделать выводы о степени жесткости можно следующими способами:

• Остудить воду и попробовать её на вкус. Если присутствует горький привкус, это может свидетельствовать о высоком содержании солей магния.
• Выливая воду, осмотрите стенки кастрюли. Если на них остался белый налет, это говорит о высокой жесткости воды.

Альтернативный способ определения жесткости воды заключается в сравнении разных образцов: к примеру, из-под крана и бутилированной. Мы рекомендуем следующие испытания:

• Заварите черный чай. Сравните вкус напитка, заваренного в бутилированной и в обычной воде. При высокой жесткости на поверхности чая может образоваться пленка, а стенки стакана обложатся налетом.
• Капните воду пипеткой на чистое зеркало. Если вода высохнет в течение 10-15 минут и оставит следы, значит, она жесткая, в то время как бутилированная должна испариться без следов.

Повышенная жесткость воды усугубляет качество жизни, ухудшает вкусовые характеристики пищи и напитков, негативно влияет на здоровье и даже сокращает срок службы бытовой техники. В интернет-магазине ATOLL можно подобрать полный комплект очищающего оборудования для дома или квартиры, чтобы подготовить воду к безопасному питью.