Экв л

Жесткость воды

Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении

Перейти к: навигация, поиск

Жесткость воды определяется концентрацией ионов щелочноземельных металлов. К ним относятся преимущественно хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты и т. д. По жесткости вода дополнительно подразделяется на:

  • мягкую (до 7 °dH),
  • средней жесткости (до 14 °dH),
  • жесткую (до 21 °dH) и очень жесткую (> 21 °dH).

Чем выше степень жесткости, тем больше ионов содержится в воде. В настоящее время обозначение °dH (“градус немецкой жесткости”) вышло из употребления и применяется ммоль/л.

Единицы измерения

Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица системы СИ для измерения концентрации — моль на кубический метр (моль/м³), однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется миллимоль на литр (ммоль/л).

В России для измерения жёсткости чаще используется нормальная концентрация ионов кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ (атомная масса делённая на валентность). Числовое значение жесткости, выраженное в молях на кубический метр равно числовому значению жесткости, выраженному в миллиграмм эквивалентах на литр (или кубический дециметр), т.е.: 1моль/м3=1ммоль/л=1мг-экв/л=1мг-экв/дм3.

Иногда указывают концентрацию, отнесённую к единице массы, а не объёма, особенно, если температура воды может изменяться или если вода может содержать пар, что приводит к существенным изменениям плотности.

В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.

Градус Обозначение Определение Величина
мг-экв/л ммоль/л
Немецкий °dH (degrees of hardness),
°dGH (German (Deutsche) Hardness),
°dKH (для карбонатной жёсткости)
1 часть оксида кальция (СаО) или 0.719 частей оксида магния (MgO) на 100 000 частей воды 0,3566 0,3566
Английский °e 1 гран CaCO3 на 1 английский галлон воды 0,2848 0,2848
Французский °TH 1 часть CaCO3 на 100000 частей воды 0,1998 0,1998
Американский ppm 1 часть CaCO3 на 1 000 000 частей воды 0,0200 0,0200

В СССР до 1952 года использовали градусы жёсткости, совпадавшие с немецкими.

Градусы жесткости воды: dGH (GH), Clark, fh, usH и другие. Перевод градусов жесткости.

Что показывают градусы жесткости воды и их перевод друг в друга и в мэкв.

«Градусы бывают разные…» Народная мудрость

Жесткость – одна из важнейших характеристик аквариумной воды. Но жесткость бывает общая, временная, постоянная, карбонатная и измеряется она в градусах, которые бывают разными… Хотите заниматься аквариумистикой серьезно? Тогда вам просто необходимо разобраться во всем этом.

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.

Общая жесткость определяется суммарным содержанием в воде всех указанных выше катионов. Эти ионы оказываются в воде в результате растворения в ней соответствующих солей. О том, как это происходит, и, кроме того, о принятых в науке способах выражения концентраций ионов рассказано в . О содержании в пресной воде растворенных солей (не только кальция и магния, но и других) рассказано в статье «».
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».
Временная жесткость (она же карбонатная 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 химическое соединение. 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.
Для измерения общей и временной жесткости в магазинах продаются отдельные тесты. Кроме того, на Аквариумке описаны методики определения временной и общей жесткости с помощью вполне доступных реактивов, так что определить жесткость в домашних условиях, даже не имея фирменных тестов, вполне реально. О том, как это сделать читайте статьи «Методы определения общей жесткости» и «Определение временной, или карбонатной жесткости».

Зачем же используется отдельное понятие «ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ», ведь понятие «МИНЕРАЛИЗАЦИЯ» охватывает присутствие в воде всех солей и вышеозначенных тоже? Разница между этими двумя понятиями есть, причем существенная. К примеру, минерализацию можно поднять, растворив в воде любую соль (другое дело понравится эта соль вашим рыбкам, или нет, подробнее об этом в статье «»). Аквариумисты с этой целью чаще всего используют хлорид натрия — NaCl). А вот жесткость, в первую очередь, связана именно с растворенными солями кальция и магния. Вопреки существующему в среде аквариумистов предубеждению, растворение в воде поваренной соли (особенно хорошо очищенной) жесткости не поднимает! Итак, ЖЕСТКОСТЬ И МИНЕРАЛИЗАЦИЯ воды — это взаимосвязанные, но РАЗНЫЕ понятия!!!
Жесткость – это особые свойства воды, во многом определяющие её потребительские качества и потому имеющие важное хозяйственное значение. Жесткая вода образует накипь на стенках нагревательных котлов, батареях и пр., чем существенно ухудшает их теплотехнические характеристики. Жесткая вода мало пригодна для стирки. Мало того, что накипь на нагревателях стиральных машин выводит их из строя… впрочем, пересказывать телевизионную рекламу не буду – и так уже всех достала, она еще и моющие свойства мыла ухудшает. Катионы Ca2+ и Mg2+ реагируют с жирными кислотами мыла, образуя малорастворимые соли, которые создают пленки и осадки, в итоге снижая качество стирки и повышая расход моющего средства. Говоря проще, жесткая вода плохо мылится. Это только теперь, благодаря огромным успехам человечества в области химии, созданы хорошие шампуни, которые могут мылиться в любой воде. А в староглиняные времена в местностях с жесткой водой красавицы, желающие иметь мягкие и шелковистые волосы, для того, чтобы помыть голову, вынуждены были собирать дождевую воду – она мягкая. Неспроста Петр I, требовавший, чтобы на ассамблеи люди приходили в приличном виде, и не терпевший грязных бород, вынужден был построить новую столицу на реке Неве. Здесь вода очень мягкая, прекрасно мылится и можно мыться и бриться всласть! В общем, жесткость понятие скорее техническое и гигиеническое. Люди в разных странах очень давно пришли к необходимости её нормировать, ибо высокая жесткость – это плохо: и трубы забиваются, и постирать толком невозможно. Но стали это делать в каждой стране по-своему, кто как, исходя из традиционных единиц измерения и способов определения ионов кальция и магния, ведь единых стандартизированных международных единиц тогда не было.
Известно, что нет ничего хуже вредных привычек – избавиться от них очень трудно! В аквариумной литературе (хотя жесткость по сути своей понятие не из области аквариумистики!) разных стран жесткость до сих пор измеряют в градусах, причем в каждой стране в своих собственных, отличных от всех остальных. Идентичны только русские и немецкие градусы жесткости, правда, давным-давно отменные в обеих этих странах, но упорно существующие в аквариумных книжках.
В России, начиная с 1952 года, жесткость воды для технических и гигиенических нужд выражается в миллиэквивалентах, содержащихся в 1 л воды (мэкв, или мг-экв/л). До этого времени жесткость определяли в немецких градусах, в других странах принято обозначать жесткость в УСЛОВНЫХ градусах:

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; (случай странный, ибо люди сведующие в штатовской жизни, такие как например автор известного аквариумного сайта Миклуха (которого я специально об этом спрашивал, а он любезно мне ответил, за что БОЛЬШОЕ СПАСИБО) утверждают, что в США используется именно первый из упомянутых американских градусов).

АНГЛИЙСКИЕ ГРАДУСЫ (Clark):

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

Чувствуете как все не просто?! Поэтому приведу таблицу, позволяющую сравнивать и переводить одни градусы жесткости в другие:

Таблица 1
Наименование единиц Мг-экв/л Градус жесткости
немецкий французский американский английский
1 мг-экв/л 1 2.804 5.005 50.045 3.511
1 немецкий градус dH 0.3566 1 1.785 17.847 1.253
1 французский градус 0.1998 0.560 1 10,000 0.702
1 американский градус 0.0200 0.056 0.100 1 0.070
1 английский градус 0.2848 0.799 1.426 14.253 1

Как пользоваться этой таблицей? Допустим, что из лаборатории вы получили результаты анализа аквариумной воды: «Общая жесткость» = 3.25 мг-экв/л. Вам надо перевести эту величину в немецкие градусы. В ячейке, соответствующей пересечению строки мг-экв/л и столбца немецких градусов находим коэффициент, он же множитель, равный 2.804. Теперь надо умножить 3.25 на 2.804. Произведение этих чисел и будет жесткостью в немецких градусах (dHG). Жесткость вашей воды в dGH=9.110. То есть, сравнительно с мг-экв/л, немецкие градусы – более мелкие единицы измерения. Если же вы счастливый обладатель американского теста, и он выдал результат, к примеру, 14 американских градусов (usH), а вам нужны все те же немецкие, то ответ в dGH будет: 14×0.056=0.780. Но это только в том случае, если мы считаем что американский градус равен 1 мг CaCO3 в 1 л воды (так пишут во всей русскоязычной литературе), сами же американцы считают, что их градус жесткости в 17.12 раз больше (см. выше), соответственно, и результат измерения в dGH будет равен 13.35. То есть эти американские градусы довольно близки к немецким.

Пользование разными единицами измерения жесткости без их пересчета (ведь все же они градусы, можно не «заостриться» на том какие они) может привести к существенному искажению данных. Так 14 американских градусов – это всего лишь 0.78 немецких. Поэтому читая сообщения американского коллеги-рыбовода, о том, что его рыбки отнерестились при 14° град. жесткости, не думайте, что им подходит для нереста жесткая вода, эта вода на самом деле очень мягкая. Забавно, что если имелись в виду другие американские градусы, то ошибка будет небольшой, так что и в самом деле, можно не заостряться… В общем, первое что надо сделать – это выяснить в каких единицах представлены результаты.
Как пример путаницы другого рода, связанной с пересчетом содержания кальция в молекулах CaO и CaCO3, приведу фрагмент из очень популярной ныне книги:

Единицы жесткости воды, выраженные в миллионных долях (ppm) растворенных солей кальцияI)
1 английский градус (Clark)
1 немецкий градус (dH)II)
1 американский градус
1 французский градус (fh)
=14.3 ppm
=17.9 ppm
=17.1 ppm
=10.0 ppm
1 ppm = 1 миллиграмм на литр

I) Английские, французские и американские градусы жесткости выражают содержание карбоната кальция (СаСО3), в то время как немецкие градусы показывают содержание окиси кальция (СаО).
II) Номинально обозначение «dH» применяется только к немецким градусам жесткости, однако в последние годы оно стало применяться универсально.

Что здесь не так? С Кларком все в порядке – величина 14.3 ppm по сути та же, что приводилась нами ранее на этой страничке, только округленная. А вот 1 немецкий градус какой-то странный: мы знаем, что он равен 10 мг СаО в 1 литре. Авторы книги тоже утверждают, что немецкие градусы показывают содержание СаО, но откуда тогда они взяли цифру 17.9 ppm? Нельзя сказать что эта цифра взята с «потолка», то есть случайная, нет: позанимавшись немного арифметикой я установил, что она соответствует такому количеству СаСО3, какое содержит столько же Са, сколько его в 10 мг СаО! То есть выражает эквивалентное по кальцию количество СаСО3. А сколько же Са в СаО? Посчитаем: молекула СаО имеет массу, выраженную в равную 40.08+16=56.08 (сумма атомных масс кальция и кислорода). Каков вклад кальция в эту массу мы знаем, поэтому можно составить такую пропорцию:

40.08 56.08
Х 10

Откуда Х=7.15, таким образом в 1° dGH содержится 7,15 мг кальция.
Теперь определим массу молекулы СаСО3: 40.08+12+3×16(сумма масс кальция, углерода и трех кислородов) = 100.09. Вклад массы кальция составляет 40.08, поэтому можно составить еще одну пропорцию:

40.08 100.08
7.15 Y

Здесь Y – это та масса СаСО3 (в мг), в которой кальция содержится 7.15 мг. Y=17.85 (округленно, те самые 17.9). То есть, вопреки сделанному ими самими примечанию, авторы книги представили 1 немецкий градус (10 мг/л СаО) в пересчете на эквивалентное (равноценное) по кальцию количество СаСО3. Совершили ли они в конечном счете ошибку? Конечно! Ведь они указали что эти 17.9 мг/л относятся к СаО. Сколько же в таком случае было бы здесь кальция?

40.08 56.08
Х 17.9

Х=12.8 мг. Такое количество кальция к немецкому градусу жесткости не имеет никакого отношения! Как видно из приведенного примера главный недостаток градусов, как единиц измерения жесткости, в том, что они показывают содержание кальция и магния не НЕПОСРЕДСТВЕННО, а в ПЕРЕСЧЕТЕ на окись или на карбонатную соль. Как уже упоминалось раньше – это УСЛОВНЫЕ единицы. На самом деле окись кальция (СаО) в воде существовать не может. А СаСО3 – мало растворимое в воде вещество: в стандартных условиях при давлении 1 атм. и температуре 25°С растворяется лишь 6.7 мг/л, что может поднять ее жесткость лишь до 0.24 мг-экв/л, или dGH=0.670. Выходит так, что если аквариумист, горя желанием узнать, сколько же в воде его аквариума присутствует ионов кальция и магния, сделает тест (все покупные тесты измеряют жесткость в градусах), то узнает он вовсе не это, а то сколько там БЫЛО БЫ СаО или СаСО3, если бы массу действительно присутствующих в воде ионов кальция и магния (Ca2+ и Mg2+) пересчитать на эквивалентное количество этих веществ, которых на самом деле в воде нет!
Приведу еще одну табличку, которая показывает сколько же мг/л ионов кальция и магния (тех, которые на самом деле в воде есть, но не виде условных веществ, а в виде реально растворенных ионов) соответствуют различным единицам (градусам) измерения жесткости.

Таблица 2
Единица измерения жесткости Содержание какого вещества отражают Численное значение 1 единицы Эквивалентная масса ионов, реально существующих в воде
Для кальция Для магния Са2+ Мg2+
Мг-экв/л Са2+ и Мg2+ 1 мг-экв/л 1 мг-экв/л 20.04 12.15
Немецкий градус dGH CaO и MgO 10 мг/л СаО 7.19 мг/л MgO 7.15 мг/л 4.34 мг/л
Французский градус fh CaCO3 10 мг/л CaCO3 8.425 мг/л MgCO3 4.005 2.429
Американский градус usH CaCO3 1 мг/л CaCO3 0.8425 мг/л MgCO3 0.4005 0.2429
Английский градус (Clark) CaCO3 14.254 мг/л CaCO3 12.008 мг/л MgCO3 5.708 3.463

В доступной мне литературе в отношении французских, американских и английских градусов я не встретил упоминаний об эквивалентных для этих градусов количествах MgCO3. С другой стороны, без магния-то как?! Поэтому я, по аналогии с немецкими градусами, сделал пересчеты с массы СаСО3 на эквивалентные количества MgCO3 и привел в таблице все соответствующие магниевой жесткости величины.

В общем, очень неудобные единицы измерения эти градусы. От того с ними и вечная путаница. Особенно «обнадеживающе» выглядит второе примечание из приведенного выше фрагмента книги (помеченное II)), из него следует, что теперь далеко не всегда понятно, какие именно градусы обозначает значок dH, а значит путаница будет расти. И она растёт. Авторы книг по аквариумистике из разных стран ссылаются друг на друга, используя переводы. А некоторые переводчики и редакторы не слишком вникают в суть вопроса. И ведь есть ещё простые типографские опечатки, которые кочуют из издания в издание. Так что подчас не понятно о каких именно градусах на самом деле идёт речь, и те ли это градусы, которые имел в виду автор. В качестве примера приведу табличку из широко известной книги Г. Майланда (стр.52).

Я скопировал эту табличку полностью. В принципе это та же самая таблица, что и приведенная выше таблица 1, только менее точная. В ней почти все правильно, за исключением данных относящихся к неким «Русским градусам» (suH). Судя по крайнему правому столбцу таблицы, они равны 1 мг/л Ca2+ и тогда весь этот столбец правильный. Множитель 0.14 в нижней строчке тоже правильный. Это легко проверить: мы знаем (табл. 2), что 1° dGH равноценен 7.15 мг Ca2+ на литр. Если 1° suH действительно равен 0.14 dGH, то в 1° suH кальция содержится 7.15×0.14=1 мг/л. Все сошлось, и значит – все это верно. Но тогда последующие цифры в этой строке никакого разумного объяснения не имеют. Перемножение соответствующих градусам жесткости эквивалентных масс кальция на приведенные коэффициенты 1 мг не дает. Я прикидывал и так и этак, что хотел показать автор, или в чем он ошибся – догадаться не сумел (если вы догадаетесь – напишите пожалуйста). Короче говоря, даже если «Русские градусы» равные 1 мг/л кальция есть, то пользоваться этой таблицей для их перевода в другие единицы все равно нельзя!

В серьёзной науке и технике принято использовать единицы измерения, общие для всех вне зависимости от «страны измерения». Просто для того, чтобы лучше понимать друг друга.
Выражение жесткости в миллиграмм эквивалентах на литр воды (мг-экв/л, иногда пишут еще миллиэквивалент) куда удобнее, чем градусы.
Завершая этот материал, упомяну о парадоксальных результатах, которые можно получить измеряя временную (карбонатную) и общую жесткость. А именно: временная жесткость может оказаться больше общей. Тесты можно переделать заново несколько раз, но «странный результат» будет упорно воспроизводиться – значит дело не в случайной ошибке тестирования. О возможности получения таких результатов упоминает в своей книге и Г.Майланд, но вразумительного объяснения не дает (правда может быть это просто перевод книги невразумительный). А между тем этот ларчик открывается очень просто. О том как – можно прочитать в статье про .

Автор отнюдь не всезнайка, и хотя потратил кучу времени, чтобы разобраться во всех этих градусах, вполне мог где-то допустить ошибки. Если Вы их заметили, пожалуйста напишите нам. Замечания и пожелания будут приняты с благодарностью.

* О.С.Зайцев, «Исследовательский практикум по общей химии», М., издательство МГУ, 1994 г.
Назад к тексту

** М.Бейли, П.Бергесс, «Золотая книга акариумиста», Москва, «Аквариум», 2002 г. (страница 116).
Назад к тексту

*** CaO – негашеная, или жженая известь реагирует с водой с образованием большого количества теплоты: CaO + H2O = Ca(OH)2 + 65 кДж. Этот процесс называется гашением извести, а образующийся продукт называется гашеной известью. Ca(OH)2 мало растворим в воде. В 1 л растворяется при 20°С всего около 1.56 г. Насыщенный раствор гидроксида кальция называется известковой водой и имеет щелочную реакцию. На воздухе известковая вода быстро становится мутной вследствие поглощения ею диоксида углерода (СО2) и образования нерастворимого карбоната кальция.
Назад к тексту

**** Г.Й.Майланд «Аквариум и его обитатели», БММ АО, Москва 1998 г.
Назад к тексту

***** Там же.
Назад к тексту

Владимир Ковалев обновлено 11 07 2016

Жесткость воды — это совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жесткости»).

Соли жесткости имеют разные свойства. Так, при нагреве воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. По этому признаку их и начали разделять.

Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды, солями постоянной жесткости.

Сульфаты, хлориды и нитраты магния и кальция, растворенные в воде, образуют постоянную (или некарбонатную) жесткость. Они выпадают в осадок исключительно при полном испарении воды.

Временная жесткость характеризуется 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

Общая жесткость складывается из постоянной и временной.

В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жесткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются.

На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, 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. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).

Жёсткость воды — происхождение

Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах — десятков граммов на один литр воды.

В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3).

Жесткость воды — единицы измерения

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). В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.

За рубежом приняты другие единицы измерения жесткости воды, соотношение этих единиц представлено в таблице:

Численные значения жесткости измеренные в мг-экв/л, моль/м3, и °Ж, несмотря на различия в обозначении, равны между собой.

По значению общей жесткости природные воды делят на группы:

Нормативные требования и рекомендации

Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:
кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается.

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.

По содержанию кальция и магния бутилированная вода высшей категории ничем не лучше воды из-под крана!

Калькулятор жесткости воды

  • Одним из наиболее часто задаваемых вопросов жителями города Москвы является вопрос о величине жесткости питьевой воды. Это обусловлено широким распространением в быту посудомоечных и стиральных машин, для которых расчет загрузки моющих средств осуществляется исходя из фактического значения жесткости используемой воды.

    Узнать значение жесткости воды по своему адресу вы можете с помощью нашего электронного сервиса «Качество воды в районах Москвы».

    В России жесткость измеряют в «градусах жесткости», а мировые производители используют принятые в своих странах единицы измерения. Поэтому для удобства жителей создан «Калькулятор жесткости», с помощью которого можно перевести значения жесткости из одной системы измерения в другую, чтобы правильно настроить свою бытовую технику.

    Показатель жесткости Текущая ед.измерения Требуемая ед.измерения Результат расчета показателя
    °Ж °DH °Clark °F Ppm = °Ж °DH °Clark °F Ppm

    Жесткостью называют совокупность свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей, главным образом, кальция и магния («солей жесткости»). Общая жесткость складывается из временной и постоянной. Временную жесткость можно устранить кипячением воды, что обусловлено свойством некоторых солей выпадать в осадок, образуя так называемую накипь.

    Основной фактор, влияющий на величину жесткости – растворение горных пород, содержащих кальций и магний (известняки, доломиты), при прохождении через них природной воды. Поверхностные воды, в целом, более мягкие, чем подземные. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая максимума в зимний период. Минимальные величины жесткости типичны для периодов половодья или паводка, когда происходит интенсивное поступление в источники водоснабжения мягких талых или дождевых вод.

    Единицы измерения жесткости

    В России жесткость измеряют в «градусах жесткости» (1°Ж = 1 мг-экв/л = 1/2 моль/м3). За рубежом приняты другие единицы измерения жесткости воды.

    Страна Единицы измерения Россия Германия Великобритания Франция США

    Россия

    °Ж

    2,80

    3,51

    5,00

    50,04

    Германия

    °DH

    0,357

    1,25

    1,78

    17,84

    Великобритания

    °Clark

    0,285

    0,80

    1,43

    14,3

    Франция

    °F

    0,20

    0,56

    0,70

    США

    0,02

    0,056

    0,070

    0,10

    Единицы измерения жесткости

    1°Ж = 20,04 мг Ca2+ или 12,15 Mg2+ в 1 дм3 воды;
    1°DH = 10 мг CaO в 1 дм3 воды;
    1°Clark = 10 мг CaCO3 в 0,7 дм3 воды;
    1°F = 10 мг CaCO3 в 1 дм3 воды;
    1 ppm = 1 мг CaCO3 в 1 дм3 воды.

    Жесткость воды в некоторых городах мира

    Жесткость, °Ж Кальций, мг/л Магний, мг/л
    Москва 1,9-5,7 56 15
    Париж 5,0-6,0 90 6
    Берлин 5,0-8,8 121 12
    Нью-Йорк 0,3-0,4 6 1
    Сидней 0,2-1,3 15 4

    Нормативные требования и рекомендации

    Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:
    кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается. Московская питьевая вода по данным показателям соответствует рекомендациям ВОЗ.

    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.

    Норматив физиологической полноценности бутилированной воды (СанПиН 2.1.4.1116-02):
    кальций – 25-130 мг/л; магний – 5-65 мг/л; жесткость – 1,5-7°Ж.

    По содержанию кальция и магния бутилированная вода высшей категории ничем не лучше воды из-под крана!

  • О жесткости воды в Москве
  • Жесткость воды является характеристикой конкретного источника водоснабжения и не изменяется в процессе подготовки питьевой воды в системе водоснабжения столицы. Московская вода средней степени жесткости. Часть города (северо-запад, запад, юго-запад, юг и юго-восток) снабжается водой москворецкого источника, имеющей, как правило, несколько более высокую жесткость, чем вода волжского источника, которая поступает на север, северо-восток и восток Москвы. Абсолютные величины жесткости зависят от особенностей каждого конкретного года и могут отличаться по годам.
    Это интересно!

  • Свойству солей жесткости выпадать в осадок мы обязаны возникновением необыкновенных природных памятников.

    Необычные белые террасы возникли на склоне горы в результате отложения солей из перенасыщенных бикарбонатами кальция источников.

    Если рассматривать накипь под электронным микроскопом, то выглядит она довольно симпатично

    Моря и океаны характеризуются самыми высокими значениями жесткости, а дождевые и талые воды – самыми низкими.

    Умягчение московской воды не требуется для питья и приготовления еды! Рекомендуется прибегать к каким-либо мерам умягчения воды только для специальных нужд (в посудомоечных/стиральных машинах), поскольку обусловливающие жесткость воды соли кальция и магния являются одним из заметных их источников, используемых нашим организмом.

    Как поступить, чтобы устранить накипь?Отлично растворяют накипь уксусная и лимонная кислоты, они вступают в реакцию с солями на стенках посуды и образуют другие соли, но уже растворимые в воде. Для очистки чайника уксусную кислоту нужно размешать с водой в пропорции 1:10, а лимонную кислоту — порядка 30 г на 1 л воды и прокипятить.

  • ДЕЗИНФЕКЦИЯ – ЗАЛОГ БЕЗОПАСНОСТИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

    В настоящее время московские станции водоподготовки перешли на использование гипохлорита натрия, бактерицидные свойства и механизм действия которого аналогичны хлору. Но, в отличие от хлора, гипохлорит натрия не горюч и не взрывоопасен. При его использовании риск возникновения чрезвычайных ситуаций и их последствий несоизмеримо ниже, чем при использовании жидкого хлора, что особенно актуально для московского мегаполиса, жилые микрорайоны которого все ближе подступают к станциям водоподготовки. Переход на применение гипохлорита натрия не отражается на качестве питьевой воды.

    Обеззараживание воды можно производить различными способами: применяя сильные окислители, к которым относится хлор, хлорсодержащие реагенты, озон, диоксид хлора, или же физическими методами, такими, как ультрафиолетовое облучение. Но только хлорирование обеспечивает длительный бактерицидный эффект и позволяет сохранить эпидемическую безопасность воды при ее транспортировке до крана потребителя.

    Хлор или хлорсодержащие продукты широко применяются в водоподготовке всех стран мира (в 99 случаев из 100!), особенно в крупных мегаполисах с протяженной и разветвленной сетью, таких как: Париж, Лондон, Нью-Йорк, Мадрид и Токио. Можно сказать, что хлорирование является платой за проживание в большом городе. В Москве, длина водопроводной сети которой составляет более 13 тысяч километров, также используется хлорирование.

    Применение хлорирования в процессе обработки воды — твердая гарантия ее безопасности!

    Обеззараживание московской воды проводится в 2 этапа — перед очисткой на станциях водоподготовки и перед подачей в город — для сохранения ее безопасности на всем пути к потребителю. После такого обеззараживания в питьевой воде не остается ни гнилостных, ни патогенных бактерий, способных вызвать желудочные заболевания.

    Содержание хлора в питьевой воде регламентируется как международными, так и национальными нормативами. Они рассчитаны таким образом, чтобы обеспечивалась полная дезинфекция воды без влияния на здоровье людей.

    Всемирная организация здравоохранения содержание остаточного хлора в питьевой воде не должно превышать 5 мг/л.

    Российский норматив СанПиН 2.1.4.1074-01 перед подачей воды в распределительную сеть содержание связанного хлора (хлора, который в воде вступил в соединение с другими веществами) от 0,8 до 1,2 мг/л, а свободного хлора — от 0,3 до 0,5 мг/л.

    В московской водопроводной воде концентрация соединений хлора удовлетворяет требованиям развитых стран мира. Автоматическое оборудование постоянно следит за дозированием хлора и контролирует его содержание в воде.

    По мере движения воды от станции водоподготовки к потребителю концентрация хлора в воде постепенно снижается, поэтому в разных районах города хлорный запах в водопроводной воде может ощущаться по-разному. Также на концентрацию остаточного хлора влияет температура воды: чем она ниже, тем дольше в ней сохраняется хлор, поэтому запах хлора летом ощущается меньше, нежели зимой.

    Как поступить, чтобы устранить привкус и запах хлора?

    • Газообразный хлор полностью улетучивается из открытого сосуда. Поэтому воду перед употреблением достаточно подержать в открытой посуде час-полтора
    • Прокипятите воду.
    • Можно налить воду в плотно закрывающийся стеклянный графин и охладить ее в холодильнике — снижение температуры нейтрализует вкус хлора.
    • Неплохо положить в графин дольку лимона, апельсина или добавить сок цитрусовых, опустить лист мяты или капнуть несколько капель настойки цветов померанца.
  • Определение жесткости воды

    Жесткость – параметр качества воды

    Жесткость питьевой воды – одна из качественных характеристик воды, которое обуславливается наличием в воде солей двух щелочноземельных металлов — кальция и магния. Жесткость имеет значение для оценки качества любой используемой воды, технической, питьевой и воды, используемой для нужд промышленных предприятий с заданными характеристиками.

    Наибольшее влияние на уровень жесткости воды оказывает количество катионов кальция, несколько в меньшей степени – магния. Катионы стронция, железа и марганца также оказывают влияние на жесткость воды, однако их вклад в общую жесткость воды так мало, что на практике обычно пренебрегают их значениями.

    Общая жесткость определяется суммой временной и постоянной жесткостью воды.

    Постоянная жесткость воды – кальциевые и магниевые соли соляной, серной, азотной кислот, т.е. сильных кислот. Такие соли жесткости в воде при кипячении не выпадают в осадок и не кристаллизуются в виде накипи.

    Временная жесткость воды – показатель, наличия в воде карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния, которые при кипячении и показателях рН больше 8,3, практически полностью выпадают в хлопьевидный осадок, кристаллизуются в виде накипи или образуют пленку на поверхности воды.

    Как соли кальция и магния попадают в природную воду, ведь вода, выпадающая в виде осадков, как и талая вода, не содержат солей?

    Это происходит следующим образом: вода, напитывается солями, содержащимися в известняках, гипсах и доломитах залегающих в толщах земли.

    Это основной источник этих солей. Кроме этого, выветривание горных пород, также может оказывать влияние на карбонатную жесткости воды.

    Согласно методам определения жесткости воды по гидрохимии считается:

    1. 0-4 мг-экв./л – мягкая вода
    2. 4-8 мг-экв./л – средней жесткости
    3. 8-12 мг-экв./л – жесткая вода
    4. Больше 12 мг-экв./л – очень жесткая

    Это касается оценки общей минерализации воды, но для питьевой воды российский СанПиН определяет предельно допустимые концентрации 0-7 мг-экв/л.

    Специалисты в области фильтрации условно делят жесткость питьевой воды так:

    Можно разделить природную воду на поверхностную и подземную.

    Поверхностная вода обычно имеет меньшую жесткость, поскольку она разбавляется в значительной степени осадками и талыми водами. Этим объясняется и факт сезонных изменений показателей общей жесткости для поверхностных вод.

    Состав подземных вод более постоянен, и обычно имеет большие значения, чем у поверхностной воды, по общей жесткости.

    Питьевая вода должна иметь оптимальный состав по количеству солей жесткости.

    Слишком много солей – риск возникновения мочекаменной болезни, заболеваний костей, суставов. Слишком мало солей – соли вымываются из организма, кости приобретают большую ломкость, возрастает риск заболеваний суставов, сосудов.

    По мнению некоторых исследователей, в регионах с пониженным уровнем жесткости воды, также возрастает риск сердечнососудистых заболеваний. Это подтверждается статистикой по странам Европы и Северной Америке, исследованиям в российских регионах с разными средними показателями по жесткости воды.

    Также жесткая вода образует накипь, что приводит к уменьшению сроков службы бытовой технике, преждевременному износу водонагревательного оборудования, портит сантехническое оборудование.

    Вода, уровень жесткости которой меньше двух мг-экв/л способна сильнее, чем более жесткая вода оказывать на водопроводные трубы коррозийное воздействие, поскольку имеет более низкую щелочность.

    Поэтому, в ряде случаев, особенно в теплоэнергетике, иногда приходится проводить дозирование карбонатной жесткости воды с целью достижения оптимального соотношения между коррозионной активностью воды, ее водородному показателю и содержанию кальция и магния.

    В настоящее время ряд специалистов, ссылающиеся на данные ВОЗ, утверждают, что имеющаяся статистика не позволяет однозначно считать мягкую и жесткую воду опасной для здоровья человека. И все же имеющиеся данные подтверждают зависимость водно-солевого баланса в организме человека от этих факторов, а отсутствие нормативной доказательной базы на уровне Всемирной Организации Здравоохранения, не причина закрывать глаза на качество питьевой воды по количественным показателям солей жесткости — солей кальция и магния.

    Закажите консультацию специалиста компании Гейзер

    Остались вопросы? Мы всегда готовы предоставить консультацию по всем вопросам очистки воды!

    Экв л

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *