Свинина в духовке готовится сравнительно быстро. Свинина замечательна тем, что...
Жесткостью воды называют химическое качество, определяющее объем присутствующих в жидкости примесей соляного кальция и магния. Данный показатель - одно из ключевых качеств воды, которое всегда проверяется в процессе на предмет пригодности для употребления и бытового применения. Знать о норме показателей и о том, как определить жесткость воды, крайне важно. Знание данного качества жидкости позволит сохранить здоровье и продлить работоспособность техники, так или иначе использующей в своей работе воду.
Микробиологические исследования и химические научные опыты определили, что жесткостью воды единицы измерения является содержание в ней большей части солей кальция (Са2+) и несколько меньшего количества магния (Mg2+). На самом деле ситуация обстоит так, что оба эти элементы участвуют в формировании показатель определения жесткости воды и не могут существовать отдельно. В процессе химических реакций с анионами, соли кальция и магний формируют специальные кристаллы жесткости, которые оседают на дно и в дальнейшем используются в качестве биологического материала при проверке воды и ее химического состава.
Таблица наличия в воде катионов металлов и анионов и тест на жесткость воды позволяют узнать детальней о процессе формирования кристаллов жесткости и характере их развития. Влияние на временную жесткость воды и каждого из металлов является различным и зависит от типа жидкости и источника ее происхождения. К примеру такие металлы, как стронций, железо и марганец могут оказывать на состав и степень жесткости воды менее выраженное воздействие и практически не котироваться при анализе и проведении химической экспертизы. Алюминий оказывает влияние на общую жесткость воды, только если кислотность воды достигает нужного уровня, что встречается исключительно в природных водоемах. Из этого следует, что наличие и патогенное воздействие на воду выше указанных металлов при проверке воды бытового использования практически не учитывается из-за крайне низких показателей. Крайне малое влияние на показатель жесткости воды и способы ее устранения также может оказывать барий.
Какие можно выделить типы жесткости воды?
Проверка воды на показатель жесткости проводится в несколько этапов, с учетом типа водоема, в котором был произведен забор, условий содержания жидкости и цели произведенной экспертизы. Как определить жесткость воды в домашних условиях? Чаще всего жесткость при проверке делят на следующие группы:- Жесткость воды общего типа. В процессе определения вида жесткости воды этого показателя выводится единица наибольшей концентрации солей кальция и магния. Данный показатель рассчитывается путем выведения данных о постоянной жесткости воды и непостоянной, временной жесткости некарбонатного типа. Для того чтобы смягчить воду при завышенных показателях общей жесткости используют ионизирующие фильтрующие установки для воды и таблицу жесткости воды.
- Жесткость карбонатного типа. Проверка позволяет выявить наличие в составе воды карбонатных и гидрокарбонатных элементов солей кальция и магния. Такой вид жесткости нередко может называться временным, поскольку устранить завышенные показатели поможет кипячение и вываривание лишних солей. Нагревание воды способствует тому, что гидрокарбонаты и карбонаты кальция и магния раскладываются и становятся осадочным веществом на дне посудины. Такой тип не постоянной жесткости воды превращается в бытовой налет, который нередко можно наблюдать на посуде, в которой часто кипятится вода. Как устранить жесткость воды? Очистить жесткость такой воды можно также путем использования ионизирующих фильтров или механизмов для устранения лишних солей.
- Жесткость воды некарбонатного типа. Данный тип проверки позволяет выявить в воде присутствие кислот солей кальция и магния сильного воздействия. В число таких кислот входят серная, азотная и соляная кислоты. Данный вид не карбонатной жесткости воды нельзя устранить простым кипячением воды и вывариванием патогенных элементов. Постоянную жесткость нередко очищают ионизирующими фильтрами или растворяющими соль веществами.
В чем измеряется жесткость воды? Стоит отметить, что мировая таблица единиц измерений имеет несколько разных обозначений для типов и разновидностей жесткости. Каждая из этих единиц взаимосвязана с остальными. На территории постсоветского пространства до их пор используют единицу моль для обозначения показателя определения общей жесткости воды. В европейских государствах могут нередко использовать такие обозначения как do, dH, fo. В США используется обозначение ppm CaCO3.
Закажите бесплатно консультацию эколога
Почему вода становится жесткой?
Изначально стоит отметить, что вся жидкость мирового океана имеет определенные показатели жесткости, то есть в ее химическом составе неизменными веществами являются соли кальция и магний, а также несколько других щелочных металлов и земельных веществ. От чего зависит жесткость воды? Такой состав жидкости обуславливается тем, что минеральные воды изначально проистекают на поверхность из залежей многовековых пластов известняка и разных типов доломита. Соли кальция и магний попадают в воду путем химической связи диоксида углерода с группой минералов. Процесс выветривания и химической деформации горных пород приводит к образованию кристаллов жесткости в воде. Их источники - природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионизирующие вещества многовековых залежей, через которые протекает вода, могут появляться из-за еще не изученных биологических реакций и процессов в глубине плит на месте, из которого проистекает жидкость. Добавлять в состав побочные минералы и кристаллы способны и другие химические примеси, сточные воды, элементы и организмы окружающей среды.
Что показывает таблица жесткости воды?
Большинство минерализованной воды, которая попадает в открытые водоемы и становится источником жидкости для бытового и промышленного существования, имеет жесткость, превышающую показатели 75-85%. Как проверить жесткость воды в домашних условиях? Такой высокий показатель свидетельствует о том, что вода содержит повышенное количество солей кальция и магния из-за наличия ионизирующих горных пород. С учетом источника минеральной воды, в ряде случаев уровень жесткости не превышать 60%. Важно отметить, что от показателя минерализации напрямую зависит наличие ионов кальция. Жесткость воды, норма для питьевой воды такова: в открытых водоемах с пресной водой уровень содержания кальция не поднимается выше, чем 1 г из расчета на литр воды; соленые водоемы могут содержать примерно 10-15 г солей кальция на литр.
Стоит сказать, что показатель жесткости и концентрация солей кальция в воде напрямую определяется типом воды и местом ее расположения. Так, поверхностные воды нередко могут иметь наиболее низкие показатели жесткости, тогда как подземные водоемы или озера могут быть максимально жесткими и насыщенными солями. Концентрация солей в воде находится также в прямой зависимости от времен года и сезонных осадков. В конце зимы наличие кристаллов жесткости может увеличиваться, однако в период таяния снега и выпадения мягкой воды в виде снега и дождя кристаллы солей разбавляются и показатели жесткости заметно снижаются. Максимально жесткой вода считается в океанах и морях, где концентрация солей является максимально высокой.
Как может влиять показатель жесткости на качество жидкости?
Жесткость воды и ее показатели являются позволительными и удовлетворительными, в зависимости от цели использования жидкости. Если вода предназначается для использования в бытовых целях, показатели ее жесткости не должны превышать 2-6 мг на литр. Такая концентрация солей кальция считается максимально допустимой для бытового использования и не вредит человеческому здоровью. Прибор для измерения жесткости воды показывает, что промышленные цели использования воды могут повышать показатель жесткости до 10 мг на литр, однако не более этих рамок. Важно отметить, что вода с высоким показателем жесткости является, как правило, слишком горькой и имеет характерный запах, а также может оказывать патогенное воздействие на пищеварительную систему и желудочно-кишечный тракт, что делает ее непригодной для использования в пищевых или бытовых целях.
Важно сказать, что Всемирная организация здравоохранения проводит множество исследований и до сих пор не может найти единого ответа на вопрос о том, насколько велика патогенность влияния жесткой воды на человеческий организм и полезно ли постоянное использование в пищу только мягкой и фильтрованной воды без примесей солей и кальция. Предварительные исследования говорят о том, что некоторые типы вод с повышенным показателем жесткости могут провоцировать сердечно-сосудистые заболевания, проблемы с суставами и каменные болезни.
Специалисты компании ЭкоТестЭкспресс производят качественную аналитику жесткости воды в зависимости от требуемых целей и особенностей проверки. Связаться с нами, оставить заявку можно в онлайн-форме ниже.
- жёсткой называется вода с большим содержанием солей,
- мягкой с малым содержанием
- временная (карбонатная) жёсткость , - обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО 3) 2 ; Mg(НСО 3) 2 ,
- постоянная (некарбонатная) жёсткость - вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO 4 , CaCl 2 , MgSO 4 , MgCl 2).
Нормы жесткости воды - в 99,99% случаев речь идет о временной жесткости, данные ВСТ:
|
Жесткость воды, принятая в РФ |
Жесткость воды по нормам США |
||||||||
|
°Ж = |
ppm = мг/л |
gpg |
°Ж = |
ppm = мг/л |
gpg |
||||
|
1. Мягкая вода |
< 5,608 °dGH |
Мягкая вода = Soft water |
< 3,361 °dGH |
||||||
|
2. Вода средней жесткости |
5,608 - 28,04 °dGH |
Вода средней жесткости = Moderate hardness water |
3,361 - 6,724 °dGH |
||||||
|
3. Жесткая вода |
Жесткая вода = Hard hardness water |
6,724-10,085 °dGH |
|||||||
|
Очень жесткая вода = Very Hard hardness water |
> 10,085 °dGH |
||||||||
Сравнение принятных норм жесткости воды в РФ и Европе (Германии), данные Эколайн:
Жесткость воды в некоторых городах мира - данные МВК - неизвестной достоверности:)
| Жесткость, °Ж | Кальций, мг/л | Магний, мг/л | |
|---|---|---|---|
| Москва | 2,0-5,5 | 46 | 11 |
| 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 |
- 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 официально ничем не лучше воды из-под крана
Перевод единиц и градусов жесткости воды - в 99,99% случаев речь идет о временной жесткости:
| °Ж = 1 мг-экв/л |
mmol/L | ppm, mg/L | dGH, °dH | gpg | °e, °Clark | °fH | |
| 1 русский °Ж = 1 мг-экв/л это: | 1 | 0,5 | 50,05 | 2,804 | 2,924 | 3,511 | 5,005 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ммоль/л = mmol/L это: | 2 | 1 | 100.1 | 5.608 | 5.847 | 7.022 | 10.01 |
| 1 американский° ppm w = mg/L = American degre: | 0,01998 | 0.009991 | 1 | 0.05603 | 0.05842 | 0.07016 | 0.1 |
| 1 немецкий° dGH, °dH это: | 0,3566 | 0.1783 | 17.85 | 1 | 1.043 | 1.252 | 1.785 |
| 1 американская популярная ед. gpg это: |
0,342 | 0.171 | 17.12 | 0.9591 | 1 | 1.201 | 1.712 |
| 1 английский °e, °Clark это: | 0,2848 | 0.1424 | 14.25 | 0.7986 | 0.8327 | 1 | 1.425 |
| 1 французский °fH это: | 0,1998 | 0.09991 | 10 | 0.5603 | 0.5842 | 0.7016 | 1 |
| Пример: 1 °Ж = 50,05 ppm | |||||||
- американские градусы жесткости воды
, внимание тут два пункта:
- gpg = Grains per Gallon : 1 (0.0648 г) CaCO 3 в 1 (3.785 л) воды. Поделив граммы на литры получаем: 17.12 мг/л СаСО 3 - это не "американский градус", но очень употребляемая в штатах величина жесткости воды.
- американский градус = w = mg/L = American degre: 1 часть CaCO 3 в 1000000 частей воды 1мг/л CaCO 3
- английские градусы жесткости воды = °e = °Clark: 1 (0.0648 г) в 1 (4.546) л воды = 14.254 мг/л CaCO 3
- французские градусы жесткости воды (°fH or °f) (fh): 1 часть CaCO 3 в 100000 частей воды, или 10 мг/л CaCO 3
- немецкие градусы жесткости воды = °dH (deutsche Härte = "немецкая жесткость" может быть °dGH (общая жесткость) или °dKH (для карбонатной жёсткости)): 1 часть оксида кальция - СаО в 100000 частей воды, или 0.719 частей оксида магния - MgO в 100000 частей воды, что дает 10 мг/л СаО или 7.194 мг/л MgO
- русский (РФ) градус жесткости воды °Ж = 1 мг-экв/л: соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр, что дает 50,05 мг/л CaCO 3 or 20.04 мг/л Ca2+
- ммоль/л = mmol/L: соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 100.09 мг/л CaCO 3 or 40.08 мг/л Ca2+
Методы устранения жесткости воды
- Термоумягчение
. Основан на кипячении воды, в результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи:
- Ca(HCO 3)2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O.
- Кипячение устраняет только временную (карбонатную) жёсткость. Находит применение в быту.
- Реагентное умягчение
. Метод основан на добавлении в воду кальцинированной соды Na2CO3 или гашёной извести Ca(OH)2. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Например, добавление гашёной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:
- Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
- Лучшим реагентом для устранения общей жесткости воды является ортофосфат натрия Na3PO4, входящий в состав большинства препаратов бытового и промышленного назначения:
- 3Ca(HCO 3)2 + 2Na 3 PO4 → Ca 3 (PO4)2↓ + 6NaHCO 3
- 3MgSO 4 + 2Na 3 PO 4 → Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4
- Ортофосфаты кальция и магния очень плохо растворимы в воде, поэтому легко отделяются механическим фильтрованием. Этот метод оправдан при относительно больших расходах воды, поскольку связан с решением ряда специфических проблем: фильтрации осадка, точной дозировки реагента.
- Катионирование
. Метод основан на использовании ионообменной гранулированной загрузки (чаще всего ионообменные смолы). Такая загрузка при контакте с водой поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец). Взамен, в зависимости от ионной формы, отдаёт ионы натрия или водорода. Эти методы соответственно называются Na-катионирование и Н-катионирование.
- При правильно подобранной ионообменной загрузке жёсткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 °Ж, при двухступенчатом — до 0,01 °Ж.
- В промышленности с помощью ионообменных фильтров заменяют ионы кальция и магния на ионы натрия и калия, получая мягкую воду.
- Обратный осмос
. Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны (как правило, полиамидные). Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %.
- Различают нанофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам нанометров) и пикофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам пикометров).
- В качестве недостатков данного метода следует отметить:
- - необходимость предварительной подготовки воды, подаваемой на обратноосмотическую мембрану;
- - относительно высокая стоимость 1 л получаемой воды (дорогое оборудование, дорогие мембраны);
- - низкую минерализацию получаемой воды (особенно при пикофильтрации). Вода становится практически дистиллированной.
- Электродиализ . Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля. Удаление ионов растворенных веществ происходит за счёт специальных мембран. Так же как и при использовании технологии обратного осмоса, происходит удаление и других солей, помимо ионов жёсткости.
- Дистиляция: Полностью очистить воду от солей жёсткости можно дистилляцией .
О том, что вода может быть жесткой и мягкой, слышал каждый из нас – реклама постоянно сообщает нам, что стирать в жесткой воде нельзя и рассказывает о героической борьбе современных хозяек с накипью в чайнике и белым налетом на плитке в ванной. Но что мы знаем про влияние жесткой воды на организм человека в действительности, если не брать в расчет устоявшиеся штампы, которые, порой, имеют мало общего с реальностью?
Почему вода бывает жесткой
Казалось бы, как жидкость, тем более, вода может быть жесткой? Оказывается, может, хотя, это понятие, конечно, не связано с твердостью или мягкостью в буквальном, более привычном для нас значении этого слова. Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния.
Чем больше концентрация гидрокарбонатов, тем выше жесткость воды. С этой точки зрения принято выделять два вида жесткости:
- общая или карбонатная. Она обусловлена наличием таких солей кальция и магния, которые характеризуются слабой устойчивостью к разрушению под воздействием внешних факторов. Именно поэтому такую жесткость еще называют временной или устранимой;
- некарбонатная , в этом случае в воде присутствует большое количество кальциевых солей сильных кислот. Разрушить такие соединения, чтобы устранить жесткость, оказывается не так просто.
Общая жесткость представляет собой сумму карбонатной и некарбонатной жесткости, поэтому данный показатель не постоянен и может меняться в зависимости от условий использования воды. Это обстоятельство обязательно следует учитывать при изучении влияния жесткой воды на организм человека.
Как жесткая вода влияет на человека
Если при длительном использовании без соответствующих профилактических мер, вода с повышенным содержанием сильных солей кальция способна разрушать даже самый износостойкий металл, то каким же губительным может быть влияние жесткой воды на организм человека?
Больше всего страдают, конечно же, органы пищеварения. Соли жесткой воды, попадая в организм, соединяются с животными белками. Образовавшиеся в результате такой реакции вещества оседают на стенки желудка и пищевода, покрывая его устойчивой пленкой. Это затрудняет процесс перистальтики, нарушается работа ферментов. Итог – пониженная моторика желудка, некачественное переваривание пищи и, как следствие, накопление в организме солей и вредных отложений. Кроме того, частое употребление жесткой воды становится причиной дисбактериоза.
Некоторые соли, попадающие в организм с жесткой водой, образуют неорганические соединения, которые постепенно вытесняют из суставов синовиальную жидкость. Как известно, это вещество служит смазкой, благодаря которой обеспечивается подвижность суставов. В итоге, со временем суставы обрастают кристаллами, что становится причиной очень болезненных ощущений, возникающих даже при незначительном движении. С течением времени все это может развиться в такие неизлечимые заболевания, как артрит и полиартрит.
Жесткая вода пагубно влияет и на сердечно-сосудистую систему человека. В нормальной концентрации ионы кальция и магния способствуют релаксации сердечной мышцы. Однако в жесткой воде наблюдается недостаток ионов и переизбыток солей. Поэтому влияние жесткой воды на организм человека может выражаться в серьезных осложнениях работы сердца, вплоть до возникновения устойчивой хронической аритмии.
Употребление жесткой воды плохо сказывается на состоянии кожи , которая преждевременно стареет, теряет изначальную упругость и эластичность. Характерно то, что подобные последствия могут быть вызваны и наружным воздействием. Например, при обработке посуды с использованием специальных моющих средств, образующаяся пена оседает на коже, разрушает жировую пленку на ее поверхности и забивает поры. Последствия – сухость и шелушение. Конечно, такое воздействие обусловлено не только жесткой водой, но и свойствами моющих средств, содержащих большое количество различных химикатов. Однако контакт с жесткой водой значительно усиливает вредные свойства бытовой химии.
Напоследок заметим, что не так давно ученым удалось разрушить один из мифов о влиянии жесткой воды на организм человека. Долгое время считалось, что именно повышенная жесткость провоцировала образование камней в почках. Однако сегодня доказано, что главная причина возникновения камней – недостаток кальция в пище . Стремясь компенсировать нехватку кальция, организм начинает выщелачивать его из костей, но при этом большая часть высвобожденного вещества не усваивается и откладывается в организме в виде камней.
Способы защиты организма
Чтобы избежать разрушительного воздействия воды с повышенной жесткостью, специалисты рекомендуют отдавать предпочтение поверхностным источникам. Замечено, что жесткость поверхностных вод гораздо ниже того же параметра подземных источников . Кроме того, жесткость поверхностной воды может заметно колебаться в зависимости от сезона и погодных условий в местности добычи. Так, например, в конце весны, когда естественные источники обильно перемешиваются с талой и дождевой водой, наблюдаются наименьшие показатели жесткости. Своего максимума значения достигают к концу зимы.
А можно ли снизить влияние жесткой воды на организм человека? В принципе, да. Существует несколько способов устранения жесткости. Общую или карбонатную можно устранить обычным кипячением , в процессе которого карбонаты кальция выпадают в осадок – тот самый белый налет, который остается на стенках посуды и не попадает в наш организм. Умягчить некарбонатную воду можно добавлением в нее гашеной извести или соды , после чего воду придется подвергнуть соответствующей фильтрации.
Человек на 70-80% состоит из воды, которая является основным растворителем. С помощью нее в организме переносятся кислород, ферменты, гормоны, соли. В связи с этим особенно важным становится химический состав воды: чем больше в ней посторонних примесей, тем хуже она растворяет полезные вещества.
Абсолютно чистая вода в природе не встречается. Соприкасаясь с другими макро- и микроэлементами, она обогащается различными минералами, в частности, солями кальция и магния. Именно их содержанием обусловлено такое свойство, как жесткость: чем больше в воде солей кальция и магния, тем она жестче.
В нашей стране жесткость воды выражается в миллиграммах-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Очень мягкая вода – до 1,5 мг-экв/л, мягкая – от 1,5 до 4 мг-экв/л, вода средней жесткости – от 4 до 8 мг-экв/л, жесткая – от 8 до 12 мг-экв/л и очень жесткая – более 12 мг-экв/л. Допустимый предел жесткости воды для централизованного водоснабжения – 7 мг-экв/л.
Доказано, что жесткая вода негативно влияет на организм. При взаимодействии с мылом образуются «мыльные шлаки», которые не смываются с кожи, разрушают естественную жировую пленку, защищающую от старения и неблагоприятных климатических факторов, забивают поры, образуют на волосах микроскопическую корку, тем самым вызывая сыпь, зуд, сухость, перхоть, шелушение. Кожа не только преждевременно стареет, но и становится чувствительной к раздражениям и расположенной к аллергическим реакциям.
Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства питьевой воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Соли кальция и магния, соединяясь с животными белками, которые мы получаем из еды, оседают на стенках пищевода, желудка, кишечника, осложняют их перистальтику (сокращение), вызывают дисбактериоз, нарушают работу ферментов и в конечном итоге отравляют организм. Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка и накоплению солей в организме.
От воды, переполненной ионами кальция и магния, чрезмерно страдает сердечно-сосудистая система. Продолжительное использование жесткой воды чревато возникновением заболеваний суставов (артритов, полиартритов), образованием камней в почках и желчных путях.
Кроме того, что жесткая вода отрицательно влияет на здоровье, еще приносит много неприятностей в быту. Она нежелательная для мытья посуды и стирки – посуда тускнеет, а ткани быстро изнашиваются. Огромный вред наносится бытовой технике: бойлерам, стиральным и посудомоечным машинам, электрочайникам и кофеваркам. Соли кальция и магния, осаждаясь на нагревательных элементах, образуют твердые известковые отложения (накипь) и довольно скоро выводят оборудование из строя.
Следы жесткой воды видны невооруженным глазом: появляется белый налет на трубах, сантехнике, в системе отопления, бытовой технике, увеличивается расход моющих средств, «сворачивается» мыло при мытье и стирке, образуются пенообразные шлаки на коже и поверхностях.
Питьевая вода на отдельных территориях Республики Марий Эл отличается природным повышенным содержанием жесткости. Нестандартные пробы по показателю общей жесткости обнаруживаются санитарными врачами в рамках социально-гигиенического мониторинга, в ходе контрольно-надзорных мероприятий и рассмотрения обращений граждан.
Проводить очистку воды перед подачей населению должны соответствующие ресурсоснабжающие организации.
С жалобами на ненадлежащее качество питьевой воды можно обращаться в Управление Роспотребнадзора по Республике Марий Эл.
Муниципальное казенное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №11 городского округа город Михайловка Волгоградской области»
Кружок «Юный эколог»
Тема: «Влияние жесткой воды на организм человека и способы её очистки»
ученица 10 класса.
Руководитель: Попова Татьяна Васильевна
МКОУ «СОШ № 11», учитель химии.
2015 год
I . Введение
1. Актуальность исследования________________________________________________3
2. Объект и место исследования_______________________________________________3
3.Цель, задачи и методы исследования_________________________________________4
3. Обзор литературы по выбранной теме_____________________________________ _4-5
3.1. Жёсткая вода, виды жесткости и её происхождение _________________________ _5
3.2.Связь жёсткости воды с геологическим строением территории Михайловки_______5
3.3..Жёсткая вода и влияние солей жесткости на организм человека_______________6-7
3.4. Способы очистки питьевой воды_________________________________________7-8
II . Методика исследования
1.Доказательства жёсткости воды.______________________________________________9
2.Сравнительный анализ бытовых фильтров___________________________________9-12
3.Анализ способов очистки воды и видов фильтров, которые используются в семьях
учащихся нашей школы с 5 по 11 классы._____________________________________12-14
4. Определение финансовых затрат на решение проблемы чистой воды
в начальной школе________________________________________________________14-15
III . Заключение__________________________________________________ ____ ______ 16
IV .Список литературы ______________________________________________________17
I .Введение
На занятии кружка «Юный эколог» мы занимаемся изучением экологических проблем нашего микрорайона: села Себрово и посёлка Новостройка. Я живу в с. Себрово, меня заинтересовала проблема жесткости воды в школе и дома, (мой дом находится рядом со школой). Тема моей исследовательской работы: «Жёсткая вода и её влияние на организм человека».
Гипотеза, выдвинутая мной: вода по своему химическому составу жёсткая. Жёсткая вода оказывает негативное влияние на организм человека.
1. Актуальность исследования
Вода необходима для жизни, производственных, сельскохозяйственных нужд человека. Каждый из нас нуждается в чистой воде. Она - основа здоровой жизни. К сожалению, мы не можем полагаться на чистоту воды прямо из крана. Даже если она прозрачна на вид и отсутствует неприятный запах, вода содержит невидимые невооруженным глазом загрязнения, которые являются угрозой для нашего здоровья. Из воды, поступающей к нам в дом через водопровод, в настоящее время выделено свыше двух тысяч различных загрязнений. В списках значатся пестициды, гербициды, свинец, моющие средства и др. Через воду распространяются возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, дизентерии, холеры и др.). До 30% заболеваний на Земле возникает из-за плохой питьевой воды и неисправности канализации.
2. Объект и место исследования.
Объектом является подземная вода с. Себрово.
Предметом данной исследовательской работы является изучение эффективности применения различных фильтров для снижения жёсткости воды.
Место исследования – с. Себрово. ул.Сибирская №42 (это мой домашний адрес),
ул. Байкальская №26 (это адрес моей школы).
Сроки проведения: сентябрь – октябрь 2015 года.
3.Цель, задачи и методы исследования.
Цель работы : выявить влияние жёсткости воды на организм человека и оценить существующие способы очистки воды.
В процессе выполнения моей исследовательской работы я поставила перед собой следующие задачи:
Изучить влияние жёсткости воды на организм человека.
Дать анализ способов очистки воды и видов фильтров, которые используются в семьях учащихся нашей школы с 5 по 11 классы.
Проверить, как решается проблема жёсткой воды в школе.
Методы исследования:
1.Наблюдение.
3. Обобщение.
4.Статистический метод.
3. Обзор литературы по выбранной теме:
3.1. Жёсткая вода, виды жесткости и её происхождение.
В ходе работы были изучены публикации отечественных и зарубежных авторов по проблемам жёсткости воды, свойств жёсткой воды, а также влияния жёсткой воды.
Что такое жёсткая вода.
Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния. Степень жесткости зависит от наличия в воде солей кальция и магния (соли жесткости) и измеряется в миллиграмм - эквивалент на литр (мг-экв/л). По нормативам ГОСТА воду – более 7 мг – экв. л – принято считать жёсткой. Жесткость может создать проблемы. При принятии ванны, мытье посуды, стирке, приготовлении пищи жесткая вода гораздо менее эффективна, чем мягкая. Катионы Ca и Mg взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок (Ca 2+ взаимодействует с HCO3 - ,Mg 2+ + с SO4 2-) Жесткость воды во многом определяет пригодность воды для использования как промышленных, так и в бытовых целях.
Виды жесткости:
Карбонатная жесткость. Присутствуют в воде гидрокарбонаты и кальция и магния. Устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. Некарбонатная жесткость. Присутствуют сульфаты и хлориды кальция и магния. При кипячении не устраняется (постоянная жесткость). Общая жесткость представляет собой сумму карбонатной и некарбонатной жесткости.
Происхождение жесткости.
Ионы кальция Ca 2+ и магния Mg 2+ , а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов CaCO 3 MgCO 3 . 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. CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3 ) 2 . . Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. 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.
3.2.Связь жёсткости воды с геологическим строением территории Михайловки.
Геогорнотехнические системы находятся под влиянием разновозрастных водоносных горизонтов. В пределах Доно-Медведицкого вала на условия добычи известняков оказывает влияние водоносный средне-верхнекаменноугольный комплекс (C2-3), при добыче мела – водоносный альбсеноманский терригенный комплекс (K1 al-s) и локально-водоносный турон-коньякский меловой комплекс (K2 t-k) . На этой территории прослеживается наибольшая глубина залегания грунтовых вод – более 20 м. ГТС Приволжской возвышенности расположены в зоне палеогенового (P), неогенового N2 1er (ергенинского) и неоген-четвертичного терригенно-аллювиального (N+Q) водоносных комплексов . Здесь глубина грунтовых вод составляет до 20 м.
3.3.Жёсткая вода и влияние солей жесткости на организм человека.
1. Оказывается, чем жестче вода, тем хуже она оказывает влияние на организм. Жесткость воды неблагоприятно влияет на кожу, обусловливая ее преждевременное старение. При взаимодействии солей жесткости с моющими веществами происходит образование осадков в виде пены, которая после высыхания остается в виде микроскопической корки на человеческой коже, на волосах. Главным отрицательным воздействием этих осадков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку (защищающую кожу от старения и неблагоприятных климатических воздействий), которой всегда покрыта нормальная кожа. Из-за этого забиваются поры, появляются сухость, шелушение, перхоть. Кожа не только рано стареет, но становится аллергичной и чувствительной к раздражениям.
2. Высокая жесткость оказывает отрицательное действие на органы пищеварения. Соли жесткости, соединяясь с животными белками, находящимися в нашей пище, оседают на стенках пищевода, желудка, кишечника, мешая перистальтике, вызывая дисбактериоз, нарушая работу ферментов и отравляя организм. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка, к накоплению солей в организме.
3.Больше всего от воды переполненной ионами кальция и магния страдает сердечно - сосудистая система. (Ca контролирует ритм сердца, необходим для сокращения и релаксации, в том числе и сердечной мышцы)
4.Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к заболеванию суставов (артриты, полиартриты). В человеческом теле можно выделить семь основных типов соединения костей, обеспечивающих различную степень их подвижности. Между соединяемыми элементами находится прозрачно-желтая жидкость, называемая в медицине синовиальной. Она играет роль смазки, позволяя костям легко поворачиваться относительно друг друга в месте соединения. Если же вместо такой жидкости там оказываются неорганические минералы, поступившие с питьевой водой, и ядовитые кристаллы, то каждое такое перемещение будет даваться человеку с трудом, вызывая при этом болезненные ощущения.
5.Существует мнение, что жесткость воды приводит к образованию камней в почках и желчных путях. Интересен тот факт, что камни в почках образуются из-за недостатка кальция в пище. Научные эксперименты доказывают, что камни формируются не из кальция, усвоенного из пищи. Были проведены эксперименты с использованием радиоактивных меток на кальции в пище. Когда почечные камни и шпоры позже исследовались, в них не было ни единого радиоактивного кальция. Таким образом, было доказано, что 100% почечных камней и костяных шпор строятся из кальция, выщелачиваемого из костей для нейтрализации кислотности жидких сред организма. С другой стороны, Mg является антагонистом Ca в обменных процессах. При избытке Mg увеличивается выведение Ca из организма, то есть Mg начинает вытеснять Ca из тканей и костей, что ведёт к нарушению нормального костеобразования.
3.4. Способы очистки питьевой воды
Кипячение
Кипячение является самым доступным способом, который позволяет провести эффективное очищение воды для питья в домашних условиях. Кипятить воду следует примерно 15 минут, что поможет уберечь себя и близких от возбудителей серьёзных заболеваний. Кипячение позволяет сделать воду более мягкой и очистить её от солей, которые оседают на стенки и дно сосуда. После кипячения воду, находящуюся на дне, рекомендуется слить.
Перед употреблением кипячёная вода должна немного отстояться, держать её можно в закрытом сосуде, чтобы избежать попадания пыли и болезнетворных микроорганизмов. Так как в кипячёной воде очень быстро развиваются микробы, хранить её долго не следует. Минусом такого способа очищения питьевой воды является то, что под воздействием хлора и высокой температуры увеличивается содержание вредных примесей органического характера, которые не добавляют здоровья нашему организму.
Отстаивание . Обезопасить воду для питья в домашних условиях поможет метод отстаивания. Отфильтрованную воду из колодца (или воду из водопровода) поставить отстаиваться на 5-6 часов. В нижней части посуды соберется вода, обогащенная веществами с большим удельным весом (карбонат кальция, некоторые тяжелые металлы и др.). Эту часть жидкости (примерно 1/3 часть) нужно слить (аккуратно, чтобы не взбаламутить жидкость, опускаем туда тонкий резиновый шланг, втягиваем в себя воздух, как делают автомобилисты или аквариумисты и сливаем).
Замораживание . Очищение в домашних условиях питьевой воды можно провести с помощью её частичного замораживания. Следует отметить, что вначале происходит замерзание более чистой и пресной воды, затем кристаллизируется вода, содержащая различные примеси и соли. Для проведения такой операции берётся отстоянная вода, которую наливают в ёмкость и ставят в морозильную камеру. Очень важно так рассчитать время, чтобы вода замёрзла примерно наполовину, именно замёрзшая часть впоследствии используется для питья и приготовления пищи. Следует отметить, что талая вода претерпевает некоторых структурных изменений, которые создают определённый целебный эффект. В зимнее время года очищать воду для питья можно с помощью природных сил, проводя замораживание на чистом открытом воздухе. Такая вода сохраняет целебные свойства ещё на протяжении некоторого времени после оттаивания.
II . Методика исследования
1.Доказательства жёсткости воды.
Цель: доказать, что вода на территории с. Себрово является жёсткой.
Ход работы :
в течение 2 месяцев я кипятила воду в одной ёмкости, не добавляя пищевую соду. При визуальном осмотре наблюдается большое количество накипи, что свидетельствует о большом содержании гидрокарбонатов кальция и магния.
Вывод : подземнаявода с. Себрово является жёсткой.
2.Сравнительный анализ бытовых фильтров.
Цель: сравнить бытовые фильтры по степени очистки воды и дать рекомендации эффективности их использования.
Название и внешний вид
Принцип работы
Слож-ность установ-ки
Преимущества
Недостатки
Двухколбовые проточные фильтры
В этом варианте используются два картриджа. Это может быть либо механика и уголь, либо механика и ионообменная смола. Выбор картриджа зависит от того, нужно умягчить воду (используется ионообменная смола) или убрать хлор (уголь) Умягчение воды с помощью ионообменной смолы происходит благодаря удалению из жидкости ионов кальция и магния, а также солей, вызывающих жесткость воды. Ионообменный картридж может самостоятельно регенерироваться в домашних условиях по истечению ресурса.
Требуется
специа-лист
угие загрязнения;
Трехколбовые проточные фильтры
Активированный уголь удаляет хлор, хлорорганические соединения, фильтр, а также уже очищенную воду от микроорганизмов; Слой из спрессованного активированного кокосового угля очищает воду на последнем этапе от всех остатков вредных веществ, в том числе, от частичек фильтрующих элементов. Ионообменная смола снижает жесткость и минерализацию воды, удаляет из нее цветные и тяжелые металлы, соединения железа и радионуклиды; Пористое полипропиленовое волокно удаляет из воды механические примеси, задерживает частички фильтрующих элементов; Полимерный сорбционный материал удаляет органические соединения, которые дают воде желтый цвет, также удалит остаточное железо и алюминий; Смесь активированных углей с добавкой серебросодержащего компонента удаляет остатки хлора, органических соединений и железа. Улучшает вкус и запах очищенной воды и гарантируется микробиологическую стабильность очищенной жидкости;
Требуется
Если выбрать картридж с тремя колбами оптимально правильно, то можно будет убрать из воды 99% хлора, запаха и хлорорганики, диоксинов,также 80% жесткости воды, 75% железа и 60% органики.
Подключаются к водопроводу напрямую; Нет ограничений в количестве чистой воды, которую можно получить; Отдельный удобный кран, который всегда впишется в интерьер Эстетичный внешний вид. Фильтр устанавливается под раковиной и его просто не видно; проточный фильтр дает более высокую степень очистки воды. Большие ресурсы картриджей.
Сложная замена картриджа , при установке требу ет дополнительн ый монтаж, пропускают вирусы, бактерии и другие загрязнения;
Высокая цена.
Настольные проточные фильтры
О чищает воду от загрязнений, хлора, нерастворимых примесей, смягчает воду, корректирует содержание железа и тяжелых металлов, снижает степень минерализации. Картридж рассчитан на очистку 1000-2000 литров
Не требуется
Не требует дополнительно монтажа. Просто его надо подключить к крану с питьевой водой
Габариты.
Фильтры-кувшины
Скорость фильтрации «кувшинов» равняется от 0,05 до 0,25 литров в минуту .
Кассета БАРЬЕР-6 (Жесткость) содержит высококачественную ионообменную смолу, которая эффективно снижает содержание ионов кальция и магния в воде, уменьшая ее жесткость и таким образом производя эффективное умягчение воды.
Не требуется
Небольшая цена: стильный фильтр-кувшин стоит порядка 400 рублей, а картридж – от 100 до 300 рублей.
Один картридж очищает – 100-400 литров
Вывод: при сравнительной характеристике различных бытовых фильтров – наибольшее число преимуществ имеет фильтр – кувшин с кассетой «Барьер», который по цене доступен большинству населения и не требует установки.
3.Анализ способов очистки воды и видов фильтров, которые используются в семьях учащихся нашей школы с 5 по 11 классы.
А. Цель: провести статистический анализ среди учащихся с 5 по 11 классы по следующим вопросам:
1) осведомлённость учащихся о воздействии жёсткой воды на организм человека;
2) использование различных способов очистка в домашних условиях;
Ход работы :
Среди учащихся с 5 по 11 классы были проведены анкеты, результаты обработки, которых приведены ниже:
Всего в классе
Владеют информацией о влиянии жёсткой воды для здоровья человека
Не владеют информацией о влиянии жёсткой воды для здоровья человека
Используют для уменьшения жёсткости воды:
Кипячение
Бутилиро-
ванную воду
Другие методы
(привозная вода из городских колонок)
Вывод: осведомлённость учащихся о влиянии жёсткой воды на организм человека возрастает с возрастом, это зависит от информации, которую получают на уроках экологии и химии. Предпочитаемые способы очистки воды – это различные фильтры.
Б. Цель: выявить предпочитаемые виды фильтров, которые используют семьи учащихся с 8 по 11 классы.
Всего фильтров
Двух- и трёхколбовые проточные фильтры
Настольные проточные фильтры
Фильтры – кувшины с кассетой «Барьер»
Вывод: наименьшее количество использованиядвух- и трёхколбовых проточных фильтров и наибольшее – фильтров- кувшинов связано со сложностью установки и ценой товара.
4. Определение финансовых затрат на решение проблемы чистой воды в начальной школе.
Цель: определитьзатраты на одного ученика в год при использовании бутилированной воды в начальной школе.
Ход работы:
Все классы начальной школы покупают бутилированную воду «Источник в песках». Я взяла для расчёта 3 класса:
Количество учащихся
За какое время используется
Стоимость 1 бутыли
Сумма на 1 ученика за месяц
Сумма на 1 ученика за учебный год
(округляем до рублей)
19 руб. 20 коп.
17 руб. 14 коп.
155 рублей
18 руб. 46 коп.
167 рублей
Вывод: расчёты показали, что расходы на бутилированную воду «Источник в песках» в течение года незначительны и разве возможно сравнить здоровье и ту сумму, которая тратится на чистую воду.
Природная питьевая вода от Производства Кумылженских минеральных вод добывается из скважины глубиной 140 м в районе станицы Кумылженской Волгоградской области. То есть в экологически чистом районе, расположенном на территории природного парка «Нижнехоперский», в трехречье Дона, Хопра и Медведицы. Технология обработки. В станице Кумылженская Волгоградской области находится производство по добыче воды. Производство представляет собой завод с отдельными цехами по розливу 18,9л. и 5 л. тары, тёплыми складскими помещениями. Общая площадь производства 300000 кв.м. Производство всё механизировано. Местные песчаные породы являются великолепным природным фильтром, поэтому вода от Производства Кумылженских минеральных вод настолько чиста, что её обработка заключается только в механической очистке. Ее химический состав не подвергается ни малейшему изменению. Розлив осуществляется на высокопроизводительном американском оборудовании Cap Snap, используется паллетная погрузка продукции. Предприятие работает с 2002 года, стабильно сохраняя качество продукции. Качество, по мнению специалистов, химический состав воды очень схож с чистейшей водой озера Байкал ...
III . Заключение
На основании проведённых исследований я сделала следующие выводы:
По результатам исследования вода в микрорайоне Новостройка – жесткая.
Жесткая вода оказывает негативное влияние на здоровье человека (на основании изученной литературы).
Жёсткость может оказать отрицательный эффект на баланс минеральных веществ в организме человека, оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Она негативно влияет на органы пищеварения, суставы.
Жесткая вода устраняется в процессе кипячения.
Необходимо применять бытовые фильтры для устранения жесткости питьевой воды.
Самое дорогое для человека – это здоровье. Поэтому наши родители и мы должны делать всё необходимое для его сохранения. Проблема чистой воды очень важная. Практически каждая семья может выбрать тот способ очистки воды, который доступен по цене. С результатами своей работы выступила на заседании кружка «Юный эколог». Подготовила буклет на тему: «Чистая вода - залог здоровья человека» (Приложение 1) и провела работу среди учащихся 7-9 классов по теме моей работы.
В перспективе, планирую продолжить пропаганду использования чистой воды среди взрослого населения на родительских собраниях.
Список литературы
1. Доклад о состоянии окружающей среды Волгоградской области в 2009 году. – М. : Глобус, 2010. – 304 с. 4.
2.Журин А.А. «Лабораторные опыты и практические работы по химии» (учебное пособие) – М., «Аквариум», 1997
3.Лурье Ю. Ю., Аналитическая химия промышленных сточных вод. М., 1984. В. А. Гладков.
4.Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши, под ред. А. Д. Семенова. Л., 1977 5. Унифицированные методы исследования качества вод. ч. 1. Методы химического анализа вод. кн. 1, 2, 3 изд.. М., 1977
6.Шевченкова Т.Ф. «Геология Брянской области» Брянск, 1992 7.Интернет http://
http://nsportal.ru/sites/default/files/2014/05/20/zagryaznenie_vody.docx
7.Энциклопедия по экологии. – М., Аванта плюс, 2003.
