Какво е твърда вода? Калций, магнезий, мерни единици за твърдост и как да измерите стойността си
Твърдата вода е вода с относително висока концентрация на разтворени калций и магнезий, която почти винаги се посочва като еквивалентно количество калциев карбонат (CaCO3). Терминът описва химично свойство, а не нещо, което можете да видите: не можете да разберете само като погледнете чаша вода дали тя се смята за твърда, макар че натрупването на котлен камък по нагревателя на чайника или сапунът, който трудно се пени, са често срещани признаци, проявяващи се впоследствие. Котленият камък е тебеширен налеп, често бял или сив, който се образува, когато част от разтворения калций се утаи, обикновено при нагряване на водата или при оставянето ѝ да се изпари.
- Твърдостта измерва конкретно разтворените калций и магнезий, а не всички разтворени във водата вещества; по-широкият показател си има собствено име — общо количество разтворени вещества (TDS) — и отделна статия.
- В зависимост от страната комуналните дружества и лабораториите отчитат твърдостта в различни единици, сред които mg/l като CaCO3, грани на галон и немски, френски или английски градуси; всички те описват една и съща концентрация на минерали.
- Твърдостта има две химични форми — временна и постоянна — и само едната изчезва, когато преварите водата.
- Отчетът за качеството на водата от вашия доставчик е най-надеждният начин да разберете действителната стойност за домакинството си, защото твърдостта се различава в различните райони, а понякога и от улица до улица в рамките на един и същи град.
Какво всъщност правят разтворените калций и магнезий
Когато геолозите и водоснабдителните дружества говорят за твърдост, имат предвид общата концентрация на разтворените във водата калциеви и магнезиеви йони, изразена като еквивалентното тегло на калциевия карбонат, което би съдържало същото количество от тези два метала (източник: USGS Water Resources — Обяснение на твърдостта на водата). Малко количество други разтворени метали също може да допринесе, но измерването се основава на калция и магнезия.
Полезно е да разграничаваме твърдостта от по-широкото понятие за общо количество разтворени вещества. TDS обхваща всичко, което е разтворено във водата — от натрий и хлорид до сулфат и наличните микроелементи — и има собствени показания от измервателни уреди и насоки, разгледани в отделна статия за това какво всъщност измерва TDS. Твърдостта е по-тясна, конкретна част от това общо количество: два определени минерала, измервани по собствена скала, защото именно те причиняват образуването на котлен камък и влияят на усещането на водата върху кожата и косата.
Откъде идва твърдата вода
Минералното съдържание се формира в земята много преди водата да стигне до чешмата. Докато пада, дъждът поглъща малко количество въглероден диоксид и става слабо киселинен. Когато тази леко киселинна вода се просмуква през варовик, тебешир или гипсови скални пластове, тя разтваря калциеви и магнезиеви карбонати и сулфати от скалата и ги пренася в подземните води (източник: Wikipedia — Твърда вода). В районите с такава геология водоснабдяването естествено става богато на минерали.
Във водосборните басейни с по-твърди и по-малко пропускливи скали, като гранит, процесът е различен: разтварят се много по-малко калций и магнезий, така че събраната там вода остава естествено мека. Именно тази геоложка разлика е причината твърдостта да се променя рязко между два града, отдалечени само на кратко пътуване с кола, и националната средна стойност да ви казва много малко за водата във вашия дом.
Как се измерва твърдостта на водата: единици и преобразуване
Една и съща стойност за твърдостта може да бъде посочена в няколко различни единици в зависимост от източника на отчета. mg/l като CaCO3 е най-широко използваната международна референтна единица и числено е идентична с частите на милион (ppm). В американските отчети на водоснабдителните дружества често се използват грани на галон (gpg). В по-стара или европейска документация може да се срещнат немски (°dH), френски (°fH) или английски/Кларк (°e) градуси. Всички те са просто различни начини за изразяване на една и съща концентрация на калций и магнезий, така че при преобразуването се променя числото на страницата, а не самата вода.
Таблица за преобразуване на единиците за твърдост
| Единица | Еквивалент на 1 mmol/l Ca+Mg | Къде обикновено се среща |
|---|---|---|
| mg/l като CaCO3 (ppm) | 100,1 | Международна референтна единица; повечето лабораторни и комунални отчети |
| Грани на галон (gpg) | 5,847 | Материали за американски омекотители на вода и водоснабдителни дружества |
| Немски градуси (°dH) | 5,608 | Германия, Австрия, Швейцария и някои ръководства за уреди |
| Френски градуси (°fH) | 10,01 | Франция и някои други отчети от континентална Европа |
| Английски градуси / градуси Кларк (°e) | 7,022 | По-стари източници от Обединеното кралство |
(Данни за преобразуване според източника: Wikipedia — Твърда вода.) Ако в отчета ви вече е посочена мерната единица, обикновено няма нужда да преобразувате стойността: категориите по-надолу са посочени в mg/l като CaCO3, така че си струва да преобразувате именно към тази единица, ако вашето измерване е в gpg или градуси.
Временната и постоянната твърдост не са един и същ проблем
Общата твърдост в отчета е едно число, но всъщност се състои от два химически различни компонента и това разграничение е важно за избора на решение. Временната (карбонатна) твърдост се дължи на разтворени калциеви и магнезиеви бикарбонати. Нагряването на водата отделя разтворения въглероден диоксид и утаява калциевия карбонат, което е причината видимият котлен камък да се натрупва най-напред в чайници, бойлери и тръби за топла вода; както преваряването на водата, така и омекотяването с вар намаляват този тип твърдост (източник: Wikipedia — Твърда вода).
Постоянната (некарбонатна) твърдост се причинява главно от калциеви и магнезиеви сулфати и хлориди. Те остават напълно разтворени дори когато водата се нагрява, така че преваряването не намалява количеството им. За да се премахне постоянната твърдост, трябва да се отстранят самите калциеви и магнезиеви йони — именно за това е предназначен омекотителят на вода с йонен обмен. На практика чешмяната вода обикновено съдържа и двата вида, затова съветът „просто я преварете“ решава само част от проблема с котления камък, а не целия.
Колко твърда е „твърдата“ вода? Категориите
След като разберете стойността за вашата вода в mg/l като CaCO3, можете да я отнесете към четирите широко използвани категории: мека — 0–60, умерено твърда — 61–120, твърда — 121–180, а много твърда — над 180 (източник: USGS Water Resources — Обяснение на твърдостта на водата). Други организации публикуват свои варианти на тази скала с малко по-различни гранични стойности, затова приемайте посочените категории като ориентир, а не като единствено правилната класификация.
Важно е да сме точни относно мястото на твърдостта във федералните разпоредби на САЩ, защото формулировките в продуктовите страници и форумите често преувеличават значението ѝ. Вторичните стандарти на EPA са незадължителни насоки за естетически показатели, а не здравни норми, и самата твърдост не е включена в тази таблица като отделен регулиран показател. Тя се споменава само косвено — като забележим ефект, когато общото количество разтворени вещества надхвърли вторичната препоръчителна стойност от 500 mg/l (източник: EPA — Вторични стандарти за питейна вода). С други думи, федералните насоки разглеждат твърдостта като нежелано свойство, което влияе на вкуса, уредите и водопроводната система, а не като замърсител с установена задължителна здравна норма. Дали това определение подценява или надценява практическите неудобства за домакинството е отделен въпрос, разгледан по-подробно в статията за това дали твърдата вода наистина е вредна за вас.
Как да откриете стойността за вашата вода
Най-надеждна е стойността, публикувана от вашия доставчик. В САЩ всяка обществена водоснабдителна система издава годишен отчет за качеството на водата, често наричан Consumer Confidence Report, в който твърдостта обикновено е посочена заедно с калция, магнезия и TDS. Извън САЩ първата стъпка е съответният отчет на местния доставчик или обаждане до неговия отдел за обслужване на клиенти; той ще отразява водата във вашия квартал, а не национална средна стойност.
Когато няма достъпен отчет или искате сами да проверите водопроводната система в дома си, обикновено се използват тест-лента за домашна употреба или преносим измервателен уред. И двата варианта ще ви дадат ориентировъчна стойност, без да е необходима лаборатория, макар че изборът на метод и марка е отделен въпрос от разбирането на значението на получената стойност.
Какво могат и какво не могат да направят филтрите за душ и чешма
Важно е да разбираме какво всъщност променя филтърът с активен въглен или KDF, защото наименованията на някои от тези продукти може да внушават повече, отколкото потвърждават техническите им спецификации. На продуктовата страница на Filtered Showerhead е описан 20-степенен патрон с пълнеж от KDF-55 и калциев сулфит, резба 1/2" BSP и приблизително три месеца употреба на патрон, като е посочено, че филтрира хлор и тежки метали. На страницата не се твърди, че патронът омекотява водата или намалява разтворените калций и магнезий.
Това разграничение е важно независимо кой филтър разглеждате: филтрите с активен въглен и KDF са предназначени за хлор, вкус, миризма и частици и това е наистина полезна функция за душ или кухненска чешма. Ако се опитвате да решите проблема с котления камък, а не с вкуса на хлора или металните частици, търсете категорията омекотители или кондиционери за вода, които работят чрез йонен обмен, а не чрез филтриране с активен въглен; това е различен продукт за различна задача, посочен тук неутрално, а не като реклама. За обработка на мястото, където водата влиза в сградата, която обхваща цялата къща, а не само един душ или кран, ръководството за филтриране на водата в цялата къща обяснява как работи тази категория.
След като знаете стойността за вашата вода и я преобразувате в правилната единица, ще можете уверено да разчитате всеки отчет за качеството на водата: да разберете дали основно става дума за временната твърдост, от която се оплаква чайникът, или за постоянната, с която може да се справи само омекотител, и коя категория продукти е предназначена да помогне във всеки отделен случай. Ако видимите петна от твърда вода по крановете и плочките вече са най-належащият проблем, разгледайте отделно как да премахнете петната от твърда вода, без да повредите покритието отдолу.