Природа жёсткой воды и последствия её использования. Влияние жесткой воды на здоровье человека

По телевизору то и дело мелькают сообщения о свойствах жесткой воды и ее вреде не только для бытовой техники, но и организма в целом. Что же это за вода и почему ее называют жесткой? Если удариться в научные факты и прибегнуть к помощи специальной литературы, то станет понятно, что степень жесткости определяют ионы кальция и магния. Чем их меньше, тем мягче и полезнее вода. И здесь справедливо встает вопрос о том, как определить в домашних условиях.

Зачем это нужно

Прежде чем решить поставленную задачу, необходимо разобраться, а нужно ли вообще знать, что такое как определить в домашних условиях ее степень и что необходимо делать в случае ее превышения.

Несомненно, каждый принимает решение самостоятельно, однако достаточно посмотреть на последствия применения излишне жесткой воды, и все сразу встает на свои места.

К чему приводит жесткая вода

Ежегодно бытовая техника страдает от накипи, образовавшейся в результате избытка солей в воде, а это значит, ее эффективность снижается в среднем на 20 %.

Из-за скопившегося известкового налета отопительные приборы испытывают трудности в теплоотдаче. Начинают расти затраты на электроэнергию.

Требуется большее количество чистящих средств, в связи с замедлением процесса пенообразования и утраты эффективности удаления загрязнений.

Вступая в связь с моющими веществами шампуней и гелей для душа, жесткая вода образует невидимую пленку на теле, способную вызвать раздражение и сухость.

Теперь отвечаем на вопрос о том, как узнать жесткость воды в домашних условиях. Определите, сколько мл мыльного раствора было потрачено. Полученные данные умножьте на 2. Результат будет равняться степени жесткости.

4. Обратите внимание, как часто образуется накипь на чайнике. Чем чаще это происходит, тем больше в составе воды солей, а также кальция и магния, которые способствуют образованию налета.

5. Замечали ли вы, что брызги на стекле, высыхая, оставляют белые следы?

Это служит еще одним подтверждением жесткости воды.

6. Отличным помощником в решении этой задачи станет обыкновенная марганцовка. Контактируя с солями жесткости, марганцовка приобретает желтый оттенок. Если такого не произошло, с водой все в порядке.

7. Можно воспользоваться специальным тестом, идентифицирующим жесткость воды.

Как определить в домашних условиях результат, подскажет индивидуальная инструкция. Зачастую достаточно опустить тестер в воду, подождать несколько секунд и наблюдать за изменением окрашивающейся полоски.

Как смягчить воду

Итак, способов узнать, насколько жесткая вода, довольно много. Если вы обнаружили, что качество воды вас не устраивает, то воспользуйтесь некоторыми советами.

1. Самый известный метод, которым пользуются все, не задумываясь об истинном предназначении, это кипячение воды. Достаточно прокипятить воду в течение часа, а затем дать ей остыть, как на дне образуется осадок. В дальнейшем убрать его можно путем процеживания. Конечно, таким способом избавиться от солей не удастся, а вот немного смягчить воду представится возможным.

2. Нейтрализовать соль можно щелочью, которая содержится в соде. ¼ чайной ложки на стакан воды - и степень жесткости заметно уменьшена. Многие проверили это на практике!

3. Щелочь можно заменить миндальными отрубями. Они являются конечным продуктом переработки семян миндаля. Столовой ложки на стакан воды вполне хватит.

4. Наиболее простым вариантом является покупка специального фильтра. Однако исследование мнений пользователей на основе отзывов показало, что эффективности в использовании фильтров не наблюдается. Более того, необходимо постоянно следить за системой очистки воды и периодически менять некоторые элементы. Зачастую своевременно это сделать не представляется возможным, и вредные вещества снова оказываются в воде.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое жесткость воды, как определить в домашних условиях ее степень и смягчить при помощи подручных средств. Несомненно, в вопросах качества питьевой воды стоит довериться профессиональным разработкам: специальным полоскам или измерительным устройствам, показывающим количество жестких солей. Однако если такая возможность не представляется, то решить проблему можно самостоятельно, не выходя из дома.

Жесткость воды - это совокупность физических и химических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов (преимущественно кальция и магния).

Повышенная жесткость означает повышенное содержание растворов этих солей. Этот термин имеет вполне бытовое происхождение. Одежда, выстиранная в жесткой воде с помощью мыла (на основе жирных кислот) приобретала жесткость на ощупь. Связано это с тем, что ткань впитывает кальциевые и магниевые соли жирных кислот, которые образуются при стирке в жесткой воде.

Источнико жесткости воды - горные породы (известняки, доломиты), через которые проходят грунтовые воды и насыщаются растворимыми элементами.

Под жесткость воды обычно подразумевают общую жесткость, которая делится на временную и постоянную.

Временная жесткость воды называется карбонатной. Она связана с наличием гидрокарбонатов кальция и магния в воде. Она и правда носит временный характер и ликвидируется нагревом воды.

Постоянная жесткость воды обусловлена наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов кальция и магния.

Жесткость воды выражается в гражусах жесткость или в ммоль экв/л.

Мягкой считается воды с наличием примесей до 2 ммоль экв/л.

Вода средней жесткости содержит примесей в количестве от 2 до 10 ммоль экв/.л.

Концентрация солей примесей больше 10 ммоль экв/.л означает повышенную жесткость воды.

Как уже говорилось выше жесткость воды нарастает в грунтовых водых. Но нарастает разная жесткость. В поверхностных водах суммарная жесткость по большей части (до 60%) состоит из временной жесткости. Она зависит от времени года и температуры. Поэтому самая высокая общая жесткость наблюдается в конце зимы, а самая низкая вов ремя паводков.

Следствия повышенной жесткости воды

Повышенная жесткость воды приводит к усиленному образованию накипи в паровых котлах, водонагревательных приборах и на металлической посуде. Это в свою очередь ведет к снижению теплообмена, повышенной затрате энергии на разогрев и перегреву металлических поверхностей, а соответственно и к порче приборов, труб и посуды.

Также в быту повышенная жесткость воды приводит к повышенному расходу мыла.

Качество тканей при стирке жесткой водой заметно ухудшается при осаждении на ней солей.

Также в жесткой воде плохой воде плохо развариваются мясо и овощи, так как катионы кальция образуют с белками нерастворимые соединения.

Магниевая жесткость придает воде горьковатый привкус. Однако, это, пожалуй, довольно редкий случай, когда повышенную жесткость можно определить сразу. Зачастую, беспечные обладатели новой скважины или колодца, хозяева квартиры, запускают воду в функциональный цикл не озаботившись сделать анализ воды. В результате через пару лет они обнаруживают, что назрела срочная необходимость ремонта. Самое неприятное, когда система водоснабжения иили отопления одома выходила из строя в зимнее время из-за накипи.

Жесткость воды может быть временной и постоянной. Временная появляется при дождевой воды с известняком, образуются двууглекислые соли магния и кальция - гидрокарбонаты. При кипячении они выпадают в осадок и образуют накипь. Вода, имеющая постоянную жесткость, содержит другие магниевые, кальциевые, калиевые и натриевые соединения. При кипячении они не способны выпасть в осадок, их необходимо устранять способом умягчения.

Особенно вредными являются сернокислые и хлористые соли магния: они разлагаются при высокой температуре, выделяя серную и соляную кислоту.

Жесткость воды в России выражается в миллиграмм-эквивалентах на один литр. Мягкая вода имеет 4 мг-экв/л, полужесткая - 4-8 мг-экв/л, жесткая - 8-12 мг-экв/л, очень жесткая - от 12 мг-экв/л. Допустимая предельная жесткости воды централизованного водоснабжения - 7 мг-экв/л.

Жесткую воду не рекомендуется использовать для стирки и мытья посуды, поскольку ткани изнашиваются, а посуда тускнеет. Большой вред такая вода наносит стиральным и посудомоечным машинам, кофеваркам и электрическим чайникам: осаждаясь на нагревательных элементах, соли магния и кальция образуют твердые известковые отложения.

Влияние жесткости воды на организм человека

Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) не установила какой-либо величины жесткости по показаниям влияния . Несмотря на то, что исследования выявили обратную между жесткостью воды и сердечно-сосудистыми болезнями, эти данные являются недостаточным для окончательного заключения. Также не доказано, что слишком мягкая вода способна оказывать отрицательное действие на баланс минеральных веществ в организме. Однако высокая жесткость делает воду хуже, придает ей горьковатый вкус, оказывает негативное действие пищеварения, в организме нарушается водно-солевой баланс, могут возникнуть различные аллергические реакции.

В результате использования жесткой воды происходит значительный перерасход моющих средств.

При взаимодействии жесткой воды с моющими веществами (стиральные порошки, мыло, шампуни) «мыльные шлаки», имеющие вид пены. После высыхания эта пена остается в виде на коже , белье, сантехнике. Отрицательное действие подобных шлаков на организм человека тем, что они начинают разрушать естественную жировую пленку, которой покрыта кожа, забивают поры. Признаком подобного негативного действия является характерный «скрип» чисто вымытых волос или кожи. В этом случае необходимо использование лосьонов, смягчающего и увлажняющего крема.

Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жесткость.

Общая жесткость - это природное свойство воды, обусловленное наличием так называемых солей жесткости, т.е. всех солей кальция и магния в сырой воде (сульфатов, хлоридов, карбонатов, гидрокарбонатов и др.).

Карбонатная жесткость - это жесткость, обусловленная присутствием гидрокарбонатов и карбонатов Са+ и Mg+, растворенных в сырой воде.

Устранимая, или гидрокарбонатная, жесткость - это жесткость, которую удается устранить при кипячении воды. Она обусловлена гидрокарбонатами Са+ и Mg+, которые во время кипячения воды превращаются в нерастворимые карбонаты, и выпадают в осадок:

Са(НС03)2 = СаС034- + Н2 0 + C 02 î .

Mg(HC03)2 = MgC034- + Н20 + С02Т.

Под постоянной жесткостью понимают жесткость кипяченой воды в течение 1 ч, которая обусловлена наличием хлоридов и сульфатов Са2+ и Mg2+, не выпадающих в осадок.

Сегодня общую жесткость воды выражают в единицах СИ - мг-экв/л. В прошлом пользовались градусами жесткости или "немецкими" градусами (°Н). Было принято, что 1 °Н жесткости отвечает 10 мг СаО в 1 л воды.

Вода с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л (10°) считается мягкой, от 3,5 до 7 мг-экв/л (10-20°) - умеренно жесткой, от 7 до 10 мг-экв/л (20-28°) - жесткой и свыше 10 мг-экв/л (28°) - очень жесткой.

Впервые норматив общей жесткости воды был предложен в 1874 г. в Германии в качестве средней величины жесткости воды водоемов Саксон-Веймарского герцогства. Этот норматив составлял 18-20°, или приблизительно 7 мг-экв/л. Такую же величину рекомендовал и Ф.Ф. Эрисман в 1898 г. Вскоре, принимая во внимание разные местные условия, для некоторых регионов были предложены другие нормативы.

Обосновывая норматив общей жесткости питьевой водопроводной воды, прежде всего необходимо учитывать ее влияние на органолептические свойства. Известно, что значительное содержание солей жесткости, особенно магния сульфата, придает воде горький вкус. Потребители ощущают этот вкус, если общая жесткость воды превышает 7 мг-экв/л. При этом они отказываются от употребления такой воды и изыскивают альтернативные источники водоснаб- жения, вода которых может оказаться небезопасной в эпидемиологическом или токсикологическом отношении.

Чтобы вода не имела горького вкуса интенсивностью выше 2 баллов, ее общая жесткость не должна превышать 7 мг-экв/л. Иначе говоря, доброкачественная вода должна быть мягкой (с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л) или умеренно жесткой (от 3,5 до 7 мг-экв/л). То есть верхний предел общей жесткости питьевой воды - 7 мг-экв/л - установлен на основании ее влияния на орга-нолептические свойства.

Со временем было доказано, что в зависимости от жесткости вода по-разному влияет на здоровье людей. Резкий переход при пользовании от мягкой воды к жесткой, а иногда и наоборот, может вызвать у людей диспепсию, обусловленную прежде всего наличием в воде магния сульфата. В районах с жарким климатом пользование водой с высокой жесткостью приводит к ухудшению течения мочекаменной болезни. Теория об этиологической роли жесткости воды в развитии этого заболевания дала возможность урологам выделить так называемые каменные зоны - территории, на которых уролитиаз можно считать эндемическим заболеванием. Питьевая вода, которой пользуются жители этих зон, характеризуется повышенной жесткостью. Опыты на животных подтвердили, что электролиты, обусловливающие жесткость воды, могут быть одними из этиологических факторов развития уролитиаза.

Соли жесткости нарушают всасывание жиров вследствие их омыления и образования в кишечнике нерастворимых кальциево-магниевых мыл. При этом ограничивается поступление в организм человека эссенциальных веществ - полиненасыщенных жирных кислот, жирорастворимых витаминов, некоторых микроэлементов. В частности, вода с жесткостью свыше 10 мг-экв/л в регионах, эндемичных в отношении гипомикроэлементоза йода (организм человека нуждается как минимум в 120 мкг йода в сутки, оптимально -200 мкг), повышает риск заболевания эндемическим зобом.

Вода с высокой жесткостью способствует развитию дерматита. Механизм этого явления состоит в омылении солями жесткости жиров с образованием нерастворимых в воде кальциево-магниевых мыл, обладающих раздражающим действием.

К тому же надо учитывать, что с повышением жесткости воды усложняется кулинарная обработка пищевых продуктов, а именно: хуже развариваются мясо и бобовые, плохо заваривается чай, образуется накипь на стенках посуды. Кроме того, повышаются расходы мыла, волосы после мытья становятся жесткими, кожа грубеет, ткани желтеют, теряют мягкость, упругость из-за импрегнации кальциево-магниевых мыл.

Однако и очень мягкая вода может отрицательно влиять на организм вследствие уменьшения поступления прежде всего кальция. Известно, что кальций выполняет в организме множество функций, в том числе пластическую: он крайне необходим для остеогенеза и репарации костей (в костях содержится 99% кальция), принимает участие в образовании дентина. Кальций необходим для поддержания нервно-мышечного возбуждения, участвует в процессах свертывания крови, влияет на проницаемость биологических мембран. Суточная потребность взрослого человека в кальции колеблется от 800 до 1100 мг (от 1000 мг/сут в возрасте до 7 лет и почти 1400 мг - в возрасте 14-18 лет). Во время беременности потребность в нем повышается до 1500 мг/сут, во время грудного вскармливания - до 1800-2000 мг/сут.

Потребность человека в кальции удовлетворяется главным образом за счет молока и молочных продуктов. С водой средней жесткости (3,5-7 мг-экв/л, или 10-20°) кальций поступает в организм в количестве, равном приблизительно 15-25% физиологической суточной потребности. Дефицит кальция в организме развивается очень быстро, поскольку выведение его является постоянным и не зависит от поступления. Поэтому длительное пользование мягкой водой, обедненной кальцием, может привести к дефициту его в организме. Установлено, что у детей, которые проживают в районах с мягкой водой (до 3,5 мг-экв/л), на зубной эмали образуются лиловые пятна, которые являются следствием декальцинации дентина. Считают, что уровская болезнь (болезнь Кашина - Бека), которая является эндемическим полигипермикроэлементо-зом стронция, железа, марганца, цинка, фтора, возникает в местностях с низким содержанием кальция в питьевой воде.

В последние годы сформировалась теория, согласно которой вода с низким содержанием электролитов, обусловливающих жесткость, способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний. По результатам эпидемиологических исследований была выявлена статистически значимая, хотя и не очень сильная, обратная корреляционная связь между степенью жесткости питьевой воды и уровнем смертности населения от сердечно-сосудистых заболеваний. Однако многокомпонентность водного фактора не дает оснований считать, что смертность вследствие сердечно-сосудистых заболеваний повысилась лишь за счет меньшей жесткости питьевой воды, и окончательно признать наличие корреляционной зависимости. Существенно, что в исследованиях были недостаточно учтены социально-гигиенические факторы, которые, безусловно, являются ведущими в развитии сердечно-сосудистой патологии. Результаты ряда исследований также свидетельствуют о том, что каждый элемент, содержащийся в питьевой воде, проявляет физиологическое действие не сам по себе, а в сочетании с другими. Изучение особенностей сочетанного действия компонентов питьевой воды, физиологических и патофизиологических механизмов ее проявления - новая страница в изучении гигиены воды.

Таким образом, оптимальной является вода средней жесткости, т.е. в пределах 3,5-7 мг-экв/л (10-20°). Жесткая (7-10 мг-экв/л) и очень жесткая (свыше 10 мг-экв/л) вода неприятна на вкус, ее употребление приводит к негативным изменениям в состоянии здоровья. Поэтому доброкачественная питьевая вода должна иметь жесткость, не превышающую 7 мг-экв/л.

Хлориды и сульфаты. Хлориды и сульфаты распространены в природе в виде солей натрия, калия, кальция, магния и других металлов. Они составляют большую часть сухого остатка пресных вод. Наличие хлоридов и сульфатов в воде водоемов может быть обусловлено природными процессами вымывания их из почвы, а также загрязнением водоема различными сточными водами.

Природное содержание хлоридов и сульфатов в воде поверхностных водоемов незначительно и в большинстве случаев колеблется в пределах нескольких десятков миллиграммов на литр. Природное содержание хлоридов в воде в зависимости от условий формирования водоема может быть разным: от десятков до сотен (в условиях солончаковых почв) миллиграммов на литр. В проточных водоемах содержание хлоридов обычно невелико - до 20-30 мг/л. Незагрязненные грунтовые воды в местностях с не солончаковой почвой обычно содержат до 30-50 мг/л хлоридов. В водах, фильтрующихся через солончаковую почву или осадочные породы, может содержаться сотни и даже тысячи миллиграммов хлоридов в 1 л, хотя вода может быть безукоризненной в эпидемиологическом отношении. Поэтому, используя хлориды как показатель эпидемиологической безопасности, необходимо учитывать местные условия формирования качества воды.

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.