Жесткая вода может засорить ваш чайник, но есть убедительные доказательства того, что она помогает защитить ваше сердце. Определенные примеси в воде могут быть очень полезны для здоровья вашего организма и иммунитета.
Жесткая вода – это просто вода, которая содержит большое количество минералов. Эти минералы в основном представляют собой карбонат магния, кальций и марганец. Однако жесткость может быть вызвана несколькими другими растворенными металлами; эти формы представляют собой двухвалентные или многовалентные катионы, включая алюминий, барий, стронций, железо, цинк и марганец. Обычно одновалентные ионы, такие как натрий и калий, не вызывают твердости. Но двухвалентные катионы имеют склонность к соединению с анионами в воде и образованием стабильных солей. Тип аниона, обнаруженного в этих солях, различает два типа: карбонатной и некарбонатной жесткости.
Карбонатная жесткость обусловлена металлами в сочетании с щелочностью. Щелочность – способность воды нейтрализовать кислоты, приписывается таким соединениям, как карбонат, бикарбонат, гидроксид, а иногда и борат, силикат и фосфат. Напротив, некарбонатная жесткость образуется, когда металлы объединяются с чем угодно.
Карбонатную жесткость называют временной, потому что её можно удалить кипячением. Некарбонатная жесткость не может быть удалена кипячением, поэтому она также известна как постоянная жесткость.
Самым явным доказательством наличия жесткой воды в кране является то, что мыло и шампунь плохо вымываются, ванны, умывальники и блестящие детали сантехники имеют налёт, бельё после стирки грязное, а в чайнике скапливаются отложения.
Минералы, которые чаще всего встречаются в воде, представляют собой карбонаты кальция, магния и марганца. Эти минералы оказываются в воде естественным образом, поскольку вода просачивается через минералы, содержащие кальций или магний. Наиболее распространёнными источниками являются известняк (который вводит кальций в воду) и доломит (который вводит магний). Обычно они полезны для человеческого организма. Грунтовые воды зачастую имеют большую жесткость, чем поверхностные воды.
Классической мерой измерения концентрации катионов кальция и магния в воде является моль/м3, на практике обычно используется градусы жесткости и миллиграмм-эквиваленты на литр (мг-экв/л). С 1.01.14 в России введён стандарт, по которому жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж), 1 °Ж = ½ ммоль/л = 1 мг-экв/л.
Различают воду мягкую (<2 °Ж), средней жёсткости (2-10 °Ж) и жёсткую (>10 °Ж).
Каковы же могут быть преимущества, связанные с употреблением жесткой воды?
Поступление кальция
Кальций необходим для вашего здоровья. Одним из самых важных свойств этого минерала является укрепление костей; его количество, содержащееся в организме, определяет прочность скелета.
Кальций и витамин D рекомендуются, если вы или члены вашей семьи, включая детей, хотите иметь здоровые, сильные кости. Поскольку кальций является одним из основных ионов в жесткой воде, её употребление помогает добавить в организм необходимое количество минералов.
Взрослый человек, лишенный кальция в своём теле, испытывает большие трудности, особенно при выполнении сложных работ, требующих дополнительных усилий. Это потому, что у него слабые кости (гипокальцемия). Последнее приводит к тяжелым последствиям, в том числе переломам.
Жесткая вода вносит существенный вклад в общее снабжение организма кальцием.
Также, исследования, проведённые ВОЗ, доказали, что кальций имеет тенденцию снижать риск развития рака прямой кишки. Хоть и слишком высокие количества кальция могут приводить к раку простаты, уровень кальция в жесткой воде намного меньше, следовательно, его достаточно для предотвращения заболеваний, а не их возникновения.
Другое преимущество кальция в воде – снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний. Тем не менее, всё ещё проводятся исследования для определения количества кальция, подходящего для профилактики заболеваний ССС.
Поступление магния
Употребление магния через воду также может служить профилактикой для некоторых заболеваний. Магний регулирует около 350 клеточных ферментов в организме. Эти ферменты контролируют важные функции, такие как регуляция кровяного давления, стабилизация сердечных ритмов и сокращение мышц. Потребление магния снижает артериальную гипертонию (высокое кровяное давление), риск развития диабета и улучшает состояние здоровья сердца.
Согласно исследованиям ВОЗ в 2009 году: «Низкий уровень магния был связан с гипертонией, ишемической болезнью сердца, сахарным диабетом и метаболическим синдромом».
В одном метаанализе исследователи пришли к выводу, что добавка магния на 100 мг была связана с 8% снижением риска развития инсульта, особенно ишемических инсультов.
В целом, будущие исследования в этой области смогут дать нам лучше понять важность магния для защиты наших сердец.
Как кальций, так и магний необходимы для организма человека. Кроме того, жесткая вода приводит к меньшей коррозии труб, при условии, что она не слишком жесткая. Мягкая вода с большей вероятностью начнёт растворять металлические стенки труб, по которым течёт.
Жесткая вода не оказывает вредного воздействия на здоровье организма. Однако повседневное использование жесткой воды может вызвать хлопоты в быту, во время стирки и приготовления пищи.
Некоторые из проблем связанные с жесткой водой:
Закупорка труб;
Увеличение расхода мыла и моющих средств;
Незначительное увеличение износа бытовой техники и сантехники (особенно это касается арматуры в бачках унитазов);
Пятна на блестящих поверхностях и стекле.
С забитыми трубами ваша техника будет работать менее эффективно. Это часто приводит к более высоким счетам за электроэнергию и даже к поврежденным устройствам. Закупорки могут привести к утечкам в трубах и сократить срок службы вашей техники. Кроме того, возможны постоянные пятна на раковинах, душах, ваннах, стекле и даже мебели.
Также, одним из наиболее заметных эффектов от жесткой воды является раздражение и сухость кожи. Экзема у детей как раз связана с этим фактором.
Жесткая вода очень полезна для человеческого организма. Её положительное воздействие нельзя игнорировать, и оно полностью перекрывают проблемы с ней связанные. Употребление мягкой воды лишает вас ценных минералов, которые можно легко получить от питья жесткой воды. Эти минералы помогут повысить общее состояние вашего здоровья и уменьшить риск некоторых заболеваний.
Те, кто считает, что жесткая вода раздражает, когда дело доходит до бытовых дел, может иметь устройства для смягчения воды для таких целей как стирка, мытьё посуды, заваривание чая, полив растений и т.п. В то же время, вы можете иметь у себя дома жесткую воду для питья. Это поможет вам получить выгоду от употребления жесткой воды и избежать негатива.
«Жесткая» вода - одна из самых распространенных проблем, причем как в загородных домах с автономным водоснабжением, так и в городских квартирах с централизованным водопроводом. Степень жесткости зависит от наличия в воде солей кальция и магния (соли жесткости) и измеряется в миллиграмм - эквиваленте на литр (мг-экв/л). По американской классификации (для питьевой воды) при содержании солей жесткости менее 2 мг-экв/л вода считается «мягкой», от 2 до 4 мг-экв/л - нормальной (повторяем, для пищевых целей!), от 4 до 6 мг-экв/л - жесткой, а свыше 6 мг-экв/л - очень жесткой.
Для многих применений жесткость воды не играет существенной роли (например, для тушения пожаров, полива огорода, уборки улиц и тротуаров). Но в ряде случаев жесткость может создать проблемы. При принятии ванны, мытье посуды, стирке, мытье машины жесткая вода гораздо менее эффективна, чем мягкая. И вот почему:
При использовании мягкой воды расходуется в 2 раза меньше моющих средств;
Жесткая вода, взаимодействуя с мылом, образует «мыльные шлаки», которые не смываются водой и оставляют малосимпатичные разводы на посуде и поверхности сантехники; «Мыльные шлаки» также не смываются с поверхности человеческой кожи, забивая поры и покрывая каждый волос на теле, что может стать причиной появления сыпи, раздражения, зуда;
При нагревании воды, содержащиеся в ней соли жесткости кристаллизуются, выпадая в виде накипи. Накипь является причиной 90% отказов водонагревательного оборудования. Поэтому к воде, подвергаемой нагреву в котлах, бойлерах и т.п., предъявляются на порядок более строгие требования по жесткости;
Во многих промышленных процессах соли жесткости могут вступить в химическую реакцию, образовав нежелательные промежуточные продукты.
Понятие жесткости
Жесткость воды принято связывать с катионами кальция (Са 2+) и в меньшей степени магния (Mg 2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na+) таким свойством не обладают.
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+).
Виды жесткости
Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.
Карбонатная жесткость. Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.
Некарбонатная жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).
Единицы измерения
В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг с другом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м3).
Один моль на кубический метр соответствует массовой концентрации эквивалентов ионов кальция (1/2 Ca2+) 20.04 г/м3 и ионов магния (1/2Mg2+) 12.153 г/м3. 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.
Кроме этого в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус, ppm CaCO3.
Соотношение этих единиц жесткости представлено в следующей таблице:
Примечание: Один немецкий градус соответствует 10 мг/дм3 СаО или 17.86 мг/дм3 СаСО3 в воде. Один французский градус соответствует 10 мг/дм3 СаСО3 в воде. Один американский градус соответствует 1 мг/дм3 СаСО3 в воде.
Происхождение жесткости
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.
Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости.
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)
Влияние жесткости
С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Порог вкуса для иона кальция лежит (в пересчете на мг-эквивалент) в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. В некоторых случаях для потребителей приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения
Всемирная Организация Здравоохранения не предлагает какой-либо рекомендуемой величины жесткости по показаниям влияния на здоровье. В материалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявил статистически обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные не достаточны для вывода о причинном характере этой связи. Аналогичным образом, однозначно не доказано, что мягкая вода оказывает отрицательный эффект на баланс минеральных веществ в организме человека
Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше 4 мг-экв/л может вызвать в распределительной системе отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании. Именно поэтому нормами Котлонадзора вводятся очень жесткие требования к величине жесткости воды, используемой для питания котлов (0.05-0.1 мг-экв/л).
Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло, стиральные порошки, шампуни) происходит образование «мыльных шлаков» в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств. Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах (неприятное чувство «жестких» волос хорошо известное многим). Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействия является характерный «скрип» чисто вымытой кожи или волос. Оказывается, что вызывающее у некоторых раздражение чувство «мылкости» после пользования мягкой водой является признаком того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановления той защиты кожи, которой нас и так снабдила матушка Природа.
Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений (особенно в теплотехнике) иногда приходится проводить специальную обработку воды с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.
Под жесткостью воды понимают свойство, обусловленное присутствием в воде растворенных солей, в основном кальция и магния. Жесткость воды подразделяется па карбонатную (присутствие в ней гидрокарбонатов магния и кальция) и некарбонатную (наличие солей сильных кислот - хлоридов или сульфатов кальция и магния). Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости определяет общую жесткость.
Карбонатную жесткость называют временной, так как при длительном кипячении подобной воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка карбоната кальция и выделением углекислого газа:
Ca(HCO 3) 2 = СаСО 3 +СO 2 + Н 2 O
Mg(НСО 3) 2 = Mg(ОН) 2 ↓ + 2СO 2
Жесткость воды, обусловленная наличием сульфатов магния и кальция, называется постоянной. Она может быть устранена лишь химическим путем:
CaSO 4 +Na 2 CO 3 =CaCO 3 ↓+Na 2 SO 4 .
В настоящее время для устранения жесткости используют также ионообменные смолы.
Способы устранения жесткости воды
В природной воде растворены соли кальция и магния. Это гидрокарбонаты и сульфаты. Покажем два способа осаждения гидрокарбонатов для уменьшения жесткости воды. Первый способ – кипячение. При кипячении* растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты, и жесткость воды уменьшается.
С a(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2
Второй способ – добавление известковой воды. При добавлении известковой воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты и вода становится более мягкой.
С a(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ +2 H 2 O
Но жесткость воды зависит еще и от сульфатов кальция и магния. Сульфаты кальция и магния можно удалить с помощью карбоната натрия. При добавлении карбоната натрия сульфаты переходят в нерастворимые карбонаты кальция и магния.
CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓+ Na 2 SO 4
Устранение из воды солей жесткости, т. е. умягчение её, необходимо производить для питания котельных установок, причем жесткость воды для котлов среднего и низкого давления должна быть не более 0,3 мг-экв/л. Умягчать воду требуется также для таких производств, как текстильное, бумажное, химическое, где вода должна иметь жесткость не более 0,7 -1,0 мг-экв/л. Умягчение воды для хозяйственно-питьевых целей также целесообразно, особенно в случае, если она превышает 7мг-экв/л. Применяют следующие основные методы умягчения воды:
реагентный метод - путем введения реагентов, способствующих образованию малорастворимых соединений кальция и магния и выпадению их в осадок;
катионовый метод, при котором умягчаемая вода фильтруется через вещества, обладающие способностью обменивать содержащиеся в них катионы (натрия или водорода) на катионы кальция и магния, растворенный в воде солей. А результате обмена задерживаются ионы кальция и магния и образуются натриевые соли, не придающие воде жесткость;
термический метод, заключающийся в нагревании воды до температуры выше 100°, при этом почти полностью удаляются соли карбонатной жесткости.
Часто методы умягчения применяют комбинированно. Например, часть солей жесткости удаляют реагентным способом, а оставшуюся часть с помощью катионного обмена. Из реагентных методов содово-известковый способ умягчения является наиболее распространенным. Сущность его сводится к получению вместо растворенных в воде солей Са Mg нерастворимых солей СаСО3 и Mg(OH)2, выпадающих в осадок. Оба реагента - соду Na2CO3 и известь Са(ОН)2 - вводят в умягчаемую воду одновременно или поочередно. Соли карбонатной, временной жесткости удаляют известью, не карбонатной, постоянной жесткости - содой. Химические реакции при удалении карбонатной жесткости протекают следующим образом:
Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О
Гидрат окиси магния Mg(OH)2 коагулирует и выпадает в осадок. Для устранения некарбонатной жесткости в умягчаемую воду вводят Na2CO3. Химические реакции при удалении некарбонатной жесткости следующие:
Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4;
Na2CO3 + СаС12 = СаСО3 + 2NaCl.
В результате реакции получается углекислый кальций, который выпадает в осадок. Реагенты, применяемые при обработке воды, вводят в воду в следующих местах:
а) хлор (при предварительном хлорировании) - во всасывающие трубопроводы насосной станции первого подъема или в водоводы, подающие воду на станцию очистки;
б) коагулянт - в трубопровод перед смесителем или в смеситель;
в) известь для подщелачивания при коагулировании - одновременно с коагулянтом;
г) активированный уголь для удаления запахов и привкусов в воде до 5 мг/л - перед фильтрами. При больших дозах уголь следует вводить на насосной станции первого подъема или одновременно с коагулянтом в смеситель водоочистной станции, но не ранее чем через 10 мин после введения хлора;
д) хлор и аммиак для обеззараживания воды вводят до очистных сооружений и в фильтрованную воду. При наличии в воде фенолов аммиак следует вводить как при предварительном, так и при окончательном хлорировании.
К специальным видам очистки и обработки воды относятся опреснение, обессоливание, обезжелезивание, удаление из воды растворенных газов и стабилизация.
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.
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.
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
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.
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?
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 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.
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.
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.
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
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 | |
|---|---|---|---|---|
| = |
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.
Единицы измерения жесткости
1°Ж = 20,04 мг Ca 2 + или 12,15 Mg 2 + в 1 дм 3 воды;
1°DH = 10 мг CaO в 1 дм 3 воды;
1°Clark = 10 мг CaCO 3 в 0,7 дм 3 воды;
1°F = 10 мг CaCO 3 в 1 дм 3 воды;
1 ppm = 1 мг CaCO 3 в 1 дм 3 воды.
Жесткость воды в некоторых городах мира
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.
