Η σκληρότητα του νερού προκαλείται από διαλυμένα άλατα μετάλλων αλκαλικής γαίας, κυρίως ασβέστιο και μαγνήσιο. Οι ιδιότητες του σκληρού και μαλακού νερού επηρεάζουν τόσο την ανθρώπινη υγεία όσο και τις τεχνολογικές διεργασίες στην παραγωγή με διαφορετικούς τρόπους.
Η σκληρότητα είναι ένα χαρακτηριστικό των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων του νερού λόγω της παρουσίας διαλυμένων αλάτων μετάλλων αλκαλικής γαίας. Η κύρια συμβολή στα άλατα σκληρότητας παρέχεται από ασβέστιο και μαγνήσιο, αν και άλλα μέταλλα μπορεί επίσης να υπάρχουν σε μικρές ποσότητες: μαγγάνιο, σίδηρος, συμπεριλαμβανομένων τρισθενών, στροντίου, βαρίου, αλουμινίου.
Υπάρχουν 2 τύποι σκληρότητας: προσωρινός, που προκαλείται από υδρογονάνθρακες και ανθρακικά άλατα, και μόνιμος, που προκαλείται από χλωριούχα, θειικά και πυριτικά ασβέστιο και μαγνήσιο. Η προσωρινή σκληρότητα εξαλείφεται σχεδόν πλήρως με θέρμανση του νερού για την καθίζηση ανθρακικού ασβεστίου και υδροξειδίου του μαγνησίου. Η σταθερή σκληρότητα ελέγχεται χρησιμοποιώντας μεθόδους αντιδραστηρίων (π.χ. σόδα ασβέστη) ή μεθόδους ανταλλαγής ιόντων.
Μέτρα και όρια σκληρότητας του νερού
Η σκληρότητα του φυσικού νερού ποικίλλει ευρέως. Αυτές οι αλλαγές εξαρτώνται από την ένταση των διαδικασιών διάλυσης και διάβρωσης των πετρωμάτων, όπως ασβεστόλιθος, δολομίτης, γύψος, σε λεκάνες απορροής και πηγές νερού. Η πηγή ιόντων μπορεί να είναι μικροβιολογικές διεργασίες στα εδάφη της λεκάνης απορροής και σε ιζήματα βυθού, καθώς και λύματα από διάφορες επιχειρήσεις.
Η σκληρότητα του φυσικού νερού επηρεάζεται έντονα από εποχιακούς κλιματολογικούς παράγοντες όπως εξάτμιση, τήξη χιονιού και πάγου, βροχόπτωση. Η μικρότερη σκληρότητα των επιφανειακών υδάτων παρατηρείται την άνοιξη.
Η περιεκτικότητα σε ιόντα ασβεστίου μειώνεται με την αύξηση της ανοργανοποίησης του νερού και συνήθως δεν υπερβαίνει το 1 g / l. Τα ιόντα μαγνησίου μπορούν να συσσωρευτούν και, σε πολύ μεταλλικά νερά, η ποσότητα τους μπορεί να είναι αρκετά γραμμάρια ή, σε λίμνες αλατιού, δεκάδες γραμμάρια ανά λίτρο. Στις θάλασσες και τους ωκεανούς, η σκληρότητα του νερού είναι πολύ υψηλή.
Η μετρούμενη συνολική συγκέντρωση κατιόντων ασβεστίου και μαγνησίου χρησιμεύει ως αριθμητική έκφραση για τη σκληρότητα του νερού. Στην πρακτική του κόσμου, χρησιμοποιούνται πολλές μονάδες σκληρότητας νερού, για παράδειγμα, γραμμομόριο ανά κυβικό μέτρο. Στη Ρωσία, την 1η Ιανουαρίου 2005, εισήχθη ένα νέο εθνικό πρότυπο, σύμφωνα με το οποίο η σκληρότητα του νερού μετράται σε βαθμούς σκληρότητας.
Επίδραση της σκληρότητας του νερού στην ανθρώπινη ζωή
Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας δεν καθορίζει κριτήρια για την επίδραση της σκληρότητας του πόσιμου νερού στην ανθρώπινη υγεία. Αν και ορισμένες μελέτες έχουν παρατηρήσει μείωση της καρδιαγγειακής νόσου κατά την κατανάλωση σκληρού νερού. Η συνεχής χρήση μαλακού νερού μπορεί να οδηγήσει σε ανισορροπία ανόργανων συστατικών στο ανθρώπινο σώμα, επειδή έως και το 15% της ημερήσιας πρόσληψης ασβεστίου που λαμβάνει ένα άτομο από πόσιμο νερό. Με τον ίδιο τρόπο, η ανάγκη του σώματος για μαγνήσιο αναπληρώνεται.
Η αλληλεπίδραση αλάτων σκληρότητας με απορρυπαντικά καταστρέφει τη φυσική λιπαρή μεμβράνη στο ανθρώπινο δέρμα και φράζει τους πόρους. Η αυξημένη σκληρότητα υποβαθμίζει την ποιότητα του νερού και μπορεί να της προσδώσει μια πικρή γεύση. Τα άλατα σκληρότητας σχηματίζουν επίσης αδιάλυτες ενώσεις με πρωτεΐνες τροφίμων όταν μαγειρεύονται κρέας, ψάρια και λαχανικά, γεγονός που εμποδίζει τη διαδικασία μαγειρέματος.
Η σκληρότητα του νερού συμβάλλει στο σχηματισμό κλίμακας κατά τη θέρμανση, η οποία μειώνει την ένταση της ανταλλαγής θερμότητας στα συστήματα θέρμανσης και οδηγεί σε υπερβολική κατανάλωση καυσίμου. Το υπερβολικά μαλακό νερό, με τη σειρά του, προκαλεί αυξημένη διάβρωση των σωλήνων νερού.
