Cosa influenza la durezza dell’acqua? Metodi per eliminare la durezza dell'acqua
Ognuno di noi ha sentito dire che l'acqua può essere dura e morbida: la pubblicità ci dice costantemente che non possiamo lavarci con acqua dura e parla dell'eroica lotta delle casalinghe moderne contro il calcare nel bollitore e i residui bianchi sulle piastrelle del bagno. Ma cosa sappiamo veramente dell'effetto dell'acqua dura sul corpo umano, se non teniamo conto dei luoghi comuni consolidati, che a volte hanno poco a che fare con la realtà?
Perchè l'acqua è dura?
Sembrerebbe che un liquido, soprattutto l'acqua, possa essere duro? Si scopre, forse, anche se questo concetto, ovviamente, non è associato alla durezza o alla morbidezza nel significato letterale, a noi più familiare, della parola. La durezza dell'acqua è dovuta alla presenza in essa di sali di calcio e magnesio.
Maggiore è la concentrazione di bicarbonati, maggiore è la durezza dell'acqua. Da questo punto di vista si è soliti distinguere due tipologie di rigidità:
- generale o carbonatico.È dovuto alla presenza di sali di calcio e magnesio, che sono caratterizzati da una scarsa resistenza alla distruzione sotto l'influenza di fattori esterni. Ecco perché tale rigidità viene anche chiamata temporanea o rimovibile;
- non carbonato, in questo caso nell'acqua c'è una grande quantità di sali di calcio di acidi forti. Non è così facile distruggere tali connessioni per eliminare la rigidità.
La durezza totale è la somma della durezza carbonatica e non carbonatica, quindi questo indicatore non è costante e può variare a seconda delle condizioni di utilizzo dell'acqua. Questa circostanza dovrebbe sicuramente essere presa in considerazione quando si studia l'effetto dell'acqua dura sul corpo umano.
In che modo l'acqua dura influisce sugli esseri umani
Se, con un uso prolungato senza adeguate misure preventive, l'acqua con un alto contenuto di sali di calcio forti può distruggere anche il metallo più resistente all'usura, quanto può essere distruttivo l'effetto dell'acqua dura sul corpo umano?
Naturalmente gli organi digestivi sono quelli che soffrono di più. Quando i sali dell'acqua dura entrano nel corpo, si combinano con le proteine animali. Le sostanze formate a seguito di questa reazione si depositano sulle pareti dello stomaco e dell'esofago, ricoprendolo con una pellicola stabile. Ciò complica il processo di peristalsi e interrompe il funzionamento degli enzimi. Il risultato è una ridotta motilità gastrica, una cattiva digestione del cibo e, di conseguenza, un accumulo di sali e depositi dannosi nel corpo. Oltretutto, Il consumo frequente di acqua dura provoca disbiosi.
Alcuni sali che entrano nel corpo con l'acqua dura formano composti inorganici che spostano gradualmente il liquido sinoviale dalle articolazioni. Come sapete, questa sostanza funge da lubrificante, garantendo la mobilità articolare. Infine, col tempo, le articolazioni si ricoprono di cristalli, che provoca sensazioni molto dolorose che si verificano anche con un leggero movimento. Nel tempo, tutto ciò può trasformarsi in malattie incurabili come l'artrite e la poliartrite.
L'acqua dura ha anche un effetto dannoso sul sistema cardiovascolare umano. In concentrazioni normali, gli ioni calcio e magnesio favoriscono il rilassamento del muscolo cardiaco. Tuttavia nell'acqua dura mancano gli ioni ed è presente un eccesso di sali. Pertanto, l'effetto dell'acqua dura sul corpo umano può essere espresso in gravi complicazioni cardiache, fino al verificarsi di aritmia cronica persistente.
Bere acqua dura fa male alla pelle, che invecchia prematuramente, perde la sua originaria compattezza ed elasticità. È caratteristico che tali conseguenze possano essere causate anche da influenze esterne. Ad esempio, quando si lavorano le stoviglie con detersivi speciali, la schiuma risultante si deposita sulla pelle, distrugge la pellicola grassa sulla sua superficie e ostruisce i pori. Le conseguenze sono secchezza e desquamazione. Naturalmente, questo impatto non è dovuto solo alla durezza dell'acqua, ma anche alle proprietà dei detersivi che contengono un gran numero di sostanze chimiche diverse. Tuttavia, il contatto con l'acqua dura aumenta significativamente le proprietà dannose dei prodotti chimici domestici.
Infine, notiamo che non molto tempo fa gli scienziati sono riusciti a distruggere uno dei miti sull'effetto dell'acqua dura sul corpo umano. Per molto tempo si è creduto che fosse l'aumento della rigidità a provocare la formazione di calcoli renali. Tuttavia, oggi è stato dimostrato La causa principale dei calcoli è la mancanza di calcio negli alimenti. Nel tentativo di compensare la mancanza di calcio, il corpo inizia a lisciviarlo dalle ossa, ma la maggior parte della sostanza rilasciata non viene assorbita e si deposita nel corpo sotto forma di calcoli.
Modi per proteggere il corpo
Per evitare gli effetti distruttivi dell'acqua con maggiore durezza, gli esperti raccomandano di dare la preferenza alle fonti superficiali. Lo si nota la durezza delle acque superficiali è molto inferiore allo stesso parametro delle sorgenti sotterranee. Inoltre, la durezza dell’acqua superficiale può variare notevolmente a seconda della stagione e delle condizioni meteorologiche nell’area mineraria. Ad esempio, alla fine della primavera, quando le sorgenti naturali sono abbondantemente mescolate con acqua di fusione e piovana, si osservano i valori di durezza più bassi. I valori raggiungono il massimo verso la fine dell’inverno.
È possibile ridurre l'effetto dell'acqua dura sul corpo umano? Penso di si. Esistono diversi modi per eliminare la rigidità. Il generale o il carbonato possono essere eliminati mediante bollitura ordinaria, durante il quale precipitano i carbonati di calcio, quel rivestimento bianchissimo che rimane sulle pareti dei piatti e non entra nel nostro corpo. L'acqua non gassata può essere addolcita aggiungendo calce spenta o soda., dopodiché l'acqua dovrà essere sottoposta ad opportuna filtrazione.
Il grado di durezza dell'acqua è determinato dalla presenza di ioni nell'acqua calcio (Ca 2+), magnesio (Mg 2+), stronzio (Sr 2+), bario (Ba 2+), ferro (Fe 2+), manganese (Mn 2+). Inoltre, il contenuto di ioni calcio e magnesio supera significativamente la concentrazione degli altri ioni elencati combinati. Pertanto in Russia è consuetudine definire il valore di durezza come la somma degli ioni calcio e magnesio contenuti nell'acqua, espressa in milligrammi equivalenti per litro (mg-eq/l). Un mEq/L corrisponde al contenuto di 20,04 mg Ca 2+ o 12,16 mg Mg 2+ per litro d'acqua.
Esistono durezze carbonatiche (temporanee, eliminate mediante bollitura) e non carbonatiche (permanenti). La durezza carbonatica è dovuta alla presenza di bicarbonati di calcio e magnesio nell'acqua, la durezza non carbonatica è dovuta alla presenza di solfati, cloruri, silicati, nitrati e fosfati di questi metalli.
Si chiama durezza temporanea perché durante l'ebollizione i bicarbonati di calcio e magnesio si decompongono e precipitano sotto forma di carbonati. La reazione chimica di questo processo è la seguente: 
Ca(HCO3)2 - t oC → CaCO3↓ + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 - t oC → CaCO3↓ + H2O + CO2
Il precipitato che cade forma un rivestimento (la cosiddetta incrostazione) sulle pareti del contenitore in cui viene fatta bollire l'acqua. Dopo l'ebollizione e la precipitazione degli idrocarbonati, l'acqua diventa “più morbida”.
La durezza costante è dovuta alla presenza nell'acqua di composti chimici stabili di solfati, cloruri, silicati e alcuni altri sali di calcio e magnesio, che non precipitano quando bolliti e non vengono rimossi. La somma della durezza temporanea e permanente dà la durezza totale dell'acqua.
Durezza generale dell'acqua, standard
La pratica mondiale di monitoraggio della qualità dell'acqua potabile (standard dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), standard dell'Unione Europea (UE), standard ISO e standard statunitensi) non standardizza la durezza dell'acqua potabile - solo separatamente il contenuto di calcio e ioni magnesio nell'acqua. Secondo gli standard russi (), la durezza non deve superare i 7 mEq/l. Cosa succede quando si supera questo valore? Risulta che quando la durezza dell'acqua è superiore a 7 mEq/l, il tasso di crescita eccessiva dei tubi con depositi di calcare aumenta significativamente, il che riduce la loro durata e aumenta i costi operativi. E con una durezza dell'acqua molto bassa acquisisce forti proprietà corrosive. L'uso attivo della plastica e del metallo-plastica ha recentemente permesso di eliminare le restrizioni sull'uso dell'acqua dolce.
Durezza generale dell'acqua, classificazioni
Le classificazioni dell'acqua naturale in base al grado di durezza differiscono nei diversi paesi e possono anche essere suddivise a seconda dello scopo di utilizzo dell'acqua.
La classificazione più generale è la seguente:
Secondo la classificazione americana, l'acqua potabile è considerata “dolce” quando il contenuto di sali di durezza è inferiore a 2 mEq/L, normale - da 2 a 4 mEq/L, dura - da 4 a 6 mEq/L e molto dura -più di 6 mEq/L. Vale la pena notare che questa classificazione è valida per l'acqua utilizzata per scopi potabili. L'acqua negli impianti di fornitura di acqua calda e a contatto con eventuali elementi riscaldanti deve essere più dolce per il normale funzionamento del sistema. Qui non puoi fare a meno dell'installazione, in particolare -. Allo stesso tempo, se l'acqua proviene da un pozzo privato, molto probabilmente saranno necessari test preliminari.
Consumo eccessivo di detersivi
Nell'acqua dura, il sapone normale (in presenza di ioni calcio) forma scorie di sapone, composti insolubili che non svolgono alcuna funzione utile. E finché tutta la durezza del calcio nell'acqua non viene eliminata in questo modo, la formazione di schiuma non inizierà. C'è un notevole consumo eccessivo di detersivi. Dopo l'essiccazione, tali scorie di sapone rimangono sotto forma di deposito su impianti idraulici, biancheria, pelle umana e capelli (la sgradevole sensazione di capelli “duri” è ben nota a molti).
Effetti negativi sui tessuti
L'acqua dura non è adatta per lavare e lavare. Perché? Quando il sapone o la polvere entrano in contatto con l'acqua dura, i sali di durezza si cationi (Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ ) reagiscono con gli anioni degli acidi grassi contenuti nel sapone e formano composti scarsamente solubili, ad esempio stearato di calcio Ca(C 17 H 35 COO) 2. Questi depositi ostruiscono gradualmente i pori del tessuto e questo cessa di consentire il passaggio dell'aria e dell'umidità, le fibre diventano grossolane e anelastiche. I colori del prodotto sbiadiscono e acquisiscono una tinta grigio-gialla. I “saponi calcarei” depositati sul tessuto lo privano della sua resistenza.
Irritazione della pelle
Quando i "scaglie di durezza" si depositano sulla pelle umana, il film grasso naturale che protegge la pelle dagli effetti negativi dell'ambiente viene distrutto e i pori si ostruiscono. Un segno di un impatto così negativo è il caratteristico “scricchiolio” della pelle o dei capelli che appare dopo aver fatto la doccia. Infatti, la “saponezza” della pelle che provoca irritazione ad alcune persone dopo l'uso di acqua dolce è un segno sicuro che il film grasso protettivo sulla pelle è intatto e illeso. È lei che scivola. Oppure utilizzare acqua dura e compensare la violazione del rivestimento con lozioni, creme emollienti e idratanti e altri trucchi per ripristinare la protezione della pelle che la natura ci ha già fornito.
Vita dell'apparecchiatura ridotta
Quando l'acqua con una durezza superiore a 4 mEq/L viene riscaldata in un contesto di alcalinità e pH elevati, si verifica un'intensa precipitazione di carbonato di calcio sotto forma di incrostazioni (i tubi "crescono" e si forma uno strato bianco sugli elementi riscaldanti ). Ecco perché le norme Kotlonadzor normalizzano il valore della durezza dell'acqua utilizzata per alimentare le caldaie (0,05-0,1 mg-eq/l). In molti processi industriali, i sali di durezza possono reagire chimicamente, formando prodotti intermedi indesiderati.
Effetti sulla salute
L’Organizzazione Mondiale della Sanità regola i valori di durezza dell’acqua in base agli effetti sulla salute. I materiali dell'organizzazione dicono che sebbene numerosi studi statistici abbiano rivelato una relazione inversa tra la durezza dell'acqua potabile e le malattie del sistema cardiovascolare, i dati ottenuti non sono ancora sufficienti per determinare la relazione causa-effetto tra questi fenomeni. Inoltre, non ci sono prove che l'acqua dolce abbia un effetto negativo sull'equilibrio dei microelementi nel corpo umano. Numerosi studi indicano che l’assorbimento umano di importanti minerali dall’acqua è estremamente basso e la maggior parte di essi proviene dal cibo.
A seconda delle condizioni locali, la durezza accettabile per l'acqua potabile può variare leggermente. In alcuni casi, per il consumatore è accettabile l’acqua con una durezza superiore a 10 mEq/L. La soglia del gusto per lo ione calcio (in termini di mg equivalenti) è nell'intervallo di 2-6 mEq/L, a seconda dell'anione corrispondente, e la soglia del gusto per il magnesio è ancora più bassa. Pertanto, l'acqua con elevata durezza può avere un sapore amaro. E il consumo a lungo termine di acqua dura (solitamente accompagnato da un’elevata mineralizzazione totale) porta a problemi gastrointestinali.
ma d'altra parte
Va inoltre notato che l'acqua con una durezza inferiore a 2 mEq/L ha basse proprietà tampone (alcalinità) e può, a seconda del livello di pH e di alcuni altri fattori, avere un maggiore effetto corrosivo sulle superfici dei tubi e degli impianti di riscaldamento . Pertanto, in alcuni casi, soprattutto nei locali caldaie, è necessario realizzarne inoltre uno speciale, che consenta di raggiungere un equilibrio ottimale tra l'attività corrosiva dell'acqua e la sua durezza.
La durezza dell'acqua viene in mente principalmente con il calcare e un addolcitore d'acqua, un dispositivo che dovrebbe far fronte all'acqua dura e prevenire la formazione di calcare.
Parleremo più dettagliatamente della durezza dell'acqua dal punto di vista della chimica, dei tipi di durezza dell'acqua, delle unità di misura della durezza dell'acqua (anche in diversi paesi). Diamo un'occhiata all'origine della durezza dell'acqua e al modo in cui la durezza influisce sulla qualità dell'acqua.
Innanzitutto, un po 'sui termini. L'articolo menziona spesso le parole “cationi” e “anioni”. Cationi e anioni- Questi sono ioni con carica positiva e negativa. E lui(greco antico ἰόν - andando) - una particella elettricamente carica formata a seguito della perdita o dell'acquisto di uno o più elettroni. Di conseguenza, se c'è una perdita, la carica della particella è positiva. Se si effettua l'addizione, la carica della particella è negativa (poiché l'elettrone ha una carica esclusivamente negativa).
Durezza dell'acqua dal punto di vista chimico
Il concetto di durezza dell'acqua è solitamente associato ai cationi di calcio (Ca 2+) e, in misura minore, al magnesio (Mg 2+). In realtà, tutti i cationi bivalenti influenzano in una certa misura la durezza. Interagiscono con gli anioni, formando composti (sali della durezza) che possono precipitare. I cationi monovalenti (ad esempio sodio Na+) non hanno questa proprietà.
In questa tabella sono elencati i principali cationi metallici che causano durezza e i principali anioni con cui si combinano.
In pratica, lo stronzio, il ferro e il manganese hanno un tale effetto sulla durezza poca influenza che di solito vengono trascurati. Anche l’alluminio (Al 3+) e il ferro ferrico (Fe 3+) influiscono sulla durezza, ma ai livelli di pH riscontrati nelle acque naturali, la loro solubilità e, di conseguenza, il “contributo” alla durezza è trascurabile piccolo. Allo stesso modo non viene presa in considerazione l'influenza minore del bario (Ba 2+).
Tipi di durezza dell'acqua.
Si distinguono i seguenti tipi di durezza dell'acqua:
Durezza complessiva. Determinato dalla concentrazione totale di ioni calcio e magnesio. È la somma della durezza carbonatica (temporanea) e non carbonatica (permanente).
Durezza carbonatica. È determinato dalla presenza di idrocarbonati e carbonati (a pH>8,3) di calcio e magnesio nell'acqua. Questo tipo di durezza viene quasi completamente eliminata con l'ebollizione dell'acqua e per questo viene chiamata durezza temporanea. Quando l'acqua viene riscaldata, i bicarbonati si decompongono per formare acido carbonico e precipitare carbonato di calcio e idrossido di magnesio.
Durezza non carbonatica. È causata dalla presenza di sali di calcio e magnesio degli acidi forti (solforico, nitrico, cloridrico) e non è eliminabile mediante ebollizione (durezza costante).
Unità per misurare la durezza dell'acqua.
Nella pratica mondiale vengono utilizzate diverse unità di misura della rigidità, tutte correlate tra loro in un certo modo. In Russia Gosstandart fissa l'unità di durezza dell'acqua in mole per metro cubo (mol/m3). In Ucraina vengono utilizzati sia mol/m 3 che mEq/L (milligrammi equivalenti per litro). Numericamente questi valori coincidono. A proposito, l e dm 3 sono la stessa cosa, litro e decimetro cubo.
Inoltre, in vari paesi, sono ampiamente utilizzate unità di durezza come gradi tedeschi (d o, dH), gradi francesi (fo), gradi americani, ppm CaCO 3.
Il rapporto tra queste unità di rigidezza è presentato nella tabella seguente:
Nota:
- Un grado tedesco corrisponde a 10 mg/dm 3 CaO o 17,86 mg/dm 3 CaCO 3 in acqua.
- Un grado francese corrisponde a 10 mg/dm 3 CaCO 3 in acqua.
- Un grado americano corrisponde a 1 mg/dm 3 CaCO 3 in acqua.
Per non preoccuparti dei ricalcoli manuali, puoi creare una tabella per convertire le unità di rigidezza. Che, tra l'altro, puoi scaricare dal link Tabella di conversione per unità di durezza dell'acqua.
Da dove viene la durezza dell'acqua?
Gli ioni di calcio (Ca 2+) e magnesio (Mg 2+), così come altri metalli alcalino terrosi che causano durezza, sono presenti in tutte le acque mineralizzate. Loro fonte sono depositi naturali di calcare, gesso e dolomite. Gli ioni di calcio e magnesio entrano nell'acqua a seguito dell'interazione dell'anidride carbonica disciolta con minerali e altri processi di dissoluzione e alterazione chimica delle rocce. La fonte di questi ioni può anche essere costituita da processi microbiologici che si verificano nei suoli del bacino idrografico, nei sedimenti di fondo e nelle acque reflue di varie imprese.
La durezza dell'acqua varia ampiamente ed esistono molti tipi di classificazioni dell'acqua in base al suo grado di durezza. La tabella seguente mostra quattro esempi di classificazione. Due classificazioni da fonti russe: dal libro di consultazione "Indicatori idrochimici dello stato dell'ambiente" e dal libro di testo per le università "Trattamento delle acque". E due provengono da paesi stranieri: gli standard di severità dell'Istituto tedesco per la standardizzazione (DIN 19643) e la classificazione adottata dall'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente (USEPA) nel 1986.
La tabella illustra chiaramente un approccio molto più “duro” al problema dell’austerità all’estero. E non senza motivo, come discusso di seguito.
Tipicamente, nelle acque poco mineralizzate, predomina la durezza causata dagli ioni calcio (fino al 70%-80%) (anche se in alcuni rari casi la durezza del magnesio può raggiungere il 50-60%). Con l'aumento del grado di mineralizzazione dell'acqua, il contenuto di ioni calcio (Ca 2+) diminuisce rapidamente e raramente supera 1 g/l. Il contenuto di ioni magnesio (Mg 2+) in acque altamente mineralizzate può raggiungere diversi grammi e nei laghi salati - decine di grammi per litro d'acqua.
In generale, la durezza delle acque superficiali è solitamente inferiore alla durezza delle acque sotterranee. La durezza dell'acqua superficiale è soggetta a notevoli fluttuazioni stagionali, raggiungendo solitamente il valore massimo alla fine dell'inverno e il valore minimo durante l'acqua alta, quando è abbondantemente diluita con pioggia dolce e acqua di disgelo. L'acqua del mare e dell'oceano ha una durezza molto elevata (decine e centinaia di mg-eq/dm 3).
In che modo la durezza influisce sulla qualità dell’acqua?
Dal punto di vista dell'uso dell'acqua per scopi potabili, la sua accettabilità in termini di durezza può variare in modo significativo a seconda delle condizioni locali. La soglia del gusto per lo ione calcio è (in termini di mg equivalenti) nell'intervallo di 2-6 mEq/l, a seconda dell'anione corrispondente, e la soglia del gusto per il magnesio è ancora più bassa. In alcuni casi, l’acqua con una durezza superiore a 10 mEq/L è accettabile per i consumatori. L'elevata durezza peggiora le proprietà organolettiche dell'acqua, conferendole un sapore amaro. e avendo un effetto negativo sugli organi digestivi.
Organizzazione mondiale della sanità non offre qualsiasi valore di durezza consigliato in base agli effetti sulla salute. I materiali dell’OMS affermano che, sebbene numerosi studi abbiano rivelato una relazione statisticamente inversa tra la durezza dell’acqua potabile e le malattie cardiovascolari, i dati disponibili non abbastanza dedurre la natura causale di questa relazione. Allo stesso modo, non chiaramente dimostrato che l'acqua dolce ha un effetto negativo sull'equilibrio dei minerali nel corpo umano.
Tuttavia, a seconda del pH e dell'alcalinità, l'acqua con una durezza superiore a 4 mEq/L può causare la deposizione di rifiuti e incrostazioni (carbonato di calcio) nel sistema di distribuzione dell'acqua, soprattutto se riscaldata. Per questo motivo le norme dell'Autorità di Vigilanza Caldaie introducono requisiti molto severi per la durezza dell'acqua utilizzata per alimentare le caldaie (0,05-0,1 mEq/l).
Inoltre, quando i sali di durezza interagiscono con i detergenti (sapone, detersivi, shampoo), si formano "scorie di sapone" sotto forma di schiuma. Ciò non porta solo a un notevole spreco di detersivi. Dopo l'essiccazione, tale schiuma rimane sotto forma di deposito su impianti idraulici, biancheria, pelle umana e capelli (la sgradevole sensazione di capelli “duri” è ben nota a molti). Il principale effetto negativo di queste tossine sugli esseri umani è che distruggono il film grasso naturale che ricopre sempre la pelle normale e ne ostruiscono i pori.
Un segno di un effetto così negativo è il caratteristico "scricchiolio" della pelle o dei capelli lavati in modo pulito. Si scopre che la sensazione di "saponevolezza", che provoca irritazione in alcune persone dopo l'uso di acqua dolce, è un segno che la pellicola protettiva di grasso sulla pelle è intatta e illesa. È lei che scivola. Altrimenti, dovrai spendere soldi in lozioni, creme emollienti e idratanti e altri trucchi per ripristinare la protezione della pelle che la natura ci ha già fornito.
Allo stesso tempo, è necessario menzionare l’altra faccia della medaglia. L'acqua dolce con una durezza inferiore a 2 mEq/L ha una bassa capacità tampone (alcalinità) e può, a seconda del livello di pH e di una serie di altri fattori, avere un maggiore effetto corrosivo sui tubi dell'acqua. Pertanto, in numerose applicazioni (soprattutto nell'ingegneria del riscaldamento), è talvolta necessario effettuare un trattamento speciale dell'acqua per raggiungere un equilibrio ottimale tra durezza dell'acqua e sua corrosività.
Quindi abbiamo imparato di più sulla durezza dell'acqua. Non resta che decidere come combattere :)
Esistono durezze generali, carbonatiche, permanenti e rimovibili.
Durezza complessiva- questa è una proprietà naturale dell'acqua, dovuta alla presenza dei cosiddetti sali di durezza, cioè tutti i sali di calcio e magnesio presenti nell'acqua grezza (solfati, cloruri, carbonati, bicarbonati, ecc.).
La durezza carbonatica è la durezza causata dalla presenza di bicarbonati e carbonati di Ca+ e Mg+ disciolti nell'acqua grezza.
La durezza rimovibile, o da idrocarbonato, è la durezza che può essere eliminata facendo bollire l'acqua. È causata dagli idrocarbonati di Ca+ e Mg+, che durante l'ebollizione dell'acqua si trasformano in carbonati insolubili e precipitano:
Ca(HC03)2 = CaC034- + H20 + C02o.
Mg(HC03)2 = MgC034- + H20 + CO2T.
La durezza costante si riferisce alla durezza dell'acqua bollita per 1 ora, dovuta alla presenza di cloruri e solfati di Ca2+ e Mg2+ che non precipitano.
Oggi la durezza totale dell'acqua è espressa in unità SI - mg-eq/l. In passato si utilizzavano gradi di durezza o gradi “tedeschi” (°H). Si è ipotizzato che 1 °N di durezza corrisponda a 10 mg di CaO in 1 litro d'acqua.
Un’acqua con durezza totale fino a 3,5 mEq/L (10°) è considerata dolce, da 3,5 a 7 mEq/L (10-20°) è considerata moderatamente dura, da 7 a 10 mEq/L (20-28°) ) - duro e oltre 10 mEq/l (28°) - molto duro.
Per la prima volta nel 1874 in Germania fu proposto uno standard per la durezza generale dell'acqua come valore medio della durezza dell'acqua nei bacini idrici del Ducato di Sassonia-Weimar. Questo standard era 18-20°, o circa 7 mEq/L. Lo stesso valore fu raccomandato da F.F. Erisman nel 1898. Ben presto, tenendo conto delle diverse condizioni locali, furono proposti altri standard per alcune regioni.
Nel giustificare lo standard per la durezza generale dell'acqua potabile del rubinetto, è innanzitutto necessario tener conto del suo effetto sulle proprietà organolettiche. È noto che un contenuto significativo di sali di durezza, in particolare solfato di magnesio, conferisce all'acqua un sapore amaro. I consumatori sperimentano questo gusto se la durezza totale dell'acqua supera i 7 mEq/L. Allo stesso tempo, si rifiutano di utilizzare tale acqua e cercano fonti alternative di approvvigionamento idrico, la cui acqua potrebbe rivelarsi pericolosa in termini epidemiologici o tossicologici.
Per evitare che l'acqua abbia un sapore amaro con intensità superiore a 2 punti, la sua durezza totale non deve superare i 7 mEq/l. In altre parole, l’acqua di buona qualità dovrebbe essere dolce (con una durezza totale fino a 3,5 mEq/L) o moderatamente dura (da 3,5 a 7 mEq/L). Cioè, il limite superiore della durezza totale dell'acqua potabile - 7 mEq/l - è stato stabilito in base al suo effetto sulle proprietà organolettiche.
Nel corso del tempo è stato dimostrato che, a seconda della durezza dell'acqua, essa influisce in modo diverso sulla salute delle persone. Una brusca transizione durante l'utilizzo da acqua dolce a acqua dura, e talvolta viceversa, può causare dispepsia nelle persone, principalmente a causa della presenza di solfato di magnesio nell'acqua. Nelle zone con climi caldi, l'uso di acqua con elevata durezza porta ad un peggioramento dell'urolitiasi. La teoria sul ruolo eziologico della durezza dell'acqua nello sviluppo di questa malattia ha permesso agli urologi di identificare le cosiddette zone pietrose, territori in cui l'urolitiasi può essere considerata una malattia endemica. L'acqua potabile utilizzata dai residenti di queste zone è caratterizzata da una maggiore durezza. Esperimenti su animali hanno confermato che gli elettroliti che causano la durezza dell'acqua possono essere uno dei fattori eziologici nello sviluppo dell'urolitiasi.
I sali duri interferiscono con l'assorbimento dei grassi a causa della loro saponificazione e della formazione di saponi insolubili di calcio-magnesio nell'intestino. Allo stesso tempo, l'apporto di sostanze essenziali nel corpo umano - acidi grassi polinsaturi, vitamine liposolubili e alcuni microelementi - è limitato. In particolare, l'acqua con una durezza superiore a 10 mEq/l nelle regioni in cui l'ipomicroelementosi da iodio è endemica (il corpo umano ha bisogno di almeno 120 mcg di iodio al giorno, ottimale -200 mcg) aumenta il rischio di gozzo endemico.
L'acqua con elevata durezza contribuisce allo sviluppo della dermatite. Il meccanismo di questo fenomeno è la saponificazione dei grassi con sali duri per formare saponi di calcio-magnesio insolubili in acqua che hanno un effetto irritante.
Inoltre, è necessario tenere conto del fatto che con l'aumento della durezza dell'acqua, la lavorazione culinaria dei prodotti alimentari diventa più difficile, vale a dire: carne e legumi diventano meno cotti, il tè viene preparato male e si formano incrostazioni sulle pareti dei piatti. Inoltre aumenta il consumo di sapone, i capelli diventano rigidi dopo il lavaggio, la pelle diventa ruvida, i tessuti ingialliscono, perdono morbidezza ed elasticità a causa dell'impregnazione dei saponi calcio-magnesio.
Tuttavia, un’acqua molto dolce può avere un effetto negativo sull’organismo a causa della diminuzione dell’apporto di calcio. È noto che il calcio svolge numerose funzioni nell'organismo, compresa quella plastica: è estremamente necessario per l'osteogenesi e la riparazione ossea (le ossa contengono il 99% di calcio), e partecipa alla formazione della dentina. Il calcio è necessario per mantenere l'eccitazione neuromuscolare, partecipa ai processi di coagulazione del sangue e influenza la permeabilità delle membrane biologiche. Il fabbisogno giornaliero di calcio di un adulto varia da 800 a 1100 mg (da 1000 mg/giorno all'età di 7 anni e quasi 1400 mg all'età di 14-18 anni). Durante la gravidanza, il fabbisogno aumenta a 1500 mg/giorno, durante l'allattamento a 1800-2000 mg/giorno.
Il fabbisogno umano di calcio è soddisfatto principalmente attraverso il latte e i latticini. Con un'acqua di durezza media (3,5-7 mEq/l, ovvero 10-20°), il calcio entra nell'organismo in quantità pari a circa il 15-25% del fabbisogno fisiologico giornaliero. La carenza di calcio nel corpo si sviluppa molto rapidamente, poiché la sua escrezione è costante e non dipende dall'assunzione. Pertanto, l’uso a lungo termine di acqua dolce e povera di calcio può portare a una carenza di calcio nel corpo. È stato accertato che nei bambini che vivono in zone con acqua dolce (fino a 3,5 mEq/l), si formano macchie viola sullo smalto dei denti, che sono una conseguenza della decalcificazione della dentina. Si ritiene che la malattia di Urov (malattia di Kashin-Beck), che è una poliipermicroelementosi endemica di stronzio, ferro, manganese, zinco, fluoro, si manifesti in aree con basso contenuto di calcio nell'acqua potabile.
Negli ultimi anni è emersa una teoria secondo cui l’acqua povera di elettroliti che causano durezza contribuisce allo sviluppo di malattie cardiovascolari. Sulla base dei risultati degli studi epidemiologici, è stata rivelata una correlazione inversa statisticamente significativa, sebbene non molto forte, tra il grado di durezza dell'acqua potabile e il tasso di mortalità della popolazione per malattie cardiovascolari. Tuttavia, la natura multicomponente del fattore acqua non dà motivo di ritenere che la mortalità per malattie cardiovascolari sia aumentata solo a causa della minore durezza dell'acqua potabile, e di riconoscere infine la presenza di una correlazione. È significativo che gli studi non tengano sufficientemente conto dei fattori sociali e igienici, che, ovviamente, portano allo sviluppo della patologia cardiovascolare. I risultati di numerosi studi indicano inoltre che ogni elemento contenuto nell'acqua potabile presenta un effetto fisiologico non da solo, ma in combinazione con altri. Lo studio delle caratteristiche dell'azione combinata dei componenti dell'acqua potabile, dei meccanismi fisiologici e fisiopatologici della sua manifestazione è una nuova pagina nello studio dell'igiene dell'acqua.
Pertanto, l'acqua di media durezza è ottimale, ad es. entro 3,5-7 mEq/l (10-20°). L'acqua dura (7-10 mEq/L) e molto dura (oltre 10 mEq/L) ha un sapore sgradevole e il suo consumo porta a cambiamenti negativi nella salute. Pertanto, l’acqua potabile di buona qualità dovrebbe avere una durezza non superiore a 7 mEq/l.
Cloruri e solfati. Cloruri e solfati sono comuni in natura sotto forma di sali di sodio, potassio, calcio, magnesio e altri metalli. Costituiscono la maggior parte del residuo secco dell'acqua dolce. La presenza di cloruri e solfati nell'acqua dei serbatoi può essere dovuta a processi naturali di lisciviazione dal suolo, nonché all'inquinamento del serbatoio con varie acque reflue.
Il contenuto naturale di cloruri e solfati nell'acqua dei bacini superficiali è insignificante e nella maggior parte dei casi varia entro diverse decine di milligrammi per litro. Il contenuto naturale di cloruri nell'acqua, a seconda delle condizioni di formazione del serbatoio, può essere diverso: da decine a centinaia (in condizioni di terreni salini) milligrammi per litro. Nei corpi idrici correnti il contenuto di cloruro è generalmente basso, fino a 20-30 mg/l. Le acque sotterranee non inquinate in aree con terreno non salino contengono solitamente fino a 30-50 mg/l di cloruri. L'acqua filtrata attraverso il terreno salino o i sedimenti può contenere centinaia o addirittura migliaia di milligrammi di cloruro per litro, sebbene l'acqua possa essere epidemiologicamente immacolata. Pertanto, quando si utilizzano i cloruri come indicatore di sicurezza epidemiologica, è necessario tenere conto delle condizioni locali per la formazione della qualità dell'acqua.
Una persona è composta per il 70-80% da acqua, che è il solvente principale. Con il suo aiuto, ossigeno, enzimi, ormoni e sali vengono trasportati nel corpo. A questo proposito, la composizione chimica dell'acqua diventa particolarmente importante: più impurità estranee contiene, peggio dissolve le sostanze utili.
L'acqua assolutamente pura non si trova in natura. A contatto con altri macro e microelementi si arricchisce di diversi minerali, in particolare sali di calcio e magnesio. È il loro contenuto che determina una proprietà come la durezza: più sali di calcio e magnesio nell'acqua, più è dura.
Nel nostro Paese la durezza dell'acqua è espressa in milligrammi equivalenti per litro (mg-eq/l). Acqua molto dolce - fino a 1,5 mEq/l, dolce - da 1,5 a 4 mEq/l, acqua medio dura - da 4 a 8 mEq/l, acqua dura - da 8 a 12 mg-eq/l eq/l e molto duro – più di 12 mg-eq/l. Il limite consentito di durezza dell'acqua per l'approvvigionamento idrico centralizzato è di 7 mEq/l.
È stato dimostrato che l'acqua dura ha un effetto negativo sul corpo. Quando si interagisce con il sapone, si formano "scorie di sapone", che non vengono lavate via dalla pelle, distruggono il film grasso naturale che protegge dall'invecchiamento e da fattori climatici avversi, ostruiscono i pori e formano una crosta microscopica sui capelli, provocando così un'eruzione cutanea , prurito, secchezza, forfora, desquamazione . La pelle non solo invecchia prematuramente, ma diventa anche sensibile alle irritazioni e soggetta a reazioni allergiche.
L'elevata durezza peggiora le proprietà organolettiche dell'acqua potabile, conferendole un sapore amaro e avendo un effetto negativo sugli organi digestivi. I sali di calcio e magnesio, combinandosi con le proteine animali che otteniamo dal cibo, si depositano sulle pareti dell'esofago, dello stomaco, dell'intestino, complicano la loro peristalsi (contrazione), causano disbatteriosi, interrompono il funzionamento degli enzimi e alla fine avvelenano il corpo. Il consumo costante di acqua con maggiore durezza porta ad una diminuzione della motilità gastrica e all'accumulo di sali nel corpo.
Il sistema cardiovascolare soffre eccessivamente dell’acqua sovraccarica di ioni calcio e magnesio. L'uso a lungo termine di acqua dura è irto dell'insorgenza di malattie articolari (artrite, poliartrite), formazione di calcoli nei reni e nei dotti biliari.
Oltre al fatto che l'acqua dura ha un effetto negativo sulla salute, porta anche molti problemi nella vita di tutti i giorni. Non è desiderabile lavare i piatti e il bucato: i piatti diventano opachi e i tessuti si consumano rapidamente. Danni ingenti sono causati agli elettrodomestici: caldaie, lavatrici e lavastoviglie, bollitori elettrici e caffettiere. I sali di calcio e magnesio, depositati sugli elementi riscaldanti, formano depositi di calcare duro (incrostazioni) e causano presto il guasto dell'apparecchiatura.
Tracce di acqua dura sono visibili ad occhio nudo: appare uno strato bianco sui tubi, negli impianti idraulici, nell'impianto di riscaldamento, negli elettrodomestici, aumenta il consumo di detersivi, il sapone “caglia” durante il lavaggio e il lavaggio, si formano residui simili a schiuma sulle pelle e superfici.
L'acqua potabile in alcuni territori della Repubblica di Mari El è caratterizzata da un contenuto naturalmente elevato di durezza. I campioni non standard in termini di durezza generale vengono rilevati dai medici sanitari nell'ambito del monitoraggio sociale e igienico, durante le attività di controllo e sorveglianza e nell'esame dei ricorsi dei cittadini.
Le organizzazioni competenti per la fornitura delle risorse devono purificare l'acqua prima di fornirla alla popolazione.
I reclami sulla qualità inadeguata dell'acqua potabile possono essere indirizzati all'Ufficio di Rospotrebnadzor per la Repubblica di Mari El.
