Общая, Карбонатная и Временная жесткость воды
Вода — это универсальный растворитель на нашей планете, вся жизнь зависит от воды и большей частью из нее и состоит. Вода растворяет в том или ином виде все существующие химические элементы, в том числе и газы. Возможность существования в воде рыб и растений очень сильно зависит от ее состава — не только оттого, что в ней содержится, но и в каких пропорциях. Пресные воды сильно отличаются по жесткости. Пресная или соленая вода из естественных водоемов содержит определенное количество ионов кальция и также ионы магния.
Содержание в воде кальция и магния обуславливают жесткость воды. Кальций и магний — одни из наиболее активных регуляторов химических процессов в природе, а жесткость является, пожалуй, самым важным показателем качества воды, с какой бы целью ни применялась — для питья, для отопления или содержания рыб. В зависимости от сезона, погоды, грунтов и почв, через которые проходит осадочные и подземные воды, их gH уменьшается или увеличивается.
Естественно, что вода, взятая из водоемов, в разных районах мира существенно отличается по жесткости. Например, проходя через известняк, вода минерализуется и становится жесткой. Напротив, просачиваясь через торф, вода смягчается — ее общая жесткость уменьшается. При незначительном их содержании воду называют мягкой, при большом количестве — жесткой. Кроме такого деления, различают также кальциевую и магниевую составляющие. Эти элементы очень близки по свойствам, хотя незначительно отличаются. Так, растворимость магниевых солей обычно хуже, а их избыток придает воде горьковатый вкус.
Различают следующие виды жесткости:
- Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.
- Карбонатная (постоянная, сульфатная) 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 (постоянная) жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).
Карбонатная состоит из разлагающихся при кипячении гидрокарбонатов кальция и магния. При кипячении гидрокарбонаты распадаются, образуя осадок солей, и карбонатная жесткость уменьшается. Поэтому карбонатную называют еще временной жесткостью. Карбонатная, как правило, меньше, чем общая жесткость. Жесткость, сохраняющаяся в воде после кипячения, называется постоянной — образуется такими веществами, как сульфаты, хлориды, нитраты, силикаты и фосфаты и ее значение нельзя уменьшить, прокипятив воду.
Общая жесткость — это сумма временной и постоянной жесткости, это сумма всех растворенных ионов щелочноземельных металлов. С изменением или устранением временной жесткости снижается и общая жесткость воды. Следовательно, показатель жесткости столь же непостоянен, как и другие показатели воды. Особенно резко колеблется жесткость воды при ее «цветении». Большие колебания временной и общей жесткости могут отрицательно сказаться на здоровье обитателей аквариума. В действующем аквариуме вода постепенно смягчается, т.к. кальций усваивается рыбами и растениями. Поэтому старая вода бывает мягкой. В заросшем аквариуме и при сильном освещении, жесткость может, изменятся в течение суток. Днем она будет уменьшаться, а ночью увеличиваться. Это особенно опасно для аквариумов, в которых развились зеленые водоросли.
Общая жесткость измеряется в gH (General hardness) — это значение показывает суммарное количество в воде ионов щелочноземельных металлов, таких как кальция, магния, стронция, бериллия и бария. Физиологическое значение этик элементов для пресноводных рыб чрезвычайно велико, но потребляют они эти элементы не из воды, а из корма. Строго говоря, в подавляющем большинстве случаев этот параметр рыбам совершенно не важен. Опасны для них только экстремальные значения. Так, в воде со значением gH близким к нулю вообще ничего живое жить не будет. А при очень больших показателях, превышающих 35-50° GН, в действие вступают уже другие факторы, здесь пресноводная аквариумистика кончается, и начинается зона действия законов природы для солоноватых вод.
Тут уже начинают сказываться различные осмотические явления, далеко не каждая пресноводная рыба выживет в таких условиях. Во всех же остальных случаях большинство рыб легко адаптируются к любым разумным значениям общей жесткости. Для содержания любых рыб в подавляющем большинстве случаев общая жесткость не должна аквариумистов интересовать вообще. Разве что один единственный раз, чтобы убедиться, что ваша вода не имеет экстремальных отклонений.
рН и kН взаимосвязаны между собой, связь же этих параметров очень проста. Чем выше содержание гидрокарбоната в воде, то есть значение kH, тем выше, а самое главное, стабильнее, значение рН, т.к. он является прекрасным буфером воды. Обратите внимание на слово «стабильнее». В данном контексте оно означает, что вода с высокой, более 12 градусов карбонатной жесткостью, имеет щелочную реакцию. Вода средней жесткости (6-12 градусов) скорее всего, будет близка к нейтральной реакции (рН —7,0), а вот вода с карбонатной жесткостью менее 6 градусов kН, по большому счету может быть какой угодно, но, скорее всего, будет кислой. Более низкие значения повышают вероятность обвала кислотности.
Каждому аквариумисту должна быть известна, по крайне мере, жесткость воды в его домашнем водопроводе. А как узнать иначе, подходящую ли воду он наливает в аквариум для своих питомцев? В литературе по аквариумистике чаще всего при указании жесткости используют «немецкие градусы жесткости», обозначая их ан (реже dGH — deutsche Gesamtharte). Специализированные магазины предлагают принадлежности, реактивы и приборы, с помощью которых можно определить свойства воды в домашних условиях. В воде не должно содержаться большого количества солей кальция и магния. Жесткость может колебаться в пределах 4-12°. Очень жесткую водопроводную воду нужно смягчить.
Вообще-то, большинство рыб и растений способны благополучно приспосабливаться к изменяющимся условиям, в том числе и к непривычной жёсткости (или, наоборот, мягкости) воды. Умение различать такие параметры воды, как жесткость и мягкость, необходимо в том случае, если вам придется иметь дело с каким-нибудь «трудным» видом рыб, предъявляющим высокие требования к окружающей среде. Но размножение рыбы в условиях неподходящей жёсткости весьма затруднительно, а иногда и совершенно невозможно. При выборе рыб и растений для вашего аквариума вы обязаны учитывать ик требования к жесткости воды.
Например, совершенно недопустимо сажать вместе цихлид из африканских озер Малави и Танганьика, которым нужна жесткая вода, и рыб из бассейна реки Амазонки, которым нужна мягкая вода. Вам необходимо заранее определиться со своими пристрастиями и решить, какая жесткость воды будет в вашем аквариуме и соответственно, какие рыбы будут у вас жить.
Водные растения, достаточно чувствительные к жесткости воды, предпочитают слабожесгкую, хотя есть и исключения. Так, мадагаскарские апоногетоны решетчатые, баивианус растут в водах с жесткостью 0,8-1,2°дН, а в аквариумах погибают при жесткости 4-5°. Криптокорина цилиата, наоборот, растет при жесткости, превышающей 20-30°. Поскольку развитие растений в очень мягкой воде попросту невозможно, для большинства аквариумистов вопрос об этом типе воды не возникает вне зависимости от того, можно его воспроизвести или нет. В мягкой воде разрушаются раковины улиток, плохо переносят линьку креветки и раки — этим животным недостает кальция.
Большинство аквариумных рыб и растений на своей родине живет в очень мягкой или мягкой воде. В наших кранах в среднем течет вода средней жесткости или жесткая. Но не стоит отчаиваться — благодаря тому, что рыбы и растения живут в аквариумах не первый год — они адаптировались к повышенной жесткости. Это касается «нетребовательных» рыб и растений — если же Вы хотите завести требовательные к мягкой воде живые организмы, то Вам придется смягчать воду. Большинство аквариумных рыб, содержащихся в аквариуме, нормально живут при 3-15° жесткости. Но и здесь мы встречаемся с отклонениями. Живородящие рыбки нуждаются в воде с жесткостью 10-15° dH, харациниды предпочитают 3-6° dH, цихлиды озера Малави — 14-20° dH. Некоторые бычки из рек Азии в мягкой воде очень быстро погибают.
Жесткость аквариумной воды
Вода — одно из самых необычных на земле химических соединений со сложными свойствами. Аквариумистам нужно знать, уметь определять и регулировать некоторые из них, потому что от температуры, активной реакции, жесткости, солености воды, концентрации растворенных в ней газов и отходов жизнедеятельности гидробионтов зависят здоровье и жизнь обитателей аквариума. Вода содержит вещества, придающие ей такие свойства как, цвет, прозрачность, запах, а также значения жесткости ан и водородного показателя рН.
Жесткость является одним из важнейших параметров пресной воды, от которой зависит возможность содержания и разведение в ней рыб и культивировании растений. Пресные воды сильно отличаются по жесткости. Пресная или соленая вода из естественных водоемов содержит определенное количество ионов кальция и также ионы магния. Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния. Причем безразлично, в каких соединениях эти вещества находятся.
Количество кальция и магния зависит от типа окружающих водоем грунтов и почв, от площади водосбора, сезона, погоды, времени суток, их ан уменьшается или увеличивается. Естественно, что вода, взятая из водоемов, в разных районах мира существенно отличается по жесткости. Например, проходя через известняк, вода минерализуется и становится жесткой. Напротив, просачиваясь через торф, вода смягчается — ее общая жесткость уменьшается. При незначительном их содержании воду называют мягкой, при большом количестве — жесткой. С изменением или устранением временной жесткости снижается и общая жесткость воды. Следовательно, показатель жесткости столь же непостоянен, как и другие показатели воды.
Результаты определения жесткости обычно выражают в немецких градусах dH и КН. В естественных условиях ионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минералами и других процессов растворения и химического выветривания горных пород. Жесткость воды колеблется в широких пределах. Большие колебания временной и общей жесткости могут отрицательно сказаться на здоровье обитателей аквариума. Обычно преобладает жесткость, обусловленная ионами кальция (до 70%); однако в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%. В Танганьике преобладает магниевая жесткость, поэтому иногда заводчики практикуют добавление в воду сульфата магния.
В действующем аквариуме вода постепенно смягчается, т.к. кальций усваивается рыбами, беспозвоночными и растениями. Поэтому старая вода бывает мягкой. В заросшем аквариуме и при сильном освещении, жесткость может, изменятся в течение суток. Днем она будет уменьшаться, а ночью увеличиваться. Это особенно опасно для аквариумов, в которых развились зеленые водоросли. В зависимости от свойств вода способствует развитию жизненных процессов или тормозит их. Для аквариума пригодна чистая, прозрачная, содержащая все необходимые для растений микроэлементы водопроводная вода с ан 5-20°, КН 2-15° градусов, рН 6,5-7,5.
Общая жесткость измеряется в dH — это значение показывает суммарное количество в воде ионов щелочноземельных металлов, таких как кальция, магния, стронция, бериллия и бария. Физиологическое значение этих элементов для пресноводных рыб чрезвычайно велико, но потребляют они эти элементы не из воды, а из корма. Строго говоря, в подавляющем большинстве случаев этот параметр рыбам совершенно не важен. Опасны для них только экстремальные значения.
Так, в воде со значением ан близким к нулю вообще ничего живое жить не будет. А при очень больших показателях, превышающих 35-50°dН, в действие вступают уже другие факторы, здесь пресноводная аквариумистика кончается, и начинается зона действия законов природы для солоноватых вод. Тут уже начинают сказываться различные осмотические явления, далеко не каждая пресноводная рыба выживет в таких условиях. Во всех же остальных случаях большинство рыб легко адаптируются к любым разумным значениям общей жесткости.
Обратите внимание: ан, КН и рН формируют Бермудский треугольник химии воды. Хотя эти три параметра различны, они все взаимодействуют друг с другом в разной степени, делая трудным изменение одного параметра без изменения других. Это — одна из причин, по которой начинающим аквариумистам не советуют заниматься изменением параметров воды, если это не абсолютно необходимо. Как пример, жесткая вода, часто становится из-за известняка. Известняк содержит карбонат кальция, который когда растворяется в воде, увеличивает, и dH (от кальция) и КН (от карбоната). Увеличение КН также обычно увеличивает рН. Как следствие КН действует подобно губке, поглощая кислоту из воды и увеличивая рН.
Жесткость — важный параметр для аквариумиста, однако стоит особо отметить, что она определяется только количеством некоторых растворенных минеральных веществ. Есть и другие вещества, вносящие вклад в общее содержание минеральных веществ, но не влияющие на жесткость воды, и которую можно измерить с помощью специальных тестов. Вода, содержащая малое количество таких солей или вообще не содержащая ик, называется мягкой. На основании того же самого критерия можно сказать, что, хотя вода, очищенная от минеральных веществ (то есть с минимальным их содержанием), является мягкой, такая вода не обязательно должна быть абсолютно лишена минеральных веществ. Очень важно помнить об этом, так как некоторые методы смягчения воды не снижают содержания минеральных веществ, а просто превращают соли, делающие воду жесткой, в другие соли, не влияющие на жесткость.
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. Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости.
Шкала жесткости воды
Очень мягкая –– 0 — 4° до 1,5 мг к экв/л — 0 — 70 ррm
Мягкая –– 5 — 8° —1,5 — 4 мг х экв/л — 70 —140 ррm
Средней жесткости –– 9 — 12° — 4 — 8 мг х экв/л —140 — 210 ррm
Жесткая ––13 — 22° — 8 —12 мг х экв/л — 210 — З2о ррm
Очень жесткая — 23 — 34° выше 12 мг х экв/л — 320 — 530 ррm
Жесткость воды определяется в немецких (русских) градусах. Коммунальные хозяйства измеряют жесткость воды в миллиграмм / эквивалентах ионов кальция и магния на литр воды (мг. к экв/л.). Один немецкий градус соответствует 0,36 мг х экв/л. Чтобы перевести в немецкие градусы необходимо жесткость воды в мг х экв/л. разделить на 0,36. Так жесткость в 5 мг х экв/л. равна 14 немецким градусам (5 : 0,36 = 14). Перерасчет жесткости воды в немецкие градусы в градусы других государств:
а)1 американский градус надо умножить на 1,04.
б)1 английский градус надо умножить на 1,25.
в)1 французский градус надо умножить на 1,79.
Жесткость воды имеет два различных измерения. Термин ан означает градусы жесткости, в то время как ррm означает часть на миллион, который является грубо эквивалентом mg/L. 1 градус dH равняется 17,8 ррm СаСO3. Большинство тестовых наборов показывают жесткость в градусах СаСO3. и это означает, что жесткость эквивалентна количеству СаСO3 в воде, но это не значит, что фактически такое количество СаСO3 содержится в воде.
Имейте в виду, что когда о рыбе говорят «она предпочитает жёсткую (мягкую) воду», то речь идёт именно об общей жёсткости (dН) (а не КН). Не нужно путать с карбонатной временной жёсткостью КН. Нужно сказать, что ан не влияет на уровень рН воды, хотя «жёсткая» вода, как правило, более щелочная в силу того, что общая жёсткость связана с карбонатной жёсткостью КН. Неподходящая жёсткость воды негативно влияет на усвоение питательных веществ через мембрану клеток и выведение продуктов распада, может повлиять на оплодотворение икры, функционирование внутренних органов рыбы, таких как почки и на рост животных.
Прежде чем обустраивать аквариум, желательно узнать хотя бы приблизительную жесткость и активную реакцию воды в водопроводе, а затем посоветоваться со специалистом: он подскажет, какие рыбы и растения вам подойдут. Каждому аквариумисту должна быть известна, по крайне мере, жесткость воды в его домашнем водопроводе. А как узнать, подходящую ли воду он наливает в аквариум для своих питомцев? Специализированные магазины предлагают принадлежности, реактивы и приборы, с помощью которых можно определить свойства воды в домашних условиях. В воде не должно содержаться большого количества солей кальция и магния. Жесткость может колебаться в пределах 4-12°.
Очень жесткую водопроводную воду нужно смягчить. Наборы для измерения жесткости воды можно приобрести в зоомагазинах. Их можно использовать как для проверки воды, поступающей из водопровода, так и аквариумной воды (например, чтобы определить, влияют ли на жесткость воды элементы оформления аквариума). В большинстве случаев люди могут узнать, какая вода течет у них из крана — жесткая или мягкая — по эффектам, производимым ею в доме. В жесткой воде для получения пены требуется большее количество мыла, чем в мягкой, а кроме того, жесткая вода вызывает образование налета на внутренней поверхности деталей водопровода и металлических чайников. Этот налет в основном представляет собой карбонат кальция (СаСО3).
Не взирая на «общественное мнение», бытующее в вашей местности относительно основных параметров воды, при первой же возможности постарайтесь определить все сами, или попробуйте получить информацию на местной водопроводной станции. Водопроводная вода порой имеет жесткость выше 8 градусов dH. Для создании мягководных
биосистем такая вода не годится, и она нуждается в коррекции. Очень часто помогает в этом вымоченная древесина. Помещенные в аквариум коряги сдвигают рН ненамного, но иногда этого достаточно.
При подборе рыб для аквариума нужно, прежде всего, разбить их на группы, требующих сходных условий содержания. Этими условиями являются: температура, значения жесткости и рН воды. Аквариумная практика установила, что большинство пресноводных рыб обладают значительной приспособляемостью, т.е. очень хорошо привыкают к изменяющемуся составу воды. Это свойство необходимо в природе, т.к. качество воды может быть различным. Для этой цели мы распределим значения температуры и жесткости на три группы:
- Температура: 1). Ниже чем 22°С; 2). 22-26°С; 3). Выше чем 26°С.
- Жесткость: 1). Мягче чем 80; 2). 8-12°; 3). Жёстче чем 12°.
- Значения рН достаточно распределить на две группы: 1). Кислая вода (< 7). 2). Щелочная вода > 7).
Если Вы хотите какими-то видами рыб населить аквариум, то сначала сделайте такую таблицу и посмотрите, соответствуют ли друг другу их жизненные условия. Значения табличных параметров для конкретного вида рыб Вы можете взять из хорошей книги по аквариумистике. Начинающему аквариумисту не следует спешить заполнить свой аквариум до предела. Приобретая рыб не спеша, постепенно, легче решить вопрос, какая рыба для вашего аквариума лучше. Не следует пытаться совместить несовместимое, например, содержать в одном аквариуме холодноводных и тепловодных рыб или таких, которым требуется различный состав воды: одним — «старая», кислая, мягкая вода, другим — регулярно подмениваемая, свежая, щелочная, жесткая.