Градусы жесткости воды: dGH (GH), Clark, fh, usH и другие. Перевод градусов жесткости.

Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды.

Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды.

  • жёсткой называется вода с большим содержанием солей ,
  • мягкой с малым содержанием

“Жёсткая” вода – исторически: ткань, постиранная с использованием мыла на основе жирных кислот в жёсткой воде – более жёсткая на ощупь. Этот факт объясняется, с одной стороны, отложением на ткани кальциевых и магниевых солей жирных кислот, образующихся в процессе стирки. С другой стороны, волокна ткани обладают ионообменными свойствами, и, как следствие, свойством сорбировать многовалентные катионы — на молекулярном уровне.

  • временная (карбонатная) жёсткость, – обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2,
  • постоянная (некарбонатная) жёсткость – вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).

С 1 января 2014 года в России введен межгосударственный стандарт ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жесткости». По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж). 1 °Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л). В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.

Нормы жесткости воды – в 99,99% случаев речь идет о временной жесткости, данные ВСТ:

Сравнение принятных норм жесткости воды в РФ и Европе (Германии), данные Эколайн:

Жесткость воды в некоторых городах мира – данные МВК – неизвестной достоверности 🙂

Жесткость, °ЖКальций, мг/лМагний, мг/л
Москва2,0-5,54611
Париж5,0-6,0906
Берлин5,0-8,812112
Нью-Йорк0,3-0,461
Сидней0,2-1,3154

Нормативные требования и рекомендации

  • 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.
  • Норматив физиологической полноценности бутилированной воды (СанПиН 2.1.4.1116-02):
    • кальций – 25-130 мг/л; магний – 5-65 мг/л; жесткость – 1,5-7°Ж.
  • По содержанию кальция и магния бутилированная вода высшей категории официально ничем не лучше воды из-под крана

Перевод единиц и градусов жесткости воды – в 99,99% случаев речь идет о временной жесткости:

Перевод единиц жесткости воды в пересчете по кальцию. Вполне можно пользоваться вне зависимости от реального состава жесткости.

°Ж
= 1 мг-экв/л
mmol/Lppm, mg/LdGH, °dHgpg°e, °Clark°fH
1 русский °Ж = 1 мг-экв/л это:10,550,052,8042,9243,5115,005
1 ммоль/л = mmol/L это:21100.15.6085.8477.02210.01
1 американский° ppmw = mg/L = American degre:0,019980.00999110.056030.058420.070160.1
1 немецкий° dGH, °dH это:0,35660.178317.8511.0431.2521.785
1 американская популярная ед.
gpg это:
0,3420.17117.120.959111.2011.712
1 английский °e, °Clark это:0,28480.142414.250.79860.832711.425
1 французский °fH это:0,19980.09991100.56030.58420.70161
Пример: 1 °Ж = 50,05 ppm
  • американские градусы жесткости воды, внимание тут два пункта:
    • gpg = Grains per Gallon: 1 гран (0.0648 г) CaCO3 в 1 американском галлоне (3.785 л) воды. Поделив граммы на литры получаем: 17.12 мг/л СаСО3 – это не “американский градус”, но очень употребляемая в штатах величина жесткости воды.
    • американский градус = ppmw = mg/L = American degre: 1 часть CaCO3 в 1000000 частей воды 1мг/л CaCO3
  • английские градусы жесткости воды = °e = °Clark: 1 гран (0.0648 г) в 1 английском галлоне (4.546) л воды = 14.254 мг/л CaCO3
  • французские градусы жесткости воды (°fH or °f) (fh): 1 часть CaCO3 в 100000 частей воды, или 10 мг/л CaCO3
  • немецкие градусы жесткости воды = °dH (deutsche Härte = “немецкая жесткость” может быть °dGH (общая жесткость) или °dKH (для карбонатной жёсткости)): 1 часть оксида кальция – СаО в 100000 частей воды, или 0.719 частей оксида магния – MgO в 100000 частей воды, что дает 10 мг/л СаО или 7.194 мг/л MgO
  • русский (РФ) градус жесткости воды °Ж = 1 мг-экв/л: соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр, что дает 50,05 мг/л CaCO3 or 20.04 мг/л Ca2+
  • ммоль/л = mmol/L: соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 100.09 мг/л CaCO3 or 40.08 мг/л Ca2+

Методы устранения жесткости воды

  • Термоумягчение. Основан на кипячении воды, в результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи:
    • Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O.
    • Кипячение устраняет только временную (карбонатную) жёсткость. Находит применение в быту.
  • Реагентное умягчение. Метод основан на добавлении в воду кальцинированной соды Na2CO3 или гашёной извести Ca(OH)2. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Например, добавление гашёной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:
    • Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O
  • Лучшим реагентом для устранения общей жесткости воды является ортофосфат натрия Na3PO4, входящий в состав большинства препаратов бытового и промышленного назначения:
    • 3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaHCO3
    • 3MgSO4 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2↓ + 3Na2SO4
  • Ортофосфаты кальция и магния очень плохо растворимы в воде, поэтому легко отделяются механическим фильтрованием. Этот метод оправдан при относительно больших расходах воды, поскольку связан с решением ряда специфических проблем: фильтрации осадка, точной дозировки реагента.
  • Катионирование. Метод основан на использовании ионообменной гранулированной загрузки (чаще всего ионообменные смолы). Такая загрузка при контакте с водой поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец). Взамен, в зависимости от ионной формы, отдаёт ионы натрия или водорода. Эти методы соответственно называются Na-катионирование и Н-катионирование.
    • При правильно подобранной ионообменной загрузке жёсткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 °Ж, при двухступенчатом — до 0,01 °Ж.
    • В промышленности с помощью ионообменных фильтров заменяют ионы кальция и магния на ионы натрия и калия, получая мягкую воду.
  • Обратный осмос. Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны (как правило, полиамидные). Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %.
    • Различают нанофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам нанометров) и пикофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам пикометров).
    • В качестве недостатков данного метода следует отметить:
      • – необходимость предварительной подготовки воды, подаваемой на обратноосмотическую мембрану;
      • – относительно высокая стоимость 1 л получаемой воды (дорогое оборудование, дорогие мембраны);
      • – низкую минерализацию получаемой воды (особенно при пикофильтрации). Вода становится практически дистиллированной.
  • Электродиализ. Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля. Удаление ионов растворенных веществ происходит за счёт специальных мембран. Так же как и при использовании технологии обратного осмоса, происходит удаление и других солей, помимо ионов жёсткости.

Аквариум с нуля!

Привет всем начинающим аквариумистам, как профессиональным новичкам-старожилам, так и недавно присоединившимся новичкам-дилетантам! 😉

Продолжаем заполнять сайт всякими полезностями, и сегодня наша повестка дня – добавление в теоретический раздел (учим матчасть 😉 Второй (наряду с рН из предыдущего выпуска) важнейший параметр –

Жёсткость аквариумной воды

Значение ионов кальция и магния для живых организмов

Ввиду биохимических особенностей живой природы большую роль в жизни белковых организмов (царств грибов и особенно животных) играют ионы многовалентных металлов. С одновалентными прекрасно растворимыми ионами щелочных металлов – в основном натрия и калия – всё ясно. Всё живое выросло в их среде и активно использует в жизни. Ионы натрия и калия активно присутствуют во всех физиологических жидкостях любого живого организма, поддерживают осмотическое давление, участвуют в передаче электрических импульсов (нервная деятельность).

Соединения двух- и более валентных металлов гораздо менее растворимы и поэтому их концентрации в жидкостях гораздо меньше. Однако кальций, как самый распространённый из них (железо – не в счёт из-за гораздо более низкой растворимости), активно используется живыми организмами, особенно для построения нерастворимого скелета (внешнего у моллюсков, насекомых и многих других типов животных, и внутреннего – у позвоночных).

Но в небольших количествах ионы кальция непременно присутствуют в плазме крови, мышцах и т.д., участвуя в солевом балансе. При остром недостатке кальция наступает паралич, в том числе сердечной мышцы, что почти мгновенно приводит к смерти. Поскольку ионы кальция – основной неорганический участник поддержания конфигурации глобулярных белков плазмы крови, то отклонения его концентрации в ту или иную сторону также отрицательно влияют на функционирование систем организма.

Поэтому поддержание необходимой концентрации ионов кальция – одна из основных задач систем обмена с внешним миром – пищеварительного тракта и выделительной системы – почек, а у гидробионтов ещё и жабр.

Магний в природе часто сопутствует кальцию, но его соли имеют немного большую растворимость, поэтому в строительстве нерастворимого (по идее) скелета магний живыми организмами не используется. Но совершенно особую роль играет магний в жизнедеятельности зелёных растений, а именно входит в состав ядра белкового зелёного пигмента хлорофилла – главного фактора фотосинтеза. То есть совсем без магния растения не могут существовать, однако даже следов магния в самой мягкой воде (при должном режиме подмен воды) вполне достаточно для жизнедеятельности аквариумного населения.

Единицы измерения жёсткости воды, градусы жёсткости

Для химиков наиболее информативна ионная концентрация, выражаемая в моль/л (М, молярность) или в экв/л (N, нормальность р-ра в СИ aka грамм-эквивалент, г-экв на литр – в старинной системе ГОСТов). Концентрации 1М соответствует 2N для двухвалентного металла или 40,08 г/л в случае с кальцием. В практике общения с пресной/питьевой водой концентрации ионов маленькие, и во избежание большого количества нулей после запятой, требуются более мелкие единицы измерения. Например в обычной воде “средней жёсткости” (10|dH) содержится 3,57 мг-экв/л (71,4 мг/л, что соответствует 0,00357 N) кальция или 3,57мг-экв/л (47 мг/л) магния или комбинированно. Поэтому в стандартах ряда стран применяются другие способы выражения жёсткости. Один из самых популярных стандартов – русский или немецкий градус жёсткости (|dH). Одному градусу в этой шкале соответствует содержание в литре воды

17,9 мг карбоната кальция ( CaCO3, мел, известняк, мрамор) или 7,14 мг/л в пересчёте на кальций (или 4,7 – на магний) или 0,357 мг-экв/л. В этих единицах вода с жёсткостью 0-4| называется очень мягкой, 4-8| – мягкой, 8-12| – средней жёсткости, жёсткая – 12-18|, и очень жёсткая при показателе жёсткости 18-30|. Для выражения жёсткости воды в альтернативных единицах в США применяются | жёсткости = |Кларка (Великобритания) = 0,056|dH (1|dH=17,9|Кларка). 1|fH (Франция) = 1,12|dH.

Несколько альтернативную версию я обнаружил в книге В.С.Жданова “Аквариумные растения” (по изд. “Лесная промышленность”, 1973). Как видно из таблицы, предполагается существование “отдельного” |Кларка, не равного американскому. Также вдвое “девальвирован” французский градус. Кому верить – пока непонятно, тем более, что иной чем русско-немецкий градус в аквариумистике – зверь редкий. Однако для эрудиции полезно знать все трактовки:

соответствия 1 русскому/немецкому |dH
мН (мг-экв/л)

|fH

|Кларка

|амер.

0,357

1,785

1,252

17,85

В дальнейшем мы будем использовать только наиболее распространённые русские/немецкие |dH.

Значения dН некоторых распространённых природных вод

раствор

примечание

дистиллированная вода

0

самая невкусная, в аквариумистике используется для разведения более жёсткой воды при получении воды задуманной жёсткости

дождь, снег, деионизованная вода после ионообменных колонок. Нева и питерский водопровод. Южные притоки Амазонки. Вода торфяных озёр и болот.

0-3 (очень мягкая)

в аквариумистике используется для нереста самых “мягководных” рыб типа неонов или филомен.

вода московских водопроводных систем, северо-западные и северные притоки Амазонки. Большинство постоянных пресных водоёмов. В реках вода в среднем мягче, чем в озёрах.

4-25 (от мягкой до весьма жёсткой)

Вода московских аквариумов. При таком разбросе жёсткости неудивительно, что рыбки и травки из разных районов города могут резко изменять самочувствие уже при переезде в соседний район. Жёсткость своего водопровода желательно знать!

водопроводная вода в Быково, вода самых “жёстких” африканских озёр.

36-38

Подходит для некоторых африканских видов цихлид.

морская вода

до 100 и выше

вода морей и морских аквариумов 🙂

Примеры расчёта жёсткости воды

Многие производители бутылочной питьевой воды стараются рассказать, какая же их чистая вода мягкая и вкусная. Что уже само по себе противоречие, совсем мягкая вода, например дистиллированная (снеговая) или даже хотя бы кипячёная – совсем невкусна. И как бы эти самые производители ни пытались убедить нас, что их вода – не “из-под крана”, мы их сейчас успешно разоблачим, вооружённые новым знанием :).

Итак, вода “Шишкин лес”:

Содержание кальция Ca 2+ = 20 мг/л, т.е.

3|. Плюс магний (Mg)

1. Итого 4|.- вроде вполне себе мягкая вода. если конечно этикетка соответствует 🙂

Следующая – вода “Покровская”:

Содержание кальция Ca 2+ = 100 мг/л, т.е.

15|. По магнию (Mg) до 11. Итого до 26|.- это уже далеко-о-о не мягкая вода. благо, этикетка особо себя не расхваливает.

Следующая вода – “Берегиня”:

Содержание кальция Ca 2+ = 80 мг/л,

12|. И магний – до 11. Итого 23|.- тоже вода “очень жёсткая”.

С “питьевой водой “Черноголовская” – совсем смешно!

Содержание кальция = 130 мг/л – 18| и магний – 14|. Итого 32 градуса – почти как в самых “жёстководных” африканских озёрах. А цифра “общая жесткость Вода для приготовления пищи. Сбалансированный состав и великолепный вкус родниковой воды ” Ну с этим согласен, – вкусная, жесточайшая ведь! Хотя не родниковая, а артезианская, ну да ладно, читаем дальше: ” Вы никогда не задумывались, почему одно и то же блюдо у разных хозяек получается по-разному? Секрет прост. Самый основной ингридиент – качественная вода.

Чистая, мягкая, свежая вода создаёт прекрасную основу для приготовления чая, кофе, напитков, и других блюд, а в чайнике не образуется накипь. В чистой мягкой воде без примесей любые продукты лучше сохраняют свои природные свойства. Питьевая вода “Черноголовская” по своему составу оптимально подходит для приготовления напитков, первых и вторых блюд. В первых блюдах, приготовленных на питьевой воде “Черноголовская” ингридиенты быстрее отдают в бульон свой вкус и аромат. В компотах, киселях и морсах – подчёркиваются ноты фруктов и ягод, каши получаются более рассыпчатыми. Овощи и фрукты для детских пюре развариваются в природной питьевой воде “Черноголовская” быстрее, сохраняя больше витаминов и других полезных веществ.

И главное, используя питьевую воду Черноголовская, можно всегда быть уверенным в её всегда неизменно высоком качестве .”

Налицо горячечный бред, разрывы мысли или стремление вызвать сии симптомы у потребителя! В любом случае – недобросовестная реклама! Вода – жёсткая (поэтому сама по себе должна быть вкусная), но для чая и прочего действительно предпочтительна мягкая, т.е. к данной воде это напоминание отношения не имеет никакого! Впрочем, остальную кашу мы здесь расхлёбывать не будем, а вспомним, что существует

Постоянная и временная жёсткость

Как мы уже почти твёрдо знаем, чистейшая, качественно дистиллированная вода – абсолютно мягкая, т.е. ионов кальция не содержит. Однако если в неё поместить нерастворимый карбонат кальция (мел или мрамор), то через некоторое время анализ уже покажет наличие в р-ре ионов кальция. Частичное растворение нерастворимого карбоната происходит при действии постепенно растворяющегося в воде углекислого газа с образованием малорастворимого кислого карбоната (гидрокарбоната, бикарбоната) кальция по схеме: СaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 = Ca 2+ + 2(HCO3) –

Эта реакция обратима, поэтому при удалении из системы углекислого газа карбонат опять выпадает в осадок (т.н. накипь). “Поднимающаяся” из грунта и “выпадающая” при кипячении в виде накипи на дне, стенках бойлера и поверхности воды жёсткость и называется временной или карбонатной жёсткостью, обозначается как kH|.

Поскольку обычно мы имеем дело с водой недистиллированной, то какие-то соли, пусть и в мизерном количествое, в ней уже присутствуют. В том числе и растворимые соли кальция/магния. Жёсткость воды, обусловленная присутствием последних, называется постоянной жёсткостью воды и обозначается dH|.

Суммарная, или общая, жёсткость воды подразумевает сумму временной (удаляемой кипячением) и постоянной (не удаляемой при кипячении) жёсткости: gH|=dH|+kH| .

Влияние сдвига жёсткости воды на аквариумных рыб

В силу особой важности “жёстких ионов”, особенно кальция, в физиологии аквариумного населения, организм рыб и прочих гидробионтов в процессе освоения новых природных ниш всегда приспосабливался к осморегуляции в новых условиях. Поскольку нормальная физиологическая концентрация ионов кальция (необходимая, вспомним, для построения скелета и поддержания работоспособности мышц) у всех рыб (да и прочих гидробионтов) гораздо более схожа, чем жёсткость “за бортом”, т.е. в разнообразнейших средах обитания.

Поэтому, например, организм “жестководных” рыб (типа африканских цихлид) “настроен” на непрерывное удаление избыточного кальция (поступающего через пищеварение и жабры), и при переселении в мягкую воду рыба, в зависимости от перепада жёсткости, быстро “размягчится”, т.е. потеряет значительную часть своего кальция. Что может привести как к быстрой (в течение нескольких часов) смерти вследствие паралича дыхания и/или сердца, так и к постепенному в зависимости отклонения жёсткости от оптимальной) “угасанию” в течение дней или недель в сопровождении “непонятных” кожных болячек и других будто бы не связанных с этим симптомов, являющихся тем не менее последствиями ” солевого стресса“.

В случае же с “мягководными” рыбами (например неонами), приспособившимися, наоборот, всячески удерживать и накапливать в организме ионы кальция, пересадка в чрезмерно жёсткую воду не создаёт предпосылок к слишком быстрой гибели, но в течение 1-2 суток как минимум половина неонов-новосёлов в аквариуме новичка обычно всё-таки “ложится”, а с трудом оставшиеся в живых в слишком жёсткой воде живут заметно меньше отведённого природой срока (1,5-2 года). Это относится и к большинству других мелких тетр из “торфованных” южных и юго-западных притоков Амазонки, и, хотя и в меньшей степени, к более крупной “харацинке” (тернеции, пираньи и т.п.).

Причины и способы сдвига жёсткости воды в аквариуме

Чаще всего начинающему аквариумисту при соблюдении элементарных условий содержания аквариума (правильный подбор рыб и режим кормления, периодическая чистка грунта и подмена части воды на свежую) не требуется особых знаний и умений для слежения за жесткостью и кислотностью аквариумной воды.

Однако знание причин сдвига и способы манипулирования жёсткостью аквариумной воды иногда могут пригодится аквариумисту для создания особых условий , отличных от создаваемых водой “из-под крана”.

Это например подготовка к нересту, содержание рыб и растений, требующих особых условий и т.д.

На отдельной странице со временем появятся самые распространённые способы влияния на жёсткость и кислотность аквариумной воды.

А в скором следующем выпуске будет начало обзора криптокорин – одного из самых популярных семейств аквариумных растений с прекрасными декоративными качествами. В первую очередь рассмотрим “криптокориновую болезнь”, лечение и профилактику недомоганий криптокорин.

На сегодня пока всё, до следующего выпуска!

Акваловер

Аквариумистика — аквариум новичкам, аквариум любителям, аквариум профессионалам

Шкала общей жесткости воды

Самое читаемое

Общая жесткость измеряется в dH и показывает суммарное количество ионов щелочноземельных металлов, таких как кальция, магния, стронция, бериллия и бария в воде.

В подавляющем большинстве случаев этот параметр рыбам совершенно не важен. Опасны для них лишь крайние значения общей жесткости. Например, в воде со значением dH близким к нулю, вообще ничего живое жить не будет. А при чрезмерных значениях жесткости, превышающих 35-50°dH, в действие вступают уже другие факторы: здесь пресноводная аквариумистика кончается, и начинают действовать законы природы для солоноватых вод. Во всех же остальных случаях большинство рыб легко адаптируются к любым разумным значениям общей жесткости.

Вода, содержащая малое количество солей в основном кальция и магния или вообще не содержащая их, называется мягкой. И наоборот, вода с большим количеством растворенных в ней солей данных металлов, является жесткой.

Результаты определения жесткости обычно выражают в немецких (их еще называют русскими) градусах dH (общая жесткость) и КН (временная жесткость). В целом, для аквариума подходит чистая, прозрачная, содержащая все необходимые для растений микроэлементы, вода с dH 5-20, KH 2-15 градусов.

Шкала общей жесткости воды.

Градусы dHХарактер водыЖесткость в мг. х экв/л.Эквивалент в mg/L
0 — 4°Очень мягкаяДо 1,5 мг х экв/л0 — 70 ppm
5 — 8°Мягкая1,5 – 4 мг х экв/л70 — 140 ppm
9 — 12°Средней жесткости4 – 8 мг х экв/л140 — 210 ppm
13 — 22°Жесткая8 – 12 мг х экв/л210 — 320 ppm
23 — 34°Очень жесткаявыше 12 мг х экв/л320 — 530 ppm

Жесткость воды определяется в немецких (русских) градусах — dH. Коммунальные хозяйства измеряют жесткость воды в миллиграмм / эквивалентах ионов кальция и магния на литр воды (мг. х 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 из немецких градусов 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 dH означает градусы жесткости, в то время как ppm означает часть на миллион, который является грубо эквивалентом mg/L. 1 градус dH равняется 17.8 ppm CaCO3. Большинство тестовых наборов показывают жесткость в градусах CaCO3, и это и означает, что жесткость эквивалентна количеству CaCO3 в воде, но это не означает, что фактически такое количество CaCO3 содержится в воде.

Параметры аквариумной воды: жесткость, pH и другие

Одной из важнейших составляющих аквариумного мира является вода, как среда обитания аквариумных рыбок и растений.
Параметры аквариумной воды, ее характеристики напрямую влияют на самочувствие ваших питомцев и состояние растений. Не секрет, что грязная, мутная вода губит рыб, портит внешний вид аквариума, однако и прозрачная вода не всегда говорит о том, что ее состав идеален.

Основными параметрами и показателями качества аквариумной воды являются:

– Жесткость аквариумной воды (hD);

– Водородный показатель воды «Кислотность аквариумной воды» (pH);

– Окислительно-восстановительный потенциал (rH);

ЖЕСТКОСТЬ АКВАРИУМНОЙ ВОДЫ (hD) – обусловлена наличием в воде карбонатов — солей кальция и магния: CaCO3 и MgCO3 гидрокарбонатов Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2, сульфатов CaSO4 и MgSO4, хлоридов CaCl2 и MgCl2. . Их концентрация в аквариумной воде составляет ОБЩУЮ ЖЕСТКОСТЬ, которую можно разделить на ВРЕМЕННУЮ (KH) и ПОСТОЯННУЮ (GH).

Временная жесткость аквариумной воды (КН) – это концентрация двууглекислых солей кальция и магния. Такая жесткость может меняться в течении суток. Например, в дневное время аквариумные растения в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ, который накапливается в воде. Если углекислого газа будет не хватать для потребления его растениями, они начнут синтезировать углерод из состава бикарбонатов, вследствие чего временная жесткость воды увеличится

Постоянная жесткость аквариумной воды (GH) – это количество растворенных сульфатов, хлоридов и некоторых других солей кальция и магния. При кипячении такой воды концентрации этих катионов и анионов практически не изменяются – отсюда и название «постоянная жесткость».

Жесткость воды имеет важнейшее значение для жизни аквариумного мира. Во-первых, соли кальция и магния используются при построении скелета и оказывают влияние на построение всего организма рыбы. Для различных видов аквариумных рыбок показатели жесткости воды различны и несоблюдение их может привести к ухудшению самочувствия рыбок, к нарушению функции размножения и оплодотворения икры.

Общая жесткость аквариумной воды измеряется немецкими градусами (hD). 1° hD – это 10мг окиси кальция в 1литре воды.

Аквариумная вода с параметрами жесткости:

от 1 до 4° hD – считается очень мягкой;

от 4 до 8° hD – считается мягкой;

от 8 до 12° hD – средняя жесткость;

от 12 до 30° hD – считается очень жесткой;

Большинство аквариумных рыбок комфортно себя чувствуют при жесткости от 3-15° hD.

Как изменить жесткость аквариумной воды:

1.) Увеличение жесткости.

– Жесткость KH можно повысить путем добавления 1-й чайной ложки пищевой соды на 50 литров, что увеличит показатели на 4°dKH.

– 2-е чайные ложки карбоната кальция на 50 литров воды увеличат одновременно KH и GH на 4 градуса.

– еще одной мерой для плавного/постепенного увеличения жесткости воды, является разбрасывание и украшение аквариума морскими ракушками.

2.) Уменьшение жесткости (здесь все сложнее):

– используют/добавляют дистиллированную воду, которая продается в магазинах;

– используют/добавляют дождевую, снеговую, талую воду из холодильника (должна быть чистой, без мути и примесей).

– фильтруют воду через осмотический фильтр;

– фильтруют воду через торф (добавляется торф в фильтр) или в емкость, где отстаивается вода;

– жесткость КН снижают кипячением воды в эмалированной посуде в течении 1 часа с последующим отстаиванием в течении суток;

– природными смягчителями воды являются быстрорастущие растения: элодея, роголистник, наяс, валлиснерия.

КАК ИЗМЕРИТЬ общую жесткость аквариумной воды в домашних условиях без спец. оборудования и препаратов (титрование пробы мыльным раствором):

Особенность этого метода заключается в том, что 10мг окиси кальция в 1 литре воды нейтрализуется 0,1г. чистого мыла.

1. Берется 60-72% хозяйственное мыло, крошится.

2. В мерный стаканчик (или иной мерный сосуд) наливается вода (дистиллированная, снежная, талая из холодильника воду) – далее дистиллят.

3. В воду добавляется мыльная крошка (отсчитанная в граммах), так чтобы было можно рассчитать порцию мыла в полученном растворе.

4. В другую посуду наливаем 0,5 литров испытуемой аквариумной воды и добавляем постепенно порции мыльного раствора (по 0,1гр.), взбалтываем.

Сначала на поверхности воды появятся сизые хлопья и быстро исчезающие пузырьки. Постепенно добавляя порции мыльного раствора ждем когда вся окись кальция и магния свяжется – на поверхности воды появятся устойчивые мыльные пузыри с характерным радужным переливом.

На этом опыт окончен. Теперь подсчитываем количество израсходованных мыльных порций, умножаем их надвое (аквариумной воды было 0,5л, а не 1л.). Полученное число и будет жесткость аквариумной воды в градусах. Например, 5 порций мыла*2= 10° hD.

При аккуратном проведении опыта погрешность может составлять +-1° hD.

При получении результата жесткости более 12° hD, точность измерения снижается, рекомендуется провести опыт повторно разбавив аквариумную воду на 50% дистиллятом, полученный результат удвоить.

Водородный показатель воды или «кислотность аквариумной воды» (pH аквариумной воды) определяет нейтральную, кислую и щелочную реакцию воды при определенной концентрации ионов водорода.

В химически чистой воде происходит электролитическая диссоциация – разложение молекул на ионы водорода (Н+) и гидроксила (ОН-), количество которых в ней при температуре 25°С всегда одинаково и равно 10-7г*ион/л. Такая вода имеет нейтральную реакцию. Отрицательный логарифм концентрации ионов водорода условно применяется для обозначения величины pH и в данном случае равен 7. При наличии в воде кислот (не химически чистая вода) количество ионов водорода будет больше, чем гидроксила – вода приобретает кислую реакцию с меньшим цифровым показателем pH. И наоборот, в щелочной воде будут преобладать гидроксильные ионы и pH увеличиваться.

Аквариумная вода с параметрами pH:

– от 1 до 3 называют/считают сильнокислотной;

– от 5-6 слабокислой;

Параметры pH могут меняться в течении суток, что обусловлено переменной концентрацией углекислого газа в аквариумной воде, что в свою очередь стабилизируется постоянной аэрацией.

Резкие колебания показателей pH вредны и болезненны для аквариумных рыбок и растений. Большинство аквариумных рыбок предпочитают pH от 5,5 до 7,5.

Как изменить pH аквариумной воды:

– Если необходимо снизить показатель pH – подкисляют воду настоем торфа (ну или спец. препаратами из зоомагазина);

– Если необходимо увеличить показатель pH (усилить щелочность) – используют пищевую соду;

Измерение pH аквариумной воды:

1. Во многих зоомагазинах продаются тестеры (лакмусовые бумажки с фенолфталеином). Собственно, следуя инструкциям на упаковке, по шкале можно определить параметры pH.

2. Есть спец. прибор для измерения – ПиАшметр. Для домашних аквариумов не используется (дорого, да и не зачем вообще). Ведь главное не частое измерение параметров pH, а условия содержания рыбок и аквариума. В ухоженном, не перенаселенном, не забитым доверху растениями аквариуме, с аэрацией – pH будет всегда в норме и часто измерять его не нужно.

Окислительно-восстановительный потенциал (rH воды, ОВП воды).

Суть окислительно-восстановительного процесса в аквариумной воде сводится к том, что все вещества находящиеся в ней вступают друг с другом в реакцию. При этом одно вещество отдает свои электроны и заряжается положительно (окисляется), а другое приобретает электроны и заряжается отрицательно (восстанавливается). В итоге между разноразрядными веществами возникает разность электрических потенциалов. Проще говоря: окисление – это реакция соединения нитритов с кислородом, а восстановление – наоборот, распад нитритов с высвобождением кислорода.

Максимальный окислительный потенциал воды равен 42rH.

Параметры:

rH 40-42 – максимальное окисление (чистый кислород);

rH 35 –сильное окисление;

rH 30 – незначительное окисление;

rH 25 – слабое окисление;

rH 20 – слабое восстановление;

rH 15 –незначительное восстановление;

rH 10 – сильное восстановление;

rH 5-0 – максимальное восстановление (чистый водород);

Почти все аквариумные рыбки и растения комфортно себя чувствуют при rH 25-35. Отдельные виды предпочитают более узкие параметры этого значения.

Измеряется rH специальными измерителями.

Увеличивают rH воды регулярной сменой воды, уходом – чисткой аквариума, а так же продувкой воздуха и использованием озона.

ИТАК:

Мы с Вами узнали об основных параметрах аквариумной воды, соблюдение которых будет безусловным залогом здоровья рыбок и красоты растений.

Существуют и другие значения/параметры характеризующие аквариумную воду. Однако, они не столь значимы, как hD и pH. Для содержания домашнего аквариума знать и следить за ними просто нет необходимости. Как говорил Шерлок Холмс: «…человек толковый тщательно отбирает то, что он поместит в свой мозговой чердак».

ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АКВАРИУМНОЙ ВОДЫ (hD воды, pH воды, ОВП воды) ЗАЧАСТУЮ ДОСТИГАЮТСЯ БАНАЛЬНЫМ УХОДОМ ЗА АКВАРИУМОМ И СОБЛЮДЕНИЕМ ПРАВИЛ СОДЕРЖАНИЯ ЕГО ЖИТЕЛЕЙ: не делайте из аквариума общежитие, не перегружайте его растениями, обеспечьте постоянную аэрацию и фильтрацию, осуществляете регулярную подмену воды на свежую.

Исследование воды в домашних условиях

Состав воды очень важен в пивоварении, и многие пивовары отправляют свою воду в лабораторию для анализа или создают пивоваренную воду с нуля с использованием очень мягкой воды (например, из обратного осмоса) и солей. Тем не менее, можно также исследовать пивоваренную воду дома. Точность и количество показателей в таком исследовании воды не будет соответствовать профессиональному анализу, но можно с достаточно приемлемой точностью определить остаточную щелочность вашей пивоваренной воды. В домашних условиях исследование воды также позволяет регулярно контролировать источник воды, чтобы выявлять сезонные изменения, которые затем могут потребовать более точного профессионального анализа.

Чтобы проверить нашу воду, мы – пивовары, можем использовать простой набор тестов для воды, доступный в магазинах для владельцев аквариумов. Тип тестового набора, который нам нужен – это тот, который определяет GH и KH. GH (General Hardness) измеряет общую жесткость воды. Считается, что общая жесткость представляет собой количество присутствующих ионов кальция и магния. Она обычно измеряется как dH (немецкий градус жесткости), так же и «ppm (мг/л) в виде CaCO3». Оба эти параметра являются эквивалентными мерами. Это означает, что они выражают не вес ионов кальция и магния, а их общее количество на единицу объема. Зная атомный веса и примерное (часто встречающееся) соотношении кальция и магния в воде, можно оценить содержание кальция и магния в анализируемой воде.

KH (Сarbonate Hardness) определяет карбонатную жесткость, которая является щелочностью воды. Как и общая жесткость или GH, она измеряется в немецких градусах жесткости (dH), или «ppm (мг/л) в виде CaCO3». Преобразование 1 dH = 17,8 CaCO3 справедливо как для общей жесткости, так и для щелочности (прим. ред.: 1 dH = 0,36 °Ж в России).

Существует два типа наборов для тестов: титрование и полоски. Наборы на основе титрования содержат пробирку и реактивы, которые добавляются в воду до тех пор, пока в ней не произойдет цветовая реакции. Тест-полоски погружаются в воду, и затем цветовая реакция на их тестовой площади сравнивается с цветовой гаммой. Я предпочитаю тесты на основе титрования, хотя их более сложно использовать, но они обеспечивают более точные результаты и с них легче считывать показания, чем с полосок.

Процедура

Для получения точных инструкций о том, как использовать тестовый комплект, прочитайте инструкцию, прилагаемую к нему. Особенно, как преобразовать количество титранта, который был добавлен, в значение жесткости в dH или «ppm в виде CaCO3». Но в целом все они работают одинаково:

  • промойте пробирку водой, подлежащей испытанию.
  • заполните пробирку с образцом воды до отметки.
  • добавьте одну каплю тестового раствора, закройте пробирку и встряхните, чтобы смешать образец воды и тестовый раствор.
  • повторите этот процесс, пока цвет не изменится.
  • преобразуйте количество капель, которые были добавлены в значение жесткости, используя инструкцию.

Титрование

Как упоминалось ранее, процесс, с помощью которого эти тесты работают, широко известен как титрование. Во время титрования к образцу известного объема добавляют химическое вещество, называемое титрантом. Этот титрант реагирует с тестируемым соединением до тех пор, пока все это соединение в образце не будет потреблено. Индикатор показывает, когда эта точка достигнута. На основании количества титранта, который был добавлен, можно рассчитать неизвестное количество соединения в тестируемом растворе.

В случае теста на щелочность (тест KH) добавляют сильную кислоту, которая потребляет карбонаты и бикарбонаты. Это ионы, которые влияют на щелочность воды. Эта реакция приводит к образованию угольной кислоты и, что более важно, снижает рН. После понижения рН до примерно 4,3 практически все карбонаты и бикарбонаты были преобразованы, и в этот момент индикаторный раствор, который является не более чем показателем рН, меняет цвет от синего до желтого/зеленого. Концентрация тестируемого раствора сконструирована таким образом, что каждая капля содержит достаточное количество кислоты для нейтрализации 1 dH или 17,8 ppm в виде СаСО3 в 5 мл воды. В результате точность теста может быть увеличена за счет увеличения размера образца до 10 мл и при условии, что каждая капля составляет 0,5 dH или 8,9 ppm в виде СаСО3.

Аналогичная реакция происходит при тестировании на GH.

Оценка остаточной щелочности

Простое знание щелочности и общей жесткости воды не достаточно для пивоварения. Пивовары заинтересованы в остаточной щелочности, которая определяется щелочностью воды, содержанием кальция и в меньшей степени содержанием магния. Однако общая жесткость объединяет содержание кальция и магния.

При рассмотрении различных отчетов о составе воде можно обнаружить, что в среднем около 30% от общей жесткости приходится на магний (рис. 5), хотя соотношение кальция и магния не является постоянным. Это, по-видимому, справедливо для большинства типов воды, которые пивовары размещают в онлайн режиме.

Используя это предположение, остаточная щелочность может быть оценена из GH и KH как

RA = KH – GH / 4

Эта формула работает с KH и GH, указанными как dH, так и ppm в виде CaCO3.

Использование результатов теста в электронной таблице

Если вы не желаете вычислять остаточную щелочность вручную или хотите определить рН затора, вы можете воспользоваться нашим калькулятором воды . Это расширенная электронная таблица Excel, которая, помимо других функций, позволяет вводить результаты KH и GH из простого теста на воду. Если вы не являетесь владельцем Microsoft Excel, проверьте OpenOffice, который является бесплатным офисным пакетом, поддерживающий электронные таблицы Excel.

Шаг 1: введите результаты теста GH и KH.

Если значение было указано не как «ppm CaCO3», то измерение определится для этого блока. Исходя из предположения, что 30% от общей жесткости было внесено магнием, рассчитывается содержание кальция и магния в воде. Чтобы определить щелочность не требуется никаких предположений. Для воды, используемой в приведенном выше примере (GH = 9 dH; KH = 7 dH), остаточная щелочность составляет 86 ppm в виде CaCO3.

Если в поле для более подробного отчета о воде не указаны другие значения, то результаты теста GH & KH переносятся и будут использоваться в оставшейся электронной таблице. Обратите внимание, что данные о содержании сульфатов или хлоридов отсутствуют.

Шаг 2: После того, как заданный объем воды для затирания, вес помола и цвет пива были определены, оценка рН затора производится на основе этих параметров и остаточной щелочности воды. «Жженый%» относится к проценту специальных солодов, которые являются жжеными солодами (например, жженый ячмень, жженый и шоколадный солод, карафа, блэк патент и другие). В этом примере цвет пива составил 15 SRM, а половину цвета – жженые солода. pH затора, вероятно, будет составлять около 5,5, что является правильным значением рН для затирания, и никакая дополнительная обработка воды не требуется.

Если необходима дополнительная обработка воды, то эти методы поддерживаются в электронной таблице: смешивание, добавление солей и кислот, снижение щелочности гашенной известью или кипячением.

kh и gh воды

Вопреки распространенному заблуждению общая жесткость GH не является фактором который ухудшает рост растений, скорее наоборот. Питание растений зависит от pH, а не GH. Ухудшение роста растений при повышенных pH вызвано не только тем что он не оптимален для поглощения питательных вещств, но и тем что недостаточно прочные для данного диапазона pH хелаты микроэлементов¬ просто распадаются и становятся недоступными для питания растений. Если GH выше минимально допустимого¬ для здорового роста растений (min.dH=2-3), его повышение роста не ухудшит. pH зависит не только от kH, но и множества элементов буферной системы воды аквариума с растениями отличными от карбонатной жесткости kH: количества в воде органики, гуминовых кислот, фосфатов и пр. составлюящих буферной системы воды аквариума с растениями. Карбонатная жесткость воды существенно влияет на pH, а значит и на доступность вносимых с жидкими удобрениями микроэлементов (железа в них) и концентрацию CO2 в воде, но в аквариуме буферная емкость далеко не всегда характеризуется только карбонатами¬ (kH). Жесткая вода далеко не всегда имеет высокий kH. Б ывает что dH низкий, а kH высокий или наоборот. Слишком высокий pH водопроводной воды (не обязательно из-за kH) не позволяет подачей CO2 понизить pH до оптимальных 6.8-7.2 без превышения предельной концентрации для рыб (>30мг/л).

pH определяется негативным логарифмом концентрации свободных ионов H+ в воде. Если добавить в воду сильную кислоту, она полностью диссоциирует на водородные ионы H+ и нитрат [NO3-]. Ионы H+ освободившиеся в результате реакции понижают pH. Так как в процессе нитрификации при распаде промежуточного продукта азотной кислоты до аммония выделяется H+, это объясняет почему в аквариуме со временем уровень нитратов [NO3-] повышается, а pH падает. Высокий pH по причине плохой нитрификации – типичная “болезнь” молодого аквариума (нитриты и нитраты мало преобразутся до аммония NH4 и H+ не выделяется). В этот период понижать pH значительно увеличивая подачу CO2 нельзя, тем более что растения меняющие корневую систему и адаптирующиеся к новым условиям еще растут медленно.

Карбонатная жесткость воды KH измеряет количество карбонатных [CO3–] и бикарбонатных [HCO3-] ионов в воде которые являются основными компонентами щелочности. Так как она изменяется от концентрации CO2, ее еще называют временной жесткостью. Но термин карбонатная жесткость неверный: “Несмотря на множество недоразумений и дезинформации доминирующей в хобби, жесткость не имеет ничего общего с карбонатами. Термины “временная”, “общая” и “карбонатная” жесткость устаревшие, и должны быть отменены. “Временная” или “общая” жесткость являются истинной жесткостью воды, но “карбонатная” жесткость совершенно не является жесткостью, это щелочность.” (The Art & Science of Aquarium Management, Leo G. Morin, Ph.D, Seachem, PDF 1.02Mb)
В общем kH обычно высокий в воде с высокой жесткостью и определяет pH, но далеко не всегда – вы можете иметь kH=0 и высокий pH, или наоборот. В аквариуме с нейтральным pH=7.0 доминируют бикарбонатные ионы [HCO3-] – именно в таком виде растения за редким исключением потребляют CO2. При pH выше 7.0 доминируют карбонаты [CO3–] выпадающие в осадок что делает углерод недоступным большинству растений. Соответственно чем выше kH воды (и выше pH), тем больше надо подавать СО2 в воду снижая pH и поддерживая гидрокарбонат кальция [H2CO3] в растворенном состоянии – то есть чтобы Углерод был доступен для питания растений. В воде с очень высокой общей GH и карбонатной kH жесткостью почти весь бикарбонат выпадает в осадок, а pH воды очень высок. Требуемый kH воды зависит от того какой уровень pH вам нужно поддерживать в аквариуме. При kH=2-5° вода автоматически буферизируется на уровне pH=6.0-7.3. Так как оптимальным для растений считается pH=6.8-7.2, dkH воды должен быть 4-5 градусов. Обычно считается что для предотвращения обвала pH до подачи CO2 в аквариум kH воды должен быть min.=4°. Но в аквариуме с растениями присутствует буфер не только в виде карбонатов (kH), поэтому это правило, как и pH-контроллер¬, не работают. Вы можете иметь kH=0 и подавая CO2 до 30мг/л не получить никакого обвала pH.

Когда в аквариуме есть карбонатный буфер kH, бикарбонатные ионы с излишними водородными ионами H+ образуют угольную кислоту [H2CO3] (carbonic acid), которая медленно распадается на CO2 и воду. Так как в процессе этой реакции используются избыточные водородные ионы, pH сильно не изменяется. Со временем, когда карбонатные ионы [CO3–] полностью будут использованы, буферная емкость (то есть kH) упадет, и произойдет сильное падение pH. Это называют обвалом pH. С другой стороны при определенном уровне подачи CO2 есть некий оптимальный уровень карбонатной жесткости KH при котором pH остается стабильным. На этом основан метод определения оптимального pH по Krause¬. Но это правило не работает в аквариуме с растениями где pH определяется не только карбонатной жесткостью, но и органическими кислотами, фосфатами и другими составляющими буферной системы воды.

Общая жесткость воды GH в основном определяется концентрацией растворенных в ней Ca и Mg. Концентрация в воде карбоната кальция CaCO3=17.83мг/л соответствует одному немецкому градусу жесткости dGH. Ca 7.15мг/л дает 1 градус dH. Вода для аквариума с растениями обязательно должна иметь некую минимальную жесткость потому что Ca и Mg требуются растениям в больших количествах¬. Самая частая ошибка при использовании RO-воды это слишком низкая жесткость dH которая может вызвать “радикулит”¬ – скручивание листьев и отмирание точек роста. Всегда восстанавливайте¬ жесткость воды смешивая RO-воду с водопроводной или внося смесь химикатов. Для содержания почти всех видов растений высокая жесткость воды не создает никаких проблем. Это только снижает устойчивость хелата железа¬, но эту проблему легко решить. ADA и Seachem рекомендуют минимальную жесткость для аквариума с растениями 3-4 KH и 6-8 GH “. (ADA AQUARIUM LAYOUT, рус.) В аквариумах T.Amano общая жесткость воды обычно TH=80-100мг/л. Если у вас богатый органикой и гуминовыми кислотами субстрат вроде Aqua Soil¬, восстанавливать kH RO-воды¬ вместе с dH вовсе не обязательно, буфера будет достаточно и без этого. Используя рецепт Amania GH Booster¬ не повышающий kH вы получите жизненно важные Ca и Mg, и избежите совершенно ненужного повышения pH ухудшающего рост растений.
^

книга “Техническое оснащение аквариума”, Мартин Сандер, Москва, Астрель АСТ, 2002г.; оригинальное немецкое издание “Aquarientechnik im Sus- und Seewasser”, 1998, by Eugen Ulmer GmbH&Co., Stuttgart, Germany, ISBN 3-8001-7341-7.
“Modern Aquascaping”, by George and Karla Booth, Copyright 2000, www.frii.com/

gbooth/AquaticConcepts/Articles/book.htm#Intro
“KENT water chemistry. Raising and Caring for Live Plants”, CR Brightwell Marine Scientist, Kent Marine, Inc. www.kentmarine.com
Aquatic Chemistry Terms Explained: Alkalinity, Hardness, and pH – TFH, 08/98
Understanding DH Without a Ph.D – TFH, 11/95
Understanding pH Without a Ph.D. – TFH, 07/95
Spotlight on Biotope Planted Tank Workshop (Part 1) на Petfrd.com
Water Chemistry For Dummies, Grant Gussie
CHEMISTRY AND THE AQUARIUM by RANDY HOLMES-FARLEY
GH KH and pH for the Advanced Hobbyist, Bob Dixon
Water Chemistry & CO2, Jake’s Planted Aquarium Pages

последнее обновление 26 сентября, 2015 | amania v2.5 | © 2003-2015 naman

Читайте также:  Простое приспособление для кормления донных рыбок в общем аквариуме
Ссылка на основную публикацию