Жесткость родниковых вод

Жесткость подземных вод

Жесткость воды – это совокупность свойств, обусловленных концентрацией в ней щелочноземельных элементов, преимущественно ионов кальция (Са²⁺) и магния (Мg²⁺), важнейший показатель качества воды, определяющий применение ее в быту и различных отраслях промышленности. Общая жесткость как суммарное содержание солей кальция и магния подразделяется на карбонатную, определяемую концентрацией в воде карбонатов (СаСО₃, MgСО₃, Са(НСО₃ Mg(НСО₃)₂ реже Fe(НСО₃)₂ при рН 8,3), и некарбонатную ( концентрация в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот (MgСl₂, MgSO₄, СаСl₂)). При нагреве воды до температуры 60–100°С гидрокарбонаты переходят в карбонаты, которые выпадают в осадок (рис. 2, 3), поэтому карбонатную жесткость называют временной или устранимой. Постоянная жесткость обусловлена содержанием в воде сульфатов и фосфатов и кипячением не устраняется.

Градус жесткости (°Ж), согласно Национальному стандарту «ГОСТ 31865-2012. Вода. Единица жесткости», соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его моля, выраженной в мг/дм³ или мг/дм³ (1°Ж = 1 мг-экв/дм³ = 1/2 моль/м³). В одном литре (дм³) воды жесткостью 1°Ж содержится 20 мг кальция и 12 мг магния.

Жесткость воды колеблется в широких пределах в зависимости от географического положения источника, глубины и расположения водоносного слоя, годового объема осадков, времени года. По значению жесткости природные воды подразделяют на следующие группы:

• мягкие – с жесткостью до 4 мг-экв/л, в том числе мягкие с жесткостью 0–1,5 мг-экв/дм³ и питьевые с оптимальной жесткостью 1,5–2 мг-экв/дм³;
• умеренно жесткие или среднежесткие – 4–8 мг-экв/дм³;
• жесткие – 8–12 мг-экв/дм³;
• очень жесткие – выше 12 мг-экв/дм³.

С высокими или низкими показателями жесткости связан ряд нежелательных свойств, а именно:

• образование в жесткой воде шлаков и накипи разного химического состава: карбонатной (CaCO₃, MgCO₃), сульфатной (CaSO₄) и силикатной (кремнекислые соединения кальция, магния, железа, алюминия), особенно при нагревании в распределительной системе водоснабжения, в паровых котлах, в бытовых приборах и т. д.;
• хлориды и сульфаты магния (MgСl₂ и MgSO₄, СаСl₂), содержащиеся в воде повышенной жесткости, не приводят к образованию накипи, так как хорошо растворимы, однако, как электролиты, способствуют протеканию электрохимических процессов и тем самым ускоряют процесс коррозии стали под действием воды и кислорода; соли магния подвергаются гидролизу, создавая кислую среду, что так же ускоряет коррозионные процессы;
• слишком мягкая вода имеет низкую щелочность и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие.

Иллюстрации

1. Типы жесткости воды.
2. Накипь в самоваре.
3. Накипь в чайнике.
4. Градация жесткости воды
5. Места образования травертина и гажи на Ордовикском плато и сопредельной территории (по Митрофанову, 2018).
6. Очаг современного травертиногенеза в ручье Ривкузи на территории памятника природы Глядино [Колокольцев и др., 2014, с. 21].
7. Место образования травертина - скважина у деревни Корпиково (Гатчинские «гейзеры»).

Народные термины

Вода с повышенной карбонатной жесткостью

Жестóкая водá – см.  жестóкий – ‘содержащий много известковых солей (о воде)’: «А из колодца-то вода жестока, мы ее и не можем пить» (Пуд.); «Вода там жестокая, а тут мягка такая» (Прион.); «Да в родничках вода жестокая, а у нас мягче» (Пуд., Медв.) [СРГК, 2, с. 53].

Известкóвая водá – из иллюстрации к жи́лка – ‘русло подземной реки, ручья’: «А па́па берё́т отту́да (воду), там извеско́вая, да́жэ по фку́су оддайо́т, а до жы́лки не дошли́, наве́рно» (Карг. Арх.) [АОС, 14, с. 105].

Опóшная водá – ‘вода, содержащая много известковых солей, «опоку»’: «На Маслове ещё пуще голова зудится, опошная шибко вода там. У нас в ключах-то опошная вода» (К-Г. Навол.); «Опош ная вода, это бёлое вода показывает. От воды да от опоки ковш опершает. В колодце-то опошная вода» (К-Г. Плоск.) [СВГ, 6, с. 65].

Сурóвая водá: «В роднике вода суровая, волосы как рéжет [делает ломкими, сухими, расщепляет]. Ключевая, она завсегда так» (Кондоп.) [СРГК 5, 509].

Вода, в которой насяжáет опóка – из иллюстрации к насяжáть – ‘оседать, опускаться слоем, давать осадок’: «Вода из колодца. Дак тожо насяжает опока» (К-Г. Плоск.) [СВГ, 5, с. 77].

Накипь

Нагáр – ‘твердый осадок на стенках сосуда, накипь’: «Соды дам, прошварите цяйник внутрё, нагару много» (Хар. Никул.) [СВГ, 5, с. 30].

Нáгарь – ‘твердый осадок на стенках сосуда, накипь’: «В самоваре-то воду не оставляю, больно нагари много» (У-К. Залес.); «От речной-то воды и нагари нёту в самоваре» (Сямж. Лелек.); «Нагари в самоваре больно много» (Сямж. Собол.) [СВГ, 5, с. 30].

Нáкипель – ‘пена, грязь, скопившаяся на поверхности кипящей жидкости, на стенках посуды; накипь’: «От воды накипель. Самовар досульной. Как ни чиста вода, всё накипель» (Ок.); «Накипели-mo в самоваре сколько, вымыть надо» (Люб.) [НОС, с. 600].

Опóка – ‘накипь в самоваре’: «От колодезной воды одна опока, кран не повернешь» (Каргоп. Арх., 1971) [СРНГ, 23, с. 273].

Комментарии

В лексике русских говоров Северо-Запада обозначены в основном подземные воды с повышенной карбонатной жесткостью – известковые, жестокие, опочные, которые при кипячении образуют накипь – опоку, нагар. Следует отметить, что опокой на Северо-Западе называют карбонатные породы (известняк, доломит, мергель и др. [СРНГ, 23, с. 272–273]), что не соответствует геологической терминологии, где опока – кремнистая порода, состоящая в основном из опала (SiO₂∙nH₂O). Информанты отмечают, что повышенная жесткость воды ведет к изменению состояния волос: «В роднике вода суровая, волосы как рéжет [делает ломкими, сухими, расщепляет]. Ключевая, она завсегда так» (Кондоп.) [СРГК 5, 509]; «Калодашная вода воласы так связывает, што ни влезит и гребинь» (Локн.) [ПОС, 15, с. 72].

Модельные объекты

Колодцы и родники с водой повышенной карбонатной жесткости (воды пластовые, порово-пластовые, карстово-пластовые) на территориях, сложенных с поверхности или близким залеганием карбонатных пород и песчаников с карбонатным цементом.

Месторождения травертинов и гажи, образующиеся в результате осаждения бикарбоната кальция в местах выхода на поверхность жестких карбонатных вод.

Домашняя утварь с накипью.

Посещение модельных объектов

Места образования травертинов и гажи на территории Ордовикского плато (Ленинградская область) имеют хорошую транспортную доступность (рис. 5). Современный травертиногенез наиболее ярко проявлен в ручье Ривкузи, который вытекает из Глядинского пруда и получает дополнительное питание из многочисленных источников [Колокольцев и др., 2014].

Комплексная экскурсия по Саблинскому памятнику природы (городское поселение Ульяновка) включает показ травертинов в обнажении на правом берегу реки Тосна у Графского грота.

Скважина у деревни Корпиково (рис. 6) позволяет изучить образцы хрупкого, сильно пористого травертина и слоя гажи на колонке и валунах.

Источники информации

Гатчинские гейзеры. Семь чудес Ленинградской области. [Электронный ресурс]. URL: https://dzen.ru/a/XwOCZN_mBR5Lvgq0 (дата обращения: 23.05.2023).

Гидрохимические показатели качества окружающей среды. Эколайн. 2000. [Электронный ресурс]. URL:  https://ecologi.ucoz.com/_ld/0/66_HtD.docx (дата обращения: 23.05.2023).

Колокольцев В. Г., Никитин М. Ю., Ковалевская Е. О. Современные травертины в районе Санкт-Петербурга // Природа. 2014. № 7. С. 17–29. URL: https://priroda.ras.ru/pdf/2014-07.pdf.

Критерии жесткости воды в России и Европе. [Электронный ресурс]. URL: https://aquatium.ru/storage/notes/standards/kriterii-zhestkosti-vody  (дата обращения: 23.05.2023).

Митрофанов Н. В. Современный травертиногенез Ленинградской области: геохимия и минералогия отложений, факторы и механизмы образования. СПб., 2018. 47 с. [Электронный ресурс]. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/217200056.pdf (дата обращения: 23.05.2023).

Накипь в самоваре. [Электронный ресурс]. URL: https://remontsamovarov.ru/sites/default/files/p1030314.jpg (дата обращения: 23.05.2023).

Накипь в чайнике. [Электронный ресурс]. URL: https://investcomtech.ru/800/600/https/osmo-filter.ru/wp-content/uploads/2018/05/nakip-02-800.jpg (дата обращения: 23.05.2023).

Определение и устранение жесткости воды: методические указания к выполнению лабораторной работы / сост. О.В. Агейкина, С.А. Голянская. 2-е изд. перераб. и доп. Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2019. 25 с. URL: https://www.tyuiu.ru/wp-content/uploads/2017/05/MU-ZHestkost-vody.pdf?ysclid=lrp9zagjhv906167978.

Типы жесткости воды. Электронный ресурс]. URL:  https://habrastorage.org/r/w1560/webt/yc/lt/0t/yclt0t-ikrzn3mnxk2rkewgjioq.jpeg (дата обращения: 23.05.2023).

Составители словарной статьи 

Н. А. Бродская, А. А. Соколова