Tvrdoću vode uzrokuju otopljene soli zemnoalkalnih metala, uglavnom kalcija i magnezija. Svojstva tvrde i meke vode na različite načine utječu i na ljudsko zdravlje i na tehnološke procese u proizvodnji.
Tvrdoća je značajka fizikalnih i kemijskih svojstava vode zbog prisutnosti otopljenih soli zemnoalkalijskih metala. Glavni doprinos soli tvrdoće daju kalcij i magnezij, premda i drugi metali mogu biti prisutni u malim količinama: mangan, željezo, uključujući trovalentne, stroncij, barij, aluminij.
Postoje dvije vrste tvrdoće: privremena, uzrokovana ugljikovodicima i karbonatima, i trajna, uzrokovana kloridima, sulfatima i silikatima kalcija i magnezija. Privremena tvrdoća gotovo se u potpunosti uklanja zagrijavanjem vode da istaloži kalcijev karbonat i magnezijev hidroksid. Stalna tvrdoća kontrolira se pomoću reagenskih metoda (npr. Vapno-soda) ili metoda izmjene iona.
Mjere i granice tvrdoće vode
Tvrdoća prirodne vode jako varira. Te promjene ovise o intenzitetu procesa otapanja i vremenskih utjecaja stijena, poput vapnenca, dolomita, gipsa, unutar slivova i izvora vode. Izvor jona mogu biti mikrobiološki procesi u tlima sliva i u sedimentima na dnu, kao i otpadne vode različitih poduzeća.
Na tvrdoću prirodne vode snažno utječu sezonski klimatski čimbenici kao što su isparavanje, topljenje snijega i leda, oborine. Najmanje tvrdoće površinskih voda uočava se u proljeće.
Sadržaj kalcijevih iona opada s porastom mineralizacije vode i obično ne prelazi 1 g / l. Magnezijevi se ioni mogu akumulirati i, u visoko mineraliziranim vodama, njihova količina može biti nekoliko grama ili, u slanim jezerima, desetke grama po litri. U morima i oceanima tvrdoća vode je vrlo velika.
Izmjerena ukupna koncentracija kationa kalcija i magnezija služi kao numerički izraz tvrdoće vode. U svjetskoj praksi koristi se nekoliko jedinica tvrdoće vode, na primjer mola po kubičnom metru. U Rusiji je 1. siječnja 2005. uveden novi nacionalni standard prema kojem se tvrdoća vode mjeri u stupnjevima tvrdoće.
Utjecaj tvrdoće vode na ljudski život
Svjetska zdravstvena organizacija ne utvrđuje nikakve kriterije za utjecaj tvrdoće pitke vode na ljudsko zdravlje. Iako su neke studije zabilježile smanjenje kardiovaskularnih bolesti kod pijenja tvrde vode. Stalna upotreba meke vode može dovesti do neravnoteže minerala u ljudskom tijelu, jer do 15% dnevnog unosa kalcija čovjek primi iz vode za piće. Na isti se način nadoknađuje tjelesna potreba za magnezijem.
Interakcija soli tvrdoće s deterdžentima uništava prirodni masni film na ljudskoj koži i začepljuje pore. Povećana tvrdoća pogoršava kvalitetu vode i može joj dati gorak okus. Soli tvrdoće također stvaraju netopive spojeve s proteinima hrane kada se kuhaju meso, riba i povrće, što narušava proces kuhanja.
Tvrdoća vode pridonosi stvaranju kamenca tijekom zagrijavanja, što smanjuje intenzitet izmjene topline u sustavima grijanja i dovodi do prekomjerne potrošnje goriva. Prekomjerno mekana voda zauzvrat uzrokuje povećanu koroziju vodovodnih cijevi.
