Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния. Под жесткостью понимается способность природных вод образовывать нерастворимые соли [3]. Понятие жесткости воды принято связывать с катионами кальция (Са²⁺) и в меньшей степени магния (Mg²⁺). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na⁺) таким свойством не обладают.

В реке Урья преобладают гидрокарбонатные воды. Она довольно чиста. Может использоваться как питьевая и бутилироваться, но особой ценности в целебном плане не представляет.

Различают следующие виды жесткости.

Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатная 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 жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг с другом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м³).

Кроме этого в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (d^o, dH), французский градус (f^o), американский градус, ppm CaCO₃.

Ионы кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости.

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 (десятки и сотни мг-экв/дм³).

С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Порог вкуса для иона кальция лежит (в пересчете на мг-эквивалент) в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. В некоторых случаях для потребителей приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения.

Всемирная Организация Здравоохранения не предлагает какой-либо рекомендуемой величины жесткости по показаниям влияния на здоровье. В материалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявил статистически обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные не достаточны для вывода о причинном характере этой связи. Аналогичным образом, однозначно не доказано, что мягкая вода оказывает отрицательный эффект на баланс минеральных веществ в организме человека.

Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше 4 мг-экв/л может вызвать в распределительной системе отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании. Именно поэтому нормами Котлонадзора вводятся очень жесткие требования к величине жесткости воды, используемой для питания котлов (0.05-0.1 мг-экв/л).

Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло, стиральные порошки, шампуни) происходит образование "мыльных шлаков" в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств. Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах (неприятное чувство "жестких" волос хорошо известное многим). Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействия является характерный "скрип" чисто вымытой кожи или волос. Оказывается, что вызывающее у некоторых раздражение чувство "мылкости" после пользования мягкой водой является признаком того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановление той защиты кожи, которой нас и так снабдила матушка Природа.

Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений (особенно в теплотехнике) иногда приходится проводить специальную обработку воды с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.

По данным наблюдений у родника Большой Каскад (см. табл.1) общая жесткость воды составила согласно [4] 2,28 мг-экв/л, что говорит о мягкой воде. Поскольку водородный показатель pH равен 7,4, то можно сделать вывод, что вода щелочная и карбонатная жесткость определяется только гидрокарбонатами.

4. Возможность использования подземных вод

В силу своего местонахождения подземные воды лучше защищены от внешних воздействий, чем поверхностные. Большую опасность представляет загрязнение подземных вод. Можно выделить два типа загрязнений - бактериальное и химическое. В определённых условиях в водоносные горизонты могут проникать сточные и промышленные воды, загрязнённые поверхностные воды и атмосферные осадки.

При создании водохранилищ в результате подпора происходит повышение уровня грунтовых вод. Положительным следствием такого изменения режима является увеличение их ресурсов в прибрежной зоне водохранилища. Среди минусов можно отметить подтопление прибрежной зоны, что вызывает заболачивание территории, а также засоление почв и грунтовых вод вследствие их испарения при неглубоком залегании.

Ввиду небольших паводковых явлений (или вообще их отсутствия) на зарегулированных реках паводочное питание подземных вод значительно уменьшено. Скорости течения на таких реках снижаются, что способствует заилению русла. Взаимосвязь речных и подземных вод затруднена.

В определённых условиях отбор подземных вод может оказать существенное влияние на качество поверхностных вод. В первую очередь это относится к промышленной эксплуатации и сбросу минерализованных вод, сбросу шахтных и попутных нефтяных вод.

Нужно предусматривать комплексное использование и регулирование ресурсов поверхностных и подземных вод. Примерами такого подхода могут служить использование подземных вод для орошения в маловодные годы, а также искусственное восполнение запасов подземных вод и сооружение подземных водохранилищ.

Иcходными данными для оценки гидрогеологических условий в долине реки Урья являются результаты экспедиционных наблюдений. Приводятся данные анализа подземных вод родника Большой каскад.

В состав подземных вод в долине реки Урья входят натрий (Na, содержание 10 мг/л), магний (Mg, содержание 7 мг/л), кальций (Ca, содержание 34 мг/л ) (табл.1).

По данным наблюдений в долине реки Урья зафиксированы следующие значения макроэлементов: хлор (Cl^-, 5 мг/л), сульфат (SO₄ , 35 мг/л), гидрокарбонат (HCO₃, 114 мг/л), нитрат (NO₃, 4 мг/л) и микроэлементов: цинк (Zn, 0,13 мг/л), алюминий (Al, 0,074 мг/л), марганец (Mn, 0,027 мг/л), cтронций (Sr, 0,039 мг/л), кремний (Si, 2,5 мг/л), барий (Ba, 0,034 мг/л), железо (Fe, 0,6 мг/л) и совсем малые количества (до 0,015 мг/л) селена (Se), бериллия (Be), титана (Ti), серебра (Ag), мышьяка (As), хрома (Cr), кадмия (Cd), свинца (Pb), кобальта (Co), никеля (Ni), меди (Cu), молибдена (Mo).

Расчет содержания минеральных компонентов в составе подземной воды включает пересчет концентраций в более удобную для использования форму, оценку достоверности анализа и определение некоторых характерных параметров минерального состава [3].

В материалах экспедиции в конце июня 2002 года указывается, что при взятии первой пробы подземной воды 28.06.2002 вода была прозрачной, без вкуса и запаха (точка напора №201). В 300 метрах от дороги отмечен родник (точка напора №212). Здесь была зафиксирована железистая вода, прозрачная, с привкусом ржавчины. У другого выхода родника вода была нежелезистая, прозрачная, без вкуса и запаха.

Заключение

В Санитарных правилах и нормах СанПиН 2.1.5.980-00 "2.1.5. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 22 июня 2000 г.) [8] сказано:

"5.1. Настоящими санитарными правилами установлены гигиенические нормативы состава и свойств воды в водных объектах для двух категорий водопользования.

5.1.1. К первой категории водопользования относится использование водных объектов или их участков в качестве источника питьевого и хозяйственно-бытового водопользования, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

5.1.2. Ко второй категории водопользования относится использование водных объектов или их участков для рекреационного водопользования. Требования к качеству воды, установленные для второй категории водопользования, распространяются также на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест.

5.2. Качество воды водных объектов должно соответствовать требованиям, указанным в приложении 1. Содержание химических веществ не должно превышать гигиенические предельно допустимые концентрации и ориентировочные допустимые уровни веществ в воде водных объектов, утвержденные в установленном порядке (ГН 2.1.5.689-98, ГН 2.1.5.690-98 с дополнениями).

5.3. При отсутствии установленных гигиенических нормативов водопользователь обеспечивает разработку ОДУ или ПДК, а также метода определения вещества и/или продуктов его трансформации с нижним пределом измерения <= 0,5 ПДК.

5.4. В случае присутствия в воде водного объекта двух и более веществ 1 и 2 классов опасности, характеризующихся однонаправленным механизмом токсического действия, в т.ч. канцерогенных, сумма отношений концентраций каждого из них к соответствующим ПДК не должна превышать единицу".

Таким образом, подземные воды в долине реки Урья относятся к первой категории водопользования, то есть могут быть использованы в качестве источника питьевого и хозяйственно-бытового водопользования, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

Вода является мягкой, чистой и может быть бутилирована.

Список использованной литературы