Ugumu wa maji

Makala hii ina dalili ya kutungwa kwa kutegemea programu ya kompyuta kama vile "Google translation" au "wikimedia special:content translation" bila masahihisho ya kutosha. Watumiaji wanaombwa kuchunguza tena lugha, viungo na muundo wake. Wakiridhika na hali yake wanaweza kuondoa kigezo hiki kinachoonekana kwenye dirisha la kuhariri juu ya matini ya makala kwa kutumia alama za {{tafsiri kompyuta}} .

Ugumu wa maji (TH, au GH kwa Kijerumani: Gesamthärte) ni kipimo cha kiwango cha madini ya maji kwenye kationi za metali za udongo wa alkali zenye mchanganyiko ambazo zinaweza kuonekana kama masimbi ya chokaa. Inasababishwa tu na chaji za kalsiamu na magnesiamu .

Ugumu huonyeshwa katika ppm (au mg/L ) ya kabonati ya kalsiamu ($CaCO_3$) au kwa nyuzi za Kifaransa (alama °f au °fH) nchini Ufaransa na Uswisi (isivurugwe na alama °F, digrii Fahrenheit). Digrii moja ya Kifaransa inalingana na 10 ya chokaa inayowakilisha $10^{-4}$ mol/L ya kalsiamu, au 4 mg/L ya $Ca^{2+}$, au 2,4 ya magnesiamu kwa lita moja ya maji:

$\mathrm {TH} =10\,\left(\mathrm {[Ca^{2+}]} +\mathrm {[Mg^{2+}]} \right)$ pamoja na viwango vya mmol/L.

Kipimo cha ubora wa viambato vya maji (TH) :

TH (°f)	0 hadi 7	7 hadi 15	15 hadi 30	30 hadi 40	+ 40
Maji	Laini mno	laini	ngumu zaidi	ngumu	ngumu mno

Kwa kawaida, tofauti hufanywa kati ya ugumu wa kudumu na ugumu wa muda, jumla ya yote mawili ikiwa ugumu kamili. Ugumu huamuliwa kwa kutumia kipimo cha mchanganyiko wa maji kwa kutumia EDTA (tazama chelation ). Mtambo wa kusafisha maji hutumika kupunguza ugumu huo hadi kufikia takriban nyuzi tano za Kifaransa, kwansi bidhaa za usafi kama sabuni hupoteza nguvu zake ndani ya maji magumu: chaji za kalsiamu na magnesiamu hufanya anions za kabonili zenye mnyororo mrefu kwenye sabuni kuganda na kutengeneza masimbi.

Chumvi za madini zinazowekwa kwenye mfumo uliolainika ili kupiga hesabu ya uzito wa maji mara kwa mara ni bora kwa uzima. Zinapochanganyika kwenye maji, hupatikana kama kationi na anioni. Licha ya hayo, katika muundo wao wa pekee, hizi ni ngumu kwa viumbe hai kuingiza mwilini (ambavyo huingiza kwa wepesi zaidi chaji tata).

Kemia

Kipimo cha alkalimetric (TA)

Inatuwezesha kubaini viwango vya kaboneti na besi kali zilizomo ndani ya kioevu. Uchunguzi huu unafanyika kukiwa na phenolphthaleini, ambayo hugeuka kutoka kutokuwa na rangi hadi kuwa ya rangi ya waridi-fuchsia kwenye pH ya 8.2, au bluu ya thimoli, ambayo hugeuka kutoka rangi ya manjano hadi bluu kwenye pH ya 8.0. Alkalini huonyeshwa kwa digrii za Kifaransa (°f).

• 1 °f = 3,4 mg/l ya chaji ya haidroksidi OH⁻ = 6,0 mg/l ya chaji ya kabonati CO₃²⁻.

Jumla ya kiwango cha alkalimetric (TAC)

TAC (kiwango cha jumla cha alkalini) ni kipimo kinachotumiwa kukadiria idadi ya chaji za haidroksidi, kabonati na bikabonati zilizomo kwenye kioevu, ambapo kipimo chake kinasomwa kwa nyuzi za Kifaransa (°f au °fH).

TAC = [OH ⁻ ] + [CO ₃ ²⁻ ] + [HCO ₃ ⁻ ]

• 1 °f = 3,4 mg/l ya chaji ya haidroksidi HO⁻ = 6,0 mg/l ya chaji ya kabonati CO₃²⁻ = 12,2 mg/ayoni ya hidrojeni kabonati HCO₃⁻.

Kwa kupima kielelezo cha maji kwa kutumia asidi, tunafikia hatua ya kwanza ya usawa, inayowakilisha TA (utepuzi wa alkalimeta) ambayo inaendana na pH=8,2 (kugeuka rangi kwa phenolphthaleini , au bluu ya thymol). Katika awamu hii, haidrokusaidi na kabonati zote zimeisha.

Kusonga mbele na utepuzi, kituo cha pili cha mlingano hupatikana kwenye pH=4,4 (kugeuka rangi kwa methili ya machungwa). Katika nukta hii, hidroksidi, kaboneti, na bikaboneti zote zilizokuwepo hapo awali zitakuwa zimetepuliwa.

Ni lazima kuangalia vipimo vinavyotumiwa kwenye fomula, ambavyo huonyeshwa kwa namna tofauti kutegemeana na iwapo unatumia °f au mol/L.

• Phenolphthaleini imeainishwa kuwa CMR C2B (inayoweza kuchochea saratani, inayobadili jeni, na yenye madhara kwa mfumo wa uzazi) . « Kundi la 2B Dutu, mchanganyiko, na mazingira yaliyotajwa hapo awali vina uwezekano wa kuleta kansa kwa binadamu. " ) na kwa sababu hiyo, hairuhusiwi kutumika bila kufuata usalama uliowekwa kisheria.

Aquariums

Kuhusu viumbe wa maji yasiyo na chumvi, ni lazima kulinda kiwango cha madini kwenye maji katika vipimo vinavyotakiwa. Jambo hili linasababisha kufanya upya sehemu ya maji kila baada ya siku saba, na maji yaliyoongezwa yanapaswa kuwa na kiwango thabiti cha ugumu.

Kiwango cha ugumu wa nyuzi 14 hadi 25 unalingana vyema na aina nyingi za samaki wa maji yasiyo na chumvi wanaofugwa kwenye akwaria..

Kwenye akwaria za samaki wa maji yasiyo na chumvi, kiwango cha ugumu wa kioevu (TH) una uwezekano wa kusawazishwa kwa kuunganisha maji ya mifereji na maji yaliyochujwa kwa mtambo wa RO (reverse osmosis). Maji haya ya RO yana kiwango cha TH kinachokaribia sufuri. Kioevu hiki kinaweza kutengenezwa kupitia kifaa cha kuchuja cha RO au kupatikana kwenye maduka ya viumbe wa kufugwa nyumbani.

Kwa madhumuni ya kukadiria ujazo wa maji yaliyochujwa kwa mtambo wa RO yanayotakiwa ili kufikia kiwango cha TH ulichokusudia :

idadi ya lita za maji ya RO (kwa kipimo cha lita) = ujazo wa tanki la akwaria (kwa kipimo cha lita) × (TH ya maji ya bomba - TH inayotakiwa) / (TH ya maji ya bomba - TH ya maji ya osmosis).

Kiwango cha jumla cha ugumu, au TH (ugumu kamili), hutambuliwa kupitia vipimo maalum. Mchepuko huu wa madini mara kwa mara huonyeshwa kwa kutumia vipimo vya Kijerumani, au GH ( {{{2}}} ) au dH ( {{{2}}} ). Kwa madhumuni ya kugeuza vipimo vya Kijerumani (GH) kwenda kwenye vipimo vya Kifaransa (TH), kanuni hii hutumika : TH = 1,78 × 1 °GH .

Kiwango cha madini kinachoshauriwa kwa ajili ya samaki wa dhahabu (goldfish), kiumbe anayejulikana na kupendwa kuliko wote miongoni mwa viumbe wanaofugwa kwenye akwaria, umewekwa wazi hapa .

Vipimo vya kipimo

Kwa kuwa inakadiria ayoni mbalimbali (kalsiamu, yenye uzito wa moli wa 40 na magnesiamu, yenye uzito wa moli wa 24), kiwango cha jumla cha ugumu (TH) hakiwezi kuwasilishwa kupitia kipimo kilichozoeleka mno kwenye sayansi ya miundo ya maji, ambacho ni miligramu kwa lita (mg/L) au vigawo vyake vyovyote. Katika nafasi yake, ina uwezo wa kuonyeshwa kwa kutumia kipimo cha kimataifa (SI), moli kwa kilo (mol/kg). Pamoja na hayo, ni maarufu zaidi kutumia miliekivalenti kwa lita (meq/L) :

• digrii ya Kifaransa (°f au °fH) — Isichanganywe kabisa na , inaendana na kiasi cha mrundikano wa miligramu kumi za kalsiamu kaboneti ( CaCO3 ) ( 0,1 ) katika lita moja ya kioevu (ikimaanisha kiwango cha chokaa ) ; Kipimo cha Kijerumani (°GH, kwa {{{2}}} ) kinalingana na miligramu kumi za oksidi ya kalsiamu (CaO) kwa lita ; Kipimo cha Marekani (°TH, kwa {{{2}}} ) kinalingana na miligramu kumi za hidroksidi ya kalsiamu (Ca(OH) 2 ) kwa lita.

Vigezo vya kuzidishia viwango kwa madhumuni ya kukadiria ugumu wa kioevu kwenye vipimo mbadala:

Thamani za kubadilisha	Uzito wa molekuli	°GH	°TH	°fH	mg/L 3	meq/L	mmol/L
Shahada ya Kifaransa (°fH) 3	100	0.560	0.740	1	10	0.2	0.1
Shahada ya Kijerumani (°GH) CaO	56	1	1,321	1.786	17.8	0.357	0.178
Shahada ya Marekani (TH) Ca(OH) 2	74	0.757	1	1,351	14.3	0.285	0.142
mg/L 3 (Marekani)	1 mg/L =	0.056	0.07	0.1	1	0.02	0.01
meq/L ya ioni za metali za ardhini zenye alkali	1 meq /L =	2.8	3.51	5	50	1	0.50
mmol/L ya ioni za metali ya ardhi ya alkali	1 mmol /L =	5.6	7.02	10.00	100.0	2.00	1

• Wakazi wa Marekani kadhalika hutumia kipimo hiki cha " {{{2}}} » (gpg), kinacholingana na punje moja ( 64,8 ) ya kalsiamu kaboneti kwa kila galoni ya Kimarekani (inayokadiria lita 3,79 ), au 17,1.

Mbinu za vipimo

Ugumu wa kioevu hubainishwa kupitia njia ya utepuzi changamano, kwa kutumia dutu yenye nguvu ya ufungaji — EDTA, ambayo inajenga miosharabu pamoja na kationi za metali. Katika uhalisia wa kimaabara, metali zote za mpito, kwa mfano ayoni za chuma (Fe 2+ ), zina uwezo wa kutambuliwa viwango vyake — Hivyo basi, zinaleta muingiliano kwenye majaribio. — ingawa kiwango cha mrundikano wazo huhesabika kuwa ni haba mno baina ya kalsiamu na magnesiamu. Vilevile, thamani ya TH ina uwezo wa kukokotolewa kwa kujumlisha viwango vya kalsiamu na magnesiamu vilivyotambuliwa kupitia mbinu mbadala, kwa mfano uondoshaji wa taswira wa ufyonzaji wa atomiki au kromatografia ya ayoni.

Vidokezo

Vigezo tofauti vinatumiwa kufafanua mwenendo wa kalsiamu kabonati ndani ya vioevu, mafuta, au mchanganyiko wa gesi .

Kiashiria cha kueneza cha Langelier (LSI)

Kipimo cha mshiko wa kujaa cha Langelier (LSI) ni namba isiyo na kitengo cha kipimo inayotumiwa kutambua uimara wa kalsiamu kabonati ndani ya maji. Inadhihirisha iwapo kioevu kitasababisha masalio, kitayeyusha madini, au kitafikia mlingano na kalsiamu kabonati. Katika mwaka wa 1936, Wilfred F. Langelier aligundua njia ya kukadiria viwango vya pH ambapo kioevu kinakuwa kimejaa kabisa kalsiamu kabonati (pH s ). Inakokotolewa kwa kupunguza pH ya kujaa (pH s ) kutoka kwenye thamani ya sasa ya pH ya maji. LSI huwasilishwa kama mwachano uliopo baina ya pH ya sasa ya kioevu na pH ya kujaa kwake :

LSI = pH kipimo - pH s .

• Wakati LSI > 0, kioevu kimepitiliza kiwango cha kujaa na huwa na mwelekeo wa kujilundika na kutengeneza masalio ya 3 .
• Wakati LSI = 0, kioevu kinakuwa kimebana vizuri (katika mlingano) na 3 .Masalio ya 3 hayajifanyizi wala hayayeyuki.
• Wakati LSI < 0, kioevu kiko chini ya kiwango cha kujaa na huwa na tabia ya kumega 3 thabiti.

Tafsiri

Kiwango cha jumla cha ugumu wa kioevu kisicho na madini ya kalsiamu na magnesiamu (kwa mfano maji yaliyochujwa kiviwanda au miyeyusho ya kemikali kali) unakuwa sufuri kabisa.

Maji ya asili

Kiwango cha jumla cha ugumu (TH) wa vyanzo vya maji vya asili kwa kawaida hukua kulingana na umbali kutoka pale yanapoanzia, wakati kioevu kinavyozidi kujaza mchanganyiko wa chumvichumvi na madini. Kwa vile maji ya asili ya maeneo ya ndani ya nchi (inland waters) mara nyingi yanabeba madini ya kalsiamu (kalsiamu bikabonati), kiwango chao cha TH kinakaribiana sana na kile cha ujumla wa mfumo wa alkali (TAC).

Maji ya bahari

Maji ya bahari yanabeba kiwango cha ugumu wa karibu digrii 750 za Kifaransa

Athari

Afya ya binadamu

Utumiaji wa maji yenye kiwango kikubwa cha madini haukabiliwi na athari zozote hasi kwenye mwili wa mwanadamu. Madini ya kalsiamu na magnesiamu ni miongoni mwa viungo muhimu vya miili yetu, na binadamu anapaswa kuwa navyo kwa ajili ya afya. Kioevu hiki kinaendelea kuwa salama kutumiwa bila kuzingatia jumla ya vipimo vyake vya ugumu (TH).

Kuna mivukano kwenye kanuni hizi za kawaida, ambayo yanatokana na tabia za kikemia za virutubisho maalum vya madini. Kioevu chenye kiwango cha juu mno cha madini kina uwezo wa kuleta usumbufu kwa baadhi ya walaji ambao hawajajenga ustahimilivu navyo au kwa wale wanaokabiliwa na changamoto za kiafya kwenye figo zao. .

Utumiaji wa kioevu kilichochujwa kwa kutumia chumvi ya sodiamu unaruhusiwa, kwa kuwa kinaendelea kuwa salama kwa ajili ya unywaji. Hata hivyo ni muhimu kuangalia kiwango kikubwa cha madini ya sodiamu yaliyomo ambacho kina uwezo wa kuleta madhara kwa watu wanaosumbuliwa na shinikizo la juu la damu (hypertension), pamoja na kuhakikisha unapata madini ya kalsiamu na magnesiamu ya kutosha kupitia vyakula vya kila siku (kwa madhumuni ya kufidia Ca na Mg ambazo hazitapatikana tena kupitia maji hayo ya unywaji).

Kioevu chenye madini mengi mara kwa mara huonekana kusababisha mwasho mwilini, khasusa kwenye ngozi laini au yenye mzio, na kina uwezo wa kufanya nywele kuwa kavu na ngumu (matokeo ya kifizikia). Kuna watu wanaoelezwa kuwa na mzio wa chokaa ambao hukabiliwa na mabaka mekundu, miwasho, au hisia ya kukakamaa kwa ngozi kufuatia mgusano wa ana kwa ana na kioevu chenye kiwango cha juu mno cha madini . Pamoja na hayo, dhana hizi hazina uthibitisho thabiti kutoka kwenye majaribio ya kitaalamu na mara kaya huchochewa na hoja za kibiashara za mafundi wanaosafisha maji. Matatizo ya ngozi yanayotokana na kioevu hiki yanadhaniwa kuwa yanajitokeza kwa namna nyingine (kwa sababu ya ulazima wa kutumia kiasi kikubwa cha sabuni, kama inavyofafanuliwa hapa chini) .

Matatizo mengine : chokaa, sabuni ya kufulia

Kioevu chenye kiwango kikubwa cha madini husababisha kero katika shughuli za nyumbani kwa sababu ya kujitenga na kuganda kwa chokaa (kalsiamu kabonati). Kujitengeneza kwa tabaka hilo la chokaa kunaweza kuzuiliwa kwa kuondoa madini ya kalsiamu kupitia mbinu za kulainisha kioevu ama kwa kutumia mfumo wa osmosis ya kinyume (reverse osmosis).

Fuatana na hilo, magamba ya chokaa hufanya povu la sabuni lishindwe kufanya kazi vizuri. Viwango vinavyoonyeshwa kwenye muongozo wa matumizi ya unga wa kufulia vinahusika hasa na kioevu chenye ugumu wa wastani (karibu digrii 15 za Kifaransa) na inalazimu viongezwe (ama vipunguzwe) iwapo unatumia kioevu chenye madini mengi (au kisicho na madini mengi).

Tazama pia

• Ubora wa maji
• Maji salama

Marejeo

• Jean Rodier, Bernard Legube et Nicole Merlet (2016). [[[:Kigezo:Google Livres]] L'analyse de l'eau]. Dunod. uk. 138-141. {{cite book}}: Check |url= value (help).