Вода — самое распространенное вещество на земле. Из этого вещества более чем на три четверти состоит и организм человека, и растения. Именно в воде растворяются нужные растению вещества. Чтобы создать сбалансированное питание для своих растишек, нужно знать основные свойства воды. В этой статье мы не будем говорить об уже всем известным показателям, таким как pH
или
EC
или
ppm
. Об этом вы можете прочитать в нашей статье. В данной статье мы поговорим о том, чего вы еще не знали о жесткости воды и ее окислительно-восстановительном потенциале: о том, что такое временная и постоянная жесткость, о мертвой и живой воде, об оксидантах и антиоксидантах. Для подготовки этой статьи мы пошли за помощью к химику, на завод, производящий удобрения.
А аэрирование воды как-то влияет на жесткость? Зачем вообще воду аэрируют в гидропонных системах?
Растворы аэрируются, главным образом, для насыщения их кислородом. Т. к. корни растений в этих системах не защищены ничем и, если не будет хватать кислорода, то на них будут размножаться паразитные микроорганизмы, которые, как минимум, снизят урожай, и, как максимум, приведут к гибели растения.
Второй момент при аэрации происходит насыщение раствора углекислым газом из воздуха. Углекислый газ, хоть и содержится в небольших концентрациях, может образовывать с солями, входящими в состав удобрений, различные карбонаты и гидрокарбонаты (K2CO3, KHCO3), в результате чего рН раствора будет повышаться. Для стабилизации рН необходимо использовать рН-корректоры, в их составе присутствуют буферные агенты. Они в свою очередь сгладят (в идеале, не допустят) сдвиг рН.
Третье — это чисто физический момент (если мы говорим про DWC-системы). Когда растение только высажено, и оно не обзавелось мощной корневой системой, субстрат сбрызгивается раствором снизу от лопающихся пузырей воздуха. Этого количества воды достаточно для молодого растения, а также стимулирует корни расти вниз, туда где вода.
Как вы видите, на жесткость аэрация не влияет. (Прим. Ред.: Подробнее об аэрации питательного раствора читайте в нашей статье)
Карбонатная жёсткость KH
Щелочноземельные металлы оказываются в воде в составе других веществ. Напарниками Са и Mg обычно выступают хлориды (Cl2), сульфаты (SO4), карбонаты (CO3) и гидрокарбонаты (НСО3). Именно присутствие в воде анионов CO3- и НСО3- обозначается как карбонатная жёсткость. Её также называют временная, поскольку карбонаты легко удаляются из воды кипячением, осаждаясь в виде всем известной накипи.
В противоположность временной жёсткости существует постоянная, которая обусловлена присутствием в воде оставшихся анионов Cl2- и SO4-. Определение «постоянная» используется потому, что удалить хлориды и сульфаты кипячением не получится.
Временная или карбонатная жёсткость воды
Содержание в воде с временной жёсткостью дополнительных гидрокарбонатов HCO3
Карбонатная жёсткость является частью общей жёсткости и по аналогии с ней её принято измерять в немецких единицах измерения dKH и обозначать как KH (Karbonathärte hängt). Градация аналогична GH, но чаще применяется старый диапазон жёсткости (действовавший до 2007 года), который, как правило, ограничен диапазоном от 0 до 20 dKH.
Стоит отметить, что карбонатные соединения могут быть связаны не только с щелочноземельными металлами (Са и Mg), яркий тому пример обычная пищевая сода — гидрокарбонат натрия (NaHCO3). Если соду растворить в воде она не повысит карбонатную и, соответственно, общую жёсткость. Однако, существующие тесты KH для аквариумной воды тем не менее зафиксируют повышение. Дело в том, что они реагируют на все карбонатные и гидрокарбонатные соединения, независимо от того, попали они в воду вместе с щелочноземельными металлами или нет.
Почему важен показатель KH?
KH тесно взаимосвязана с другим важным показателем — , имеющим для рыб и растений не меньшее значение чем общая жёсткость.
Оба показателя напрямую зависят друг от друга. Высокие значения pH означают высокие значения KH. И наоборот, кислые значения pH могут быть достигнуты только при низких значениях карбонатной жёсткости (подробнее в Таблице ниже).
В аквариуме для KH отводится особая роль. Карбонатная жёсткость не только взаимосвязана с pH, то также служит для поддержания его стабильного значения. KH выступает своего рода буфером, который препятствует быстрым и значительным изменениям pH.
Если ОВП и рН связаны, можно ли влиять на ОВП, изменяя рН?
ОВП и рН действительно связаны между собой по формуле rH2 = Eh/0,029 + 2 pH. ОВП зависит не только от рН, но и от равновесного окислительно-восстановительный потенциала в текущих условиях — Eh, который в свою очередь нелинейно зависит от рН.
Другими словами, из трех неизвестных мы знаем только два. Есть специальные приборы, которые измеряют Eh. Имея на руках значение рН и Eh, мы можем посчитать rH2. Также существуют и приборы, которые определяют сам показатель ОВП. Для измерения ОВП применяют ОВП-метры, редокс-метры или rH-метры, что в сущности одно и то же.
Исследование щелочности I: флора и фауна
В университете штата Мичиган изучали среду выращивания в парниках (в том числе, рН этой среды) и пришли к выводу, что чрезвычайно важно правильно подобрать рН среды еще до посадки.
- Слишком высокий уровень рН (свыше 6,5) увеличивает шансы дефицита питательных микроэлементов.
- Слишком низкий уровень рН (менее 5,3) приводит к токсичности кальция и/или магния и/или марганца.
Консультативная служба университета штата Огайо сообщает, что щелочная вода влияет на способность растения получать питательные вещества из почвы, и со временем может изменить рН почвы.
По итогам экологического исследования, проведенного в Нидерландах, показало, что щелочная вода стала причиной гибели местного растения Stratiotes aloides L.
Рыба, подверженная постоянному воздействию щелочной мягкой воды, демонстрирует признаки стресса (иногда со смертельным исходом), в то время как рыба в щелочной жесткой воде не испытывает такого неблагоприятного воздействия, сообщается по итогам исследования, проведенного в университете Британской Колумбии.
Если у вас есть сад, то вы можете увидеть полезную иллюстрацию экологических последствий рН прямо там.
- Если уровень рН низкий, гортензии будут цвести розовым цветом, а если высокий – синим.
Но как насчет нас, двуногих?
Действительно ли есть такие понятия как «живая» и «мертвая» вода? Что это значит?
В природной воде значение ОВП может иметь как положительное, так и отрицательное значение и колеблется от — 400 мВ до + 700 мВ.
Когда значение ОВП положительно, то свойства воды окислительные. Такие показатели наиболее часто встречаются в поверхностных водах. Вода, обладающая ярко выраженными кислотными свойствами называется «мертвой» водой
. Ее ОВП может достигать +800+1000 мВ. «Мертвая» вода является сильнейшим окислителем и этим объясняются ее дезинфицирующие и бактерицидные свойства.
Чем более восстановлена вода, тем легче она отдает электроны, тем значение ОВП меньше, а свойства воды — восстановительные. Это типично для подземных горных источников, талой воды. Такая вода получила название «живой» воды
. «Живая» вода (щелочная) является отличным стимулятором, тонизатором, источником энергии, придает бодрость, стимулирует регенерацию клеток, улучшает обмен веществ, нормализует кровяное давление. Отрицательный ОВП природной воды — явление чрезвычайно редкое. На планете известно всего несколько мест, где есть такая вода. ОВП же организма человека обычно колеблется от -90 мВ до -200 мВ, а ОВП обычной питьевой воды практически всегда значительно выше нуля:
— водопроводная вода от +80 мВ до +300 мВ; — вода в пластиковых бутылках от +100 мВ до +300 мВ; — колодезная, родниковая вода от +120 мВ до +300 мВ.
Данная информация означает, что при употреблении обычной питьевой воды активность электронов во внутренней среде организма выше активности электронов в ней. Т.е. такая питьевая вода забирает себе свободные электроны из биологической среды организма, т.е. является оксидантом. Это ведет преждевременному старению, хроническим болезням, хронической усталости.
И наоборот, отрицательный ОВП питьевой воды дает энергетическую зарядку клеткам, органам, системам. Электрическая энергия клеточных мембран не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, т.к. обладает биологической совместимостью по этому параметру. Питьевая вода с отрицательным ОВП — идеальный антиоксидант.
Кстати, по большой части, аквариумисты используют для измерения ОВП rH. Я думаю, этот же показатель будет очень удобным и для гидропоники. Вот, какие там показатели:
- 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 растения комфортно себя чувствуют при rH 25-35. Измеряется rH специальными измерителями, именуемыми rH-тестами. В гроушопах я их пока не встречал.
Виды доступной вам воды
Очищенная вода – это вода, которая обработана физически, чтобы удалить примеси (например, с помощью дистилляции, деионизации, обратного осмоса, углеродной фильтрации и т.п.)
Дистиллированная вода – воду кипятят и выпаривают от растворенных минералов, а затем конденсируют испарения.
Бутилированная вода. Как правило, в бутылки разливают воду из родника или прошедшую процесс обратного осмоса. Тем не менее, некоторые бренды просто разливают в бутылки водопроводную воду, причем неизвестно, подвергалась ли она какой-либо дополнительной фильтрации.
Щелочная вода – это вода, разделенная на щелочные и кислотные фракции с помощью электролиза. При этом в индустрии питьевой воды используются естественные электрические заряды ионов кальция и магния.
Деионизированная или деминерализованная вода – это вода, из которой удалены ионы минералов (например, соли натрия, кальция, железа, меди, хлориды и бромиды) с помощью воздействия на нее электрически заряженных смол, которые притягивают и связывают соли.
Жесткая и мягкая вода: жесткая вода – это любая вода, содержащая заметное количество растворенных минералов; мягкая вода – это обработанная вода, в которой единственным катионом (положительно заряженным ионом) является натрий.
На что обратить внимание при выборе pH метра
Использование pH-метра – самый точный метод проверки кислотно-щелочного баланса жидкости. Перед покупкой подобного прибора следует учитывать следующие параметры:
- Устройство и эргономичность корпуса, удобство его использования;
- Класс точности;
- Надежность измерений;
- Степень защиты от воздействия окружающей среды.
Действительно качественные подобные приборы выпускает популярный бренд Orville. Он предлагает большой выбор моделей в разных ценовых сегментах.
Противопоказания
Поскольку щелочные минеральные воды применяются в медицине, их назначение ограничивают ряд противопоказаний. В основном они связаны с заболеваниями почек:
- различные патологии мочевыводящих путей;
- мочекаменная болезнь;
- хронический пиелонефрит;
- хроническая почечная недостаточность.
Это связано с тем, что данные патологии мочевыводящей системы приводят к затруднению выведения натрия и солей. Это может пагубно сказаться на состоянии сердечно-сосудистой системы пациента, провоцируя только ухудшение его состояния.
Прежде чем бежать в магазин и покупать щелочную минеральную воду, стоит проконсультироваться с врачом. Это, конечно, не является лекарственным средством, но все же этот раствор из натрия и бикарбонатов имеет воздействие на организм человека. Пить такой напиток необходимо только при наличии показаний, которые определит только специалист.
Подведем итог
- Хотя кислая вода часто является результатом промышленного или химического загрязнения, это может быть вызвано природными явлениями.
- Благодаря антимикробным эффектам наружное использование кислотной воды может быть полезным при воспалительных заболеваниях кожи, таких как атопический дерматит, для здоровья волос и выращивания растений.
- Однако пить кислую воду не рекомендуется, так как это может привести к отравлению тяжелыми металлами и токсичности при многократном воздействии. Кроме того, ее высокая кислотность может разъедать зубы и трубы в доме.
- Если вас беспокоит уровень pH питьевой воды, обязательно купите домашний набор для тестирования и при необходимости используйте систему фильтрации.
Вода
Способы измерения
Методы определения pH растворов принято делить на 2 категории: колориметрические с применением индикаторов и электрохимические с использованием приборов. Во втором случае результаты измерений окажутся более точными.
С помощью лакмусовой бумажки
Лакмусовая бумага позволяет легко определить активность водорода. Она покрыта специальным пигментом, который меняет цвет в зависимости от кислотности и щелочности жидкой среды.
Измерение делают таким образом:
- Наполняют чистую емкость исследуемой водой.
- Окунают кусок бумаги в жидкость на несколько секунд.
- Вынимают ее и дают ей немного обсохнуть.
С помощью лакмусовой бумажки исследуют воду.
Бумага приобретет оттенок или красного, или синего цветового спектра. В первом случае жидкость будет считаться кислой, во втором – щелочной.
Используя специальные тест-полоски
Существуют готовые тест-полоски, которые при погружении в жидкую среду меняют цвет. К набору прилагаются идентификационные таблицы, с помощью которых можно понять, какому значению соответствует полученный оттенок.
pH-метр
Электронный pH-метр позволяет определить активность ионов водорода в образце и вывести значение показателя. Прибор помещают в пробу жидкости и нажимают кнопку измерения. Стабильные показания появятся не менее чем через 2 минуты. Чтобы получить точный результат, рекомендуется повторить замеры.
Методом кислотно-основного титрования
Такой способ применяют в лабораторных условиях, т.к. в этом случае для измерения концентрации ионов водорода используются специальные растворы (титранты).
Титрование позволяет определить насыщенность раствора неизвестным веществом через молярное соотношение, выраженное уравнением химической реакции. Этот способ основан на правиле, согласно которому составы равных объемов и одинаковой нормальности содержат эквивалентные количества растворенных компонентов.
Титрование измеряет концентрацию ионов водорода.
В исследуемый образец вводят титрант по каплям, непрерывно перемешивая его. Процесс продолжают до тех пор, пока жидкость не станет нейтральной. Конечный момент титрования, называемый точкой эквивалентности, определяют посредством кислотно-щелочных индикаторов. При введении в состав они меняют его цвет, благодаря чему позволяют точно установить концентрацию ионов водорода.
рН в организме человека
Различные среды нашего организма также обладают таким показателем:
- кровь – от 7,35 до 7,45;
- слюна – от 6,0 до 7,4;
- пищевод – от 6,0 до 7,0;
- желудочный сок – от 1,0 до 3,5;
- двенадцатиперстная кишка – от 5,6 до 7,9;
- тонкий кишечник – от 7,5 до 8,0;
- толстый кишечник – от 8,5 до 9,0;
- желчь – 7,8.
Чтобы наш организм нормально функционировал, необходимо поддерживать адекватный показатель кислотности (так называемое кислотно-щелочное соотношение). Смещение данного соотношения в любую из сторон грозит серьезными заболеваниями, нарушением работы различных органов и систем.
Чаще всего встречается ацидоз – смещение рН в кислую сторону. Он развивается при несбалансированном питании и преобладании в рационе «кислых продуктов» (белый хлеб, газированные напитки и т. д.), при сахарном диабете, злоупотреблении алкоголем. Ацидоз грозит человеку серьезными осложнениями:
- заболевания почек и мочевого пузыря;
- заболевания сердечно-сосудистой системы (включая непосредственно стойкий спазм сосудов, а также уменьшение концентрации кислорода в крови);
- образование камней в мочевыводящей системе;
- общая слабость;
- ожирение;
- появление суставных болей и болевых ощущений в мышцах, связанных с накоплением молочной кислоты;
- сахарный диабет;
- снижение иммунитета;
- увеличение концентрации свободных радикалов в кровотоке, которое может повлечь за собой развитие онкологических заболеваний;
- хрупкость костей.
Кроме того, доказано, что кислая среда – это идеальное условие для развития патогенных микроорганизмов, паразитов, вирусов, поэтому хронический ацидоз может способствовать постоянным воспалительным процессам в организме человека.
Алкалоз или смещение кислотности организма в щелочную сторону – явление редкое, но не менее опасное, чем ацидоз. Оно может встречаться при приеме лекарств, содержащих щелочь, при гипервентиляции легких, неукротимой рвоте, рахите и т. д. Алкалоз может привести к следующим патологиям:
- аллергическим проявлениям, например, кожному зуду;
- заторможенности, апатии;
- нарушению работы сердца;
- потере сознания;
- почечной недостаточности.
- судорожному припадку;
- тошноте, рвоте.
Самым важным является то, что все ферменты нашего организма способны работать только в узком диапазоне рН 7,37 — 7,43, то есть при нормальной рН крови. При сдвиге данного равновесия в любую сторону появляются нарушения тонких механизмов метаболизма и обмена веществ, сбой работы различных органов и систем. Именно поэтому так важно поддерживать этот показатель в пределах нормы.
Источник: