ماء عسر

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
صنبور مع  تكلس نتيجة الماء العسر.
أثر عسر الماء على الصنبور.

ماء عسر هو الماء الذي يحتوي على محتوى معدني عالي (على النقيض من "المياء اليسر "). يتم تشكيل المياه العسر عندما يتم ترشيح المياه من خلال رواسب الحجر الجيري و الطباشير التي تتكون أساسا من الكالسيوم وكربونات المغنيسيوم. 

شرب هذا الماء قد يكون له فوائد صحية معتدلة، ولكن يمكن أن تطرح مشاكل خطيرة في إعدادات الصناعية، حيث يتم رصد صلابة المياه لتجنب حدوث أعطال مكلفة في المراجل، أبراج التبريد والمعدات الأخرى التي تتعامل مع المياه. في الاستخدام المنزلي، نري المياء العسر عندما  نري عدم تشكيل رغوة الصابون عندما يتم تحريك الصابون في الماء، وتكوين رواسب بيضاء في غلايات وسخانات المياه. تليين المياه يستخدم عادة لتقليل الآثار الضارة عن صلابة المياه.[1]

مصدر الصلابة[عدل]

صلابة الماء تتحدد ب  تركيز  الكاتيونات في الماء. الكاتيونات هي المعادن الموجبة المعادن المجمعات مع شحنة أكبر من 1+. عادة ، الكاتيونات تكون لها شحنة 2+. الكاتيونات الموجودة في الماء العسر تشمل Ca2+ و Mg2+. هذه الأيونات تدخل إمدادات المياه عن طريق الترشيح من المعادن في المياه الجوفية. المشتركة أشهر المعادن المحتوية علي  الكالسيوم هي  الكالسيت و الجبس. اما  المغنيسيوم فيوجد في معدن الدولوميت (الذي يحتوي أيضا على الكالسيوم). مياه الأمطار و الماء  المقطر  هي مياه لينة لأنها تحتوي على قليل من الأيونات.[2]

معادلة  التوازن التالية تصف  حل وتشكيل كربونات الكالسيوم :

CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇋ Ca2+ (aq) + 2HCO3 (aq)

التفاعل يمكن أن يذهب في كلا الاتجاهين. المطر الذي يحتوي على ثاني أكسيد الكربون المذاب يمكن أن يتفاعل مع كربونات الكالسيوم وتاخذ أيونات الكالسيوم معها بعيداً.  كربونات الكالسيوم يمكن أن تترسب مرة أخرى ك كالسيت حيث أن ثاني أكسيد الكربون يضيع في الغلاف الجوي. 

أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم في بعض الأحيان يمكن إزالتها عن طريق تحلية المياه.[3]

صلابة مؤقتة[عدل]

الصلابة المؤقتة هو نوع من صلابة المياه بسبب وجود البيكربونات المذابة (بيكربونات الكالسيوم وبيكربونات المغنيسيوم ). عند ذوبانها، تعطي هذه المعادن كاتيونات الكالسيوم والمغنيسيوم (+Ca2+, Mg2) وكربونات وبيكربونات الأنيونات (-CO32−، HCO3). وجود الكاتيونات المعدنية، يجعل  المياه صلبة . لكن خلافا للصلادة الدائمة الناجمة عن مركبات الكبريتات والكلوريد، يمكن تخفيض هذا صلابة '' مؤقتة '' بالماء المغلي أو بإضافة الجير (هيدروكسيد الكالسيوم) من خلال عملية تليين الجير. [4] الغليان يشجع على تكوين الكربونات من البيكربونات مع ترسيب كربونات الكالسيوم  ، وترك الماء .

صلابة دائمة[عدل]

الصلابة الدائمة هي الصلابة التي لا يمكن إزالتها عن طريق الغليان. في هذه الحالة ، فإنه عادة ما يكون سببها وجود كبريتات الكالسيوم/كلوريد الكالسيوم و/أو كبريتات المغنيسيوم/كلوريد المغنيسيوم في الماء والتي لا تترسب برفع  درجة الحرارة. الأيونات التي تسبب الصلابة الداائمة  يمكن إزالتها باستخدام الماء المنقي  أو التبادل الأيوني .

الصلابة الدائمة الكلية = صلابة الكالسيوم +صلابة  المغنيسيوم

صلابة الكالسيوم والمغنيسيوم هو تركيز أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم المعبر عنها بما يعادلها كربونات الكالسيوم.[5]

الآثار[عدل]

مع الماء العسر، يشكل الصابون ترسبات بيضاء  بدلاً من إنتاج الرغوة، نظراً لأن أيونات 2 + تدمير خصائص السطح للصابون بتشكيل ترسبات صلبة . العنصر الرئيسي لتلك الرواسب هو ستيرات الكالسيوم، التي تنشأ من ستيرات الصوديوم، المكون الرئيسي للصابون: 

2 C17H35COO (aq) + Ca2+ (aq) → (C17H35COO)2Ca (s)

وهكذا يمكن تعريف الصلابة كقدرة عينة الماء لاستهلاك لصابون، أو القدرة علي ترسيب الصابون كخاصية مميزة للماء الذي يمنع تكوين رغوة الصابون. المنظفات الاصطناعية لا تصنع مثل هذه الرواسب. 

 قناة  إيفل في ألمانيا. في الخدمة لمدة 180 عاما 

الماء العسر أيضا يشكل الرواسب التي تسد السباكة. هذه الودائع ، تتكون أساسا من كربونات الكالسيوم (Caco3), هيدروكسيد المغنيسيوم (Mg(OH)2) كبريتات الكالسيوم (CaSO4). كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم تميل إلى أن تكوين رواسب صلبة بيضاء في السطح الداخلي للأنابيب . هذه الرواسب (مواد صلبة غير قابلة للذوبان) هي أساسا بسبب التحلل الحراري لأيونات البيكربونات ولكن يحدث أيضا في الحالات التي يكون فيها ايونات الكربونات  في تركيز التشبع.[6] هذا التراكم  يحد من تدفق المياه في الأنابيب.[7] الأضرار الناجمة عن كربونات الكالسيوم المترسبة يختلف باختلاف  الشكل البلوري ، على سبيل المثال ، الكالسيت أو أراجونيت[8][8][8] [9]].[9]

الاعتبارات الصحية[عدل]

منظمة الصحة العالمية تقول أنه "لا يبدو أن هناك أي أدلة مقنعة على أن صلابة المياه تسبب آثار ضارة على صحة البشر". في الواقع ,فانالمجلس الوطني للبحوث في الولايات المتحدة قد وجد أنه هذا الماء يمكن أن يكون بمثابة المكمل الغذائية للكالسيوم والمغنيسيوم.[10]

وقد أظهرت بعض الدراسات  علاقة عكسية ضعيفة بين صلابة المياه و أمراض القلب والشرايين لدى الرجال تصل إلى مستوى 170 ملغ كربونات الكالسيوم لكل لتر من الماء.

الحد الأقصى و الحد الأدنى من مستويات الكالسيوم (40-80 جزء في المليون) و المغنيسيوم (20-30 جزء في المليون) في مياه الشرب ، و الصلابة الكلية هي مجموع تركيزات الكالسيوم والمغنيسيوم 2-4 مليمول/ل.[11]

وقد أظهرت دراسات أخرى علاقة ضعيفة بين صحة القلب والأوعية الدموية و صلابة المياه.[12][13][14]

بعض الدراسات ربطت استخدام هذه المياه مع زيادة الاكزيما في الأطفال[15][15][15] [18]].[16][17][18]

القياس[عدل]

الصلابة يمكن أن تقاس كميا عن طريق التحليل الآلي. مجموع صلابة المياه هو المجموع المولي لتركيزات Ca2+ و Mg2+  بوحدات مول/لتر أو مليمول/لتر . على الرغم من ان صلابة المياه تقاس فقط بمجموع تركيزات الكالسيوم والمغنيسيوم (الايونات  ثنائية التكافؤ الأكثر انتشارا ),الا ان  الحديد, الألمونيوم, المنغنيز يمكن أيضا أن تكون موجودة في مستويات مرتفعة في بعض المواقع. وجود الحديد بالتحديد يضفي اللون البني (الصدأ)  للرواسب, بدلا من الأبيض (لون معظم المركبات الأخرى).

صلابة المياه في كثير من الأحيان لا يعبر عنها بالتركيز المولي ، وإنما يمكن استحدام مختلف الوحدات ، مثل درجة الصلابة العامة (dGH), الدرجة الألمانية  (°dH) أجزاء في المليون (جزء في المليون ، mg/L, أو الدرجة الأمريكية),(gpg), الدرجة الإنجليزية (°e, e, أو درجة كلارك) أو الدرجة الفرنسية  (°fH, درجة فهرنهايت أو °F ). ويبين الجدول أدناه عوامل التحويل بين الوحدات المختلفة.[19]

وحدات التحويل[20]
mmol/L ppm, mg/L dGH, °dH gpg °e, °Clark °fH
mmol/L 1 0.009991 0.1783 0.171 0.1424 0.09991
ppm, mg/L 100.1 1 17.85 17.12 14.25 10
dGH, °dH 5.608 0.05603 1 0.9591 0.7986 0.5603
gpg 5.847 0.05842 1.043 1 0.8327 0.5842
°e, °Clark 7.022 0.07016 1.252 1.201 1 0.7016
°fH 10.01 0.1 1.785 1.712 1.425 1
Example 1: 1 mmol/L = 100.1 ppm; Example 2: 1 ppm = 0.056 dGH.

هيئة  المسح الجيولوجي في الولايات المتحدة تستخدم التصنيف التالي إلى الماء الصلب و اللين ،

التصنيف الصلابة mg/L الصلابة mmol/L الصلابةin dGH/°dH الصلابةin gpg الصلابة ppm
لين 0–60 0–0.60 0-3.37 0-3.50 less than 60
صلابة معتدلة 61–120 0.61–1.20 3.38-6.74 3.56-7.01 60-120
صلابة 121–180 1.21–1.80 6.75–10.11 7.06-10.51 120-180
أكثر صلابة ≥ 181 ≥ 1.81 ≥ 10.12 ≥ 10.57 > 181

مؤشرات[عدل]

تستخدم عدة مؤشرات لوصف سلوك كربونات الكالسيوم في الماء أو النفط أو خليط الغازات. [21]

مؤشر تشبع لانجيلر (LSI)[عدل]

LSI = pH (measured) − pHs
  •  LSI > 0  >>> الماء يكون فائق التشبع و يميل لترسيب طبقة من CaCO3.
  •  LSI = 0  >>>الماء يكون مشبع و ف اتزان مع CaCO3.  حيث لا يترسب CaCO3 ولا يذوب
  •  LSI < 0  >>> الماء يكون غير مشبع و يمل الي اذابة CaCO3.
تحليل الماء:
pH = 7.5
TDS = 320 mg/L
Calcium = 150 mg/L (or ppm) as CaCO3
Alkalinity = 34 mg/L (or ppm) as CaCO3
معادلة LSI:
LSI = pH - pHs
(pHs = (9.3 + A + B) - (C + D 
حيث :
A = (Log10[TDS] - 1)/10 = 0.15
B = -13.12 x Log10(oC + 273) + 34.55 = 2.09 at 25 °C and 1.09 at 82 °C
C = Log10[Ca2+ as CaCO3] - 0.4 = 1.78
(Ca2+ as CaCO3 والذي يسمي ايضا صلابة الكالسيوم ويحسب هكذا =2.5(Ca2+))
D = Log10[القلوية مثل  CaCO3] = 1.53

مؤشر استقرار ريزنار (RSI)[عدل]

RSI = 2 pHs – pH
  • 6,5 < RSI < 7    فاان الماء يعتبر في حالة تشبع مع كربونات الكالسيوم
  •  RSI > 8            الماء غير مشبع و يميل الي اذابة أي CaCO3
  •  RSI < 6,5         الماء يميل الي تكوين رواسب

مؤشرات اخري[عدل]

المؤشرات الأخرى تشمل مؤشر لارسون-سكولد ، [22] مؤشر ديفيس ، [23] و  مؤشراودو تومسون.[24]

المعلومات الإقليمية[عدل]

صلابة  إمدادات المياه المحلية تعتمد على مصدر المياه. المياه التي تتدفق على الصخور البركانية (النارية) الصخور سوف تكون لينة ، في حين أن المياه من الآبار المحفورة في الصخور المسامية هي عادة تكون عسرة جدا.

في أستراليا[عدل]

تحليل صلابة المياه في كبرى المدن الأسترالية الأسترالي  يظهر الاختلاف من لينة جدا (ملبورن) إلى عسرة جدا (أديليد).  مستويات صلابة كربونات الكالسيوم في جزء في المليون هي: كانبيرا: 40;[25] ملبورن: 10–26;[26] سيدني: 39.4–60.1;[27] بيرث: 29–226;[28] بريسبان: 100;[29] أديلايد: 134–148;[30] هوبارت: 5.8–34.4;[31] داروين: 31.[32]

في كندا[عدل]

بعض القيم النموذجية هي: مونتريال 116 جزء في المليون[33]، كالجاري 165 جزء في المليون، ريجينا 496 جزء في المليون[34]، ساسكاتون 160-180 جزء في المليون[35]، وينيبيغ 77 جزء في المليون[36]، تورونتو 121 جزء في المليون،[37] فانكوفر <3 جزء في المليون[38]، شارلوت تاون 140-150 جزء في المليون[39]، واترلو  400 جزء في المليون، جيلف 460 جزء في المليون[40]

في إنجلترا وويلز[41][42][عدل]

المنطقة المصدر الرئيسي المستوي[43]
مانشستر ليك ديستريكت
 
1.750 °clark / 25 ppm[44]
بيرمنجهام الين فالي 3 °clark /

42.8 ppm[45]

بريستول مرتفعات منديب 16 °clark / 228.5 ppm[45]
ساوثهامبتون مياه بول 18.76 °clark / 268 ppm[46]
لندن لي فالي 19.3 °clark / 275 ppm[47]

انظر أيضًا[عدل]

مراجع[عدل]

  1. ^ World Health Organization Hardness in Drinking-Water, 2003[وصلة مكسورة] نسخة محفوظة 4 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.
  2. ^ Hermann Weingärtner, "Water" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006[December], Wiley–VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a28_001 نسخة محفوظة 13 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.
  3. ^ Christian Nitsch, Hans-Joachim Heitland, Horst Marsen, Hans-Joachim Schlüussler, "Cleansing Agents" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley–VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a07_137 نسخة محفوظة 26 مايو 2019 على موقع واي باك مشين.
  4. ^ "Lime Softening" en. مؤرشف من الأصل في 27 أكتوبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 04 نوفمبر 2011. 
  5. ^ "water-hardness" en. مؤرشف من الأصل في 12 سبتمبر 2017. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. 
  6. ^ Wisconisin DNR - Carbonate chemistry نسخة محفوظة 12 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.
  7. ^ Stephen Lower. "Hard water and water softening" en. مؤرشف من الأصل في 15 أكتوبر 2018. اطلع عليه بتاريخ 08 أكتوبر 2007. 
  8. ^ Sorg، Thomas J. "AWWA Water Library AWWA Journal Archive Search" en. Journal AWWA. ISSN 1551-8833. مؤرشف من الأصل في 10 مارس 2012. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020 
  9. ^ PP Coetzee. (PDF) Hub Documents/Water SA Journals/Manuscripts/1998/01/WaterSA_1998_01_jan98_p77.pdf https://web.archive.org/web/20160509172117/http://www.wrc.org.za:80/Knowledge Hub Documents/Water SA Journals/Manuscripts/1998/01/WaterSA_1998_01_jan98_p77.pdf تحقق من قيمة |مسار أرشيف= (مساعدة). مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 مايو 2016. اطلع عليه بتاريخ 29 مارس 2010.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  10. ^ "Water Research Center - Drinking Water Hardwater Hardness Calcium Magnesium Scale Stained Laundry" en. مؤرشف من الأصل في 21 يناير 2019. اطلع عليه بتاريخ 26 يناير 2013. 
  11. ^ František Kožíšek Health significance of drinking water calcium and magnesium, February 2003 نسخة محفوظة 18 أبريل 2013 على موقع واي باك مشين.
  12. ^ Pocock SJ, Shaper AG, Packham RF. Sci. Total Environ.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة) صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  13. ^ "Wolters Kluwer - When You Have To Be Right - Wolters Kluwer" en (PDF). Eur. J. Epidemiol. مؤرشف من الأصل (PDF) في 11 ديسمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. 
  14. ^ Epidemiology http://meta.wkhealth.com/pt/pt-core/template-journal/lwwgateway/media/landingpage.htm?issn=1044-3983&volume=10&issue=1&spage=31.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  15. ^ A multicentre randomized controlled trial of ion-exchange water softeners for the treatment of eczema in children: protocol for the Softened Water Eczema Trial (SWET) (ISRCTN: 71423189) http://www.swet-trial.co.uk/
  16. ^ "Atopic eczema and domestic water hardness" English. The Lancet (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 09 مايو 2013. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. 
  17. ^ Environ Res.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  18. ^ "No items found - PubMed - NCBI" en. Salud Pública De México (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 05 سبتمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. 
  19. ^ USGS - U.S. Geological Survey Office of Water Quality. "Water Properties Information by Topic" en. usgs.gov. مؤرشف من الأصل في 31 مارس 2019. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. 
  20. ^ "Water Hardness" en. thekrib.com. مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2018. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. 
  21. ^ Corrosion by water نسخة محفوظة 20 سبتمبر 2011 على موقع واي باك مشين.
  22. ^ T.E., Larson and R. V. Skold, Laboratory Studies Relating Mineral Quality of Water to Corrosion of Steel and Cast Iron, 1958 Illinois State Water Survey, Champaign, IL pp. [43] — 46: ill.
  23. ^ Stiff, Jr., H.A., Davis, L.E., A Method For Predicting The Tendency of Oil Field Water to Deposit Calcium Carbonate, Pet.
  24. ^ Oddo,J.E., Tomson, M.B.,Scale Control, Prediction and Treatment Or How Companies Evaluate A Scaling Problem and What They Do Wrong, CORROSION/92, Paper No. 34, (Houston, TX:NACE INTERNATIONAL 1992).
  25. ^ "Dishwasher and water hardness - Canberra water quality / About Us / ActewAGL" en. actewagl.com.au. مؤرشف من الأصل في 10 يوليو 2014. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. 
  26. ^ melbournewater.com.au (PDF) https://web.archive.org/web/20130511163534/http://www.melbournewater.com.au/content/library/publications/reports/compliance_reports/public_health_compliance_quarter_1_(july-september_2006).pdf. مؤرشف من الأصل (PDF) في 11 مايو 2013.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  27. ^ Sydney Typical Drinking Water Analysis نسخة محفوظة 16 يناير 2013 على موقع واي باك مشين.
  28. ^ watercorporation.com.au (PDF) https://web.archive.org/web/20141216023521/http://www.watercorporation.com.au/_files/DWQ_AR_0506_withAppB.pdf. مؤرشف من الأصل (PDF) في 16 ديسمبر 2014.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  29. ^ Brisbane Drinking Water[وصلة مكسورة] نسخة محفوظة 02 نوفمبر 2007 على موقع واي باك مشين.
  30. ^ Adelaide Water Quality نسخة محفوظة 15 مارس 2013 على موقع واي باك مشين.
  31. ^ hobartcity.com.au http://www.hobartcity.com.au/HCC.3539560:STANDARD::pc=DRINKING_WATER_QUALITY.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  32. ^ Darwin Water Quality[وصلة مكسورة] نسخة محفوظة 30 سبتمبر 2007 على موقع واي باك مشين.
  33. ^ "Ville de Montréal - Portail officiel - Page d'erreur" en. مؤرشف من الأصل في 27 مارس 2010. اطلع عليه بتاريخ 26 يناير 2013. 
  34. ^ Canadian Water Quality Association. (PDF) https://web.archive.org/web/20151211000247/http://www.cwqa.com:80/_faq/water_hardness_canada.inc.pdf. مؤرشف من الأصل (PDF) في 11 ديسمبر 2015. اطلع عليه بتاريخ 04 أكتوبر 2013.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  35. ^ Services/Water and Wastewater Treatment/Water Treatment Plant/Pages/Frequently Asked Questions.aspx "Drinking Water Advisories / Saskatoon.ca" en تحقق من قيمة |مسار أرشيف= (مساعدة). مؤرشف من الأصل في 3 فبراير 2015. اطلع عليه بتاريخ 26 يناير 2013. 
  36. ^ 2006 Winnipeg drinking water quality test results نسخة محفوظة 10 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.
  37. ^ "Water & Environment" en-CA. toronto.ca (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 12 مايو 2013. اطلع عليه بتاريخ 24 يناير 2020. 
  38. ^ GVRD Wash Smart – Water Facts نسخة محفوظة 03 أكتوبر 2006 على موقع واي باك مشين.
  39. ^ (PDF) http://www.aquasafecanada.com/mirror/water_report_2006/Water_Report_2006.pdf. اطلع عليه بتاريخ 26 يناير 2013.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  40. ^ (PDF) https://web.archive.org/web/20171013182248/http://www.regionofwaterloo.ca:80/en/aboutTheEnvironment/resources/WaterSoftenerReportApril2011.pdf. مؤرشف من الأصل (PDF) في 13 أكتوبر 2017. اطلع عليه بتاريخ 26 يناير 2013.  مفقود أو فارغ |title= (مساعدة)
  41. ^ dwi.gov.uk نسخة محفوظة 08 يناير 2018 على موقع واي باك مشين.
  42. ^ anglianwater.co.uk نسخة محفوظة 4 مايو 2012 على موقع واي باك مشين.
  43. ^ "United Utilities: Water hardness" en. مؤرشف من الأصل في 13 أبريل 2012. اطلع عليه بتاريخ 03 مارس 2012. 
  44. ^ "United Utilities - The water in your area" en. مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 03 مارس 2012. 
  45. أ ب "Quality in your area : Your water : Household : Severn Trent Water" en. مؤرشف من الأصل في 04 مايو 2012. اطلع عليه بتاريخ 03 مارس 2012. 
  46. ^ "Where I live" en. مؤرشف من الأصل في 23 نوفمبر 2012. اطلع عليه بتاريخ 03 مارس 2012. 
  47. ^ "404" en. مؤرشف من الأصل في 27 مايو 2012. اطلع عليه بتاريخ 03 مارس 2012.