Жёсткость.
Жесткостью называют совокупность свойств воды, обусловленных наличием в ней солей кальция и магния. Чем выше их концентрация, тем вода жестче, и наоборот: она считается мягкой, когда этих солей в ней мало. Для измерения жесткости существуют специальные единицы. В разных странах они неодинаковы. Обычно используются немецкие градусы жесткости. Один такой градус (обозначается 1° dH или 1°, если из текста ясно, о чем идет речь) соответствует 10 мг окиси кальция в 1 л воды. Воду принято называть:
— при 0—4° dH очень мягкой;
— при 4—8° dH мягкой;
— при 8—12° dH средней жесткости;
— при 12—21° dH жесткой;
— свыше 21° dH очень жесткой.
Почему этому свойству уделяется такое внимание? Потому что кальций и магний — одни из наиболее активных регуляторов химических процессов в природе, а жесткость является, пожалуй, самым важным показателем качества воды, с какой бы целью ни применялась последняя — для питья, для отопления или содержания рыб. Очень жесткая вода неприятна на вкус, желтовато-серый осадок карбоната кальция оседает на стенках чайника при ее кипячении, внутри труб центрального отопления и на нагревательных тенах стиральных машин. Из нее невозможно приготовить хороший чай: завариваясь, он не приобретает своего естественного аромата и цвета. Да и мыться в такой воде сложно, поскольку пенообразование в ней плохое, а волосы остаются жесткими.
Аквариумисты уделяют этому свойству особое внимание и различают общую, временную и постоянную жесткость. Как мы уже говорили, в воде растворены соли, образованные в результате взаимодействия кальция и магния с различными кислотами. Поскольку углекислый газ, содержащийся в воздухе в мизерном количестве (0,003 %), хорошо растворим и образует слабую угольную кислоту, то, соответственно, наиболее распространенными солями жесткости являются гидрокарбонаты кальция и магния. Однако это довольно нестойкие соединения: стоит вскипятить воду — и они разрушатся с выделением углекислого газа и карбонатов, растворимость которых хуже. Именно карбонаты кальция и магния остаются в виде накипи на стенках сосудов. На этой особенности основан первый и самый простой способ умягчения жидкости — кипячение с последующим отстаиванием, что нередко позволяет на треть снизить жесткость водопроводной воды. Часть жесткости, которую можно устранить кипячением, мы называем временной (карбонатной, или устранимой, жесткостью; сокращенное обозначение — dKH). Соответственно, оставшаяся является постоянной (некарбонатной, или неустранимой; dPH). Ее составляющие — соли, образованные в результате взаимодействия кальция и магния с другими кислотами (соляной, серной, борной, фосфорной), а также находящиеся в растворенном состоянии карбонаты.
Временную и постоянную жесткость в сумме называют общей:
dGH = dKH + dPH.
Обычно, описывая условия содержания рыб и растений, приводят именно это значение, реже — отдельно оговаривают содержание солей временной жесткости.
Кроме такого деления, различают также кальциевую и магниевую составляющие. Эти элементы очень близки по свойствам, хотя незначительно отличаются. Так, растворимость магниевых солей обычно хуже, а их избыток придает воде горьковатый вкус.
Зачем же аквариумисту знать подобные тонкости? Учитывая, что жесткость оказывает заметное влияние даже на стенки железных труб, несложно сделать следующий вывод: животные и растения, находящиеся в воде всю свою жизнь, также подвержены подобному воздействию. И если взрослая особь еще способна выжить в условиях, отличных от ее природной среды обитания, то икра, молоки и мальки нуждаются в строго определенных показателях жесткости. Например, сперматозоиды, оказавшись в слишком жесткой воде, теряют подвижность, что препятствует нормальному оплодотворению икры.
Вода в тропических природных водоемах, как правило, мягкая. Это объясняется тем, что реки и ручьи питаются дождевыми осадками, обильно выпадающими в экваториальных районах. А дождевая вода — это не что иное, как водяной пар, сконденсировавшийся в капли внутри облака. Пар, как известно, не содержит растворенных солей, а капли проходя сквозь пыльный воздух,
приобретают небольшой процент жесткости — обычно не более 0,2° dH. Выпав на земную поверхность, дождевая вода растворяет соли и другие вещества, находящиеся в грунте. Поскольку данный процесс длится со времен образования Земли, большинство солей уже давно вымыто из почвы и вода, достигая рек, приобретает жесткость всего около 2° dH. Во многих водоемах экваториальных дождевых лесов этот показатель и того меньше — практически 0° dH. Иначе дело обстоит в реках, питающихся подземными источниками. В этом случае дождевая вода, проходя сквозь грунт, может встретить на своем пути известняки и вымыть из них соединения кальция, увеличив свою жесткость до 5—12° dH.
Для содержания в аквариумах наиболее распространенных видов рыб вполне подходит вода средней жесткости, несмотря на то что природная среда обитания этих особей — водоемы с очень мягкой водой. Объяснить это можно чрезвычайно развитой способностью некоторых видов к адаптации, а также результатом отбора, ведь за годы разведения аквариумных рыб в неволе из каждого поколения выживали лишь особи, наилучшим образом приспособившиеся к водопроводной воде. Сегодня это настоящие домашние животные, способные существовать в таких условиях, которые были бы губительны для их диких предков.
Однако отдельные виды рыб нуждаются в более мягкой воде, поэтому аквариумистам необходимо знать наиболее практичные способы снижения жесткости, которыми являются:
— разбавление;
— кипячение;
— дистилляция;
— умягчение через ионообменные смолы;
— обратный осмос.
Разбавление — самый простой способ изменения качества воды. Подливая мягкую воду, вы будете уменьшать жесткость в аквариуме, и наоборот.
Еще один доступный способ снижения содержания солей жесткости в воде — это кипячение. Как мы уже знаем, так устраняется временная составляющая жесткости. Кипятить воду нужно в термостойкой стеклянной или эмалированной посуде в течение часа. После этого плиту выключают, а воду оставляют охлаждаться. Через пару часов верхний слой воды следует осторожно перелить в другую емкость, а осадок (выпавшие хлопья карбонатов) вылить прочь. Существенного снижения жесткости таким способом не добиться, но простота и доступность его неоспоримы.
Эффективнее всего разбавлять жесткую воду дистиллированной, или дистиллятом. Так называют воду, пропущенную через дистиллятор — аппарат, состоящий из колонки, в которой вода закипает, и змеевика, где водяной пар охлаждается и конденсируется, т.е. снова превращается в жидкость. Таким образом, залив в дистиллятор воду из крана, в результате получаем жидкость с жесткостью около 2° dH. Повторно пропущенная через дистиллятор вода называется бидистиллят (0—0,5° dH).
Дистиллятор — прибор довольно громоздкий, поэтому проще приобрести дистиллированную воду в аптеке, если вам нужен небольшой объем. Когда же необходимо постоянно смягчать сотни литров жидкости, то гораздо практичнее сделать это с помощью ионообменных смол. Принцип их действия сложен, и мы остановимся лишь на практических свойствах ионообменников — органических соединений, способных заменять соли жесткости на другие вещества. Существует множество ионообменных смол, однако не каждая из них может быть применена с такой целью. Лучше всего приобрести специальную установку для смягчения питьевой воды. Она состоит из емкости, в которую насыпаны зерна ионообменной смолы и к которой подведены две трубки — входная и выходная. Входную трубку подсоединяют к водопроводу, а из выходной тонкой струйкой бежит смягченная вода. Производительность такой установки достигает десятков литров воды в час. При ее подключении или смене ионообменной смолы первую полученную порцию следует вылить. Сначала вы будете получать практически чистый дистиллят, затем жесткость вытекающей воды будет становиться все выше, поскольку снизится способность к смягчению у ионообменной смолы. В конце концов, последнюю нужно будет заменить или восстановить.
Кроме упомянутых выше способов, в последние годы широко применяется смягчение воды при помощи обратного осмоса. Так называют силу, пытающуюся выравнять концентрацию двух растворов, разделенных полупроницаемой мембраной. Представьте себе сосуд, между двумя частями которого находится, например, целлофан. Только через него вода может проходить из одной половины в другую. Если такой сосуд залить водой и, допустим, в правую часть добавить чернил, то во второй вода останется прозрачной. Однако спустя некоторое время вы заметите, что чернила начали просачиваться сквозь перегородку и окрашивать воду в смежном отсеке. С каждым часом левая часть будет все более мутнеть, в то время как правая — становиться светлее. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока концентрация чернил в обоих отсеках выровняется. Это и есть осмос — главный насос живых клеток. Стенки последних являются полупроницаемой мембраной, внутри которой находится протоплазма с растворенными в ней различными веществами. Корни растений всасывают воду — так снижается концентрация внутриклеточной плазмы в клетках.
Исходя из этого можно предположить, что обратный осмос действует как-то наоборот. И действительно, существуют специальные колонки, в которых вода за счет давления в водопроводной системе проходит через полупроницаемые мембраны и лишается таким образом растворенных в ней веществ. Установки обратного осмоса очень практичны, за час они могут вырабатывать десятки литров умягченной воды, правда, за счет большого расхода водопроводной воды в целом. Как видим, производство мягкой воды требует определенных усилий и затрат. Поэтому вы можете попытаться найти иные ее источники. Они могут быть самыми разными, лишь бы вода не содержала вредных химических веществ и возбудителей болезней. По этой причине недопустимо использовать в аквариумах дистиллированную воду для аккумуляторов, поскольку она слишком долго была в пластиковых сосудах и в ней уже растворены некоторые токсические вещества. Нельзя также собирать дождевую и
снежную воду (как рекомендуют книги прошлых лет), т.к. в настоящее время осадки содержат достаточно много вредных примесей.
Некоторые аквариумисты не ленятся приносить домой воду из природных источников. Это оправдано в тех местностях, где есть чистые горные ручьи, в противном случае вода либо содержит опасные для рыб микроорганизмы, либо не такая уж и мягкая. В большинстве наших рек жесткость в зависимости от сезона колеблется от 7°dH до 12°dH.
