Элитарный Клуб аквариумистов
Live World
Вода. Общие положения. Основные характеристики.
© Gelo Xuts 1998-2017
Меню сайта


Разделы новостей
Принципы и правила работы клуба [4]
Здесь описываются прнципы и правила пользования сайтом.
Модернизация сайта [37]
Здесь собираются новости о последних изменениях на сайте
События [5]
Особые события в жизни Клуба
Интернет-магазин [3]


Календарь новостей


Форма входа


Поиск


Друзья сайта



Аквариумные сайты
Херсонский ТОП МЕТА - Украина. Рейтинг сайтов
зообиржа

AQA.ru
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


Приветствую Вас, Гость · RSS 26.06.2017, 19:59
Минерализация
Общее количество минеральных солей, найденное в ходе химического анализа, называют минерализацией. Этот показатель выражается в мг/дм3 (до 1000 мг/дм3) и ‰ - промилле - (более 1000 мг/дм3). Частью солей, обусловливающих минерализацию воды, являются соли жесткости. Для аквариумиста важен солевой состав, т.к. вода, содержащая большое количество солей, отрицательно влияет на растительные и животные организмы, вызывает солевые отложения на оборудовании, листьях растений. В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна превышать величины 1000 мг/дм3. По согласованию с органами санэпиднадзора для водопровода, подающего воду без соответствующей обработки (например, из артезианских скважин), допускается увеличение минерализации до 1500 мг/дм3). Этот показатель определяется в лаборатории. В домашних условиях  о степени минерализации мы судим по ее электропроводности
 
Электропроводность
 
Электропроводность - это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от концентрации растворенных минеральных солей и температуры. Природные воды представляют в основном растворы смесей сильных электролитов. Минеральную часть воды составляют ионы Na+, K+, Ca2+, Cl-, SO42-, HCO3-. Этими ионами и обуславливается электропроводность природных вод. Присутствие других ионов, например, Fe3+, Fe2+, Mn2+, Al3+, NO3-, HPO4-, H2PO4- не сильно влияет на электропроводность, если эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах. По значениям электропроводности аквариумной воды можно приближенно судить о ее минерализации  с помощью предварительно установленных зависимостей. На достоверность оценки содержания минеральных солей по удельной электропроводности в большой степени влияют температура и неодинаковая электропроводимость различных солей.
Нормируемые величины минерализации приблизительно соответствуют удельной электропроводности 2 мСм/см (1000 мг/дм3) и 3 мСм/см (1500 мг/дм3) в случае как хлоридной (в пересчете на NaCl), так и карбонатной (в пересчете на CaCO3) минерализации.
Температура
 
Температура аквариумной  воды - важнейший фактор, влияющий на протекающие в аквариуме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы
Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси)
 
Взвешенные твердые вещества, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и других микроорганизмов. Концентрация взвешенных частиц связана с сезонными факторами и с режимом стока и зависит от таяния снега, пород, слагающих русло, а также от антропогенных факторов, таких как сельское хозяйство, горные разработки и т.п.
На станциях водоподготовки эти примеси в основном удаляются. Но в водопроводной воде в разной степени присутствуют еще частицы твердых продуктов коррозии систем водоснабжения. Поэтому вне зависимости от времени прокладывания водопровода не лишней будет установка хотя бы механических фильтров на входе – и для аквариума полезно, да и для бытовых целей тоже.

Органолептические наблюдения
 
Немаловажное значение как для аквариумной, так и водопроводной воды имеют т.н. органолептические показатели – запах, цветность и прозрачность. Это косвенные показатели, по которым с большой степенью вероятности можно судить о состоянии аквариума в целом. Не каждый аквариумист может позволить себе покупку тестов или проведение дорогостоящих анализов в лабораториях.
  • Запах
    Свойство воды вызывать у человека и животных специфическое раздражение слизистой оболочки носовых ходов. Запах воды характеризуется видами запаха и интенсивностью запаха. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов. На запах аквариумной воды оказывают влияние состав веществ, температура, значения рН, степень загрязненности водного объекта, биологическая обстановка.
    Водопроводная вода в зависимости от региона, точки водозабора, сезона, а также от технологии водоподготовки перед подачей в систему водоснабжения, имеет различный запах - хлора, ржавчины, болота и др. Очень хорошо с посторонними запахами в водопроводной воде справляется угольный фильтр. Можно использовать его как в системе очистки воды на входе в водопровод в квартире или аквахозяйстве, так и в фильтрах кувшинного типа (при небольших объемах аквариума). Только желательно брать картриджи, не обогащенные серебром или другими добавками.
    Также вид запаха и его интенсивность могут многое сказать о состоянии аквариума в целом, и послужить причиной для принятия срочных мер при кажущемся благополучии обитателей. В аквариуме, где нет живых растений, вода должна иметь легкий свежий запах. В том аквариуме, где есть растения, вода пахнет мокрой травой с примесью запаха земли. И чем интенсивней такой запах, тем скорость роста растений в таких аквариумах выше. Очевидно, в процессе наращивания вегетативной массы растения выделяют летучие вещества, обладающие характерным запахом. Если в аквариуме появляются посторонние запахи – сероводорода, аммиака, болота, гниения, брожения – следует выяснить причины их появления и немедленно принимать меры даже при удовлетворительном состоянии гидробионтов и воды.
  • Мутность
    Мутность аквариумной воды вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения.
  • Цветность
    Показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений; выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. В лаборатории определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами. В аквариуме цвет визуально определяют  в толще воды, глядя на просвет между боковыми стеклами. В зависимости от организации системы (это режим обслуживания, тип, мощность и наполнение фильтра, наличие коряг и живых растений, виды и количество рыб, корма ) аквариумная вода может иметь цвета и оттенки разной интенсивности – желтоватый, желтовато-коричневый, зеленовато-коричневый. В нерестовиках цвет воды может быть обусловлен добавлением лекарственных  форм.
    Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.п.
    Различают "истинный цвет", обусловленный только растворенными веществами, и "кажущийся" цвет, вызванный присутствием в воде коллоидных и взвешенных частиц, соотношения между которыми в значительной мере определяются величиной pH..
    Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и оказывает отрицательное влияние на развитие водных растительных и животных организмов в результате резкого снижения концентрации растворенного кислорода в воде, который расходуется на окисление соединений железа и гумусовых веществ
  • Прозрачность
    Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.
    Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3.5 мм). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения.
    В аквариуме нет необходимости прибегать к такому методу, но интересующийся естествоиспытатель может им воспользоваться. Прозрачность так же, как и цветность, в аквариуме оценивается визуально в толще воды.
Водородный показатель рН
 
Водородным показателем принято считать отрицательный десятичный логарифм концентрации катионов водорода pH = - lg[H+].
Следует помнить, что изменение величины рН на единицу говорит об изменении концентрации катионов водорода в 10 раз.
На содержание ионов водорода (вернее, гидроксония) в аквариумной  воде главным образом влияет  количественное соотношение концентраций угольной кислоты и ее ионов.
CO2 + H20 <—> H+ + HCO3- <—> 2 H+ + CO32-
Для аквариумной воды, содержащей небольшие количества диоксида углерода, характерна слабая щелочная реакция. Изменения pH тесно связаны с процессами фотосинтеза (из-за потребления CO2 водной растительностью).
pH  - один из важнейших показателей качества воды. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в аквариуме. От величины pH зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов.
Измеряется рН специальными приборами – рН-метрами. В зависимости от точности и назначения прибора, рН измеряется с погрешностью 0,1-10%. Аквариумные тесты имеют погрешность, обусловленную самим методом измерения, от 20% и выше. Таким образом, при измерении рН мы можем иметь колебания этого показателя ±1, а это означает ошибку в определении концентрации катионов водорода в 10 раз как в одну, так и в другую сторону. Поэтому для контроля внесения СО2 и других веществ, оказывающих сильное влияние на рН, рекомендуется пользоваться калиброванными приборами.
 
Окислительно-восстановительный потенциал (Eh)
Мера химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах. Значения окислительно-восстановительных потенциалов выражаются в вольтах (милливольтах). Окислительно-восстановительный потенциал любой обратимой системы определяется по формуле
Eh = E0 + (0.0581/n) lg(Ox/Red)       при t = 20°С
где Eh — окислительно-восстановительный потенциал среды;
      E0 — нормальный окислительно-восстановительный потенциал, при котором концентрации окисленной и восстановленной форм равны между   собой;
      Ox — концентрация окисленной формы;
      Red — концентрация восстановленной формы;
      n — число электронов, принимающих участие в процессе.
В аквариумной  воде значение Eh колеблятся от — 400 до + 700 мВ, определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов и в условиях равновесия характеризует среду сразу относительно всех элементов, имеющих переменную валентность. Изучение редокс-потенциала позволяет выявить  среды, в которых возможно существование химических элементов с переменной валентностью в определенной форме
Еh и рН взаимосвязаны.
 
Кислотность
 
Кислотностью называют содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с гидроксил-ионами. Расход гидроксида отражает общую кислотность воды. В аквариумной воде кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободного диоксида углерода. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кислоты и катионы слабых оснований (ионы аммония, железа,  органических оснований).
 
Щелочность
 
Под щелочностью природных или очищенных вод понимают способность некоторых их компонентов связывать эквивалентное количество сильных кислот. Щелочность обусловлена наличием в воде анионов слабых кислот (карбонатов, гидрокарбонатов, силикатов, боратов, сульфитов, гидросульфитов, сульфидов, гидросульфидов, анионов гуминовых кислот, фосфатов) - их сумма называется общей щелочностью. Ввиду незначительной концентрации трех последних ионов общая щелочность воды обычно определяется только анионами угольной кислоты (карбонатная щелочность). Анионы, гидролизуясь, образуют гидроксильные ионы:
CO32- + H2O <—> HCO3- + OH- ;
HCO3- + H2O <—> H2CO3 + OH-.
Щелочность определяется количеством сильной кислоты, необходимой для нейтрализации 1 дм3 воды. Щелочность большинства природных вод, а также аквариумной, определяется только гидрокарбонатами кальция и магния, pH этих вод не превышает 8.3. Вместе со значениями рН щелочность воды служит для расчета содержания карбонатов и баланса угольной кислоты в воде.
 
Степень насыщения кислородом
 
Немаловажное значение для жизни и дыхания гидробионтов имеет содержание кислорода, растворенного в аквариумной воде. Он поступает в воду из атмосферного воздуха, а также образуется в результате фотосинтеза растениями и водорослями органических веществ (углеводов) из неорганических (H2CO3, CO2). Содержание кислорода уменьшается вследствие протекания процессов окисления органических веществ и потребления живыми организмами при дыхании. Резкое уменьшение содержания кислорода в воде по сравнению с нормальным свидетельствует о ее загрязнении. Содержание кислорода в пресной воде зависит от температуры и атмосферного давления, в морской еще и от солености
Зависимость растворимости кислорода в воде от температуры при нормальном давлении отражена в таблице 1
 
Таблица 1.
Температура, ° С 15 18 20 25 30
Растворимость О2,мг/л 10,1 9,5 9,1 8,3 7,5
 
Если концентрация кислорода в аквариумной воде 2-5 мг/л, то в таком водоеме и рыбы себя чувствуют хорошо и растения растут прекрасно (конечно, если остальные необходимые условия для их роста выполнены). Но стоит повысить концентрацию кислорода до 8-10 мг/л и рост растений угнетается. Причина здесь в изменении окислительно-восстановительных свойств воды, ее возросший окислительный потенциал переводит жизненно важные микроэлементы в состояние непригодное для растений. При концентрациях кислорода выше 2 мг/л почти все микроэлементы становятся малодоступными для растений. (И. Шереметьев, Ботаника растений)
 
Жесткость
Большая путаница и много споров возникает вокруг понятия жесткости.
Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Общая жесткость подразделяется на карбонатную , обусловленную концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН>8.3) солей кальция и магния, и некарбонатную - концентрацию в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. Поскольку при кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты, которые выпадают в осадок, карбонатную жесткость называют временной или устранимой. Остающаяся после кипячения жесткость называется постоянной. Результаты определения жесткости обычно выражают в мг-экв/дм3. В питьевой воде жесткость по требованиям ГОСТ не должна превышать 7,0мг-экв/дм3
Жесткость воды колеблется в широких пределах. Вода с жесткостью менее 4 мг-экв/дм3 cчитается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/дм3 - средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/дм3 - жесткой и выше 12 мг-экв/дм3 - очень жесткой. Общая жесткость колеблется от единиц до десятков, иногда сотен мг-экв/дм3, причем карбонатная жесткость составляет до 70-80% от общей жесткости
Обычно преобладает (до 70%) жесткость, обусловленная ионами кальция; однако, в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и сотни мг-экв/дм3). Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья.
Для измерения общей и карбонатной жесткости в аквариуме мы пользуемся покупными тестами. Что же они измеряют на самом деле?
Общая жесткость обусловлена присутствием в воде катионов кальция, магния и частично железа. В лабораторных условиях есть методы раздельного определения  каждого из этих катионов. С помощью теста  этого сделать нельзя – мы определяем суммарное их количество. В лаборатории общая жесткость измеряется в мг-экв/дм3. В аквариумистике принято жесткость выражать в немецких градусах °dGH,( GH) – нам это привычнее. Получив заключение лаборатории, легко перевести мг-экв/дм3 в °dGH, умножив результат анализа на коэффициент 2,804
Карбонатная жесткость (в аквариумистике ее чаще обозначают °dКН или КН) обусловлена наличием в воде в основном гидрокарбонатов НСО3- и растворенных карбонатов СО32- (они намного менее растворимы, чем карбонаты). Что интересно – как раз их-то тестами мы и не определяем.
Тестом на КН по сути мы меряем очень приблизительно щелочность воды (см. выше). Это наиболее приближенный к карбонатной жесткости результат, но никак напрямую ее не измеряющий. Точные анализы можно сделать только в лаборатории. В аквариуме такая точность не нужна, поэтому в большинстве случаев мы пользуемся этими косвенными тестами, которыми условились измерять карбонатную жесткость.
Соотношение общая жесткость – сумма постоянной и временной не всегда соблюдается. Рассмотрим  взаимосвязи и способы влияния на них.
Т.к. общая жесткость обусловлена наличием в воде в основном  катионов кальция и магния, уменьшая или увеличивая их концентрацию, мы можем менять общую жесткость. Чтобы ее повысить – достаточно внести в воду соли кальция и магния. Например, введя в воду сульфат магния или хлорид кальция (любые некарбонатные соли), мы повысим общую жесткость. При этом карбонатная останется прежней. Снизить общую жесткость можно только удалив их полностью или часть разными методами – дистилляцией, опреснением в установке обратного осмоса или в ионообменных колонках.
Карбонатную жесткость обусловливают в основном гидрокарбонаты и карбонаты. И влиянием на их концентрацию мы можем повышать или снижать карбонатную жесткость. Например, внесение гидрокарбоната натрия (питьевой соды) повысит карбонатную жесткость, но никак не повлияет на общую – ведь мы концентрацию кальция и магния, образующих понятие общей жесткости, никак не поменяем. Если сыпать в аквариум соду бесконтрольно, протестировав воду, мы будем сильно удивлены: в таких случаях показания теста на КН будет выше показаний теста на GH. А если еще и померяем рН – удивимся еще сильнее: он будет выше 7. На сколько? Это зависит во многом от количества насыпанной соды .
Снизить карбонатную жесткость можно теми же методами, что и общую. А также кипячением.
Некоторые аквариумисты полагают, что добавление в аквариум поваренной соли, NaCl, они увеличат общую жесткость. Ничего подобного – они увеличат только минерализацию (см. выше), но общая и карбонатная жесткость останутся прежними. Соли жесткости являются только частью солей минерализации.
Внесением солей мы можем влиять на только на показатели жесткости, но и на рН. Нормальные соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (например, NaCl, KCl), на рН практически не влияют. Нормальные соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой повышают рН  - потому ими в аквариумистике напрямую не пользуются. Кислые соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой оказывают на рН более мягкое влияние (KH2PO4, NaHCO3)
Larry Frank в статье Water Hardness в переводе Е. Лемберга приводит взаимосвязи CO2, pH и карбонатов при помощи следующих трех уравнений::
1. CO2 + H20 <------> H2CO3 (Углекислота)
2. H2CO3 <------> H+ + HCO3- (Бикарбонат)
3. HCO3- <------> H+ + CO32-(Карбонат)

Пример того, как увеличение карбонатов либо приведет к увеличению уровня pH, либо потребует уравновешивающей добавки CO2 для поддержания уровня pH.
Если NaHCO3 добавялется в аквариумную воду, дополнительные карбонатные ионы приведут к смещению реакции в уравнении (2) в левую сторону. Это приведет к формированию бОльшего количества угольной кислоты, связывающей ион водорода и, таким образом, к повышению уровня pH. Дополнительная углекислота сместит реакцию в уравнении (1) в левую сторону, создавая CO2, который будет рассеиваться из раствора, приводя равновесие на более высокий уровень pH. Для поддержания равновесия на первоначальном уровне pH, уравнения (1) и (2) должны быть опять смещены вправо. Это может быть достигнуто благодаря добавкам дополнительного CO2 в аквариум. (Уравнение (3) приобретает важность как только pH достигает значения 10.25)
Эти взаимоотношения выражены в таблице, где сведены показатели KH/pH и количество необходимого в растворе для поддержания определенного уровня pH.
Чем выше уровень карбонатов/бикарбонатов в аквариуме, тем большее количество CO2 необходимо для поддержания определенного уровня pH.


Таблица 2. Содержание углекислого газа (мг/л) в воде в зависимости от значений КН и рН

КН/рН 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8
0,5 15 9,3 5,9 3,7 2,4 1,5 0,93 0,59 0,37 0,24
1,0 30 18,6 11,8 7,4  4,7 3,0  1,86 1,18 0,74 0,47
1,5 44 28 17,6 11,1 7,0 4,4 2,8 1,76 1,11 0,7
2,0 59 37 24 14,8 9,4 5,9 3,7 2,4 1,48 0,94
2,5 73 46 30 18,5 11,8 7,3 4,6 3,0 1,85 1,18
3,0 87 56 35 22 14 8,7 5,6 3,5 2,2 1,4
3,5 103 65 41 26 16,4 10,3 6,5 4,1 2,6 1,64
4,0 118 75 47 30 18,7 11,7 7,5 4,7 3,0 1,87
5,0 147 93 59 37 23 14,7 9,3 5,9 3,7 2,3
6,0 177 112 71 45 28 17,7 11,2 7,1 4,5 2,8
8,0 240 149 94 59 37 24 14,9 9,4 5,9 3,7
10 300 186 118 74 47 30 18,6 11,8 7,4 4,7
15 440 280 176 111 70 44 28 17,6 11,1 7,0
20 590 370 240 148 94 59 37 24 14 9,4

 
CO2 превышающий 40 мг/литр вредит рыбам. Используя эту таблицу, в которой щелочность воды бикарбонатного происхождения сбалансирована с определенным уровнем pH при помощи CO2 для контроля pH, убедитесь, что Вам не потребуется использование нездорового количества CO2.
Хостинг от uCoz