2ο ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ Σκληρότητα του νερού Επιμέλεια Νίκος Μαρκουλάκης Χημικός

ΤΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΗΜΕΡΑ ΤΕΛΙΚΑ ΤΙ ΝΕΡΟ ΠΙΝΟΥΜΕ... Σήμερα, την περίοδο της τεράστιας τεχνολογικής ανάπτυξης, φτάσαμε στο σημείο να μην εμπιστευόμαστε την ποιότητα του νερού που πίνουμε. Γνωρίζουμε όμως ποια είναι τα πολλά και σοβαρά προβλήματα αυτού του αγαθού που είναι τόσο απαραίτητο για την επιβίωσή μας; Παρακάτω αναφέρονται μερικά από αυτά που υπάρχουν σε νερά δικτύων πόλεως, σε νερά στην ηπειρωτική και νησιώτικη επαρχία και σε ιδιωτικές γεωτρήσεις. Ο φόβος για την άσχημη ποιότητα του πόσιμου νερού μας οδήγησε στην κατανάλωση εμφιαλωμένων. Όμως, αρμόδιες υπηρεσίες και μέσα μαζικής ενημέρωσης έχουν καταγγείλει την ποιότητά τους, λόγω της κακής εμφιάλωσης, συντήρησης και μεταφοράς τους μέχρι την κατανάλωσή τους.

Χλώριο Δυστυχώς αυτό που μας έσωσε από παλιότερες ασθένειες, όπως χολέρα, γαστρεντερίτιδα κ.λ.π., έρχεται σήμερα να μας καταδικάσει σε πολύ μεγαλύτερες όπως: καρκίνο, νεφρικές παθήσεις και σε πολλές άλλες εκφυλιστικές ασθένειες. Το χλώριο, όπως έχει αποδειχθεί πλέον, όταν μπαίνει στο νερό ενώνεται με διάφορα οργανικά στοιχεία και δημιουργεί πολλές επικίνδυνες ενώσεις όπως το χλωροφόρμιο που ευθύνεται κατά μεγάλο ποσοστό στη δημιουργία των ανωτέρω ασθενειών.

Βλάβες στα νεφρά και στο συκώτι Προβλήματα αναπαραγωγής Τουλάχιστον 177 οργανοχλωριομένες ενώσεις έχουν ανιχνευθεί στο μητρικό γάλα, στο σπέρμα, στο αίμα και σε άλλα μέρη του σώματος με αποτέλεσμα να δημιουργούνται στον άνθρωπο:   Αποβολές Βλάβες στα νεφρά και στο συκώτι Προβλήματα αναπαραγωγής Προβλήματα γονιμότητας Νευρικές παθήσεις Βλάβες στο ανοσοποιητικό σύστημα Αρτηριοσκλήρυνση Προσβολή του μυϊκού συστήματος Καρδιακές προσβολές Καρκίνος κ.λ.π.

Μόλυβδος Σοβαρότατα προβλήματα στο νευρικό μας σύστημα Μόλυβδος    Εισχωρεί στο νερό από τις μολύβδινες σωληνώσεις, ή από τις ενώσεις των χάλκινων σωληνώσεων και γενικά των υδραυλικών εγκαταστάσεων. Προκαλεί: Σοβαρότατα προβλήματα στο νευρικό μας σύστημα   Υψηλή πίεση του αίματος   Εγκεφαλικά επεισόδια   Καρδιακές προσβολές   Παθήσεις των νεφρών   Στειρότητα   Αποβολές κ.λ.π. Σε σοβαρότατες περιπτώσεις παρατηρούνται εγκεφαλικές βλάβες, μολυβδίαση κ.λ.π. Ο μόλυβδος καθώς κυκλοφορεί στο αίμα σπέρνει την καταστροφή από όπου και αν περάσει.

Αμίαντος Οι ίνες αμιάντου εύκολα μπορούν να εμφανιστούν στο νερό από την διάβρωση των αμιαντοσωλήνων. Επειδή έχουν θετικό φορτίο ενώνονται με τα κύτταρα όπως η καρφίτσα με τον μαγνήτη. Στην αρχή, καταστρέφουν την μεμβράνη του κυττάρου και στη συνέχεια ανοίγουν το δρόμο για το καρκίνο. Το κακό είναι ότι δεν φαίνονται με γυμνό μάτι, αλλά εντοπίζονται μόνο με ειδικό ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Στην Ελλάδα εκτιμάται ότι υπάρχουν περισσότερα από 40.000 χιλιόμετρα σωλήνες αμιαντοτσιμέντου.

Νιτρικά Εισχωρούν στο νερό και στη συνέχεια στο στομάχι του ανθρώπου, με τη βοήθεια βακτηριδίων, μετατρέπονται σε νιτρίδια που αντιδρούν με το υδροχλωρικό οξύ του στομάχου και σχηματίζουν νιτρώδες οξύ. Αυτό ενώνεται με αμίνες και δίνει τις νιτρισαμίνες οι οποίες προκαλούν τον καρκίνο του στομάχου, των εντέρων και αλλού. Ο κίνδυνος είναι ιδιαίτερα μεγάλος για τα νεογνά καθώς προκαλούν είδος αναιμίας, τη μεθαιμογλοβιναιμία, γνωστή και ως κυάνωση του βρέφους. Επίσης τα νιτρίδια αντιδρούν με την αιμοσφαιρίνη του αίματος και την καθιστούν αδύναμη να μεταφέρει οξυγόνο στο ποσοστό που χρειαζόμαστε. Τα νιτρικά σε συγκεντρώσεις άνω των 45-50 mg ανά λίτρο κρίνονται πολύ επικίνδυνα για τον ανθρώπινο οργανισμό. Στους μεγαλύτερους νομούς της Ελλάδας οι τιμές των νιτρικών βρίσκονται από 60 έως 4000 mg ανά λίτρο.

Χημικά εντομοκτόνα Αρκεί για τα περισσότερα μια μικρή ποσότητα της τάξεως 3 μέρη στο εκατομμύριο (3ppm) να βλάψουν τους μυς της καρδιάς και (5 ppm) να νεκρώσουν τα κύτταρα του συκωτιού. Τα εντομοκτόνα καταστρέφουν το μυελό των οστών που παράγει το αίμα όπως και πολλά άλλα ένζυμα. Επίσης ευθύνονται για τη δημιουργία του καρκίνου, βλάβη στα νεφρά κ.λ.π. Γενικά, από τα εντομοκτόνα αρκούν να υπάρχουν στο νερό μερικά μέρη στο τρισεκατομμύριο (ppt) ώστε να καθίστανται επικίνδυνα για την υγεία μας.

Εμφιαλωμένο νερό: Καλύτερο από το νερό βρύσης; Τα περισσότερα συσκευάζονται σε πλαστικά μπουκάλια, τα οποία είναι παράγωγα πετρελαίου 2. Έχουν ημερομηνία λήξεως ενός έτους. Γιατί ; 3. Αναγράφουν: Διατηρήστε το σε σκιερό και δροσερό μέρος έως τους 18 ºC   Τηρούνται όμως πάντα οι ανωτέρω προϋποθέσεις ;

Το εμφιαλωμένο νερό δεν είναι τόσο «αθώο» καθώς: Έχουν αναφερθεί αρκετές περιπτώσεις παρουσίας τόσο μικροβίων όσο και επιβλαβών χημικών ενώσεων Έχει αποδειχθεί ότι ο έλεγχος τόσο των υπηρεσιών ελέγχου, όσο και των ίδιων των εταιριών είναι ανεπαρκής Τα υλικά εμφιάλωσης δεν είναι «αθώα» Οι συνθήκες αποθήκευσης από τα καταστήματα πώλησης αποτελούν ερωτηματικό Η υψηλή τιμή συγκριτικά με το πόσιμο Από όλα τα παραπάνω φαίνεται ότι η παγκόσμια τάση για συνολική αντικατάσταση του πόσιμου νερού είναι αδικαιολόγητη Σε περιπτώσεις όμως που το σύστημα ύδρευσης είναι αμφίβολης ποιότητας το εμφιαλωμένο νερό αποτελεί εναλλακτική λύση

Σκληρότητα του νερού Η σκληρότητα του νερού οφείλεται στην παρουσία διαλυμένων αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου δεσμευμένων με ανθρακικά και όξινα ανθρακικά ιόντα σχηματίζοντας τις ενώσεις Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaCO3 CaSO4, MgSO4, NaCl κ.α Όταν το νερό περιέχει ποσότητα διαλυμένων αλάτων μαγαλύτερη από 0,05% w/w, λέγεται σκληρό νερό. Η σκληρότητα του νερού διακρίνεται σε: ανθρακική (παροδική) που οφείλεται στα HCO3- του Ca2+ και Mg2+ μη ανθρακική (μόνιμη) που οφείλεται στα Cl- και SO42- και σε ολική που έχει αριθμητική τιμή ίση με το άθροισμα της ανθρακικής και μη ανθρακικής

Το σκληρό νερό : είναι ακατάλληλο για πόση εμποδίζει την απορρυπαντική δράση του σαπουνιού γιατί σχηματίζονται σ' αυτό αδιάλυτοι σάπωνες ασβεστίου και μαγνησίου, δηλ. ελαϊκά, παλμιτικά και στεατικά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου που δεν έχουν καμμία απορρυπαντική ικανότητα και επιπλέον δεν σχηματίζεται καθόλου αφρός σαπουνιού προκαλεί διάφορες σοβαρές βιομηχανικές ενοχλήσεις στους ατμολέβητες και αφήνει μετά την εξάτμιση σημαντικές ποσότητες στερεών αποθεμάτων (πουρί)

Οι βαθμοί σκληρότητας αντιστοιχούν: Aντιστοιχίες βαθμών σκληρότητας Γερμαν. Γαλλ. Αγγλ. Ένας γερμανικός βαθμός 1 1,79 1,25 Ένας γαλλικός βαθμός 0,56 0,70 Ένας αγγλικός βαθμός 0,80 1,43 Οι βαθμοί σκληρότητας αντιστοιχούν: Ένας γερμανικός βαθμός: 0,01 g CaO σε 1 L νερού Ένας γαλλικός βαθμός: 0,01 g CaCO3 σε 1 L νερού Ένας αγγλικός βαθμός: 0,01 g CaO σε 700 ml νερού

Πίνακας συνιστώμενης σκληρότητας ανά χρήση ΧΡΗΣΗ ΓΕΡΜΑΝΙΚΟΙ ΒΑΘΜΟΙ ΓΑΛΛΙΚΟΙ ΒΑΘΜΟΙ Οικιακή χρήση 4 — 5° dH 7.144 — 8.93 ° F Μηχανές καφέ 5 — 7° dH 8.93 — 12.50° F Μηχανές εσπρέσσο 0° dH 0° F Πλυντήρια πιάτων 0 — 2° dH 0— 3.572° F Boiler 4° dH 7.144° F Ατμολέβητες και γεννήτριες

Διαβαθμίσεις Σκληρότητας Γερμανικοί βαθμοί (οD) Γαλλικοί βαθμοί (οF) Μονάδες Μέτρησης  Διαβαθμίσεις  Σκληρότητας      Γερμανικοί     βαθμοί (οD)      Γαλλικοί βαθμοί (οF) mg/l (ppm)  CaCO3     Μαλακό νερό                       3,0 3,8 μέχρι 50  Μέτρια μαλακό νερό           3,0 έως 5,56 3,8 έως 10 50-100  Ελαφρώς σκληρό νερό 5,56 έως 8,33 10 έως 15 100-150  Μέτρια σκληρό νερό 8,33 έως 11,1 15 έως 20 150-200  Σκληρό νερό 11,1 έως 16,7 20 έως 30 200-300  Πολύ σκληρό νερό από 16,7 από 30 πάνω από 30 Ο ακόλουθος πίνακας μας δείχνει τις διαβαθμίσεις της σκληρότητας του νερού.  

Προσδιορισμός παροδικής σκληρότητας του νερού Προσδιορισμός παροδικής σκληρότητας του νερού δ. HCl 0,1 M Προσθέτουμε από την προχοΐδα διάλυμα HCl 0,1Μ με συνεχή ανάδευση μέχρις ότου η κίτρινη χροιά του δείκτη γίνει καθαρά πορτοκαλί 100 ml νερό + 5-6 σταγόνες ηλιανθίνης Για τον προσδιορισμό της παροδικής σκληρότητας δίνεται ότι: Κάθε ml διαλύματος χρησιμοποιηθέντος οξέος αντιστοιχεί σε παροδική σκληρότητα ίση με 2,8 do (γερμανικοί βαθμοί) ή με 5,0 fo (γαλλικοί βαθμοί)

Προσδιορισμός ολικής σκληρότητας του νερού Προσδιορισμός ολικής σκληρότητας του νερού O προσδιορισμός της ολικής σκληρότητας του νερού γίνεται με δύο μεθόδους Η πρώτη βασίζεται στον υπολογισμό της σκληρότητας στοιχειομετρικά αφού προσδιοριστούν ξεχωριστά οι συγκεντρώσεις των ιόντων του Ca και Mg Ο προσδιορισμός γίνεται με φασματοφωτομετρικό προσδιορισμό της συγκέντρωσης Ca και Mg που περιέχει το δείγμα ή με αναλυτική μέθοδο Η σκληρότητα υπολογίζεται με βάση τη στοιχειομετρική δέσμευση των ανθρακικών ιόντων από κάθε μέταλλο. Το άθροισμα των επί μέρους τιμών δίνουν την ολική σκληρότητα του δείγματος Σκληρότητα, mg CaCO3/L = 2,497[Ca,mg/L] + 4,118[Mg,mg/L]

Η δεύτερη μέθοδος είναι στοιχειομετρική και βασίζεται στην από κοινού δέσμευση των ιόντων Ca και Mg από τη χημική ένωση EDTA (Μέθοδος EDTA) Ο προσδιορισμός των αλάτων του Ca και Mg γίνεται με ένα ειδικό αντιδραστήριο το ΕDTA ΗΟΟCH2C NCH2CH2N CH2COOH ΕDTA (αθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ) ΜΕΘΟΔΟΣ ΕDTA To EDTA σχηματίζει σταθερά σύμπλοκα με τα ιόντα του Ca και Mg. Mg(EDTA) Mg2+ + EDTA Ca(EDTA) Ca2+ + EDTA Eπειδή όμως και τα δύο διαλύματα (νερό και EDTA) είναι άχρωμα, αλλά και το σύμπλοκο που σχηματίζεται είναι επίσης άχρωμο, για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται ο δείκτης ΕΒΤ (μέλαν εριόχρωμα Τ)

Προσδιορισμός ολικής σκληρότητας του νερού Προσδιορισμός ολικής σκληρότητας του νερού ΜΕΘΟΔΟΣ ΕDTA Προσθέτουμε από την προχοΐδα διάλυμα EDTA 0,01Μ με συνεχή ανάδευση μέχρις ότου το ρόδινο χρώμα του δείκτη γίνει πράσινο δ. EDTA 0,01 M Σε κωνική βάζουμε: 100 ml νερό μία ταμπλέτα (χάπι) που ρυθμίζει το pH του νερού γύρω στο 10 5-6 σταγόνες δείκτη EBT οπότε το διάλυμα παίρνει ρόδινο χρώμα. Για τον προσδιορισμό της ολικής σκληρότητας δίνεται ότι: Κάθε ml διαλύματος χρησιμοποιηθέντος διαλτος EDTA αντιστοιχεί σε 1 do (γερμανικό βαθμό) ή σε 5,0 fo (γαλλικοί βαθμοί)

Παρατηρήσεις Αν δεν υπάρχει ταμπλέτα για τη ρύθμιση του pH μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε διάλυμα ΝαΟΗ Η ρύθμιση του pH γίνεται με πεχαμετρικό χαρτί Αν στο εργαστήριο υπάρχει Τιtriplex-Losung A, τότε: 1 ml αυτού ισοδυναμεί σε 56 mg CaO/L (5,6 oD) για 100 ml δείγματος νερού Ιόντα αργιλίου, χαλκού, μολύβδου, μαγγανίου και ψευδαργύρου μπορεί να επηρεάσουν την τιτλοδότηση δίνοντας θετικό σφάλμα στο τελικό σημείο. Φωσφορικά και ανθρακικά ιόντα σε αλκαλικό περιβάλλον μπορεί να καταβυθίσουν το ασβέστιο δίνοντας αρνητικό σφάλμα στη μέτρηση. Το pH δεν πρέπει να υπερβαίνει την τιμή 10 γιατί επηρεάζει το χρώμα του δείκτη και εμποδίζεται η μέτρηση (το Ca και Mg καθιζάνουν ως CaCO3 και MgCO3.

Προσδιορισμός της ολικής σκληρότητας με ένα γρήγορο τεστ Με τη βοήθεια της σύριγγας βάζουμε 5 ml δείγματος (νερού) και 3 σταγόνες από το αντιδραστήριο Η- 1(δείκτης). Το χρώμα γίνεται κόκκινο. Στη συνέχεια ρίχνουμε σταγόνες από το αντιδραστήριο Η-2 μέχρι το χρώμα να γίνει πράσινο. Ο αριθμός των σταγόνων του Η-2 είναι η σκληρότητα σε γερμανικούς βαθμούς Το pH του νερού θα πρέπει να είναι 6-8

Παρασκευή νερού με μόνιμη σκληρότητα Ρίχνουμε σε 50 ml νερό λίγο γύψο ή λίγο θειϊκό μαγνήσιο Ανακατεύουμε το μίγμα και διηθούμε Το διήθημα είναι σκληρό νερό με μόνιμη σκληρότητα Παρασκευή νερού με παροδική σκληρότητα Ρίχνουμε σε 50 ml νερό 3-4 g ασβέστη Ανακατεύουμε το μίγμα και διηθούμε Στο διήθημα φυσούμε με ένα καλαμάκι. Στην αρχή σχηματίζεται άσπρο ίζημα [CaCO3]. Αν συνεχίσουμε να φυσάμε για πολλή ώρα ακόμα το διάλυμα γίνεται διαυγές [Ca(HCO3)2]

Αφρισμός του σαπουνιού σε νερά με διαφορετική σκληρότητα Παρασκευάζουμε διάλυμα σαπουνιού διαλύοντας λίγο τριμμένο σαπούνι σε 20 - 30 ml καθαρό οινόπνευμα νερό βρύσης διάλυμα σαπουνιού απιονισμένο νερό διάλυμα σαπουνιού

σκληρό νερό με παροδική σκληρότητα διάλυμα σαπουνιού σκληρό νερό με μόνιμη σκληρότητα διάλυμα σαπουνιού Παρατηρούμε πόσο γρήγορα και σε τι ποσοστό παρουσιάζεται αφρισμός To σκληρό νερό περιέχει άλατα Ca και Mg που αντιδρούν με το σαπούνι και σχηματίζουν αδιάλυτα καρβοξυλικά άλατα του Ca και Mg (Πουρί στους σωλήνες αποχέτευσης) Δεν δημιουργείται αφρισμός (Το σκληρό νερό «κόβει» το σαπούνι)