Кальциевая вода вред и польза
Можно ли пить воду, содержащую большое количество известняка? Вода, берущаяся из родника, нередко образует белый налет на посуде, если ее прокипятить, и можно ли ее пить без термической обработки? Вот на такие злободневные вопросы попробуем сегодня найти ответ в нашей статье.
Основным важным элементом для человеческого организма является кальций, участвующий в жизнедеятельности нашего организма, в большинстве своем концентрирующийся в костной ткани человека. В переводе с латинского кальций (calcis) означает известь или «мягкий камень». В свободно виде кальций в природе не встречается, его можно обнаружить в составе различных минералов, силикатов, алюмосиликатов, осадочных пород, представленных кальцитом и его кристаллической формы – мрамором.
Кальций, являясь самым распространенным элементом в нашем организме, по большей части находится в скелете, и наших зубах. Ионы кальция, находящиеся в нашем организме, принимают активное участие в мышечных реакциях, в регулировании давления крови и в ее свертывании. В зависимости от возраста меняется и потребность нашего организма в кальции. Взрослому организму необходимо до 1000 миллиграмм кальция в сутки, а для детей до 800 миллиграмм, что обусловлено в интенсивном росте скелета. Поэтому необходимо регулярно употреблять молочные и кисломолочные продукты, содержащие кальций, лидером которых является творог. Также кальций имеется в мясе, рыбе и бобовых культурах. В процессе усвоения кальция нашим организмом особую роль играет магний, участвующий в кальциевом обмене и если наблюдается недостаток магния, то кальций может накапливаться в почках, образуя камни. Функций, в которых участвует кальций, в нашем организме множество. Он является основой костной ткани, является активатором для различных ферментов, поддерживает равновесие ионов в организме, влияет на процессы в нервной системе и сердечной деятельности. Кальций участвует в поддержании на необходимом уровне водородного показателя (рН), соответствующего нейтральному показателю 7,4, изменение которого на 0,3 может быть пагубным для человека.
Наличие солей кальция, магния, а также железа в воде, влияют на ее жесткость. Вся жидкость, находящаяся в нашем организме, имеет нейтральный рН и сдвиг его в любую сторону может привести к различным заболеваниям. При нарушении водородного показателя могут развиться заболевания крови, нарушается иммунная система человека, возможно быстрое развитие вирусов и бактерий, витамины и микроэлементы плохо усваиваются, возможно заболевания сосудов, сердечной мышцы, суставов. При выравнивании кислотно-щелочного баланса организм ощелачиваясь, приходит в нормальное состояние. Организм самостоятельно постоянно изыскивает щелочь, находящуюся в костной ткани, для того чтобы нейтрализовать излишки кислот. Кальций в любой жидкости способен нейтрализовать лишнюю кислоту. Но сам кальций, находящийся в различных продуктах питания, самостоятельно крайне трудно усваивается нашим организмом и в таком случае его недостаток восполняется из костей, что может привести к остеопорозу. А недостаток кальция в организме приводит к развитию более ста различных заболеваний. Недостаток кальция в продуктах, употребляемых нами, при длительном его недостатке может привести к возникновению судорог, болям в суставах, постоянной сонливости и запорам. Любители крепких алкогольных напитков рискуют возникновением дефицита кальция в организме, так как алкоголь способствует его выводу из организма с мочой.
Также дефицит кальция может развиться самостоятельно с изменением возраста человека. У людей, возраст которых приближается к сорока годам, дефицит кальция выявляется у пятидесяти процентов, а у людей, достигших возраста шестидесяти лет, цифра уже достигает девяносто процентов, у кого в организме недостаток кальция. Дефицит кальция сопровождается разрушением зубов, ослаблением костной ткани, возникновением судорог, высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний.
Также усиленному выводу кальция из организма способствуют, как тяжелая физическая нагрузка и чрезмерные тренировки у спортсменов, так и продолжительная иммобилизация, связанная с ограничением подвижности.
Кальций трудно усваивается нашим организмом, но еще сильнее тормозят его усвоение аспирин и щавелевая кислота. Но огромную помощь в его усвоении могут оказать витамин Д и аскорбиновая кислота. Феномен дефицита кальция в наше время крайне редкое явление, в большинстве случаев наблюдаемый у вегетарианцев. Основную часть кальция, достигающую восемьдесят процентов от необходимого, наш организм получает с питьевой водой, в которой он представлен в растворенном виде. Но необходимо помнить, что большое количество кальция в воде, может увеличить его количество и в нашей крови и как следствие отложение его излишек в почках, образуя камни. При кратковременном употреблении излишне жесткой воды не принесет особого вреда организму, но регулярное питье особо жесткой воды, насыщенной кальцием, может привести помимо камней в почках, к нарушению мышечной ткани, увеличению свертываемости крови. Важно знать, что максимально допустимая доза кальция, безопасная для взрослого организма составляет 1500 миллиграмм, а для детского организма она не должна превышать 900 миллиграмм.
Для того, чтобы снизить излишки кальция и магния в воде, представляющие собой жесткость воды, необходимо использовать фильтры для умягчения воды с регулируемой жесткостью. На нашем сайте представлен широкий выбор различных умягчителей воды по своей производительности и составу оборудования.
Кальций – щелочноземельный металл. Это один из самых распространенных химических элементов (3-е место среди металлов, 5-е место среди всех элементов), на долю минерала приходиться 3,38 % веса земной коры. Из-за высокой химической активности кальций в чистом виде не встречается, его соединения присутствуют в 385 природных минералах.
Итак, в воде есть кальций – что же делать?!
Источники кальция в воде
Кальций в воде встречается в виде солей сильных и слабых кислот: карбонатов и гидрокарбонатов (CaCO3), сульфатов и сульфитов (CaSO4, CaSO3) фторидов (CaF2), фосфатов (Ca5(PO4)3), а также других солей. Основные источники кальция в воде:
- Горные породы, через которые проходит поток воды.
- Выбросы от промышленных предприятий.
- Удобрения отраслей сельского хозяйства, попадающие в воду напрямую или через слой почвы.
Соединения кальция присутствуют в большинстве горных пород и биогенных отложений. Металл также содержится во всех растительных и животных тканях. Его соединения – основа костного скелета, раковин и панцирей беспозвоночных. Давайте разберемся, как определить кальций в воде, и каким должно быть его содержание?
Содержание ионов кальция в воде
В растворенном виде соединения кальция содержатся в морской воде и воде из подземных источников и открытых водоемов. Наибольшее количество кальция присутствует воде из горных рек и источников, артезианских скважин. На высокое содержание кальция в водопроводной воде или воде из скважины указывает:
- Белый нерастворимый осадок, появляющийся после кипячения воды, содержащей кальций.
- Накипь на стенках чайника, резервуара посудомоечной машины, другой кухонной техники.
- Белый налет на кранах и насадках для душа.
- Ухудшение вкуса напитков и приготовленных блюд.
- Потеря цвета ткани после стирки.
- Увеличение расхода мыла и моющих средств.
Как определить количество кальция в воде
Наиболее точный метод определения количества кальция в воде – лабораторный анализ. Такие услуги предоставляют специализированные организации, компании, поставляющие фильтры для воды. Для приблизительной оценки концентрации ионов кальция в воде применяют специальные тестовые полоски, меняющие цвет в зависимости от доли кальция в воде. Также эффективным методом определения кальция в воде является метод титрования. Узнать сколько кальция в воде можно и путем наблюдений, которые мы указали выше.
Нормы по содержанию кальция в воде
Жесткость воды определяется содержанием в ней ионов кальция и магния. Это одна из самых важных характеристик. Различают временную и постоянную жесткость. Первая определяется долей гидрокарбонатов кальция. При нагреве и кипячении эти соединения разлагаются с выделением углекислого газа и нерастворимого осадка. Временная жесткость имеет второе название – гидрокарбонатная жесткость.
Постоянная жесткость зависит от содержания сульфатов, хлоридов магния и кальция. Эти соли не разлагаются при кипячении. Такая жесткость называется некарбонатной.
По катионному составу различают кальциевую и магниевую жесткость. Вода из источников, залегающих в известняковых породах, имеет высокое содержание ионов кальция. Вода из районов с залежами доломита имеет преимущественно магниевую жесткость.
Международная единица измерения жесткости – моль/м3. В технических и лабораторных измерениях используется миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л). Например, вода жесткостью 1 мг-экв/л содержит 20,04 кальция или 12,16 магния. Согласно ГОСТ на кальций в воде 31865-2012, действующему в РФ, жесткость измеряется в градусах. 1 Ж = 1 мг-экв/л.
Нормы для кальция в питьевой воде можно рассчитать с помощью специальных методик определения ионов кальция в воде.
Санитарные нормы для централизованного водоснабжения СанПиН 2.1.4.1074-01 определяют нормативы и предельно допустимую концентрацию солей жесткости. Согласно требованиям норма кальция в воде – 7 мг-экв./л, предельное содержание – до 10 мг-экв./л. Однако, по нормам ВОЗ оптимальная концентрация кальция в воде примерно 1,5-2,5Ж.
Но для чего определяют кальций в воде, и как он влияет на наш организм?
Влияние кальция на организм
Кальций – один из самых необходимых для жизни элементов. Его соединения оставляют основу опорно-двигательной системы, зубной ткани. Ионы кальция участвуют в передаче нервных импульсов, синтезе гормонов и ферментов, поддержании щелочно-кислотного баланса в организме.
От 10 до 20% кальция мы получаем из питьевой воды. Недостаток также как и переизбыток этого элемента приводит к ухудшению здоровья, а именно:
- К ухудшению состояния костной системы. Кости становятся хрупкими, появляется специфическое заболевание остеопороз.
- К медленному росту ногтей и волос, ухудшению их состояния. Недостаток кальция приводит к расслоению ногтей, ломкости и истончению волосяного покрова головы.
- К ухудшению общего состояния. Хроническая усталость, повышенная раздражительность также могут быть симптомами дефицита кальция.
В отдельных случаях возникают судороги, проблемы с сердечно-сосудистой системой, желудочно-кишечным трактом. При значительном избытке возникают нарушения сердечного ритма и работы центральной нервной системы. Избыток соединений кальция также является причиной ряда расстройств и заболеваний. Если в воде много кальция возникает:
- Почечно-каменная болезнь.
- Ускоренное развитие атеросклероза.
- Отложение солей в суставах.
- Превышение концентрации ионов кальция негативно влияет на бытовую технику и сантехнику:
- Трубы зарастают слоем отложений.
- На нагревательных элементах и стенках водонагревателей, котлов, откладываются нерастворимые соли.
Превышения кальция в водопроводной воде или воде из скважины приводит к увеличению расхода электроэнергии, снижению срока службы систем и техники. При избыточном содержании кальция и натрия в воде рекомендуются устанавливать ионообменные фильтры. Это поможет избежать проблем со здоровьем и продлит срок службы домашней техники и бытовых систем.
Необходимость дополнительной очистки воды от солей жесткости возникает при содержании солей Мg или Ca от 10 мг-экв./л. Для этого применяют ионообменные фильтры умягчения и установки обратного осмоса.
Определить необходимость установки фильтра для удаления кальция можно после анализа вода и определения химического состава примесей.
Что такое жесткая вода и как ее смягчают в промышленных масштабах, почему контуры капель отмывать сложнее, чем середину, вредна ли жесткая вода для здоровья, какую роль в неприятностях из-за жесткой воды играет мыло и с какой водой получается самый вкусный кофе, читайте в материале Indicator.Ru.
Жесткой водой называют воду с большим содержанием растворенных солей. Из-за нее образуется накипь на чайнике и налет («мыльный камень») на сантехнике, в ней хуже пенятся мыло, порошок или шампунь. Некоторые люди жалуются, что от такой воды их кожа становится сухой и раздраженной, другие начинают страдать от перхоти. Рассказываем, как и почему это происходит и вредно ли пить жесткую воду.
Что такое жесткость воды и откуда она берется
В той воде, которую мы пьем или которой моемся, содержится не только водород и кислород. В зависимости от происхождения в ней растворены самые разные химические вещества. Чаще всего среди них встречаются соли магния и кальция, даже в процентном соотношении их больше, чем всех остальных. Собственно, тот показатель, который мы называем жесткостью, обычно выражается в милиграммах карбоната кальция (CaСО3) на литр воды. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), вода с содержанием карбоната кальция ниже 60 мг/л считается мягкой, от 60 до 120 мг/л — средней жесткости, от 120 до 180 мг/л — жесткой, выше 180 мг/л — очень жесткой. Иногда жесткость измеряется также в градусах жесткости, которые в разных странах рассчитываются по-разному (для любопытных — онлайн-счетчик для перевода из одной системы в другую).
Жесткость водопроводной воды может сильно колебаться в зависимости от сезона. Например, в дождливое время или при таянии большого количества снега соли понемногу разбавляются, а во время засухи при испарении воды концентрация растворенных веществ, соответственно, растет. Различают два вида жесткости. Первая, временная, связана с гидрокарбонатами кальция и магния (Са(НСО3)2, Mg(НСО3)2). Постоянную жесткость воде придают другие соли, в основном хлориды и сульфаты кальция и магния (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).
Жесткость воде могут добавлять соли алюминия, бария, железа, марганца, цинка, стронция и других поливалентных металлов, то есть тех, чьи атомы могут образовать не одну, а две и более связей. В воду все они попадают из осадочных пород, и, поскольку очень распространенные представители этого класса: известняк и мел — состоят из карбоната кальция, неудивительно, почему именно кальция в воде так много. Ионы магния вода вымывает из другой осадочной породы — доломита.
Перечисленные названия элементов звучат как минимум не очень пугающе (кроме разве что стронция). Кальций необходим для поддержания плотности костей, а без магния в организме человека не смогут работать примерно 350 белков, которые участвуют во множестве реакций в клетке. Польза различных видов минеральной воды, о которых мы рассказывали в отдельной статье, также в большинстве случаев обусловлена растворенными в ней минералами. Что же на самом деле — можно ли пить жесткую воду или делать это все-таки не стоит?
Польза кальция, магия магния
В день человек должен потреблять около 1000 мг кальция и 200-400 мг магния. Если представить, что вы ежедневно выпиваете два литра жесткой воды (или жидкости, произведенной на основе этой воды, бульона), то количество полученных таким образом кальция и магния составит 5-20% от нормы. Специалисты ВОЗ приводят данные эпидемиологических исследований (так называют изучение частоты заболеваний на большой популяции), которые показывают, что недостаток кальция может привести к образованию камней в почках.
Другие исследования говорят, что жесткость питьевой воды снижает риск гипертонии и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. Например, согласно статье 1981 года, в городах Великобритании с мягкой питьевой водой смертность от сердечно-сосудистых заболеваний на 10-15% выше, чем в городах, где вода средней жесткости (около 170 мг/л). Дальнейшее повышение концентрации заметно на статистику не влияет. Похожий эффект описан в статье 2003 года французских ученых, в исследовании ученых из Швеции и других работах. Как отмечают авторы того же документа ВОЗ, некоторые клинические испытания показывают, что прием большого количества пищевых добавок с кальцием, напротив, повышает риск образования камней в почках. Возможно, все зависит от того, в какой форме человек принимает его: с добавками или с водой и пищей.
А вот гиперкальциемия (превышение содержания кальция в организме) случается гораздо реже, чем нехватка этого элемента. Дело в том, что лишний кальций у здоровых людей выводится через почки, и только нарушение функций почек может поставить здоровье человека под угрозу. История с магнием похожа: маловероятно, чтобы избыточное количество этого элемента приносило вред человеку со здоровыми почками. Лишь иногда употребление более 250 мг магния в день (для такого количества пришлось бы выпить пять-десять литров очень жесткой воды) производит на здорового человека слабительный эффект, но к нему организм через некоторое время адаптируется.
Исследователи статистики часто приходят к выводу, что чем выше жесткость воды, тем ниже смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, однако эксперименты эту зависимость не подтверждают. Не до конца понятно, как трактовать разночтения. Возможно, часть противоположных результатов можно объяснить тем, те ученые, которые изучали большое количество людей, обычно не учитывают, сколько кальция и магния участники их исследований могли получить другими путями, не из воды. Поэтому дозировку ионов в питьевой воде для «полезной» жесткости подобрать пока не выходит, тем более что разным людям в зависимости от пола, возраста и массы тела нужно разное количество кальция и магния.
Обратная сторона медали
Положительные эффекты питья жесткой воды недостаточно подтверждены, но это по крайней мере не вредит, даже наоборот. Человек, пьющий только дистиллированную воду, лишает себя целого набора полезных макро– и микроэлементов.
А вот если мыться жесткой водой, это может вызвать шелушение кожи и иногда даже атопический дерматит. Одно из возможных объяснений заключается в том, что в жесткой воде мы используем больше мыла, поскольку оно хуже пенится. Мало того, что мыло само по себе сушит кожу, жесткая вода при взаимодействии с ним образует соли, которые трудно смываются и могут вызывать раздражение у людей с чувствительной кожей.
Неудивительно, что у новорожденных, проводящих первые три месяца жизни в регионах с жесткой водой, согласно исследованию в Journal of Allergy and Clinical Immunology, на 87% возрастает риск экземы. До этого похожие исследования проводили на детях из США, Испании и Японии. Правда, согласно все тому же документу ВОЗ, умягчители воды мало влияют на ситуацию, так что дело, вероятно, не только в воде, но и в предрасположенности самих пациентов. Немного повышают этот риск мутации в гене белка филаггрина, отвечающего за защитные барьерные функции кожи.
Так что наш вывод будет немного парадоксальным: мыться жесткой водой может быть неприятно или даже вредно, а вот пить ее, возможно, даже полезно. К тому же, согласно недавнему пресс-релизу Американского химического общества, с жесткой водой вкус кофе получается получается более насыщенным, так как кофеин связывается с магнием во время варки.
При этом жесткая вода может вредить системам водоснабжения, заставлять белье после стирки «стоять колом» (как и в случае с кожей, это происходит из-за взаимодействия ионов с молекулами моющих средств). Кроме того, у нее может быть довольно неприятный привкус — именно поэтому (а не из-за ее вреда для здоровья) придумано множество способов «смягчения» воды. Временную жесткость можно убрать, просто прокипятив воду: гидрокарбонаты после кипячения станут накипью. С постоянной жесткостью бороться сложнее, для этого часто используются химические методы. Здесь главная цель — найти вещество, которое при реакции с растворенными соединениями даст выпадающую в осадок соль. Такими реагентами чаще всего становятся гашеная известь Ca(OH)2 или кальцинированная сода Na2CO3 (ее еще называют бельевой содой, так как ее добавляют во время стирки, чтобы сохранить мягкость ткани даже в жесткой воде). В обоих случаях на выходе получается нерастворимый карбонат кальция, который можно удалить кипячением.
При больших масштабах в дело идет и Na3PO4 — тогда образуются нерастворимые ортофосфаты кальция и магния, которые легко отфильтровать. Еще один способ, катионирование, основан на добавлении специальных гранул, которые привносят в воду ионы натрия или водорода, забирая кальций, магний, железо и марганец. Для более тщательной очистки жесткую воду пропускают через специальные мембраны, подвергают действию электрического поля (электродиализ) или дистиллируют — превращают в пар.
Властелины кофейных колец
По отдельности определять содержание каждого соединения в воде долго, при этом такие тесты обычно довольно дороги, и проверяющие могут не найти какое-то загрязнение, если не знают, что искать. Здесь на помощь может прийти еще один любопытный эффект, связанный с жесткой водой, — «кофейные кольца» (coffee-ring effect), они же «кольца в ванной» (bathtub rings). Пятна от высохшей на гладкой поверхности воды остаются более четкими по краям, чем посередине. Растворенные частицы будут скапливаться у границ капли, куда их приносят испаряющиеся молекулы воды, а в центре жидкость окажется более прозрачной, поэтому оставшиеся «контуры» отмывать будет сложнее всего.
В 2017 году ученые из Мичиганского университета в своем докладе на съезде Американского химического общества описали способ, благодаря которому можно определять примеси в воде по «кофейным кольцам». Оказалось, что пятна от разной по составу воды сильно отличаются друг от друга, как если бы у каждого источника были отпечатки пальцев. Ученые надеются, что если составить картотеку таких отпечатков, то можно будет узнавать о растворенных веществах по «кофейным кольцам». Для этого понадобилась бы только фотография одной высохшей капельки воды.
Технология, которая позволяет определять жесткость воды и примеси в ней по «кофейным кольцам»
В водопроводной воде есть множество веществ, которые практически (или даже совсем) не влияют на жесткость, но могут изменить качество, вкус и запах или даже вызвать отравление. Узнать, какие показатели превышены в том, что течет из вашего крана, можно на сайте Watermap.ru, где работает интерактивная карта воды России.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.