Определение жесткости воды: ГОСТ, приборы, методы

Блог РумикомОбзорыЧто такое Xiaomi TDS тестер воды и для чего он нужен

Всем известно, что чистая питьевая вода — залог крепкого здоровья. Мы не можем визуально определить, насколько чистой является вода, которую мы пьем. На первый взгляд чистая, прозрачная вода может содержать различные примеси. Показатель TDS означает общее количество растворенных в воде твердых веществ. Степень минерализации в той или иной степени оказывает влияние на качество воды. Чем меньше показатель TDS, тем меньше концентрация ионов тяжелых металлов и растворимых солей, и соответственно, тем лучше качество питьевой воды.

Фитнес-браслет Xiaomi Mi Band 4 (черный) (XMSH07HM)29902 190 руб.Беспроводные наушники Xiaomi Mi Air True Wireless Earphones (AirDots Pro) (TWSEJ01JY) (белый)69904 490 руб.Беспроводные наушники Xiaomi Redmi AirDots True Wireless Bluetooth Headset (TWSEJ04LS) (черный)26901 690 руб.Фитнес-браслет Xiaomi Mi Band 3 (черный)29901 790 руб.Внешний аккумулятор Xiaomi Mi Power Bank 2C (20000 mAh) (PLM06ZM)19901 790 руб.Электросамокат Xiaomi Mijia M365 Electric Scooter (черный, версия EU)2599024 990 руб.Робот-пылесос Xiaomi Roborock Sweep One (S55/S552-00) (черный)2699025 490 руб.Внешний аккумулятор Xiaomi Power Bank 3 (20000 mAh, черный) (PLM07ZM)29902 790 руб.Электросамокат Ninebot by Segway Kickscooter ES2 (темно-серый)2499020 990 руб.Беспроводной ручной пылесос Xiaomi JIMMY Handheld Wireless Powerful Vacuum Cleaner (JV51)1299011 990 руб.

• Цена: $9.84

Здравствуйте, сегодня речь пойдет о жесткости воды измеряемой с помощью TDS метра или солемера. Данный прибор уже неоднократно обозревался на сайте, но так как я проживаю в предгорьях Кавказа, была мысль пойти с этим прибором в поход и померить жесткость воды в горной реке, горном ручье, лесном роднике. Поэтому я иду в реальный поход а вас приглашаю в виртуальный. Ну и померяю дождевую, магазинную минеральную, бутелированную не минеральную и водопроводную воду. Интересно? Тогда читаем далее. Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»).(wikipedia) Вот поэтому этот прибор так же называют солемером. TDS расшифровывается и переводится как Total Dissolved Solids — общее содержание растворенных твердых веществ. Жесткость воды это как раз то что отвечает за накипь в чайнике и камни в почках. Пробежимся немного по самому прибору. Спереди находятся кнопка включения/выключения, кнопка фиксации показаний и дисплей для вывода показаний. В низу под колпачком два электрода которые и опускаются в воду На тыльной стороне находится клипса и калибровочный винт В колпачке с верху встроен батарейный отсек на две батарейки типа LR44 Замер делается так: Включаем прибор, он показывает 000, опускаем электроды в воду и смотрим значение. Индикация трехсегментная, если значение больше 999 то внизу появляется знак х10. Прибор измеряет в американских единицах измерения ppm, у нас в России принята единица миллиграмм-эквивалент на литр, мг-экв/л. 1 мг-экв/л=50,05 ppm Согласно Санитарным нормам и правилам за номером СанПиН 2.1.4.1074-01 максимально допустимая концентрация равна 7 мг-экв/л. или 350ppm на это значение и будем опираться, так же приведу еще вот такую таблицу ей тоже можно верить Данный прибор калибруется, специальной калибровочной жидкостью в которой значение содержания солей известно заранее, этот прибор уже откалиброван продавцом. Температура воды при измерениях особой роли не играет так как в характеристиках прибора заявлено такое свойство: Auto temperature compensation Для начала проведем комнатно стаканные замеры Питьевая водопроводная вода из крана она же кипяченная, как видно немного меньше содержание солей, кипячение смягчает воду. дождевая вода, просто вышел на балкон и набрал сбегающую с крыши воду во время дождя. Бутелированная вода из кулера, заявлено что талая, ледниковая, производителя специально не показываю. газированная минеральная вода из магазина, почему такие показания не знаю эта вода добывается из скважины, она обогащена всякими элементами может быть по этому. Ну а теперь в поход, первая у нас горная река Малая Лабавот так выглядит

вот такие показания в процессе замеров пару раз закинул удочку, в надежде поймать форель, неповезло. Зато попалась вот такая плотвичка. Следующий это родник в лесу. У нас считается что в этом роднике очень чистая вода, много местных набирают эту воду для питья, и готовят только из нее. Даже ходит байка что кто то отвозил воду из него в какой то научно исследовательский институт, там сделали анализ и сказали что вода уникальная, может мертвого поднять, лично я не верю. Меня отвлекли, поэтому сфотографировать забыл, показания были 60 ppm, в низу в видео этот родник есть. Что характерно почти такие же как в реке в которой раннее замерил, река от родника протекает примерно в полукилометре, у меня есть подозрения что это одна и та же вода, только за счет фильтрации через почву, в роднике она выглядит кристально чистой. Следующее на очереди место, это небольшой горный ручей с маленьким 2-х метровым водопадом.Вот такие виды по пути к водопаду А вот и сам водопад Измерения внизу брызги, вода разлетается во все стороны, поэтому замеры было делать не удобно и тем не менее померил и результат сильно удивил, на фото не получилось нормально снять но в итоге результат был за 1000 ppm, внизу с лева мигала надпись x10. Почему такие высокие показания в этом ручье я не знаю, выше он вытекает из пещеры возможно по этому. В заключение скажу, что прибор в основном в быту необходим владельцам фильтрующих систем, что бы определять когда необходимо менять фильтрующий элемент. Видео похода по водоемам на моем youtube канале, кому интересно обязательно подписывайтесь. Так же видео распаковки. До свидания. В 90-е было модно закупаться измерителями уровня нитратов. Пищевые красители, консерванты — ерунда, а вот арбуз на нитраты проверить необходимо. Увы, эта история оказалась профанацией. Зато теперь из каждого youtube-утюга рассказывают про измерители качества воды — TDS-метры. На волне общего детокса и стремления к ЗОЖ многим хочется приобрести волшебную палочку, которая обеспечит здоровый образ жизни и вечную молодость, указав, что пить, а что не пить. Соблазн определить качество воды «здесь и сейчас» симпатичным гаджетом, напоминающим электронный градусник, очень высок. Хайп вокруг TDS-метров продолжает множиться, ведь они обещают заменить лабораторию, посчитать растворенныe примеси и решить, «пить или не пить?». Все это — удивительная по масштабу подмена понятий. Ведь определение «чистоты» воды по содержанию неизвестных растворенных примесей можно поставить в один ряд с измерением удава в попугаях. Что не так в истории с TDS-метрами и стандартами питьевой воды, можно ли доверять TDS-метру и пить «одобренную» им жидкость — ниже разбираемся подробно и с использованием устрашающих терминов. Кому-то достаточно, что вода из крана прозрачная и не пахнет, кто-то замораживает для придания «природной структуры», некоторые фильтруют, измеряя чистоту по отсутствию накипи, а продвинутый пользователь с TDS-метром пишет отзыв на тему «плохой фильтр, и вода от него грязная», получив высокое значение ppm. Объясним и это, но обо всем по порядку:

• о стандартах водоочистки и нюансах понятий «чистая» — «питьевая»
• является ли минерализация загрязнением и критерием качества
• как меняются показания TDS-метра после фильтра
• как устроен прибор, и почему называть его TDS-метром некорректно
• в чем профит обладателя

Поскольку в природе нет ничего абсолютно чистого, то и питьевая вода — раствор с примесями. Среди них: условно полезные, вредные, безобидные и даже «безобидные, но неприятные». Содержание примесей в водопроводах мира регулируют национальные законодательства, иногда ориентируясь на рекомендации ВОЗ. Уровни допустимых концентраций веществ, однако, не едины. Разница обусловлена геологическими особенностями стран и разумной рациональностью. В условиях мегаполиса нецелесообразно отказываться от стальных труб для удаления ржавчины, экономически невыгодно снижать жесткость, невозможно обеспечивать бактериологическую безопасность без хлорирования (в большинстве водопроводов). Если в воде постоянно присутствуют высокие концентрации токсичных примесей из-за геологии на территории или промышленности, местные стандарты «подгоняются» под ситуацию.

Что аргентинцу — ПДК, то немцу — превышение норм ВОЗ

Рассмотрим отличия стандартов на примере такой вредной примеси как мышьяк. Рекомендация Всемирной организации здравоохранения: содержание этого элемента в питьевой воде не должно превышать 0,01 мг/литр. Хотя лучше, чтобы его не было в воде совсем, ведь несколько лет назад мышьяк был официально признан ВОЗ канцерогеном.

ВОЗ: «Мышьяк в высоких концентрациях естественным образом присутствует в грунтовых водах целого ряда стран».

Еще в 1990-х гг. в Бангладеш было зафиксировано повсеместное присутствие мышьяка в колодезной воде. Национальный стандарт на мышьяк сейчас поднят до отметки 0,05 мг/литр. Тем не менее, и сегодня десятки миллионов жителей страны подвергаются риску воздействия мышьяка в концентрациях, значительно превышающих 0,05 мг/литр. Похожую природную аномалию ВОЗ отмечает в Аргентине, Камбодже, Чили, Китае, Венгрии, Мексике, Румынии, Таиланде, США и Вьетнаме. В частности, власти Аргентины даже по итогам жарких дебатов и пятилетних поисков решения, увы, так и не нашли способ обеспечить снижение национального стандарта на мышьяк с 0,05 мг/литр до рекомендуемых ВОЗ 0,01 мг/литр. Но и ВОЗ не всегда права. Некоторые регионы мира страдают от избыточного содержания меди. Следствием активного использования меди и ее сплавов в водопроводном деле стали высокие национальные ПДК на медь в нашей стране, в США (1 мг/л) и в Германии (2 мг/л). Рекомендация ВОЗ, тем не менее, лояльна и не снижает эту планку, несмотря на то, что и 1 и 2 мг/л — это очень, очень много. Похожая ситуация с алюминием. Рекомендации не очень строги: соли алюминия используют для коагуляции в процессе муниципальной очистки воды, поэтому превышение ПДК наблюдается повсеместно. И отказаться нельзя, и присутствие вредно. За последнее десятилетие ПДК на алюминий снизилась, но актуальные цифры могут показаться дикими нашим внукам. Санитарные нормы несовершенны, постоянно ужесточаются, и не стоит относиться к ним, как к истине в последней инстанции. Просто помните: свинец, мышьяк и алюминий не становятся менее токсичными от того, что присутствуют в пределах ПДК. Муниципальная подготовка воды нигде в мире не имеет задачи подать в кран «максимально чистую» воду. Это оправдано тем, что большая часть воды сливается в канализацию, минуя наши желудки. В водопровод подается безопасная и разумно дешевая вода, которая не отравит, если ее случайно проглотить в душе или выпить от безысходности после бурной вечеринки. Поэтому держим в уме:

Вода, соответствующая СанПиН, — «питьевая». Однако, положа тестовый образец в анализатор руку на сердце, не такая уж и чистая для длительного использования в качестве питьевой. Это первая ступень в «рейтинге питьевых вод», ниже которой находятся жидкости, которые пить без доочистки опасно.

Вернемся к нашим попугаям

А точнее — к примесям в питьевой воде. Часть веществ не мешают ей оставаться безвредной, ухудшая при этом её органолептические свойства. Так ведут себя карбонаты кальция, магния, хлорид натрия, фосфаты, сульфаты. Правда, они проявляют свой характер, когда концентрации достаточно велики. Пусть это будут яркие, крикливые, но безобидные попугаи. Часть веществ — ксенобиотики, яды в любой своей форме и при любой концентрации. Это свинец, ртуть, хром, мышьяк, хлорорганические соединения и многие другие вещества. Как мы уже выяснили, их концентрация в водопроводной воде определяется как нашими возможностями в очистке, так и внешними факторами. Они опасны, портят жизнь не сразу, но делают это эффективно, например, провоцируя возникновение и развитие раковых опухолей. Пусть это будет тихий, но опасный удав. Как компания — производитель фильтров, мы постоянно получаем «претензии» покупателей, которые оценивают работу фильтра по скорости появления накипи. То есть заметные и яркие органолептические свойства воды — жесткость и минерализация — зачастую воспринимаются как главный критерий качества очистки.

Применение TDS-метра, безусловно, поможет «экспериментатору» провести оценку размера стаи попугаев и даже понять, что их примерно 38. Однако удава за ними он уже не разглядит.

Основная задача фильтров для воды — защита от токсичного коктейля из остатков хлора (хлор — это яд), его органических производных и отходов промышленных и сельскохозяйственных предприятий: фенолов, нитратов, пестицидов, тяжелых металлов и так далее. В зависимости от модели, фильтры могут дополнительно защищать от бактерий, вирусов, аллергенов, антибиотиков и сотен других скрытых угроз. Выше мы обсудили, что нет единых мировых стандартов на примеси в питьевой воде. В этом свете измерительные шкалы, которые мы наблюдаем в многочисленных роликах о TDS-метрах, тем более кажутся красочной маркетинговой абстракцией. Пример типичной иллюстрации: Похожие иллюстрации путешествуют из ролика в ролик, сообщая, что образцы с пометкой “от 400” уже непригодны для питья. Любопытно, что автора типичного теста на youtube не удивляет цифра 4500 в стакане весьма полезной минеральной воды уважаемого российского бренда. Минерализация — физико-химический параметр водного раствора, такой же, как, например, его температура. Конечно, даже температуру можно считать параметром качества воды, когда отпуск короткий, а вода в море прохладная. Или когда очень хочется пить, но вода только что вскипела. С минерализацией тоже все относительно и зависит от конкретных условий.

Минерализация — такой же «критерий» качества воды, как и её температура. Этот показатель для пресной воды не относится к токсическим и не является загрязнением.

Использование воды разной минерализации — вопрос привычки. Жители меловых холмов или те, кто вырос у берега моря, где подземные воды тоже соленые (привет, Евпатория!), пьют такую воду каждый день. СанПиН и ВОЗ допускают общую минерализацию (по сухому остатку) не выше 1 г на литр (1000 ppm). Сакрального же смысла в знании того, что общая минерализация вашей воды это 100 или 1000 единиц по TDS-метру нет. С точки зрения бытовых неудобств — это неэстетичный осадок в чайнике, порча дорогих водонагревающих приборов (бойлер), невкусный чай и сухая кожа. Но это очевидно и без гаджета.

Почему качество воды после умягчающих проточных фильтров бессмысленно измерять TDS-метром

Максимально эффективен в борьбе с растворенными примесями только обратноосмотический фильтр. Принцип его устройства отличается от проточного фильтра благодаря присутствию специальной мембраны. Именно она разделяет водопроводную воду на очищенную и концентрат примесей, который сливается в дренаж. Сорбционный (то есть проточный) водоочиститель не сможет «удалить» из воды соли, в том числе и ионы кальция или магния. Умягчающий вариант проточного фильтра имеет ионообменный модуль, который обеспечивает замену ионов кальция и магния на ионы натрия (реже — водорода), которые не выпадают в осадок при кипячении.

Изменение показаний TDS-метра после прохода воды через ионообменный модуль проточного фильтра непредсказуемо. Одни ионы меняются на другие, как при этом изменится электропроводность, рассчитать очень сложно. Колебания происходят как в большую, так и в меньшую сторону.

Причин может быть множество. В частности, в процессе ионного обмена кальций и магний меняются на натрий. Кальций — это двухзарядный ион, натрий — однозарядный. Так на место одного кальция выходит два иона натрия. А также:

• важна не только зарядность, но и подвижность ионов, она у элементов также разная;
• подвижность ионов и скорость переноса заряда сильно зависит от качественного окружения, например, от того какие вокруг анионы;
• концентрация примесей также важна и влияет на конечное изменение электропроводности;
• даже температура образцов воды способна повлиять на разницу показаний, обеспечив разницу до сотни единиц.

Без количественного и качественного анализа воды до ионного обмена невозможно предсказать, как изменится истинное значение TDS и электропроводность. А значит, идея измерять TDS после сорбционного фильтра — бессмысленна.

Устройство и истинное имя TDS-метра

Единственно верный метод измерения TDS (total dissolved solids) — это выпаривание и взвешивание. А то, что производители называют TDS-метрами, на самом деле — кондуктометры. Крайне упрощенная схема работы кондуктометра:

1. Два электрода разделены изолирующим промежутком (воздух).
2. На электроды подается известный потенциал (напряжение).
3. Когда в зазор между ними попадает проводящая среда (вода с растворенными веществами), измеряется величина тока, который протекает между электродами.

Вода без примесей (чистая): A. имеет высокое сопротивление и низкую проводимость; B. в ней мало ионов (носителей электрического заряда); C. когда в неё попадают электролиты (чистую воду посолили), образуются носители заряда — ионы, которые повышают её электропроводность, так как являются переносчиками электрического заряда. Растворимые неэлектролиты, присутствующие в воде, не добавят воде электропроводности, т.е. кондуктометрический TDS-метр, погруженный в сладкий чай, заваренный на дистиллированной воде, покажет крайне низкое значение, но при выпаривании воды и взвешивании значение сухого остатка будет высоким. TDS (total dissolved solids) означает массу твердого остатка, которая получится, если всю воду испарить. В твердом остатке останутся и растворимые электролиты (соли, кислоты, основания), и растворимые неэлектролиты, и нерастворимые твердые вещества (песок, глина), чья совокупная масса и называется в химии TDS. Кстати, в отечественной терминологии есть термин «общее солесодержание», который гораздо точнее отражает величину, которую измеряет кондуктометр. TDS-метр чаще всего отградуирован по хлориду натрия. Поэтому если ионный состав тестируемой воды отличается от хлоридно-натриевого (очень жесткая вода, содержащая ионы кальция/магния и гидрокарбонат-ионы), то и оценки солесодержания в ppm, пересчитанные по хлоридно-натриевой градуировке, будут очень приблизительными. В питьевой воде хлорид натрия редко является доминирующим компонентом. Из макро-катионов есть ионы кальция, магния, калия и т.д. Из анионов — хлорид-, сульфат-, карбонат/гидрокарбонат-, силикат-, фосфат- и т.д. Все они с разной подвижностью переносят электрический заряд. А значит, про TDS-метр в строгом смысле нельзя сказать, что он измеряет «жесткость воды», «концентрацию солей» или, боже упаси, «загрязненность воды». Единственное, что можно о нем сказать, — он выдает на дисплее выраженную в ppm (мг/л) эквивалентную концентрацию раствора хлорида натрия температурой 25 С, которая даст ту же величину электропроводности, которую прибор зафиксировал здесь и сейчас. В видео наглядно объясняем, какие жидкости, кроме раствора солей, дают запредельный ppm, как температура воды влияет на точность измерения, а также проводим эксперимент с инсектицидом, который не является электролитом. А в «сухом твердом остатке» на тему TDS-метра мы имеем:

Что TDS-метр не умеет

1. С помощью одного только TDS-метра вы не определите чистоту и безопасность водопроводной воды или любого другого раствора, так как:

• не все вещества-электролиты опасны;
• не все опасные вещества являются электролитами, а значит остаются невидимыми для TDS-метра.

2. Качество работы сорбционного водоочистителя TDS-метром определить тоже не получится, поскольку такой тип фильтра не всегда меняет минеральный состав воды.

Когда TDS-метр полезен

1. TDS-метр поможет прикинуть общую минерализацию воды в случаях, когда стоит вопрос об установке фильтра, принцип работы которого основан на изменении минерального состава воды (обратный осмос). 2. TDS-метр поможет понять, когда в обратноосмотическом фильтре пора менять мембрану или же её ресурс пока достаточен. При замене мембраны это отличный способ проверить, есть ли в ней брак. 3. А еще замеры разных жидкостей TDS-метром — это отличный способ провести время с детьми и повод рассказать им о том, что такое электропроводность и почему измерять удава в попугаях весело, хоть и не практично.Используемые источники:

• https://ru-mi.com/blog/chto-takoe-xiaomi-tds-tester-vody-i-dlya-chego-on-nuzhen.html
• https://mysku.ru/blog/aliexpress/27538.html
• https://habr.com/post/431050/