อธิบายความกระด้างของน้ำ

ความกระด้างของน้ำเป็นตัวแปรคุณภาพน้ำที่สำคัญสำหรับการเจริญเติบโตของพืชน้ำ ผู้ที่ชื่นชอบงานอดิเรกหลายคนยังคงสับสนเกี่ยวกับน้ำอ่อนกับน้ำกระด้าง, GH, KH, ระดับความแข็ง และผลกระทบต่อถังที่ปลูก

อะไรทำให้น้ำ "แข็ง" หรือ "อ่อน"?

ความแข็งไม่เกี่ยวข้องกับพื้นผิวทางกายภาพ โดยอธิบายปริมาณไอออนของแร่ที่ละลายในน้ำ น้ำที่มีแร่ธาตุสูงจะ "แข็ง" ในขณะที่น้ำที่มีแร่ธาตุละลายน้อยจะ "อ่อน" น้ำกระด้างสร้างปัญหาในครัวเรือนมากมาย เช่น คราบหินปูนเมื่อต้ม และการใช้สบู่มากเกินไประหว่างซัก

ในทางเคมี ความกระด้างถูกกำหนดโดยความสามารถของน้ำในการตกตะกอนสบู่ สบู่ประกอบด้วยโซเดียมหรือโพแทสเซียมสเตียเรต เมื่อสบู่พบกับแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน จะเกิดแคลเซียมสเตียเรตและแมกนีเซียมสเตียเรตที่ไม่ละลายน้ำ และสบู่จะสูญเสียพลังในการทำความสะอาด ไอออนของเหล็ก แมงกานีส และทองแดงอาจทำให้เกิดการตกตะกอนของสบู่ได้เช่นกัน

ไอออนความแข็งคือไอออนบวกของโลหะที่ทำให้เกิดการตกตะกอนของสบู่ โดยส่วนใหญ่เป็นแคลเซียม แมกนีเซียม เหล็ก แมงกานีส และทองแดง โซเดียมและโพแทสเซียมไอออนจะไม่นับเป็นไอออนความแข็ง ในน้ำประปาธรรมชาติ แคลเซียมและแมกนีเซียมคิดเป็นมากกว่า 97% ของปริมาณไอออนความกระด้างทั้งหมด ความเข้มข้นรวมของพวกเขาเรียกว่าความแข็งรวม. ความแข็งของแคลเซียมคิดเป็นประมาณ 85 % และความแข็งของแมกนีเซียมประมาณ 15 %

น้ำกระด้างแบ่งออกเป็นสองประเภทตามพฤติกรรมของแร่ธาตุเมื่อถูกความร้อน:

ความแข็งชั่วคราว: แร่ธาตุจะตกตะกอนออกมาหลังการให้ความร้อน มีสาเหตุมาจากเกลือไบคาร์บอเนต เช่น แคลเซียมไบคาร์บอเนต และแมกนีเซียมไบคาร์บอเนต

ความแข็งถาวร: แร่ธาตุจะไม่แยกออกจากน้ำด้วยความร้อน มีต้นกำเนิดมาจากสารประกอบซัลเฟต คลอไรด์ และไนเตรต

การจำแนกประเภทน้ำอ่อนและน้ำกระด้างไม่สามารถตัดสินด้วยสายตาได้ และต้องมีการทดสอบน้ำด้วยสารเคมี ความกระด้างมีการอ้างอิงในระดับสากลเทียบกับแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) โดยวัดเป็น ppm เยอรมนีนิยมใช้องศา dH (ความแข็งของเยอรมัน)คำนวณจากค่าเทียบเท่าแคลเซียมออกไซด์

GH กับ KH

‑ GH (ความแข็งทั่วไป / ความแข็งรวม)วัดความเข้มข้นของไอออนบวกของโลหะที่เกี่ยวข้องกับความแข็งทั้งหมด: แคลเซียม แมกนีเซียม เหล็ก แมงกานีส และทองแดง —KH (ความแข็งคาร์บอเนต / ความเป็นด่าง)วัดความเข้มข้นของไอออนไบคาร์บอเนต (HCO₃⁻) ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของความกระด้างชั่วคราว

ผลของความแข็งต่อพืชน้ำ

GH

แคลเซียมและแมกนีเซียมเป็นสารอาหารรองที่จำเป็นสำหรับพืชน้ำ เหล็ก แมงกานีส และทองแดงทำหน้าที่เป็นธาตุรองที่สำคัญ ในความเข้มข้นที่สมดุล ความแข็งจะเป็นประโยชน์ต่อธาตุอาหารพืช

อย่างไรก็ตาม การต่อต้านสารอาหารเกิดขึ้นเมื่ออัตราส่วนแร่ธาตุไม่สมดุล แคลเซียมขัดขวางการดูดซึมโพแทสเซียม ทำให้เกิดการแข่งขันระหว่างองค์ประกอบทั้งสองนี้ หากอัตราส่วนไม่ถูกต้อง พืชอาจดูดซับสารอาหารเพียงชนิดเดียว ซึ่งจะทำให้การเจริญเติบโตชะงักอย่างรุนแรง

พืชน้ำไม่สามารถอยู่รอดได้ในน้ำที่มี GH = 0 หรือในน้ำกระด้างมาก ช่วง GH ที่แนะนำสำหรับตู้ปลาที่ปลูกคือ5-8 องศา dH (น้ำอ่อน) ถึง 9-12 องศา dH (น้ำกระด้างปานกลาง).

เคเอช

ความแข็งของคาร์บอเนตนั้นไม่ได้ให้อาหารแก่พืชน้ำโดยตรง แต่มีอิทธิพลอย่างมากต่อความคงตัวของ pH และทำหน้าที่เป็นแหล่งคาร์บอนอนินทรีย์สำรองสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงเมื่อระดับ CO₂ ไม่เพียงพอ

พืชสามารถเจริญเติบโตในน้ำได้ด้วย KH = 0 (จำเป็นต้องฉีด CO₂ เสริมเพื่อหลีกเลี่ยงการลดลงของ pH ที่เป็นอันตราย) และยังอยู่รอดได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 25 องศา KH (ตรวจสอบเพื่อป้องกัน pH เพิ่มขึ้นมากเกินไป) สำหรับถังปลูกส่วนใหญ่4-10 องศา เคเอชเหมาะสมที่สุด โดยรักษาค่า pH ให้คงที่ และให้ปริมาณคาร์บอนสำรองที่เพียงพอ

สเกลการจำแนกประเภทความกระด้างของน้ำ (ระดับ dH ของเยอรมัน)

‑ Very‑soft water: 0‑4 °dH (0‑89 ppm CaCO₃) ‑ Soft water: 5‑8 °dH (90‑159 ppm CaCO₃) ‑ Moderately hard water: 9‑12 °dH (160‑229 ppm CaCO₃) ‑ Medium‑hard water: 13‑18 °dH (230‑339 ppm CaCO₃) ‑ Hard water: 19‑30 °dH (340‑534 ppm CaCO₃) ‑ Very‑hard water: Over 30 °dH (>535 ppm CaCO₃)