วิธีบอกน้ำอ่อนนอกเหนือจากน้ำกระด้าง

วิธีแยกแยะระหว่างน้ำอ่อนและน้ำกระด้าง

1. การตัดสินน้ำอ่อนและน้ำกระด้าง

(1) คำว่า "อ่อน" และ "แข็ง" ไม่ได้หมายถึงพื้นผิวทางกายภาพ โดยจะอธิบายปริมาณแร่ธาตุที่ละลายในน้ำ น้ำกระด้างยังแบ่งออกเป็นน้ำกระด้างชั่วคราวและน้ำกระด้างถาวรโดยขึ้นอยู่กับว่าแร่จะก่อตัวหลังการให้ความร้อนหรือไม่

(2) น้ำกระด้างชั่วคราวประกอบด้วยไบคาร์บอเนต เช่น แคลเซียมไบคาร์บอเนต แมกนีเซียมไบคาร์บอเนต และแมงกานีสไบคาร์บอเนต ไอออนของโลหะสามารถตกตะกอนออกมาเมื่อถูกความร้อน จึงเป็นที่มาของชื่อนี้

(3) น้ำกระด้างถาวรประกอบด้วยซัลเฟต คลอไรด์ และไนเตรต เช่น แมงกานีสซัลเฟต แมกนีเซียมไนเตรต และแคลเซียมคลอไรด์ ไอออนของโลหะจะไม่ตกตะกอนเมื่อได้รับความร้อน

(4) น้ำกระด้างนำมาซึ่งความไม่สะดวกมากมายในการใช้ชีวิตประจำวัน ตัวอย่างเช่น คราบหินปูนจะก่อตัวได้ง่ายในระหว่างการต้ม และมีการใช้สบู่มากขึ้นในการซักผ้า

(5) น้ำอ่อนและน้ำกระด้างไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยการสังเกตด้วยตาเปล่า โดยปกติจะต้องมีการทดสอบทางเคมี

2. คำจำกัดความของความกระด้างของน้ำและไอออนที่ทำให้เกิดความกระด้าง

(1) ความกระด้างวัดความสามารถของน้ำในการตกตะกอนสบู่ สบู่ประกอบด้วยโซเดียมหรือโพแทสเซียมสเตียเรต เมื่อพบกับแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน จะเกิดแคลเซียมสเตียเรตที่ไม่ละลายน้ำและแมกนีเซียมสเตียเรตที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งทำให้สบู่ไม่ได้ผล

(2) นอกเหนือจากแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน เหล็ก แมงกานีส สังกะสี ทองแดง และไอออนโลหะอื่น ๆ ยังสามารถตกตะกอนสบู่ได้ ทางเคมีไอออนความแข็งหมายถึง แร่ไอออนบวกที่ทำให้เกิดการตกตะกอนของสบู่ ได้แก่ แคลเซียม แมกนีเซียม เหล็ก แมงกานีส สังกะสี และทองแดง ความกระด้างจึงบ่งบอกถึงความเข้มข้นรวมของไอออนเหล่านี้

(3) ในน้ำธรรมชาติและน้ำประปา ไอออนแคลเซียมและแมกนีเซียมมีสัดส่วนมากกว่า 97 % ของไอออนความกระด้างทั้งหมด ความกระด้างรวมคือผลรวมของความกระด้างของแคลเซียม (ประมาณ 85 %) และความกระด้างของแมกนีเซียม (ประมาณ 15 %)

(4) ความกระด้างโดยทั่วไปจะแสดงเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) ppm แทนที่จะเป็นซัลเฟต ไนเตรต หรือคลอไรด์ การวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณแบบดั้งเดิมใช้การตกตะกอนของคาร์บอเนตเพื่อจับไอออนความกระด้างทั้งหมด และแคลเซียมคิดเป็นส่วนใหญ่ของความแข็งทั้งหมด

(5) การทดสอบตาม CaCO₃ อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดเล็กน้อยจากการทดลอง ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นสามารถทำได้โดยการเผาแคลเซียมคาร์บอเนตให้เป็นแคลเซียมออกไซด์ สเกลความแข็งของเยอรมัน ( องศา dH) ใช้ค่าเทียบเท่าแคลเซียมออกไซด์ในการวัด

3. ระดับการจำแนกความแข็ง

การจำแนกประเภทด้านล่างนี้มาจากสารานุกรมการเพาะปลูกพืชน้ำ (เล่มที่ 1), หน้า 183 เขียนโดยคุณเคอ:

น้ำอ่อนมาก: 0-4 องศา dH (0-89 ppm CaCO₃)

น้ำอ่อน: 5-8 องศา dH (90-159 ppm CaCO₃)

น้ำกระด้างปานกลาง: 9-12 องศา dH (160-229 ppm CaCO₃)

น้ำกระด้างพอสมควร: 13-18 องศา dH (230-339 ppm CaCO₃)

น้ำกระด้าง: 19‑30 องศา dH (340‑534 ppm CaCO₃)

Very‑hard water: Above 30 °dH (>535 ppm CaCO₃)

4. ผลกระทบของความกระด้างของน้ำต่อพืชน้ำ

(1) ระดับความกระด้างของน้ำประปาปกติไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์ มาตรฐานน้ำประปาของไต้หวันกำหนดขีดจำกัดความกระด้างบนไว้ที่ 500 ppm และปริมาณน้ำประปาในท้องถิ่นส่วนใหญ่จะอยู่ต่ำกว่าเกณฑ์นี้

(2) แม้ว่าจะไม่มีงานวิจัยเฉพาะเจาะจงที่ครอบคลุมผลกระทบด้านความแข็งต่อตู้ปลาที่ปลูกไว้ แต่แคลเซียมและแมกนีเซียมถือเป็นสารอาหารหลักที่จำเป็น ในขณะที่เหล็ก แมงกานีส สังกะสี และทองแดงทำหน้าที่เป็นธาตุรองที่สำคัญ ความกระด้างของน้ำที่เหมาะสมจะให้สารอาหารที่มีคุณค่าสำหรับการเจริญเติบโตของพืชน้ำ

(3) ปัญหาเกิดขึ้นเมื่ออัตราส่วนของโลหะไอออนไม่สมดุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีความเข้มข้นของแคลเซียมสูงเกินไป ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อการพัฒนาของพืช

(4) การต่อต้านสารอาหารเกิดขึ้นเมื่อสัดส่วนแร่ธาตุไม่สมดุล แคลเซียมเป็นอุปสรรคต่อการดูดซึมน้ำของพืช แต่ยังช่วยเพิ่มการดูดซึมสารอาหาร ซึ่งให้ผลตรงกันข้ามกับโพแทสเซียม อัตราส่วนแคลเซียมต่อโพแทสเซียมที่ไม่เหมาะสมทำให้เกิดการแข่งขันกัน โดยที่พืชสามารถดูดซับสารอาหารทั้งสองชนิดนี้ได้เพียงชนิดเดียว ทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเจริญเติบโตอย่างรุนแรง

(5) สรุปได้ว่าผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับความแข็งต่อพืชน้ำส่วนใหญ่ได้รับแรงผลักดันจากการเป็นปรปักษ์กันของสารอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างแคลเซียมและโพแทสเซียม ผู้ปลูกควรเลือกน้ำในตู้ปลาที่มีความกระด้างที่สมดุล ความแข็งทั้งสูงและต่ำมากไม่เหมาะสม

5. ผลของ KH และ GH ต่อพืชน้ำ

(1) ตัวอย่างเชิงปฏิบัติที่แสดงความแตกต่างระหว่าง KH และ GH: − การแยกตัวของแคลเซียมไบคาร์บอเนต:

\\(\\ce{Ca(HCO3)2 → Ca^{2+} + 2HCO3-}\\) \\(\\ce{Ca^{2+}}\\) มีส่วนทำให้ GH; \\(\\ce{HCO3-}\\) มีส่วนสนับสนุน KH

การแยกตัวของโซเดียมไบคาร์บอเนต:

\\(\\ce{NaHCO3 → Na+ + HCO3-}\\) \\(\\ce{Na+}\\) ไม่มีผลกับ GH ในขณะที่ \\(\\ce{HCO3-}\\) ยังคงนับรวมใน KH

(2) KH measures bicarbonate‑ion (\(\ce{HCO3-}\)) concentration. It stabilises aquarium pH and provides a backup inorganic‑carbon source for photosynthesis when CO₂ runs low. Aquatic‑plants can survive at KH = 0 (CO₂ injection is required to prevent dangerous pH‑drops) and also at KH >25 องศา KH (จำเป็นต้องมีการตรวจสอบค่า pH เพิ่มขึ้น) ช่วง KH ที่แนะนำสำหรับตู้ปลาที่ปลูกส่วนใหญ่คือ4-10 องศา เคเอชเพื่อค่า pH ที่เสถียรและปริมาณคาร์บอนสำรองที่เพียงพอ

(3) GH วัดความเข้มข้นรวมของแคตไอออนที่ก่อให้เกิดความแข็ง (\\(\\ce{Ca^{2+}}\\), \\(\\ce{Mg^{2+}}\\), \\(\\ce{Mn^{2+}}\\) และอื่นๆ) พืชน้ำไม่สามารถอยู่รอดได้ที่ GH = 0 หรือในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำกระด้างมาก ดังนั้น GH จึงก่อให้เกิดสภาวะการเจริญเติบโตขั้นพื้นฐาน ช่วง GH ที่เหมาะสมอยู่ระหว่างน้ำอ่อน (5-8 องศา dH) และน้ำกระด้างปานกลาง (9-12 องศา dH)