- Есть ли доступные химикаты, которые уменьшают соленость/жесткость воды для полива растений? — ответы экспертов
- Зачем нужна очистка воды от соли
- Как проверить жесткость воды в домашних условиях
- Как сделать мягче воду для полива? — обсуждение на форуме
- Как смягчить воду из скважины
- Какая кислота снижает ph сильнее всего?
- Какие кислоты используются для понижения ph?
- Какие соли снижают ph раствора, а какие, наоборот, повышают?
- Магнитный смягчитель воды
- Опреснение воды. обессоливание. соленая вода в скважине – проблема и решения
- Очистка соленой воды
- Популярные методы очистки воды от солей жесткости
- Практикум: коррекция ph-значения водного раствора
- Сколько нужно кислоты / щёлочи для ph-коррекции питательного раствора либо для ph-коррекции воды, предназначенной для долива в гидропонный контейнер?
- Солёная вода и полив растений
- Способ #2: ph-коррекция с помощью изменения баланса ионов азота
Есть ли доступные химикаты, которые уменьшают соленость/жесткость воды для полива растений? — ответы экспертов
Зачем нужна очистка воды от соли
Регулярное употребление внутрь воды с чрезмерным количеством солей приводит к серьезным проблемам со здоровьем:
- образуются камни в почках;
- закупориваются сосуды;
- нарушается обмен веществ;
- обостряются хронические патологии;
- снижается иммунитет;
- формируется зубной камень.
Жесткая вода негативным образом отражается и на внешнем виде человека. От такой жидкости образуется перхоть, волосы становятся тусклыми и ломкими, а кожа – сухой и проблемной. Использование воды с солями жесткости чревато и такими негативными последствиями:
- образование накипи на бытовых приборах;
- продолжительная варка овощей;
- чрезмерная жесткость мяса после термической обработки;
- высокий расход моющих средств;
- жесткость постиранного белья;
- снижение КПД нагревательных приборов.
Употреблять жидкость с солями жесткости неприятно и опасно. Поэтому необходимо провести очистку воды от соли, снизив концентрацию железистых элементов и вредных примесей до минимума. Полностью удалять из питьевой воды соли кальция не следует, так как в небольшом количестве они полезны для здоровья.
Как проверить жесткость воды в домашних условиях
Существует ряд способов, при помощи которых можно определить жесткость воды в домашних условиях. Вы можете сделать следующее:
- Воспользоваться «экспресс-тестом». Это индикатор, определяющий жесткость воды, который можно приобрести в магазинах медицинской техники или зоомагазинах.
- Измерить жесткость при помощи TDS-метра (кондуктометра). В народе этот электронный прибор получил название «солемер», и принцип его работы заключается в том, что он измеряет электропроводимость воды. Этот показатель напрямую связан с количеством содержащихся солей, чем он выше, тем жестче вода.
Установить, что вода жесткая, можно и без специальных средств. Определение ее качества возможно при помощи народных способов:
- Обильно намыльте руки или разведите в тазу средство для стирки. Чем жестче вода, тем меньше пены образуют моющие средства.
- Обратите внимание на состояние чайника. Элементы, содержащиеся в жесткой воде, в процессе нагревания и кипячения оседают на стенках посуды, образуя твердый желтоватый налет.
- Заварите чай. Чем жестче вода, тем больше времени уйдет на заваривание бодрящего напитка. Если вода нормального качества, на это уйдет не более минуты, а при повышенной жесткости заваривание займет не меньше 7 минут.
Смягчить воду можно разными способами, для этого есть специальные средства, но можно применять и народные способы.
Как сделать мягче воду для полива? — обсуждение на форуме
Самые распространенные и неприхотливые домашние цветы неплохо переносят воду из водопровода. Некоторым требуется менее жесткая вода. К ним относятся многие орхидеи, антуриумы, бромелиевые, папоротники, геснериевые, а также афеландра, брунфельсия, стефанотис. Практически не выносят жесткой воды насекомоядные растения – непентесы, росянки, саррацении и другие.
Типичный симптом, свидетельствующий о поливе излишне жесткой водой, — хлороз листьев. Вследствие высокого содержания в ней солей кальция важнейшие питательные вещества в почве оказываются в недоступной для растений форме, поэтому листья светлеют или желтеют.
Кроме того, при регулярном поливе жесткой водой содержащиеся в ней карбонаты постепенно нейтрализуют, а потом и защелачивают почву, на ее поверхности образуются солевые отложения.
Основной элемент, определяющий жесткость воды, содержание которого необходимо учитывать при поливе, – кальций. По отношению к нему растения подразделяются на две группы. Кальцефилы обитают в природе преимущественно на почвах, богатых кальцием, а также местах выхода известняков (некоторые кактусы, молочаи, орхидеи, например, отдельные пафиопедилумы). В отличие от них кальцефобы не выносят щелочных почв и иных субстратов, богатых кальцием (азалия и прочие вересковые, гардения, камелия, отдельные ароидные, хвойные и другие). Их следует выращивать на кислых почвах и поливать мягкой водой.
Однако если жесткость воды невысока, она не только не вредна большинству растений, но и положительно сказывается на общем режиме их питания. Магний и кальций относятся к числу макроэлементов – основных элементов питания растений. Магний входит в состав хлорофилла, задействован в белковом обмене. Кальций – важный компонент клеточных оболочек растений. Железо, относящееся к микроэлементам, участвует в синтезе хлорофилла, Поэтому их дефицит негативно сказывается на развитии растений. В связи с этим злоупотреблять деминерализацией воды нецелесообразно.
Способов снижения жесткости воды довольно много, но в основе подавляющего большинства – уменьшение концентрации катионов кальция, магния и железа.
Отстаивание
При отстаивании воды в течение нескольких суток осаждается очень небольшая часть карбонатов, жесткость снижается незначительно.
Торфование
Можно подержать в воде верховой торф в полотняном мешочке или профильтровать воду через самодельный фильтр со слоем торфа. При этом способе торф используется всего несколько раз, затем его следует заменить новой порцией. Пропорции зависят от исходной жесткости воды и качества торфа. Больше торфа (в разумных пределах) – эффективнее результат.
Замораживание
Налить воду в пластиковый сосуд, вынести зимой на холод или поместить в морозильник. Когда замерзнет примерно 2/3 воды, оставшуюся слить. Эта незамерзшая вода представляет собой раствор солей, который имеет более низкую температуру замерзания. А лед после оттаивания даст талую, достаточно мягкую воду.
Кипячение и дистилляция
Воду для полива прокипятить и отстоять. Затем слить 2/3 объема (в остальном объеме будут находиться осажденные соли) – получится гораздо более мягкая вода. При кипячении значительная доля солей кальция выпадает в осадок, однако уменьшается только временная жесткость. Постоянную жесткость устраняют дистилляцией – кипячением с последующей конденсацией пара. Готовую дистиллированную воду можно приобрести в автомагазинах и аптеках.
Добавление химических реагентов
Независимо от используемых веществ, при данном способе соли кальция, магния и железа выделяются в виде нерастворимого осадка, вода становится мягкой. Для достижения требуемого результата необходим точный расчет количества реагентов, зависящий от исходного качества воды. Поэтому потребуется помощь специалиста, прикидки «на глазок» в данном случае могут вызвать серьезные проблемы у растений.
В химических производствах жесткость воды снижают гашеной известью, содой или их смесью, а также ортофосфатом натрия, который считается лучшим для этого реагентом. Для комнатного цветоводства больше подходит гашеная известь, которая в отличие от соды и ортофосфата при точной дозировке не защелачивает воду.
Существенно снижает жесткость воды щавелевая кислота, которая осаждает кальций. После обработки воду необходимо отстоять не менее суток для полного выпадения осадка.
Применение декальцификаторов
В продаже имеются декальцификаторы, например, трилон Б (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты). Эти средства не выводят катионы кальция и магния в осадок, а переводят их в растворимые комплексные соединения, доступные для питания растений.
Фильтрование
Снизить жесткость воды можно самыми разнообразными бытовыми фильтрами, содержащими специально разработанные компоненты.
Более надежный способ – использование ионообменных фильтров, представляющих собой колонки, наполненные ионообменными смолами, проходя через которые, вода обессоливается. Есть специальные таблетки и кондиционеры для снижения жесткости воды в аквариумах – смесь ионообменных смол, избирательно устраняющих из воды ионы кальция и магния. Их можно приобрести в зоомагазинах и использовать в комнатном цветоводстве.
Обработка воды обратноосмотическими фильтрами, пожалуй, самый эффективный способ снижения жесткости (и очистки) воды, но и самый дорогостоящий.
При необходимости каждый цветовод может выбрать подходящий метод, исходя из потребностей и возможностей.
Лимонная кислота и уксус подкисляют воду, но не смягчают ее. Если вода жесткая, допустимо использовать их для предотвращения защелачивания почвы, поскольку эти кислоты растворяют осажденные соли кальция и магния.
Как смягчить воду из скважины
Вода в колодце не всегда хорошего качества, часто содержание солевых примесей и металлов превышает норму. Как сделать такую воду пригодной для хозяйственных нужд, купания и приготовления еды? Примените один из этих методов:
- Кипячение. Под воздействием высоких температур в течение 40–60 минут большинство веществ разлагается, а оставшиеся элементы оседают на дно емкости в результате последующего отстаивания. Такая вода пригодна для питья, приготовления пищи и купания.
- Отстаивание. Такой способ используют в случаях, когда необходимо полить комнатные цветы и культуры на приусадебном участке. Как правило, владельцы частных домов берут для этого воду в колодце. Большая емкость наполняется водой, которая должна отстояться не меньше 24 часов.
- Замораживание. Воду лучше замораживать частично, наполнив ее пластиковую бутылку и разместив в морозильной камере. Когда возле стенок сосуда образуется ледяная корка, незамерзшую воду выливают, а лед оставляют оттаивать. Талая вода пригодна для питья и полива растений.
- Смешивание. Снизить жесткость можно, смешав воду из скважины с мягкой, покупной или талой.
- Кремний. Минералы промываются в проточной воде и размещаются в емкости. Затем в сосуд заливается вода и накрывается тканью. Отстаивать нужно не меньше 2–3 дней.
Воду для уборки можно смягчить при помощи кальцинированной соды или нашатырного спирта. Это поможет нейтрализовать соли и увеличить количество пены от моющих средств.
Какая кислота снижает ph сильнее всего?
По сравнению с прочими кислотами, используемыми в гидропонике, серная кислота снижает pH водного раствора сильнее всего. См. таблицу собственных pH-значений некоторых кислот: чем меньше значение pH, тем сильнее данная кислота закисляет раствор.
Название | Формула | Собственный pH |
|---|---|---|
Серная кислота | H2SO4 | 2,75 |
Соляная кислота | HCl | 3,01 |
Азотная кислота | HNO3 | 3,01 |
Ортофосфорная кислота | H3PO4 | 3,06 |
Лимонная кислота | C6H8O7 | 3,24 |
Уксусная кислота | C2H4O2 | 3,91 |
Угольная кислота | H2CO3 | 4,68 |
Борная кислота | H3BO3 | 6,12 |
Какие кислоты используются для понижения ph?
• азотная кислота (HNO3). Поскольку она привносит в раствор дополнительный нитратный азот (один из макроэлементов, необходимых растению), эта кислота обычно применяется на стадии вегетации, в ходе которой растения могут использовать этот азот «по назначению», т. е. для наращивания зелёной массы.
• ортофосфорная кислота (H3PO4). Поскольку данная кислота привносит в раствор дополнительный фосфор, её обычно применяют на стадии цветения и плодоношения, когда растения имеют повышенную потребность в этом макроэлементе.
• серная кислота (H2SO4) или соляная кислота (HCl), в отличие от азотной и ортофосфорной, не привносят в раствор макроэлементы, способные значимо влиять на ростовые процессы. И поскольку они обладают более нейтральным действием, авторы англоязычных книг по гидропонному выращиванию рекомендуют использовать именно их для понижения pH. (Другой вопрос, что купить эти кислоты в розницу российскому гидропонщику не так-то просто.)
Какие соли снижают ph раствора, а какие, наоборот, повышают?
Вот список солей (а также некоторых кислот для сравнения), которые значимо влияют на pH питательного раствора. Стрелочка вниз означает, что данное вещество понижает pH раствора, стрелочка вверх — что оно повышает pH; количество стрелочек пропорционально силе воздействия на pH. Соли и хелаты, которые отсутствуют в списке, скорее всего, не окажут на pH раствора значимого эффекта.
Компонент питательного раствора | Формула | Влияние на pH |
|---|---|---|
Аммония гидрофосфат (диаммофос) | (NH4)2HPO4 | ↑ |
Аммония дигидрофосфат | NH4H2PO4 | ↓ ↓ |
Аммония сульфат | (NH4)2SO4 | ↓ |
Аммония хлорид (нашатырь) | NH4Cl | ↓ |
Борная кислота | H3BO3 | ↓ |
Калия карбонат | K2CO3 | ↑ ↑ |
Калия гидроортофосфат | K2HPO4 | ↑ |
Калия монофосфат | KH2PO4 | ↓ ↓ |
Кальция карбонат | CaCO3 | ↑ ↑ |
Кальция нитрат (кальциевая селитра) | Са(NО3)2 | ↓ |
Магния карбонат | MgCO3 | ↑ ↑ |
Ортофосфорная кислота (75%) | H3PO4 | ↓ ↓ ↓ |
Магнитный смягчитель воды
Чтобы смягчить воду для стиральных машин, используют магнитные мячи. Это своеобразный фильтр, который нейтрализует молекулы солей и металлов, за счет чего происходит умягчение воды. Применения такого способа смягчения воды позволит сохранить бытовой прибор, снизить количество известкового налета на внутренних частях агрегата, и увеличить срок его службы.
Это эффективное средство для смягчения воды, принцип его работы заключается в изменении состава жидкости за счет воздействия магнитных полей. Кроме того, посредством этого смягчителя устраняются вредные примеси, содержащиеся в воде.
Фильтр представляет собой цилиндр, оснащенный постоянными магнитами, за счет воздействия которых соли и металлы теряют способность «прилипать» к нагревательным элементам различных приборов, а имеющиеся отложения разрыхляются и легко счищаются.
Чтобы чистка воды была эффективной, напор не должен быть сильнее 4 м/с. Чаще всего магнитные смягчители устанавливаются в котельных.
Опреснение воды. обессоливание. соленая вода в скважине – проблема и решения
Одним из основных показателей состава воды для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд является ее солесодержание.
В анализе воды солесодержание характеризуется показателями общая минерализация и сухой остаток. Методика определения этих параметров различна, и обычно они отличаются на 5-10%.
Согласно нормативам СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды», общая минерализация и сухой остаток не должны превышать 1000 мг/л.
При более высокой минерализации вода приобретает солоноватый или солоновато-горьковатый привкус. Повышенное содержание отдельных солей в питьевой воде может быть вредно для здоровья. Например, вода с высокой концентрацией натрия не рекомендуется людям, склонным к гипертонии, повышенное содержание кальция увеличивает риск образования тромбов, хлориды могут негативно влиять на работу системы пищеварения, а сульфаты вызывать слабительный эффект.
Воду с высоким солесодержанием не рекомендуется подавать на бытовую технику — бойлеры, посудомоечные и стиральные машины. Соли образуют труднорастворимые минеральные отложения на деталях оборудования, что может приводить к неисправностям в работе.
В Ленинградской области соленые воды часто встречаются в гдовском водоносном горизонте. Глубина гдовского горизонта увеличивается от Карельского перешейка (100-200 метров) к югу Ленинградской области. С увеличением глубины залегания вод возрастает минерализация воды. На карельском перешейке встречается так называемый «соленый гдов» с солесодержанием 1000-2000 мг/л, а на юге области минерализация гдовской воды часто превышает 10 000 мг/л. Условная граница раздела пресных и «соленых» вод гдовского горизонта проходит от Сестрорецка через Пери к Новое Токсово. Севернее этой границы развиты скважины с пресными водами, южнее — с избыточным содержанием солей.
Технологически существует два возможных способа понижения солесодержания воды – дистилляция и обратный осмос.
Метод дистилляции основан на выпаривании воды и последующей конденсации образующегося пара. Основной недостаток метода – очень большие затраты на электроэнергию. Поэтому дистилляторы-испарители целесообразно использовать, если потребность в очищенной воде очень низкая, например, в небольших лабораториях.
При очистке соленой воды из скважины для уменьшения минерализации воды используются системы обратного осмоса. Большая часть растворенных солей (около 90-99%) задерживается мембраной и сливается в дренаж, а вода с пониженным содержанием солей поступает к потребителю.
Помимо снижения минерализации, установки обратного осмоса удаляют цветность воды, ее жесткость, концентрацию органических веществ, железа, марганца, нитратов и нитритов, тяжелых металлов и других примесей.
На выходе из установок обратного осмоса Вы получаете воду высокой степени очистки, идеальную для подачи на бытовую технику, принятия душа, питья и приготовления пищи.
По всем вопросам очистки воды обращайтесь к нам — опытные специалисты по водоподготовке проконсультируют Вас по любой проблеме, связанной с водой для Вашего дома.
Для консультации с нашими специалистами позвоните нам или отправьте заявку:
Отправить заявку
Пейте чистую воду! И будьте здоровы!
С нашим оборудованием для очистки воды из скважины или водопровода Вы можете ознакомиться на странице Системы очистки воды
Рекомендуем прочитать:
Чистая ли вода в скважине? Способы очистки воды из скважины
Очистка воды от железа
Нитраты в воде. Опасность и методы очистки воды от нитратов
Очистка воды для коттеджей и квартир или О голубой воде и мембранной технологии
Пир во время цинги или Полезно ли пить обратноосмотическую воду
Глоссарий по очистке воды и водоподготовке
Основы мембранной технологии
Обратный осмос и нанофильтрация в водоочистке
Очистка соленой воды
Наиболее эффективный, экономичный и простой метод — установка ионообменного или катионообменного фильтра для воды. Смолы в составе картриджа воздействуют на соли жесткости и умягчают воду.
Еще один вариант очистки — обратный осмос. Метод эффективный, но имеющий ряд недостатков:
- большой расход воды — более двух третей исходного литража утилизируется,
- кроме соли, очищаются вообще все примеси, полученный дистиллят нельзя употреблять в питье (необходима искусственная минерализация),
- затраты на установку и обслуживание,
- требует много места.
В каком случае обратный осмос более оптимален? Только если кроме солей жесткости в воде наблюдаются высочайшие концентрации других вредных примесей. Если же, например, вода “страдает” только от солей и железа, более экономичной будет установка умягчителя и обезжелезивателя. Соответствующее решение предлагает TITANOF — компания, специализирующаяся на фильтрах для воды.
Катионообменный фильтр TITANOF бережно умягчает воду, а титановый — избавляет ее от лишнего железа. Благодаря увеличенному сроку годности, умягчитель прослужит до 12 месяцев. На протяжении всего периода эксплуатации его можно регенерировать в растворе поваренной соли. Процедура простая и не требует особенных умений или оборудования.
С обезжелезивателем из титана ситуация еще более практична: титановый картридж не нуждается в замене, достаточно лишь промывать его по мере загрязнения в обычной лимонной кислоте.
Популярные методы очистки воды от солей жесткости
Очистка воды от соли может осуществляться несколькими способами:
- Ионный обмен. Лучший вариант для смягчения питьевой воды. Устанавливается специальный ионообменный фильтр, который изменяет химический состав воды без вреда для здоровья. Жидкость проходит через ионообменную смолу, в ходе чего ионы солей замещаются ионами натрия.
- Обратный осмос. Один из самых эффективных вариантов обессоливания воды, позволяющий устранить из жидкости около 99% вредных примесей. Жидкость пропускается через специальную мембрану, которая задерживает соли и другие вредные вещества, входящие в состав воды. Такая система очистки воды от соли дорогостоящая, поэтому применяется редко, обычно в промышленных масштабах.
- Коагуляция. Коагулянты связывают все частицы воедино, после чего укрупненные соли выпадают в осадок и выводятся в канализацию. В качестве коагулянта обычно используется полиакриламид.
Существуют и некоторые другие методы очистки воды от солей жесткости: ультрафильтрация, отстаивание, химическая фильтрация. Каждая из технологий имеет свои плюсы и минусы и подходит для жидкости из скважины с определенным составом. Чтобы подобрать правильный способ, следует предварительно провести анализ воды и проконсультироваться со специалистом.
Практикум: коррекция ph-значения водного раствора
1. Налейте 1 литр водопроводной воды в какую-нибудь ёмкость, например, в кувшин или кастрюлю. С помощью ph-метра измерьте текущее pH-значение вашей воды:
2. Предположим, pH вашей воды сейчас равен 7,29, а вам для приготовления гидропонного раствора требуется снизить это значение до pH 6,0 (т. е., примерно на 1,3 pH).
Чтобы скорректировать pH до нужного значения, наберите кислоту в пипетку и понемногу — по 1-2 капли! — добавляйте её в воду до достижения нужного показателя, периодически помешивая раствор для более равномерного распределения:
3. Чтобы в дальнейшем ускорить процедуру и быстрее производить коррекцию больших объёмов воды со сходными параметрами (к примеру, для приготовления раствора или долива воды сразу в несколько контейнеров), запишите, сколько капель кислоты вам понадобилось для коррекции 1 л такой воды и умножьте это число на целевое количество литров.
Пример: допустим, вам регулярно требуется доливать в вашу гидропонную установку по 10 литров воды, которую прежде нужно скорректировать до нужного значения pH. Для коррекции 1 л воды вам понадобилось 10 капель кислоты. Следовательно, для коррекции 10 литров такой же воды понадобится 10х10=100 капель. Поскольку заниматься отмериванием и подсчётом 100 капель изо дня в день — занятие не особенно увлекательное, для ускорения этой рутинной процедуры можно один раз налить 100 капель в пластиковый стаканчик, сделать на его стенке отметку и в дальнейшем отмерять кислоту стаканчиком, а не пипеткой. Это быстрее и удобнее!
Сколько нужно кислоты / щёлочи для ph-коррекции питательного раствора либо для ph-коррекции воды, предназначенной для долива в гидропонный контейнер?
Точный объём кислоты или щёлочи, необходимый для pH-коррекции, подбирается опытным путём и зависит от следующих факторов:
• исходного pH-значения воды / питательного раствора. (Этот параметр измеряется с помощью pH-метра);• количества кальция в вашей воде. (Чем больше кальция, тем больше кислоты понадобится для снижения pH);• силы кислоты или щёлочи.
Как правило, кислоты или щёлочи требуется совсем немного: 5-10 капель на литр или около того. Так что если ваш гидропонный сад-огород состоит из нескольких небольших контейнеров, а кислотность водопроводной воды находится в пределах нормы (т. е. около pH 7,0—7,5), одной литровой бутылки pH Down или pH Up вам хватит на несколько лет.
Солёная вода и полив растений
Вопрос:
Ситуация следующая: Мы с мужем живём в Арабских эмиратах у нас большой сад, где мы выращиваем тропические деревья : манго, банановые, финиковые и другие пальмы. С недавних пор начали заниматься продажей саженцев. Вопрос одного из клиентов поставил меня в тупик. Местность наша — на берегу океана, поэтому даже пресная подземная вода из скважин содержит соли. Какая допустимая концентрация соли в воде должна быть для полива таких деревьев? Сможете ли вы мне помочь с этим вопросом или Вы сможете подсказать, где я могу найти такого рода информацию? Спасибо заранее. Ирина.
Ответ:
Уважаемая, Ирина!
Вода — прекрасный растворитель; поэтому в природе нет вод, которые не содержали бы некоторого количества каких-либо веществ. Даже кристально чистый ручеёк — и тот содержит в своей воде какие-нибудь растворённые вещества. От растворённых веществ и зависит вкус воды разных источников.
Солёность воды — это количество твёрдых солей (в основном хлорида натрия NaCl) в граммах, растворённое в 1 кг морской воды.
Измерить солёность воды можно несколькими способами: по плотности с помощью специального прибора ариометра, по водородному показателю среды с помощью рН-метра (оптимальная кислотность — 8,0 — 8,5 pH), или по электропроводности, определённой прибором солемером при заданной температуре.
Вода для полива растений не должна иметь высокую концентрацию солей. Ниже приводится оценка воды по электропроводности по Зонневельду:
1. ниже 0,75 мСм/см — хорошая,
2. 0,75 – 1,5 мСм/см — пригодная,
3. 1,5 – 2.25 мСм/см — концентрация солей высокая,
4. выше 2,25 мСм/см — концентрация солей очень высокая.
Для полива растений лучше использовать воду с ЕС 0,75-1,5 мСм/см. Если вы вынуждены работать с водой, ЕС которой находится в пределах 1,5-2.25 мСм/см, то очень правильно надо подойти к вопросу выбора субстрата. Основное требование, которое надо при этом учесть – возможность его промывки в случае накопления солей. В этом случае предпочтение лучше отдать инертным субстратам, таким как минеральная вата, кокос, перлит. Если предпочтение отдается торфяным субстратам, то надо предусмотреть добавление до 50% перлита. Вода с высокой и очень высокой концентрацией солей не может быть использована в теплицах без предварительной очистки от солей. Учитывая важность качества поливной воды при поливе, возрастает необходимость периодических анализов поливной воды и корректировки ее показателей.
В природных условиях вода всегда содержит растворенные соли, газы и органические вещества. Их количество и состав могут меняться в очень широких пределах. При концентрации солей до 1 г/кг воду считают пресной, до 25 г/кг — солоноватой, свыше — соленой. Соленость воды в Океане колеблется около 35 г/кг. Соленость морской воды может быть как ниже, так и выше этой величины. Максимальные концентрации солей наблюдаются в соляных озерах (до 300 г/кг) и в глубокозалегающих подземных водах (до 600 г/кг).
Обычно на 1000 граммов океанской воды приходится 35 граммов растворённых веществ — различных солей. Солёность морской воды принято считать не в процентах, т. е. в сотых долях, а в промиллях, т. е. в тысячных долях. Таким образом, солёность океанской воды будет равна 35 промиллям, и обозначается это так: 35 %. Состав солей воды океанов везде почти одинаков. Таким образом, оптимальная соленость морской воды составляет в пересчёте на твёрдый хлорид натрия NaCl 35 грамм соли на 1 л. пресной воды, что соответствует концентрации соли примерно 35 ppt (35 частей на одну тысячу).
Морская вода на вкус горьковато-солёная, неприятная для питья. Солёный вкус морской воде придаёт входящая в её состав поваренная соль (хлористый натрий) —та соль, которую мы употребляем для еды. Она составляет 78 процентов всех веществ, растворённых в водах океанов. Если бы мы могли выпарить все океаны, то дно их покрылось бы слоем соли толщиной в 60 метров. Во многих странах часто добывают соль на берегу моря, выпаривая морскую воду в небольших бассейнах. Горьковатый неприятный вкус морской воды объясняется, главным образом, присутствием в ней так называемых солей магния.
Океанская и пресная воды по составу растворённых в них веществ совершенно различны. В морях и океанах главную часть составляют хлориды — соли соляной кислоты (например, поваренная соль и др.), а в водах рек — карбонаты — соли угольной кислоты (например, мел, известняк и др.). В составе солей океанской воды хлориды составляют около 90 процентов, а карбонаты всего 0,3 процента. В речной воде солевой состав совсем другой: карбонаты здесь составляют 60 процентов, а хлориды лишь 5 процентов. Кроме этих веществ, морская и пресная воды содержат ещё в больших количествах соли серной кислоты — сульфаты (например, гипс, алебастр, глауберову соль и др.).
Соли попали в воду океана одновременно с возникновением самих океанов. Образование земной коры происходило при высоких температурах. Различные вещества в виде газов выделялись из земли и носились тогда в атмосфере. Последующее охлаждение земной коры вызвало обильные дожди. Они захватывали с собой те вещества, которые носились в атмосфере. Таким образом, «очистилась» атмосфера молодой Земли, а воды, заполнившие огромные котловины на её поверхности, оказались солёными. Солёность вод мирового океана такая же древняя, как и сам океан. И действительно, все самые древние ископаемые водные животные являются морскими организмами, жившими в солёной воде.
Опресняющая же роль современных рек, которые вносят воду с материков в моря и океаны, ничтожна. Реки дают только 30 000 кубических километров пресной воды в год. Это ничтожно мало по сравнению с общим объёмом океанов и морей. Солёность морской воды приносит много неприятностей. Поэтому в островных странах, например, на Кипре морскую воду опресняют специальными опреснителями. В них морскую воду выпаривают, а собираемый пар, охлаждаясь, даёт желанную пресную воду. Изобретены также химические опреснители и специальные фильтры. Но они пока достаточно дорогие.
Вода — матрица жизни всех живых существ, основа обмена веществ, изменяя свою структуру, свои физико-химические свойства, она регулирует жизненные процессы. Без воды невозможны любые формы жизни. С водой связаны и синтез веществ, и процессы дыхания, и разложения сложных соединений, которые проходят в клетках всех живых организмов. В процессе жизнедеятельности постоянно расходуются одни вещества и образуются другие. Часть вновь образовавшихся молекул остается в клетке, часть транспортируется в другие клетки или выводится в окружающую среду. Для обеспечения процесса жизнедеятельности необходим постоянный подвод исходных составляющих и отвод из клетки побочных продуктов, образовавшихся в ходе биохимических реакций.
Транспорт молекул воды осуществляется по специально организованным передающим тканям. Перед тем, как попасть в клетку или выйти из нее, все вещества должны пройти через клеточную мембрану, отделяющую клетку от внешней среды. Процессы обмена веществ на мембранах тесно связаны с химическим составом воды. Содержание различных солей оказывает влияние на то, какие вещества и в каких количествах будут поступать в клетку или выходить из нее. Продукты, необходимые для жизнедеятельности организма, обычно транспортируются через мембрану в виде заряженных ионов. Транспорт может осуществляться активно — с использованием богатых энергией соединений или пассивно, за счет собственной кинетической энергии ионов. Пассивный транспорт — диффузия различных ионов через мембрану — осуществляется с разной скоростью. Относительная способность разных ионов диффундировать через мембрану определяет коэффициент проницаемости Р. Легче других проникает через мембраны ион К , поэтому значение Р для К условно принимают за 1,0. У водоросли Nitella коэффициент проницаемости для ионов Na и Cl‾ равны 0,18 и 0,033 соответственно. Скорость проникновения ионов через мембрану зависит также от разности концентраций данного иона по обе стороны мембраны. Чем больше разность концентраций, тем больше ионов диффундирует в сторону меньшего их содержания. Кроме диффузии, идущей за счет разницы концентраций, существует активный транспорт ионов, при котором движение осуществляется за счет разности электрохимических потенциалов через специальные участки мембраны. Это движение может осуществляться и от меньшей концентрации к большей. Движущей силой процесса в этом случае является запас энергии в форме молекул АТФ.
Упрощенно структура живой клетки выглядит следующим образом: внутри клеточной стенки (сравнительно жесткого образования) располагается протопласт (живая часть клетки), в котором заключены все клеточные организмы, находящиеся в сложном растворе — цитоплазме. Клетки простейших бактерий (прокариот), животных (эукариот) и растений представлены на рисунках ниже.
Клетка бактерий
Клетка животных (эукариот)
Клетка растений
Клеточная стенка имеет избирательную проницаемость для различных ионов, то есть различные вещества проникают сквозь мембрану с разными скоростями. Это определяется их различной растворимостью отдельных составляющих мембраны и различными скоростями перекачивания при активном транспорте. В результате образуется неравномерное распределение ряда веществ по обе стороны мембраны. Клетки растений активно накачивают калий, а близкий к нему натрий, наоборот, выталкивается в окружающую среду. Из-за более высоких концентраций некоторых ионов внутри клетки создается осмотическое (диффузное) давление, характеризующее стремление раствора, отторгнутого мембраной, к снижению концентрации (разбавлению). Осмотическое давление может достичь десятков атмосфер. Это давление создает напряженное состояние клеточной оболочки.
Напряжение мембраны зависит также от внешнего раствора. В зависимости от отношения осмотического давления внешнего раствора к давлению в клетке растворы подразделяются на три группы. Изотонические — в них разница давлений невелика (менее 0,5—1,0 атм); гипертонические — их давление выше, чем в клетке; противоположные им — гипотонические. Если клетка находится в гипертоническом растворе, то из нее происходит откачка воды, что приводит к уменьшению размера клетки и сжатию мембраны. Из гипотонических растворов вода поступает в клетки, что приводит к их набуханию (вплоть до разрыва мембраны) и потере части активных веществ.
Совокупность процессов регулирования осмотического давления жидкостей организма носит название осморегуляция. Этот процесс обнаружен у большинства организмов. У пресноводных рыб вода вместе с содержащимися в ней солями активно поступает в клетки через поверхность тела и жабры и выводится из организма через почки. У солоноводных рыб попавшая в организм вода выводится через кожные покровы, a NaCl выводится главным образом через жабры за счет специальных желез. Водные растения и пресноводные рыбы удовлетворяют потребность организма в ионах, поглощая их непосредственно из воды. Если она не содержит необходимые элементы, то при нормальном соотношении осмотических давлений происходит изменение содержания отдельных элементов, то есть изменение отношения ионов в организме. В ряде случаев это приводит к нарушению биохимических процессов.
В ходе экспериментов с пресноводными рыбами обнаружено, что они неплохо переносят изотонические растворы, полученные разбавлением морской воды, в то время как гипотонические растворы одной из солей — калия, магния, натрия или кальция — действовали смертельно. Был получен ряд токсичности ионов основных металлов:
Na < Ca2 , Mg2 < K
Опыты показали, что воздействие на рыб оказывает содержание Na в крови. При повышении концентрации Na в воде соответственно увеличивается его содержание в крови, а содержание К уменьшается. При повышении концентрации калия происходит обогащение организма натрием. Так что калий оказывает косвенное токсическое воздействие. Обогащение рыб натрием дифференцировано в зависимости от пола рыбы. Кровь самок быстрее обогащается натрием (возможно за счет реакции яичников).
При поглощении Na требуется большое количество энергии. При ассимиляции Na организмом происходит его замещение на NH4 . Аммоний может выделяться организмом из органических азотсодержащих соединений. Таким образом, повышенное потребление натрия приводит к нарушению белкового обмена. У растений повышение концентрации натрия приводит к блокаде поступления ионов калия через мембраны клеток. Растение может испытывать калийное голодание даже при достаточно высоком абсолютном содержании калия.
Анионы также имеют различное воздействие на обитателей. Так, нитраты для рыб значительно более ядовиты, чем хлориды. Для растений наиболее токсичны хлорид-ионы Cl‾, затем следуют сульфати карбонат-ионы (SO42‾ и СO32‾).
Кроме осмотического давления и абсолютного содержания того или иного иона в воде большое физиологическое значение имеет соотношение ионов, растворенных в воде. В первую очередь это относится к четырем ионам: K и Na , Mg2 и Са2 . Эти ионы попарно близки по химическим свойствам, и поэтому относительно транспорта через мембраны клеток являются антагонистами. Повышение относительной концентрации одного из ионов приводит к снижению поступления в клетку другого. Большинство природных вод имеет приблизительно равное суммарное содержание одновалентных и двухвалентных ионов. К такому соотношению приспособлены процессы жизнедеятельности водных организмов. Конечно, в различных регионах земного шара состав воды различен, но организмы имеют возможность приспосабливаться к некоторым изменениям химического состава.
Разные виды флоры и фауны чувствительны к различным концентрациям соли в среде обитания. Существуют морские, солоноватые и пресноводные виды растений и животных, а некоторые микроорганизмы – галофильные бактерии, обитающие в тёплых водах Мёртвого моря способны жить и размножаться при 30 %-ной концентрации соли в среде.
Проблема адаптации организмов к солёной воде связана с осморегуляцией. Соленость внутриклеточной среды организма, оптимальная для его жизнедеятельности, более или менее постоянна, причем невелика (7-10 % или около 1 %). Почти во всех случаях жизни соленость организма иная, чем у среды. В пресной воде животное более соленое, чем вода (гиперосмотично), в морской – менее соленое (гипоосмотично). Возникает осмотическое давление и связанные с ним проблемы. В пресной воде через покровы животного постоянно просачивается вода, и оно распухает. А если ее интенсивно удалять, вместе с ней выводятся растворенные ионы, а добыть новые трудно. Наоборот, в морской воде вода уходит через покровы, и тело съеживается, а глотание воды приводит к поглощению большого количества солей, и с ними надо что-то делать. Если говорить проще, то пресная вода стремится организм опреснить, а соленая – засолить. И все морские организмы эту проблему вынуждены решать различными способами. Первый, наиболее логичный — сделать покровы непроницаемыми. Это называется осмоизоляция, что на практике недостижимо. Гораздо лучше и эффективнее — использование активного транспорта ионов для изменения солености. Живые клетки умеют это делать, хотя и с затратой энергии. Более того: специально обученные белки могут захватывать и перемещать через мембрану избранные ионы (например, Na), причем даже против градиента их концентрации. И вот этот инструмент оказывается главным. Вот несколько наиболее распространенных типов ферментов, обеспечивающих направленный транспорт и накопление ионов в живых клетках.
Фермент Na-K-ATPаза обеспечивает перемещение Na из клеток в обмен на K , поступающий в клетку. Этот фермент особенно активен в клетках жабер, почек, кишечнике, ректальной и солевой железах. В обмен на три выведенных иона Na в клетку обеспечивает поступление двух ионов K , при этом гидролизуется одна молекула АТФ. В результате соотношение калия и натрия в клетке может достигать 10:1.
H-K-ATPаза обычно входит в кислый секрет желудочно-кишечного тракта и обеспечивает транспорт H из клеток в обмен на K , поступающий в клетки (то есть обеспечивает повышенную кислотность внеклеточной среды.
Ca-ATPаза обеспечивает вынос Ca из клетки. Ее работа поддерживает низкий уровень кальция в цитоплазме, что позволяет использовать кальций в качестве сигнального элемента. Внутриклеточное содержание кальция составляет в среднем 10-7 – 10-6 М, притом что внеклеточное может достигать 10-3 М.
В пресной и морской воде должны работать разные системы водно-солевой регуляции. В таблице приведена способность к осморегуляции для различных организмов. Для кишечнополостных, иглокожих и полихет разница между внешней и внутренней солёностью составляет обычно 0.2-0.5 %, для моллюсков 1-3 %, для раков и личинок насекомых с водным дыханием 3-10%, для морских рыб – достигает 20-25‰ (у пресноводных рыб находится в пределах 5-10 %). Оптимальная для жизнедеятельности внутренняя соленость – 7-10 %. Поэтому пресноводным животным (с внешней соленостью 0) достичь ее заметно легче, чем морским (с внешней соленостью 33).
Таблица. Способности к осморегуляции у разных организмов.
морские виды
общая соленость, г/л
разница внешней и внутренней солености, г/л
Морская вода
34,0
Медуза Aurelia
33,2
0,7
Морской еж Echinus
33,7
0,2
Пескожил Arenicola
33,7
0,2
Мидия Mytilus
37,2
3,2
Креветка Palaemon
25,5
8,5
Акула Raja
15,4
18,6
Мурена
11,8
22,2
Скумбрия
10,6
23,4
пресноводные виды
общая соленость, г/л
разница внешней и внутренней солености, г/л
Пресная вода
0,15
Беззубка Anodonta
1,2
1,1
Водяной ослик Asellus
7,8
7,7
Мотыль Chironomus
3,2
3,1
Личинка комара Aedes
4,2
4,1
Лосось Salmo
8,5
8,4
Рекордсмены по устойчивости к солёности среди животных – это листоногие раки – жаброноги Artemia salina. Мощные системы прокачки ионов на жабрах позволяют им жить при практически любой солености – от 0 до 100%. Причем даже в условиях быстро меняющейся солености. Несколько менее известные, но также продвинутые осморегуляторы – личинки комаров Chironomus salinarius и Aedes caspius (они выносят от 0 до 60-70‰). Наконец, в соленых озерах (и даже лужах) поселяются взрослые водные жуки и клопы – довольно много видов, обитающих именно в таких водоемам. Но им, с их воздушным дыханием, перестроиться проще.
Насекомые и раки вообще достигли огромных успехов в создании покровов, через которые проходит кислород и углекислота (то есть можно дышать), но не проходит все остальное. Это, если подумать, замечательный путь приспособолений не только для осморегуляции – еще для наземного обезвоживания, а заодно защиты от токсикантов. Например, личинки слепней часами спокойно живут в формалине практически любой концентрации; только 96-й этанол фиксирует их.
Еще одна адаптация к солёности среди организмов – так называемый солевой анабиоз, наступающий при сильном, но временном повышении солености (например, в тех же соленых озерах во время засухи). Некоторые мелкие беспозвоночные умеют при этом, потеряв до половины внутренней воды, скукожиться и как бы окуклиться на несколько дней или даже недель. Такое известно для ряда простейших, нескольких коловраток, даже полихет (Nereis diversicolor, Fabricia sabella) и гарпактицид (Harpacticus fulvus).
Относительно растений, то это солончаковые растения и микроводоросли, способные выдерживать концентрации хлорида натрия от 30% и выше.
Ниже на диаграмме показана обобщенная картина изменения разнообразия жизни при различном градиенте солености. Существуют два пика разнообразия – острый пресноводный, при солености 0-5 %, и несколько более размазанный морской, при солености 20-40 %. Между ними – провал, заполненный узкой прослойкой солоноватоводных видов). Справа от морского пика наблюдается быстрый спад, а дальше весь оставшийся диапазон солености принадлежит немногим видам пресноводного происхождения.
Диаграмма изменения разнообразия жизни при различном градиенте солености.
Верхним пределом распространения животных считается соленость около 20 %, бактерий – около 30 %.
Таким образом, суммируя вышесказанное, в качестве питьевой воды и воды для полива растений пригодна вода с концентрацией солей от 100 мг/кг до 1000 мг/кг. Оптимальным значением соли является концентрация 500 мг/кг при значении кислотно-щелочного баланса pH=6-8. Чтобы максимально обессолить и сделать более пригодным воду для полива растений можно удалить присутствующие в ней соли методом замораживания-оттаивания воды, о чём уже неоднократно сообщалось на нашем сайте. Или можно попробовать следующую несложную процедуру. Налейте воду в большую ёмкость и прокипятите её. Затем остудите её желательно при низкой температуре (при этом часть солей выпадет в осадок) и берите для полива только верхнюю треть воды, остальные две трети слейте в канализацию. Там осталась максимальная концентрация солей, не полезных вашим растениям. При незначительной жесткости достаточно прокипятить воду в течение 5-10 минут. Соли выпадут в осадок и останутся накипью на посуде. Но будьте аккуратны при поливе такой водой растений, поскольку при кипячении содержание кислорода в воде уменьшается.
Более подробно про то, какую воду лучше использовать для полива растений смотрите на нашем сайте по этой ссылке: /article/answer/voda_dla_poliva_ractenii.htm
С уважением,
к.х.н. О.В. Мосин
Способ #2: ph-коррекция с помощью изменения баланса ионов азота
Несмотря на то, что корректировать pH гидропонного раствора с помощью кислот и щёлочей довольно просто, у этого способа есть несколько минусов:
• Во-первых, кислоты привносят в питательный раствор дополнительные и не всегда желательные химические вещества: к примеру, ортофосфорная кислота добавляет в раствор дополнительный фосфор, излишек которого на стадии вегетации может затормаживать прирост зелёной массы;
• Во-вторых, кислоты и щёлочи — весьма агрессивные вещества и в случае передозировки способны повреждать корни растений;
• Ну и в-третьих, зачем тратиться на закупку дополнительных и, к тому же, агрессивных химикатов, если можно этого и не делать, правильно?
Поэтому в современной промышленной гидропонике часто применяется другой, более щадящий и безопасный для растений способ удержания pH в оптимальном диапазоне. И делается это с помощью изменения баланса ионов азота в формуле питательного раствора.
Должен предупредить уважаемого читателя: чтобы успешно применять этот способ pH-коррекции, необходимо уметь самостоятельно готовить питательный раствор «с нуля» (из простых солей и хелатов), а также уметь корректировать его рецептуру. Если вы уже владеете этими ценными навыками, смело читайте спойлер.
В гидропонном питательном растворе азот присутствует в двух основных ионных формах:
• NO3⁻ (отрицательно заряженные ионы азота, или нитратный азот);
• NH4⁺ (положительно заряженные ионы азота, или аммонийный азот.
Нитратный и аммонийный азот в сумме составляют так называемый общий, или совокупный азот в растворе.
Для поддержания устойчивого pH-баланса в растворе, соотношение нитратного азота к аммонийному должно быть приблизительно 8,5 к 1. Если это соотношение изначально имеет иную пропорцию, то, в процессе нормального потребления раствора растением, pH постепенно (в течение нескольких дней) изменится следующим образом:
• Если изначальное соотношение NO3⁻ к NH4⁺ было больше, чем 9:1, то рН раствора со временем будет повышаться (т. е. раствор станет более щелочным);
• Если изначальное соотношение NO3⁻ к NH4⁺ было 8:1 или меньше, то рН раствора со временем будет понижаться (и раствор станет более кислотным).
Располагая этой информацией, можно эффективно и безопасно корректировать pH-значение гидропонного раствора с помощью изменения долей нитратного и аммонийного азота в растворе по следующему принципу:
• чтобы понизить pH раствора, нужно понизить долю NO3⁻ и повысить долю NH4⁺;
• чтобы повысить pH раствора, нужно повысить долю NO3⁻ и понизить долю NH4⁺.
Разумеется, для осуществления такой коррекции вам придётся вылить старый раствор и приготовить новый, с изменённой пропорцией нитратного и аммонийного азота, однако общее (совокупное) количество азота в растворе должно остаться неизменным.
— — —