Жесткость и окислительно-восстановительный потенциал воды: как применить в растениеводстве | Блог DzagiGrow

Мы часто слышим словосочетание «жесткая вода», мы даже знаем, что если в чайнике налет или сохнет кожа после душа, то вода жесткая. но что же это значит с точки зрения науки?

Жесткость воды

— совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жесткости»).

Вода с большим содержанием таких солей (свыше 300 ppm) называется жесткой, с малым содержанием (до 100, 150, а иногда и считается 200 ppm) — мягкой. Термин «жесткая» по отношению к воде исторически сложился из-за свойств тканей: после стирки в такой воде белье было жёсткое на ощупь.

В потребительском сознании (спасибо рекламе) плотно засело мнение, что жесткая вода равно плохая. потому что она сушит кожу и ломает стиральные машины. так ли это?

Так же, как и использование очень жесткой воды, использование слишком мягкой воды может навредить вашей технике. Например, приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жесткость.

Потребление жесткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья. Однако есть данные о том, что высокая жесткость способствует образованию мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Тем не менее вкус природной питьевой воды, например, воды родников, обусловлен именно присутствием солей жесткости.

Жесткость природных вод может варьироваться в довольно широких пределах и в течение года непостоянна. Увеличивается жесткость из-за испарения воды, уменьшается в сезон дождей, а также в период таяния снега и льда.

Почему жесткая вода вредна для растений?

Если при стирке или мойке посуды жесткость воды более менее легко устранить, подобрав подходящие моющие средства, то с поливом дело обстоит сложнее. Позаботиться же о смягчении воды в данном случае крайне желательно.

Все дело в том, что соли кальция и магния, содержащиеся в жесткой воде, отрицательно влияют на растения, так как повышенное их содержание в почве приводит к переходу важнейших элементов питания (Р, Ре, Мп, А1, В) в соединения, недоступные для растений.

Если уж мы начали с определения понятий, то расскажите, что такое карбонатная жесткость?

Различают:

• временную (карбонатную) жесткость или KH, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния (Са(НСО3)2 ; Mg(НСО3)2);
• постоянную (некарбонатную) жесткость или GH, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов кальция и магния (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2). 

Общая жесткость

– есть сумма временной и постоянной жесткостей. То есть общая жесткость = KH GH.

С жесткостью разобрались, спасибо, а что насчет страшного словосочетания окислительно-восстановительный потенциал. кого вода может окислять или восстанавливать?

Основными процессами, обеспечивающими жизнедеятельность любого организма, являются окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции, связанные с передачей или присоединением электронов. Во время окислительных или восстановительных реакций изменяется электрический потенциал окисляемого или восстанавливаемого вещества: одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно, — восстанавливается.

ОВП воды — это показатель ее окислительных (кислотных) либо восстановительных (щелочных) качеств. ОВП характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т. е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов.

ОВП обозначается как Eh и выражается в милливольтах (мВ). В такой системе значение ОВП может иметь как положительное, так и отрицательное значение. ОВП также может обозначается как rH, который не стоит путать с pH.

Отношение компонентов-окислителей к компонентам-восстановителям определяет показатель ОВП, который находится в прямой зависимости с этим отношением. Наибольшей окислительной способностью обладает кислород, а восстановительной — водород, но это далеко не единственные окислители и восстановители.

Окислительно-восстановительный потенциал зависит от температуры и тесно связан с рН. Чем выше ОВП, тем ниже рН.

В выращивании растений вопрос о жесткости не стоит: вода не должна быть очень жесткой, чтобы не было переизбытка солей. но как избавиться от жесткости?

Временную (карбонатную) жесткость уменьшают, а точнее, устраняют, кипячением, известью, осмосом, добавляют «дистиллят» или талую воду, используют природные добавки. Расскажу подробнее.

1. Кипячение. В формулах это выглядит так:

Са(НСО3)2 =СаСО3↓ Н2О СО2↑Mg(НСО3)2 = MgСО3↓ H2O СО2↑

При длительном кипячении растворимые гидрокарбонаты кальция и магния (Са(НСО3)2 и Mg(НСО3)2) переходят в нерастворимые карбонаты и выпадают в осадок – это та самая накипь на чайнике. Именно поэтому карбонатную жесткость называют также временной жесткостью.

2. Добавлением гашеной извести. В формулах это выглядит так:

Са(НСО3)2  Са (ОН)2 =2CaCO3↓ 2H2OMg(НСО3)2 2Са(ОН)2 = Mg(OH)2 2CaCO3↓ 2H2O

Опять же кальций и магний выпадают нерастворимым осадком, высвобождая чистую воду.Количественно временную жесткость характеризуют содержанием гидрокарбонатов, удаляющихся из воды при ее кипячении в течение часа. Жесткость, остающаяся после такого кипячения, и называется постоянной.

Кстати, если говорить не о временной, а о постоянной жесткости. Постоянную (некарбонатную) жесткость устраняют добавлением карбоната натрия Na2CO3 (бельевой соды), важно отличать пищевую соду — гидрокарбонат натрия (NaHCO3) и бельевую – карбонат натрия (Na2CO3). Для наглядности смотрим формулу:

CaCl2 Na2CO3 =CaCO3↓ 2NaClMgSO4 Na2CO3 =MgCO3 ↓ Na2SO4

В целях одновременного устранения обоих видов жесткости применяют смесь гашеной извести и бельевой соды – содово-известковый метод.

3. Использование фильтра обратного осмоса. Это простой, но эффективный способ сделать воду менее жесткой.

Некоторый считаю, что из осмоса можно получить дистиллированную воду, но это заблуждение. Бытовые фильтры не имеют такой степени очистки.

4. Используют или добавляют дистиллированную воду, которая продается в магазинах. Или используют дождевую, снеговую, талую воду из холодильника (должна быть чистой, без мути и примесей).

5. Природными смягчителями воды являются быстрорастущие растения: элодея, роголистник, наяс, валлиснерия. Но это уже малоприменимая история, да и я о ней только слышал.

Некоторым требуется увеличить именно временную жесткость. Это можно сделать путем добавления чайной ложки пищевой соды на 50 литров, что увеличит показатели на 4d KH. А две чайные ложки карбоната кальция на 50 литров воды увеличат одновременно KH и GH на 4 градуса.

Действительно ли есть такие понятия как «живая» и «мертвая» вода? что это значит?

В природной воде значение ОВП может иметь как положительное, так и отрицательное значение и колеблется от — 400 мВ до 700 мВ.

Когда значение ОВП положительно, то свойства воды окислительные. Такие показатели наиболее часто встречаются в поверхностных водах. Вода, обладающая ярко выраженными кислотными свойствами называется «мертвой» водой.Ее ОВП может достигать 800 1000 мВ. «Мертвая» вода является сильнейшим окислителем и этим объясняются ее дезинфицирующие и бактерицидные свойства.

Чем более восстановлена вода, тем легче она отдает электроны, тем значение ОВП меньше, а свойства воды — восстановительные. Это типично для подземных горных источников, талой воды. Такая вода получила название «живой» воды. «Живая» вода (щелочная) является отличным стимулятором, тонизатором, источником энергии, придает бодрость, стимулирует регенерацию клеток, улучшает обмен веществ, нормализует кровяное давление.

Отрицательный ОВП природной воды — явление чрезвычайно редкое. На планете известно всего несколько мест, где есть такая вода. ОВП же организма человека обычно колеблется от -90 мВ до -200 мВ, а ОВП обычной питьевой воды практически всегда значительно выше нуля:

— водопроводная вода от 80 мВ до 300 мВ;- вода в пластиковых бутылках от 100 мВ до 300 мВ;- колодезная, родниковая вода от 120 мВ до 300 мВ.

Данная информация означает, что при употреблении обычной питьевой воды активность электронов во внутренней среде организма выше активности электронов в ней. Т.е. такая питьевая вода забирает себе свободные электроны из биологической среды организма, т.е. является оксидантом. Это ведет преждевременному старению, хроническим болезням, хронической усталости.

И наоборот, отрицательный ОВП питьевой воды дает энергетическую зарядку клеткам, органам, системам. Электрическая энергия клеточных мембран не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, т.к. обладает биологической совместимостью по этому параметру. Питьевая вода с отрицательным ОВП — идеальный антиоксидант.

Кстати, по большой части, аквариумисты используют для измерения ОВП rH. Я думаю, этот же показатель будет очень удобным и для гидропоники. Вот, какие там показатели:

•  rH 40-42 – максимальное окисление (чистый кислород);
• rH 35 — сильное окисление;
• rH 30 – незначительное окисление;
• rH 25 – слабое окисление;
• rH 20 – слабое восстановление;
• rH 15 — незначительное восстановление;
• rH 10 – сильное восстановление;
• rH 5-0 – максимальное восстановление (чистый водород).

Почти все растения комфортно себя чувствуют при rH 25-35. Измеряется rH специальными измерителями, именуемыми rH-тестами. В гроушопах я их пока не встречал.

А аэрирование воды как-то влияет на жесткость? зачем вообще воду аэрируют в гидропонных системах?

Растворы аэрируются, главным образом, для насыщения их кислородом. Т. к. корни растений в этих системах не защищены ничем и, если не будет хватать кислорода, то на них будут размножаться паразитные микроорганизмы, которые, как минимум, снизят урожай, и, как максимум, приведут к гибели растения.

Второй момент при аэрации происходит насыщение раствора углекислым газом из воздуха. Углекислый газ, хоть и содержится в небольших концентрациях, может образовывать с солями, входящими в состав удобрений, различные карбонаты и гидрокарбонаты (K2CO3, KHCO3), в результате чего рН раствора будет повышаться.

Третье — это чисто физический момент (если мы говорим про DWC-системы). Когда растение только высажено, и оно не обзавелось мощной корневой системой, субстрат сбрызгивается раствором снизу от лопающихся пузырей воздуха. Этого количества воды достаточно для молодого растения, а также стимулирует корни расти вниз, туда где вода.

Как вы видите, на жесткость аэрация не влияет. (Прим. Ред.: Подробнее об аэрации питательного раствора читайте в нашей статье)

А как же отстаивание водопроводной воды? это как-то влияет на жесткость?

Водопроводная вода для того, что бы в ней не размножались различные микроорганизмы, хлорируется. Хлор — элемент с очень узким диапазоном усваивания растениями. Другими словами, он нужен, но в крайне малых количествах, а небольшая передозировка ведет к гибели растения.

А как-то связаны жесткость и кислотность между собой и можно ли узнать один показатель, зная другой?

Жесткость и кислотность воды между собой не связаны, т. к. отображают разные характеристики среды. Если сравнить с человеком, то два показателя — уровень артериального давления и уровень сахара в крови. Они влияют друг на друга? Да, но крайне нелинейно, и посчитать одно, зная другое, не представляется возможным.

Жесткость — это, грубо говоря, концентрация ионов кальция и магния, просто выраженная в собственных единицах (градусах). рН — это тоже концентрация, но ионов водорода (только логарифм этой концентрации, поэтому он и называется «показатель», т.к. он безразмерный), рН= -lg([H ]), где [Н ] — это концентрация ионов водорода.

Аквариумная вода

Дело в том, что в аквариумной воде происходит очень много процессов по очистке, в результате чего она становится “живой”. Благодаря рыбкам и поступлению кислорода, она насыщена полезными микроорганизмами, специализированными бактериями. Это питательный эликсир для комнатных цветов, не требующий затрат и сил.

Видео по теме:

Вместе с этим читают:

Водные и растительные системы

Для рециркуляции рекомендуется использовать только мягкую воду и только при использовании инертной растительной среды. Это может быть сделано, например, с чистой водой обратного осмоса. Рециркуляционные системы должны быть способны приспосабливаться не только к твердости воды, но также к дополнительным элементам, подаваемым в водопроводную воду сверх того, что добавляется или требуется в добавленные питательные вещества.

Контроль состава соли является критическим, так как это также влияет на уровни pH, которые имеют решающее значение для сигнализации цветения растения (в дополнение к изменению фотопериода). Лучше всего использовать питательное вещество, которое предназначено для работы с водопроводной водой с величинами ЕС не более 0,3-0,4 мСм/см, обеспечивая при этом некоторую буферизацию для контроля pH в системе (например, Canna Aqua)

Двухкомпонентные питательные вещества Canna Aqua A/B (для вегитативной стадии роста и цветения) от Голландского производителя

Другим методом, используемым в растущих системах, является система отхода к стоку, в которой питательные вещества, смешанные в резервуарах, применяются к растениям, и избыток сливают и не восстанавливают его. В этой системе важно не только регулировать pH при смешивании, но и поддерживать pH со временем, пока готовый продукт хранится в баке перед использованием.

Это минимизирует колебания уровня pH, предотвращая образование нерастворимых соединений. Кроме того, в мягкой воде имеется меньше ионов кальция и магния, поэтому их необходимо увеличить или заменить, чтобы достичь правильного соотношения ионов. Если вы хотите не беспокоиться о составе питательных веществ, вы должны выбрать правильное питательное вещество, которое хорошо работает как с мягкой водой, так и с твердой водой.

Двухкомпонентные питательные вещества Canna Hydro A/B (для вегитативной стадии роста и цветения) и дополнительный комплекс питательных веществ, от Голландского производителя

Какой мы можем подвести итог зная о мягкой и твердой воде? Теперь вы можете оценить, что существует много аспектов, влияющих на качество воды. Мало того, что общее количество растворенных ионов важно, но также соотношение этих элементов друг к другу, эффект, который они оказывают на добавляемый вами набор питательных веществ, и постхимические реакции, которые могут и будут происходить.

В конечном итоге все это повлияет на ваши растения. Питательные вещества должны быть спроектированы и адаптированы в соответствии с водой, которую производитель намерен использовать в качестве исходной воды. В конце концов, он также разрабатывает соответствующий набор питательных веществ, который учитывает требования к питательным веществам растения, долгосрочный эффект на развитие растений и влияние растущей среды на состав, хранение и реактивность.

Друзья, ознакомившись с этой статьей вы поймете важность воды при выращивании растений, но в то же время сложностей вам это не предоставит, потому как все лучшие производители уже давно учитывают моменты с мягкой и жесткой водой. Качественных и больших вам урожаев.

Если овп и рн связаны, можно ли влиять на овп, изменяя рн?

ОВП и рН действительно связаны между собой по формуле rH2 = Eh/0,029 2 pH. ОВП зависит не только от рН, но и от равновесного окислительно-восстановительный потенциала в текущих условиях — Eh, который в свою очередь нелинейно зависит от рН.

Другими словами, из трех неизвестных мы знаем только два. Есть специальные приборы, которые измеряют Eh. Имея на руках значение рН и Eh, мы можем посчитать rH2. Также существуют и приборы, которые определяют сам показатель ОВП. Для измерения ОВП применяют ОВП-метры, редокс-метры или rH-метры, что в сущности одно и то же.

Использование фильтра

Кувшинная фильтрация и насадка на кран, удобны в использовании, занимают мало места в хозяйстве, очищают воду от механических примесей, выводят хлорные соединения. Только это долгий процесс, в фильтр кувшина постоянно нужно подливать воду, а она постепенно будет просачиваться. При этом с насадки для крана она будет медленно стекать тонкой струей. Всегда нужно помнить о своевременной смене кассеты.

Проточный фильтр мембранного типа считается одним из лучших способов смягчения воды. Он удаляет:

• песок;
• ржавчину;
• вредные и химические вещества.

Устанавливают такой фильтр на столе или под мойкой.

Как и чем снизить жесткость воды для полива? — ответы экспертов

Как смягчить воду для полива?

Естественными источниками мягкой воды для растений обычно являются дождевая и талая вода. Смягчить воду можно и самостоятельно. Самый простой способ — это отстаивание в течение 1-2 дней.

отстаивание воды

А еще можно применить такой метод. В любом садовом магазине купите верховой торф. Положите немного торфа (достаточно 100 г на 10 л воды) в холщовый мешочек и погрузите его в тару с водой на сутки. Такой водой вы можете поливать растения без опаски.

Подытожим. Если у нас на участке слишком жесткая вода, решаем эту проблему двумя способами:

• Ставим большую бочку для сбора дождевой воды для полива;
• Смягчаем воду путем отстаивания или применяя торф.

Конечно, для объемов в гектар-два такие способы смягчения воды мало приемлемы, но для дачного или небольшого приусадебного участка в 10-15 соток вполне сойдут. Что касается объемных поливов, тут целесообразно узнать о качестве воды у ваших соседей, о том, на какую глубину они копали скважины и колодцы и при организации водоснабжения участка просто имейте это в виду.

Как эти знания помогут в получении большого урожая?

Изменить ОВП конкретной воды довольно сложно, есть некоторые вещества, именуемые структуризаторами (шунгит, кварц или живица хвойных деревьев), которые увеличивают восстановительные свойства воды. Также можно увеличивать rH регулярной сменой воды, чисткой гидропоники, а также продувкой или использованием озона.

Но и использовать воду с чересчур окислительными свойствами вы вряд ли станете, вы просто ее не найдете. А вся водопроводная или фильтрованная вода находится в средних некритичных значениях.

Но не будет лишним, если я скажу, что чем меньше, а лучше отрицательно, значение ОВП, тем лучше. Потому что такая вода будет ближе во внутренней среде растения.

В противном случае, растению необходимо будет затратить энергию для приведения этого показателя к необходимому. Происходит это за счет антиоксидантов, если их нет, то удар приходится на клетки растения, что несомненно не хорошо для последнего.

Т. е. вода с высоким Eh забирает себе свободные электроны из биологической среды растения — является оксидантом. И наоборот, отрицательный ОВП воды дает энергетическую зарядку клеткам, органам, системам. Электрическая энергия клеточных мембран не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, т.к. обладает биологической совместимостью по этому параметру.

Вы спросите, насколько это важно? Вопрос остается открытым. Уже давно проводятся исследования, где проверяется, как сказывается ОВП на урожайности. И первые выводы таковы, что вода с более восстановительными свойствами увеличивает всхожесть семян (исследование проведено на моркови), а также урожай (исследование проведено на огурцах и помидорах).

Но не стоит переживать, если вы не знаете уровень ОВП вашей воды, растения развиваются на положительном ОВП и довольно успешно. Главное во всем знать меру и не впадать в крайности.

Кипячение

Прокипятив воду, можно снизить ее жесткость, так как улетучиваются некоторые загрязняющие вещества. Однако для домашних растений это делать не рекомендуется, так как кипяченная воды «мертвая». Конечно, вреда от нее не будет, но и пользы тоже.

В такой воде практически не остается кислорода, который необходим цветам. Но если вы все же прокипятите воду, то стоит оставить ее на пару часов. За это время она насытится небольшим количеством кислорода.

Отстаивание воды

Делается это следующим образом:

• в любой сосуд наливается жидкость;
• оставляется на 5–6 часов в покое;
• используют только 2/3 части воды, так как на дне оседают загрязнения, которые следует выливать.

В отстаиваемую воду можно добавить древесный уголь: 3 г на 1 л жидкости. Это поможет обеззаразить ее. Важно использовать воду в течении трех суток, чтобы предотвратить размножение болезнетворных бактерий.

Отстаивание ― это один из простейших методов очистки, который помогает избавиться от:

• крупных примесей;
• тяжелых металлов;
• некоторой доли хлора и прочих загрязнений.

Подкисление воды

Длительный полив жесткой водой снижает кислотность субстрата в горшке. Полив подкисленной водой снизит щелочность почвосмеси, а еще повысит ее кислотность.

Готовится раствор с добавлением лимонной, аскорбиновой либо щавелевой кислоты. Рассчитывается 30–40 г кислоты на 10 л. воды. Дайте смеси отстояться и проследите, чтобы осадок, образовавшийся на дне сосуда, не попал в грунт.

Рекомендуемые верхние пределы химических факторов в оросительной воде для выращивания парниковых культур

Значения могут варьироваться в зависимости от EC

Связь между элементами

По мере поступления тепла в систему, образования карбоната кальция или магния увеличивается, что приводит к осаждению нерастворимых материалов внутри насосов, труб и среды роста. В конечном итоге это приводит к ограниченным потокам, блокированным эмиттерам, выгорающим насосам и т.д.

Влияние питательной среды на химический профиль воды также может изменено различными антагонистическими соотношениями между отдельными элементами и общим влияние на pH. Чем тверже вода, тем больше кальция и магния. Чем больше этих элементов существует по отношению к некоторым другим элементам, таким как калий и фосфор, тем менее доступны эти элементы, поэтому они эффективно блокируются.

Эти положительные ионы повышают pH раствора, а когда на твердость также влияют карбонатные уровни, pH эффект будет продолжаться в среде, к которой он применяется. Чем тверже вода, тем больше кислоты требуется для снижения уровня pH.

Смягчение воды активированным углем

Таким методом смягчения и очищения воды пользуются некоторые производители фильтров. Это легко сделать в домашних условиях: положите в марлю 5 таблеток угля на 3 л воды, поместите в емкость с жидкостью, оставьте до утра. В итоге устранится посторонний запах, а также адсорбируется большую часть вредных веществ.

Талая вода

Замораживание также помогает сделать воду для полива мягче. В момент замораживания и размораживания происходит очищение от отрицательных частиц.

Приготовить талую воду просто:

• набрать обычную воду в бутылку;
• поместить в морозильную камеру на 10–12 часов;
• когда она на 3/4 части замерзнет, оставшуюся жидкую воду слить (внутри остается незамерзающий «рассол», содержащий соли);
• дать воде оттаять и нагреться до комнатной температуры;
• можно приступать к поливу.