یکی از معروفترین انواع آلاینده‌هایی که در مورد آب شنیده شده و مورد بررسی قرار می‌گیرد، "سختی” آب است. تعریف دقیق سختی آب، مجموع کاتیونهای مثبت املاح محلول موجود در آب می‌باشد. اما با توجه به اینکه بیشترین سهم این کاتیون‌ها به یونهای کلسیم و منیزیم بر‌می‌گردد، عمدتاً سختی آب را در تعریف ساده‌تر، مقدار مجموع یونهای منیزیم و کلسیم در آب نظر می‌گیرند. منشاً ایجاد سختی ، عبور آب از میان یا روی سنگ آهک یا آهک نرم است که منبع کاتیونهای کلسیم و منیزیم هستند.. لذا آبهای زیرزمینی به احتمال زیاد از سختی بالایی برخوردار هستند.
سختی آب در یک تقسیم بندی کلی، به دو نوع "سختی موقت (بی‌کربناتی)" و "سختی دائم (غیرکربناتی)" تقسیم می‌شود. سختی موقت در واقع املاح بی‌کربنات کلسیم و بی‌کربنات منیزم هستند که در اثر داغ شدن آب از حالت محلول به حالت غیرمحلول درآمده و باعث تشکیل رسوب می‌شود. شما این پدیده را در رسوب داخل کتری‌های آب جوش مشاهده می‌کنید. حتی اگر کتری، دارای پوشش پلاستیک پلی‌پروپیلن بوده و این رسوب روی آن تشکیل نشود، این املاح روی سطح آب آمده و شناور می‌شوند. اما املاح مربوط به سختی دائم، در اثر حرارت ایجاد رسوب نمی‌کنند.
وجود سختی قابل توجه در آب، معمولاً نشانه‌هایی دارد که معمولترین آنها عبارتند از:
- ایجاد رسوب در تجهیزات و سیستم لوله کشی: آب دارای سختی بالا زمانی که حرارت ببیند، باعث تشکیل رسوب کربنات کلسیم می‌شود. این اتفاق مخصوصاً در تجهیزات مربوط به تأسیسات حرارتی منزل از مهمترین مشکلات و دغدغه‌ها است. تشکیل رسوب در تجهیزات و سیستم لوله‌کشی باعث کاهش کارایی آنها، صدمه دیدگی و نهایتاً افزایش هزینه تعمیر و جایگزینی می‌شود.
- کاهش اثر مواد شوینده: مواد شوینده (به عنوان مثال صابون)، وقتی در معرض آب با سختی بالا قرار می‌گیرند، با کلسیم موجود در آب واکنش شیمیایی انجام می‌دهند. در این واکنش شیمیایی، سدیم موجود در اسید چرب مواد شوینده، جای خود را با یون کلسیم آب عوض می‌کند. نتیجه این واکنش، جلوگیری از کف کردن خوب این مواد شوینده می‌شود. این اتفاق باعث کم شدن اثربخشی شستشو شده و میزان استفاده از مواد شوینده را بیشتر می‌کند. این مورد برای تمام انواع شستشو با این مواد مانند شستشوی دستها، بدن، موها و البسه صدق می‌کند.
- ایجاد رسوب و لکه روی ظروف آشپزخانه و شیشه‌ها: جرم گرفتن کتری از شایع‌ترین این موارد است که بخاطر سختی بالای آب می‌باشد. نمونه دیگر، زمانی است که شما ظروف شسته شده در ماشین ظرفشویی را از دستگاه خارج می‌کنید و کماکان می‌بینید روی ظروف شیشه‌ای لکه وجود دارد.
- خشکی و خارش پوست و پوست سر
- کاهش حالت پذیری موهای سر
- لکه‌های سفت سفید صابون روی وان و دیواره‌های حمام
از آنجاییکه سختی آب برای سلامتی انسان ضرر زیادی ندارد، استاندارد بین‌المللی برای حد مجاز آن در آب آشامیدنی تدوین نشده است. اما با توجه به مشکلات و معایب ذکر شده بالا، در مراجع مختلف، تقسیم‌بندی‌هایی برای میزان سختی آب که معرف کیفیت آن است، بیان شده است. به عنوان مثال، تقسیم‌بندی ذکر شده توسط Water Quality Association را در جدول زیر می‌توانید مشاهده کنید:
|
ppm (یا میلی گرم در لیتر) |
میزان سختی |
|
کمتر از 17 |
مطلوب |
|
بین 17 و 60 |
دارای کمی سختی |
|
بین 60 و 120 |
دارای سختی نسبی |
|
بین 120 و 180 |
دارای سختی |
|
بالای 180 |
دارای سختی بالا |
برای کاهش و حذف سختی آب، از روشهای مختلفی استفاده می‌کنند که متداولترین آنها، “دستگاه‌های سختی‌گیر” هستند. اساس عملکرد این دستگاه‌ها، حذف یونهای کلسیم و منیزیم به روش تعویض یونی و جایگزینی آنها با یون سدیم است. البته باید توجه داشت همانطور که اشاره شد، آب خروجی دستگاه‌های سختی‌گیر، دارای مقدار قابل توجهی یون سدیم است که برای نوشیدن توصیه نمیشود. لذا این دستگاه‌ها در صورت استفاده بهتر است بعد از انشعاب آب شرب نصب شوند. راه دیگر حذف سختی، استفاده از ممبران‌های نانوفیلتراسیون یا اسمز معکوس می‌باشد که برای آب شرب هم مناسب هستند.
