Twarda i miękka woda

Twarda i miękka woda

Na całym świecie prowadzone są dyskusje, czym dokładnie jest twarda i miękka woda, i jak powinno się uwzględnić tę cechę w odżywianiu roślin. Twardość wody zależna jest od stężenia kationów metali rozpuszczonych w wodzie, zazwyczaj wapnia i magnezu.

Autor: Geary Coogler, B.Sc. Horticulture

Obecność w wodzie rozpuszczonego dwutlenku węgla (CO2), a także węglanów i wodorowęglanów, może wzmocnić ten efekt. „Miękką wodę” można określić jako 60 mg/l, wodę powyżej 120 mg/l uznajemy za „twardą”’, a woda pomiędzy tymi wartościami to woda „średnio-twarda”. Stosowane są jednak różne definicje w tym zakresie (patrz tabela 1).

Twarda woda, miękka woda, niedobra woda... na czym polega różnica? Wszystko, co jest rozpuszczone w wodzie, reaguje z innymi składnikami dodawanymi do niej, a także ze wszystkim, z czym woda ma kontakt. Twarda woda utrudnia mycie i negatywnie wpływa na nasz sprzęt, a także zwiększa reaktywność chemiczną wody, szczególnie biorąc pod uwagę pH; często uważana jest za zdrowszą. Zazwyczaj twarda woda pochodzi z wód podziemnych, wystawionych przez długi czas na kontakt z rudami. Woda ze studni to jej najlepszy przykład.

Tymczasem miękka woda spienia mydło i lepiej działa. Ma mniejszy wpływ na nasz sprzęt i jest bardziej neutralna dla zachodzących reakcji chemicznych. Badania wykazały współzależność pomiędzy miękką wodą a zdrowiem, wliczając w to choroby serca. Miękką wodę czerpie się zazwyczaj z wody powierzchniowej – rzek, strumieni i jezior – nie jest ona wystawiona przez długi czas na kontakt z rudami. Miękka jest też uzdatniana woda, z której usunięto większość jonów lub zastąpiono je atomami o jednym elektronie walencyjnym, np. sodem, używając do tego odpowiedniego wyposażenia technicznego.

TDS, konduktancja i twardość wody

Niedobra woda jest po prostu niedobra – np. dlatego, że zawiera dużą ilość soli czy innych niepożądanych substancji chemicznych. Można ją znaleźć wszędzie, a w szczególności na obszarach uprzemysłowionych, regionach o intensywnej uprawie rolnej, czy też w miejscach zlokalizowanych w pobliżu pokładów słonej wody. Nieistotna jest przy tym twardość wody.

Nie należy mylić stężenia jonów czy soli z twardością lub miękkością wody. Twardość to cecha zależna od kationów wielowartościowych, takich jak Ca2+ i Mg2+, a nie jednowartościowych, jak Na+ czy CI+. Jony jednowartościowe można łatwo zaobserwować w całkowitej sumie wolnych jonów (TDS) roztworu, tak więc możliwe jest osiągnięcie TDS o wysokości 450 mg/L (1 ppm = 1 mg/L) poprzez dodanie do wody destylowanej soli kuchennej, choć ta woda nadal może być miękka.

Nie istnieje bezpośrednia zależność między TDS, czy konduktancją (EC), a twardością wody. Jeśli wiesz, że konduktancja pochodzi wyłącznie z Ca, Mg czy innych wielowartościowych jonów metali, możesz być pewny, że woda jest twarda. Przykładowo, roztwór cukru będzie przewodził elektryczność, ale nie musi być (koniecznie) twardy. Zmiękczacze wody działają na zasadzie zastępowania problematycznych jonów – wapnia i magnezu – jonami sodu. Konduktancja nie zmienia się lub wzrasta, ale twarda woda zamienia się w miękką, co nie wpływa pozytywnie na rośliny.

articles-hardwatersoftwater_text_1
Ilustracja 1: Wartość konduktancji nie zawsze mówi nam wszystko o jakości wody. Czasami twarda woda o konduktancji 0,5 może nadal być w porządku, a inna woda o tej samej wartości konduktancji może być niedobra lub nawet bardzo niedobra dla twoich roślin, ponieważ zawiera różne sole i substancje chemiczne.

Dla nas kluczowe znaczenie ma odpowiedź na pytanie, jaki ma to wpływ na żywienie roślin. Jednym z najważniejszych skutków dla systemów upraw używających twardej wody, jest możliwość skumulowania się nierozpuszczalnego węglanu wapnia czy magnezu. Tworzenie się tych osadów jest reakcją endotermiczną, co oznacza, że proces przyspiesza wraz z ciepłem dostarczanym do roztworu. Podczas pompowania wody ze zbiornika, przez pompę, przez mniejsze rurki, na blat stołu i przez system korzeni, woda nagrzeje się, co spowoduje naturalne i ciągłe tworzenie się osadów.

Związki pomiędzy pierwiastkami

Gdy ciepło trafia do systemu, intensyfikuje się powstawanie węglanów wapnia czy magnezu, prowadząc do odkładania się nierozpuszczalnych substancji wewnątrz pomp, rur, rurek i podłoża systemu uprawy. W rezultacie prowadzi to do ograniczonego przepływu, zablokowania nadajników, przepalenia się pomp itd.

Wpływ odżywek na profil chemiczny wody zmienia się także pod wpływem różnych antagonistycznych relacji między poszczególnymi pierwiastkami i ogólnego efektu na pH. Im twardsza woda, tym więcej dostępnego wapnia i magnezu. Im więcej tych pierwiastków w relacji z innymi określonymi pierwiastkami, takimi jak potas i fosfor, tym mniej te pierwiastki stają się dostępne, a więc zostają skutecznie zablokowane. Te kationy podniosą poziom pH roztworu, a kiedy na twardość wody oddziałuje również poziom węglanów, zmiana pH dotrze też do podłoża, w którym jest stosowane. Im twardsza woda, tym więcej kwasu potrzeba, aby zmniejszyć pH.

Tabela 1

Zalecane górne granice czynników chemicznych w wodzie irygacyjnej, stosowanej przy uprawach w szklarni (na podstawie 1 i 2, patrz: Bibliografia)

articles-hardwatersoftwater_text_2
Wartości mogą różnić się w zależności od konduktometru. Aby zmierzyć wartości użyliśmy konduktometru Truncheon Meter.

Średnie poziomy twardości

Na rynku istnieje dużo rozwiązań normalizacji poziomu twardości:

1. Zmiękczanie wody. Zmiękczanie wody polega na płukaniu wody jonami o jednym elektronie walencyjnym, zazwyczaj sodem, który wypiera wapń i obniża twardość wody. Taka woda świetnie nadaje się do prania czy kąpieli, ale nie jest dobra dla twoich roślin ani spożycia przez ludzi.

2. Odwrócona osmoza (RO), proces, w którym woda wodociągowa przepuszczana jest przez kilka membran o coraz mniejszych otworach, które blokują cząsteczki i atomy o określonej wielkości. Następuje efektywna filtracja wapnia i innych większych elementów, co obniża twardość wody. Usuwa to również przeważającą część innych pierwiastków, wliczając szkodliwe cząsteczki, jony sodu i większość innych jonów, tym samym skutecznie obniżając całkowitą sumę wolnych jonów i EC. Jednakże zainstalowanie i utrzymanie takiego systemu jest bardzo kosztowne, a nie zawsze konieczne – przynajmniej używanie czystej wody uzdatnionej w procesie odwróconej osmozy nie jest niezbędne.

Profesjonalni producenci odżywek powinni wziąć pod uwagę kwestię twardej lub miękkiej wody przy projektowaniu swoich produktów. Różne typy upraw mają odmienne wymagania w tym względzie. Większość różnic wynika z podłoża, w którym produkt jest stosowany. Ziemie kwiatowe mają większą zdolność buforową, mogą gromadzić pierwiastki, i w ich przypadku nie powinno się przeprowadzać recyrukulacji wody. Recyrkulacja powoduje, że do systemu dostaje się więcej ciepła, co ułatwia tworzenie się osadów. Ziemie kwiatowe posiadają naturalną ochronę, ograniczającą zmiany w pH. Różnicę w ich zawartości należy modyfikować, używając odpowiedniej ilości składników odżywczych, obecnych w nawozie specjalnie przeznaczonym do używania z ziemią kwiatową.

Woda i system uprawy

Do recyrkulacji zalecane jest użycie wyłącznie miękkiej wody i tylko przy zastosowaniu biernego podłoża. Nadaje się do tego przykładowo woda oczyszczona w procesie odwróconej osmozy. System recyrkulacyjny musi dostosowywać się do twardości wody, ale także do dodatkowych pierwiastków dostarczanych z wodą wodociągową, w zależności od tego, co jest dodawane lub potrzebne w stosowanych składnikach odżywczych. Ważna jest również kontrola składu soli, ponieważ ma on wpływ na poziom pH, co jest z kolei decydujące dla sygnalizowania kwitnienia rośliny (oprócz zmiany fotoperiodu). Najlepiej stosować substancje odżywcze, zaprojektowane z myślą o zastosowaniu ich z wodą wodociągową o konduktancji nie przekraczającej 0,3 – 0,4 mS/cm, dostarczając jednocześnie buforów kontrolujących poziom pH w systemie (np. CANNA AQUA).

Inną metodą używaną w systemach uprawy jest system run-to-waste (system otwarty), gdzie rośliny są zasilane w substancje odżywcze, których to nadwyżka jest następnie usuwana poprzez odprowadzanie i nie jest ponownie wykorzystywana. W tym systemie ważna jest nie tylko regulacja pH podczas tworzenia mieszanki, ale też utrzymanie pH przez okres, kiedy przygotowany już produkt znajduje się w zbiorniku jeszcze przed jego zastosowaniem. Minimalizuje to wahania pH i zapobiega tworzeniu się nierozpuszczalnych mieszanin. Ponadto, w miękkiej wodzie znajduje się mniej jonów wapnia i magnezu, dlatego należy zwiększyć ich ilość lub zastąpić je czymś innym, aby osiągnąć odpowiedni stosunek jonów. Jeśli chcesz mieć pewność, że stosujesz właściwą mieszankę nawozów, powinieneś wybrać produkt posiadający dwie wersje: do miękkiej i twardej wody (system otwarty) (jak CANNA HYDRO). Skąd mam wiedzieć, czy używać wersji dla twardej czy miękkiej wody? To proste: zbadaj próbkę wody i porównaj uzyskane wyniki z powyższą tabelą.

Co zyskuję dzięki informacjom na temat twardej i miękkiej wody? Teraz już wiesz, że istnieje wiele aspektów wpływających na jakość wody. Ważna jest całkowita suma wolnych jonów, a także wzajemna proporcja pierwiastków, ich oddziaływanie na dodawaną odżywkę oraz mogące występować reakcje chemiczne. Wszystko to będzie miało wpływ na twoje rośliny. Substancje odżywcze powinno się tworzyć i dostosowywać, biorąc pod uwagę wodę używaną przez hodowcę. Wreszcie niezbędne są: odpowiednio zaprojektowana odżywka, spełniająca potrzeby żywieniowe rośliny, długotrwały wpływ na rozwój rośliny i oddziaływanie podłoża na skład, magazynowanie i reaktywność. Testy to wiedza, a wiedza pozwala na rozwój... jak dużo już wiesz?

Bibliografia

  1. Baily, D, T Bilderback, and D Bir. “Water considerations for container production of plants.” North Carolina State University Horticulture Information Leaflet 557. 1996.
  2. Kessler Jr., J. R. “Water Quality Management for Greenhouse Production.” Alabama Cooperative Extension Service Publication ANR-1158. Alabama A&M and Auburn University, 2005.
Oceń ten artykuł: 
Average: 4 (1 vote)