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解密 | 自來水的水垢,來自一場宮斗戲

分類:固廢觀察    發(fā)布時間:2020年5月8日 22:17    作者:固廢觀察公眾號    文章來源:固廢觀察公眾號




















每每說到“垢”,總?cè)菀鬃屓寺?lián)想到一些很臟的東西。自來水燒開后的水垢雖然不是傳統(tǒng)意義上的深色系,但白色的水垢好像也挺難以讓人接受。




水垢,它承受了太多不該承受的誤解

從某大型供水企業(yè)的年度用戶投訴記錄中分析了解到,以水垢為主要緣由的投訴,大概占到全年投訴量的10%~20%,雖然絕大部分的用戶都能在供水企業(yè)的解釋下接受,但這樣的循環(huán)年復一年、周而復始,似乎遠遠沒有一個盡頭。


關于水垢可以講很多,今天,我只想先澄清一個最基本的誤解:水垢≠污垢。

水垢到底是長什么樣的?





如果我們就拿一個開水壺為例,如果你能夠發(fā)現(xiàn)水垢,那一般是兩個形式:


(1)第一種形式是壺底部或者壁上所形成的白色水垢,這種現(xiàn)象一般很容易觀察,我相信絕大部分地區(qū)家庭都能觀察得到。對于某些特定地區(qū),如果長時間不進行清洗,可能水垢將會積累成厚厚的一層,嚴重的甚至會影響開水壺的導熱效率。

開水壺底部的水垢,作者實拍


(2)第二種形式是煮沸后的水的表面,有時候會出現(xiàn)一些漂浮物,這些漂浮物類似晶體,半透明狀,如幽靈般時隱時現(xiàn)。

水面上的水垢,作者實拍


我們姑且不刻板的說教水垢到底是什么,水垢會不會影響自來水的安全。只光從感官體驗上來說,如果當我燒開一壺水,看到這些玩意,確實…… 我是不大愿意喝的。


但是,大家有沒有發(fā)現(xiàn),水垢似乎只有在燒開以后才會出現(xiàn)?而且,見過開水壺底結(jié)垢的多,見過水面上漂水垢的,好像要少很多吧?


這是為什么?


圖片源自攝圖網(wǎng)




水垢到底是怎么出現(xiàn)的?





我們先來做幾個場景假設:


1、直接從龍頭里放出來的冷的自來水——幾乎沒有水垢;


2、把龍頭里放出來的自來水正好煮沸——可能出現(xiàn)了少量的水垢;


3、把煮沸了的自來水冷卻到常溫水平——他來了他來了,他腳踏祥云走來了!


為了說明這個問題,筆者把一壺自來水燒開,然后在自然冷卻的過程中,用延時攝影的方式做了記錄,從視頻可以看到,剛剛煮沸的自來水,除了冒著熱氣外,水垢并不明顯,但是隨著水慢慢冷卻,我們可以發(fā)現(xiàn)水中慢慢出現(xiàn)了白色的顆粒狀的物體并快速地做著不規(guī)則的運動,隨著時間推進,白色顆粒狀物體進一步增多,但隨著溫度的下降,不規(guī)則運動的激烈程度降低。


看,水垢在跳舞。


簡單的說,水垢的“變身”,其實是天然水體中鎂離子(Mg2+)、鈣離子(Ca2+)、碳酸氫根離子(HCO3-)、碳酸根離子(CO32-),以及氫氧根離子(OH-)的宮斗劇。






第一集

太后威震后宮






當自來水還是冷水的時候,水中的這些陽離子陰離子都處于離子形態(tài),保持平衡,和諧共存,后宮相安無事。

自然的狀態(tài)下,水中各種離子相對穩(wěn)定





第二集

太后薨逝,后宮無主






但是隨著水被加熱燒開,水中的二氧化碳逸出,水中的碳酸平衡被打破,就好像鎮(zhèn)著后宮的老太后突然薨逝,一個個嬪妃終于控制不住了自己。最按奈不住自己的是碳酸氫根離子(HCO3-)妃,她變身為碳酸根離子(CO32-)、氫氧根離子(OH-)和二氧化碳,水中碳酸根離子(CO32-)、氫氧根離子(OH-)的“勢力”開始急劇增多。

加熱后,二氧化碳逸出,碳酸氫根分解


學過初中化學都知道,當鎂離子(Mg2+)、鈣離子(Ca2+)遇到碳酸根離子(CO32-)和氫氧根離子(OH-),一定會發(fā)生一些讓你看得見的故事,但是當剛剛煮沸的水溫度較高時,由于碳酸鈣(CaCO3)和氫氧化鎂(Mg(OH)2)的溶度積較大,沉淀物只是少量出現(xiàn),大量潛在的水垢還是以離子的形式在沸水中“跳舞”,可以比喻為宮里恰好亂成一團,幾個小毛賊此時的小舉動并不容易被人察覺。

煮沸時,水垢少量析出





第三集

狄仁杰再世,水落石出






但是隨著煮沸的水慢慢冷卻,碳酸鈣(CaCO3)和氫氧化鎂(Mg(OH)2)在水中的溶度積逐漸變小,溫度就好像后宮里抽絲剝繭尋找惡人的狄仁杰,在狄仁杰的春秋手法面前,碳酸鈣(CaCO3)和氫氧化鎂(Mg(OH)2)逐漸以晶體形式析出,就形成了漂浮在水面上的一層漂浮物。于是,后宮終于逐漸恢復了常態(tài),幾個小毛賊徹底暴露,差不多就是這個道理。

隨著水溫度逐漸冷卻,水垢大量析出,形成漂浮物


人越多的地方,是非越多;


后宮里娘娘越多,就更容易出幺蛾子;


而不同的地區(qū),自來水水源中上述這些陽離子陰離子的濃度越高,燒開后水垢現(xiàn)象也就可能越明顯。如果水源中鈣鎂等離子本來就比較豐富,那煮沸后水垢出現(xiàn)的概率就會大,如果水源中鈣鎂離子本來就很少,那水垢,自然也就很少甚至沒有。


我們一般用TDS(溶解性總固體)和總硬度兩項指標作為參考來判斷,從專業(yè)角度,總硬度可能更為準確一點,但作為普通非專業(yè)的老百姓自己檢測方便,可能TDS就用的更多一點?,F(xiàn)在很多賣凈水器的商家都會強調(diào)“TDS”的概念,宣稱TDS越高污染越重,其實這種說法是完全錯誤的,TDS越高的水,燒開后水垢出現(xiàn)的概率越高,但和污染并沒有關系。




水垢是中國特色的水污染問題嗎?





答案顯然是否定的。


如上文所說,“水垢”只是一種現(xiàn)象,本質(zhì)是水體本身的“硬度”(指水中鈣、鎂離子的總濃度,包括碳酸鹽硬度(即通過加熱能以碳酸鹽形式沉淀下來的暫時硬度)和非碳酸鹽硬度(即加熱后不能沉淀下來的永久硬度)),誘因則是在煮沸和冷卻過程中的一系列物理化學反應,當這三個前提都滿足的前提下,我們才能觀察到“水垢”,但如果觀察不到,并不代表硬度就不存在。


如果我們將頭腦發(fā)散一下,就會很容易聯(lián)想到幾個奇怪的小問題:



問題一:我花大價錢買的進口礦泉水,里面應該礦物質(zhì)含量很高,但為什么沒有水垢?


答案很簡單,沒有觀察到水垢,是因為沒有把礦泉水燒開了喝?。∪绻惆训V泉水燒開再冷卻,情況也是一樣的。


本文上面的視頻是作者用自來水(TDS速測筆測得大約為170左右)做的一次煮沸實驗,水垢的情況大家肉眼可見。下面這段視頻是作者用兩瓶依云天然礦泉水(TDS速測筆測得大約為270左右)做的實驗,煮沸后(真奢侈)……

“跳舞”的水垢簡直是白茫茫一片!冷卻后,開水壺壁上的水垢用手都搓不下來!然而,有人會說“依云礦泉水有嚴重污染”嗎?


問題二:水垢和水污染有沒有關系,有水垢的水到底能不能喝?


其實從問題一就很容易發(fā)現(xiàn),水垢的“垢”,并不是“污垢”的“垢”,主要和水中的硬度等有關,和水體的污染沒有絕對直接的聯(lián)系。我國國家標準對自來水總硬度的限值要求是450 mg/L,與世界衛(wèi)生組織的標準相近。如果水的總硬度高,可能更容易在煮沸后出現(xiàn)水垢,但只要是滿足國家生活飲用水標準要求的自來水,都是健康的好水。


問題三:水垢為什么在我國特別突出,老外沒有水垢問題嗎?


前面提到過,水垢只是一種現(xiàn)象,是否會讓我們觀察到,與我們的飲水方式有關。中國人有喝熱水的習慣,煮開后再冷卻的水容易產(chǎn)生水垢現(xiàn)象,而老外更喜好直接喝冷水,這就回到了上面提到的瓶裝礦泉水的問題,你看不到水垢,只是因為你沒有去煮沸它,但并不代表水中的礦物質(zhì)不存在。


當然,老外也有老外的煩惱,據(jù)說有報道稱,一些自來水硬度較高地區(qū)的國家,普遍抱怨用自來水洗頭更容易脫發(fā),分析原因是“硬水和洗發(fā)露發(fā)生反應后的沉淀物會附著在頭皮上堵塞毛孔引起脫發(fā)”,當然這條消息還沒有經(jīng)過嚴格的驗證,暫且只作為一個小信息來源吧。




水里的硬度會對人體健康產(chǎn)生影響嗎?





談到這個話題,我們能夠在網(wǎng)上看到五花八門的答案,似乎每個人的觀點都是對的,但是細細品品,又會發(fā)現(xiàn)每個人的說法都有漏洞之處。


很多兜售凈水器,特別是售賣反滲透凈水器的商家喜歡鼓吹“硬度有害論”,會將鈣鎂離子直接等價為各位結(jié)石病,仿佛喝了有鈣鎂離子的水,就會引發(fā)結(jié)石,小孩老人尤其謹慎。


賣礦泉水的商家更喜歡拿出“長壽村”作為論點,強調(diào)長壽村的秘密,和水源豐富的礦物質(zhì)有關,好像水中的礦物質(zhì)就是萬能的神藥,有助于長生不老、延年益壽。


上面兩種觀點,無疑代表了兩個極端,受各自的商業(yè)立場影響,顯然都是不全面的。如果我們真的要客觀分析這個問題,就要先搞明白三個問題:(1)鈣鎂等礦物質(zhì)元素對人體健康的影響;(2)人類通過喝水攝入的鈣鎂等礦物質(zhì)元素所占每日總需求量的比重;(3)我們通過飲水攝入的鈣鎂等礦物質(zhì)元素,能夠被人體所吸收的比例是多少。


這三個問題可以以后專門展開討論,但是我們的已有知識能夠很容易的發(fā)現(xiàn),這三個問題的答案顯然是因人而異的,和我們每個人的飲食習慣、飲食結(jié)構(gòu)都有密切的關系,如果一刀切的回復“行”或者“不行”仿佛都不夠嚴謹。結(jié)合我國一些膳食營養(yǎng)學研究方面的成果,水中的礦物質(zhì)元素和人體健康應當存在一定的關聯(lián)性,但這個關聯(lián)性有多密切,是否密切到不可替代似乎還有待商榷,所以別過度去追捧或炒作一些概念,似乎是更為理性的態(tài)度。




如果我一定要喝熱水,而且真的接受不了水垢怎么辦?




確實,有人會說,我知道水垢不是污染物,但我確實過不了自己這一關,就是接受不了水垢怎么辦?我們通過一些手段,讓水的硬度降低,降低到不足以形成可見水垢的程度。


方法一就是——軟水。傳統(tǒng)的軟水一般通過離子交換的方法,用鉀、鈉離子把水中心的鈣、鎂離子置換出來,使水的硬度降低,簡單一點也可以理解為“交換人質(zhì)”。軟化過的水硬度確實能夠?qū)崿F(xiàn)下降,但并不代表水變成了純凈水。作者認為,如果家庭中有地暖系統(tǒng),或者大體量的熱水鍋爐,作為延長家電使用壽命,減少家電結(jié)垢的需要,安裝軟水系統(tǒng)還是有一定必要的,但如果單純?yōu)榱孙嬘?,特別是家中有患高血壓等需要控制鈉鹽攝入的人群,在飲用軟化水時,需要慎重。


方法二就是——納濾膜或反滲透凈水器。帶有納濾膜和反滲透膜的凈水器,可以有效截留一定的鈣、鎂等水中離子,使出水更“純”。但是,凈水器還是應當結(jié)合當?shù)刈詠硭膶嶋H情況和必要性“因地制宜”來進行選購(另行文介紹),并做好維護保養(yǎng)和耗材的及時更換。在自來水水質(zhì)可控的前提下,凈水器的價值更多是在“改善口感”以滿足高品質(zhì)生活需要上,而不要相信商家為了擴大銷量,不負責任夸大甚至造謠自來水水質(zhì)污染的一些宣傳噱頭。

膜過濾原理簡單示意圖





我真的承受了太多——by 水垢


最后,還是想強調(diào)一下:水垢不是污垢,大家要科學看待啦。


(為通俗表達需要,部分觀點的闡述“不盡嚴謹”,描述不一定“完全恰當”。如有觀點錯誤,歡迎批評指正。)



參考文獻

崔玉川. 飲水、微量元素與健康[J]. 凈水技術, 2005,(1).

盧金鎖, 陳 誠, 李 雄, 等. 飲用水水垢問題辨析[J]. 中國給水排水, 2019,(4).

《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)等



來源 | 水悟堂
插圖 | 三哥
編輯 | 阮辰旼

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