"YUMUŞAK-SERT SULAR" VE SAĞLIĞA ETKİLERİ

Sertlik
terimi, suda bulunan polivalan iyonlar sayısını, özellikle kalsiyum ve
magnezyum miktarını belirtmek için kullanılır. Ne var ki bu terim
yetersiz kalmaktadır.
Sert sular, sağlığa doğrudan zararlı
olmasa bile yemek pişirmeye ve içmeye elverişli değillerdir. Ayrıca bu
nitelikteki su, çamaşır yıkamada ya da sanayide kullanılırsa, çok sabun
sarfına neden olacağı gibi kazan ve boruların içine kireç tabakasının
yığılmasına da yol açar.
Sulardaki sertlik iki türlüdür.
Bikarbonatların oluşturduğu "geçici sertlik" ve kalsiyum ve magnezyum
sülfatların oluşturduğu "kalıcı sertlik"tir.
Suyun sertliğini
gidermek için; toz halinde kireç ya da soda (kalsiyum karbonat)
kullanılır. Kireç, geçici sertliği, soda, kalıcı sertliği giderir. Bu
amaçla evlerde ve sanayi kuruluşlarında, içinde sodyum alüminyum
bulunan vebolit, permutit gibi iyon değiştirme aygıtları kullanılır.
SUYA SERTLİĞİNİ VEREN MADDELER VE SERTLİK DERECESİ
Suların
içinde erimiş halde bulunan kalsiyum ve magnezyum tuzlarından
kaynaklanan sertlik (acılık), suyun içme, endüstri ve hizmet alanında
kullanımı için önemli bir kalite özelliğidir.
Kalsiyum ve
magnezyum bikarbonat tuzları Ca(HCO3)2 ve Mg(HCO3)2 "geçici sertliği"
veya "karbonat setliğini", kalsiyum ve magnezyumun klor, sülfat,
nitrat, fosfat ve silikat tuzları ise "kalıcı sertliği" meydana
getirirler. Kalıcı ve geçici sertlik birlikte "toplam sertliği" veya
"genel sertliği" oluştururlar. Genel olarak "karbonatlar geçici
sertliği, sülfatlar kalıcı sertliği verirler" denir.
Suların
sertlik derecesini ölçülebilmesi için kullanılan pratik yöntem, sabun
solüsyonu yöntemidir. Bu yöntemde; sertliği veren Ca ve Mg elementleri,
sabundaki Na ve potasyumun yerine geçerek suda erimeyen bileşikler
yapar. Herkes tarafından bilinen sert suların, zor köpürmesinin nedeni
budur. Sabun solüsyonu kullanarak, suda devamlı bir köpük elde edilmeye
çalışılır. Bu işlemde harcanan sabun solüsyonu miktarı genel sertlik
hakkında bilgi verir. Su kaynatıldıktan sonra, yine aynı yöntemle
kalıcı sertlik ölçülebilir. (Geçici sertlik = Genel sertlik - Kalıcı
sertlik) formülü kullanılarak geçici sertlik hesaplanabilir.
Yumuşak
sulara göre sert sularla yıkanan çamaşırlar, daha fazla sabun
gerektirmektedir. Bununla birlikte sertlikle ilişkili yapı suda fazla
sabun kullanımımı azaltacak ekonomik yapıya ilişkili bir sınır değer
yoktur. Sentetik deterjanların geliştirilmesi ile birlikte bunların
içerdiği yumuşatıcı maddeler sertliği ekonomik problem olmaktan zaten
çıkarmıştır.
İNSAN VÜCUDU SUDAKİ MİNERALLERE MUHTAÇTIR
Normal
insan, günde 2 litre su alır ve toplam su alımının %60'ını içme suyu
oluşturur. İnorganik elemanlar, düşük yoğunlukta olsalar da; sudan
alınan toplam miktar hiçte küçümsenecek gibi değildir. Dahası sudaki
mineraller, serbest iyonik ve kolay emilebilir şekildedir.
Normal
içme suyu alımı bir insanın lityum, çinko, kalsiyum, bakır, magnezyum,
demir ve flor gereksiniminin % 10'unu karşılar. Bu miktar, gıdaların
mineralden zengin olduğu yerlerde önemli olmayabilir. Birçok ülkede
görüldüğü gibi gıda rejimindeki marjinal mineral yetersizliği
vakalarında görüldüğü gibi küçük bir ilave yaşam boyu sağlıklı olmak ya
da olmamak arasındaki farkı ortaya çıkarır.
İçinde fazla
miktarda kalsiyum ve magnezyum tuzu bulunan sular sert sulardır. Suları
tanımlamada kullanılan birimler değişiktir. Ülkemizde Fransız sertlik
derecesi kullanılır. Bu ölçüme göre; bir sertlik derecesi, litrede 10
mg kalsiyum karbonata eşittir. Çok yumuşak sular 0-7,2 sertlik
derecesinde, çok sert sular 54 ve daha fazla sertlik derecesindedir
(Tablo 1).
Suların sertliği 100ml (veya 1 litre) suda kalsiyum
oksit veya karbonatlarının miktarı ölçü alınarak miliekivalan veya
"sertlik derecesi" birimi ile ifade edilir. İçme suyu ile ilgili
ölçümlerde miliekivalandan ziyade sertlik derecesi birimi tercih edilir.
Çeşitli
ülkeler farklı sertlik dereceleri kullanmaktadır, bunlar arasında en
sık kullanılanları ve karşılığı olan kalsiyum oksit veya bikarbonat
miktarları şu şekildedir;
1 Alman sertlik derecesi =100 ml suda 1 mg CaO
1 Fransız sertlik derecesi =100 ml suda 10 mg CaCO3
1 İngiliz sertlik derecesi =700 ml suda 10 mg CaCO3
1 USA sertlik derecesi =100 ml suda 0.1 mg CaCO3
Tablo 1. Sertlik derecelerine göre suların sınıflandırılması.
| Suyun Sertliği |
Alman |
Fransız |
İngiliz |
| Çok yumuşak |
0 - 4 |
0 - 7.2 |
0 - 5 |
| Yumuşak |
5 - 8 |
7.3 - 14.2 |
6 - 10 |
| Orta sert |
9 - 12 |
14.3 - 21.5 |
11 - 15 |
| Oldukça sert |
13 - 18 |
21.6 - 32.5 |
16 - 22.5 |
| Sert |
19 - 30 |
32.6 - 54.0 |
22.5 - 37.5 |
| Çok sert |
30'dan fazla |
54'den fazla |
37.5'ten fazla |
(ABD sertlik derecesi = Fransız sertlik derecesi x 10)
(1 Fransız SD = 0.56 Alman SD. = 0.70 İngiliz SD.)
DSÖ,
içme suyunda azami kabul edilebilir kalsiyum yoğunluğunun, 75 mg/lt ve
azami izin verilebilen kalsiyum yoğunluğunu, 200 mg/lt olarak
vermiştir. Suların sertlik derecesi toplumların alışkanlıklarına göre
değişiklik gösterir hatta 500 mg/lt üstü tolere edilebilmektedir.
SULARIN SERTLİĞİNİN SAĞLIĞA ETKİLERİ

Yumuşak sular, agresiv oldukları için iletim hatlarında
korozyona neden olurlar. Bu sular, yüksek geçirgenlikleri nedeniyle
temas ettikleri kurşun, bakır, çinko, kadmiyum, ve buna benzer toksik
metalleri daha yüksek yoğunluklarda içerebilirler. Sularda kalsiyum ve
magnezyum bikarbonatları karbondioksit ile denge halindedir. Yüksek
karbondioksit derişimine sahip yumuşak sular kireç suyuna karşı
agresivdir.
Suyun sertlik derecesi, sağlık koşullarından çok,
ekonomik ve estetik bakımdan çok önemlidir. Yumuşak sulara göre sert
sularda, gerek banyo gerekse çamaşır yıkama amaçlı uygulamalarda daha
fazla sabun tüketilmektedir.
İçilmesi zor olacak kadar kaba
olmamak şartıyla, sert suların içilmesinin, sağlık için zararlı olduğu
kanıtlanamamıştır. Hatta büyüme çağında bulunanlar için bu sular
faydalıdır. Fazla magnezyumun purgatif gibi tesiri düşünülebilirse de
maden sularından başka kullandığımız diğer sularda magnezyum bu
düzeylere ulaşamaz.
Suyun serliğinin sağlık üzerine herhangi bir
etkisi yoktur ancak; içimi hoş olan sular, daha çok orta sertlikte
sulardır. Sert sular, fazla sabun sarfına neden olmaları ve endüstriyel
kullanıma uygun olmamaları nedeniyle tercih edilmezler.
Kalsiyum,
insan vücudunun en önemli ve en bol mineral içeren elemanıdır. Yeterli
kalsiyum alımı, normal büyüme ve sağlık için esastır. Sert sular,
kalsiyum kaynağı olarak ve özellikle bu maddenin eksik olduğu
durumlarda çok önemlidir. Örneğin, Londra'da sudan alınan kalsiyum
alımı 110 mg'dır. Bu miktar günlük alımımızın %5'ini oluşturur.
Fazla
sert suların, böbrekleri irrite ettiği, böbreklerde, safra kesesinde,
mesanede taş oluşturduğu, damarların kireçlenmesine neden olduğu
hakkındaki iddialar kanıtlanamamıştır. Aksine, kireçsiz sularla
beslenen hayvan yavrularının büyüyemedikleri; kireçli sularla beslenen
hayvan yavrularına oranla büyümelerinin geri kaldığı saptanmıştır.
Ancak fazla sert suların sindirilmeleri yumuşak sulara göre biraz
güçtür. Bu nedenle genel sertlik derecesi 30'dan ve kalıcı sertlik
derecesi 12'den fazla olan suların içilmemesi tavsiye edilirse de suyun
içimindeki kolaylıkta suyun ısısının da rolü vardır.
Kalsiyumun
büyük bir biyolojik önemi vardır ve insan organizmasında en yoğun
şekilde bulunan katyondur. Vücutta bulunan kalsiyumun büyük kısmı,
kemik dokusunda "hidroksi apatit" 'kristalleri halinde fosfatlarla
birlikte bulunur. Kemiğin yapısında başlıca tuzu teşkil eden kalsiyum
fosfatın yanında kalsiyum karbonat, fluorid, sitrat, Na, K, Mg' da
bulunur. CaF2 'de az miktarda diş minesinde de bulunur. Kalsiyumun
plazmadaki düzeyi %10 mg civarındadır.
Alınan besinlerde yeter
miktarda kalsiyum olduğunda, bir kalsiyum yetersizliği söz konusu
olmaz. Ancak vücudun magnezyum gereksinimi yeterince sağlanamaz. Kalp
hastalıklarındaki ölümlerle, içme ve kullanma sularının yumuşaklığı
arasında ilişki vardır. DSÖ tarafından düzenlenen bir uzmanlar grubu
toplantısında; magnezyumun, insan sağlığıyla; özellikle bebeklerin ani
ölüm sendromuyla ilişkisi üzerinde araştırma yapılması önerilmiştir.
SERT SULAR YUMUŞAK SULARDAN DAHA İYİDİR
Kurşun,
bakır ve kadmiyum gibi zararlı maddelerin, sert sularda daha az olduğu
düşünülmektedir. Sudaki kalsiyum, bu koruyucu etkide önemli rol
oynamaktadır. Biyolojik olarak kalsiyum, zehirli iyonların,
barsaklardan emilerek kana karışmasını da engeller.
Suyun
sertliği ile (hardness) kalp-damar hastalıklarındaki ölüm oranları
arasında ters ilişki saptanmıştır. Ama bunun sudaki kalsiyum veya
magnezyumdan herhangi birinin bulunup bulunmamasına ait kesin deliller
yoktur. Şehir sularının yumuşatılmasına ait herhangi bir kısıtlama veya
minimum kalsiyum veya magnezyum seviyesinin sağlanmasına ait tavsiyeler
olmamakla birlikte; bunların varlığı gerekmektedir. İlave olarak
bunların sağlığa yan tesirleri hakkında kesin delil de yoktur.
Tatlı
veya yumuşak su bulunan bölgelerde yaşayanlarda, aterosklerotik ve
dejeneratif kalp hastalıklarıyla hipertansiyonun ve kardiyovaskuler ani
ölümlerin daha sık görüldüğü saptanmıştır. Genellikle doğa da bulunan
sularda, üç kısım kalsiyum iyonuna karşılık bir kısım magnezyum vardır.
Bu oranın, gerek sağlık gerekse teknik açıdan sakıncası yoktur. İçme ve
kullanma suyunun sertliğini gidermeye, ya da minerallerini ve tuzunu
azaltmaya yönelik girişimler esnasında, sudaki magnezyum ve kalsiyum
miktarları çok düşük düzeylere inebilir.
Kalsiyum yokluğunun,
kalp-damar hastalıklarının meydana gelişinde, nasıl rol oynadığını
gösteren bir takım hipotezler ortaya atılmıştır. Serum lipid
düzeylerini düşürdüğü ve kas kasılmaları için gerekli olması açısından
kalsiyum yokluğunun, bazı damar hastalıklarını daha da kötüleştirdiği
ileri sürülmektedir.
Yumuşak sular tatsız ve yavan olur. Öte
yandan yumuşak suların,Sertliğin 2 edg/metreküp den küçük olması
halinde; daha büyük bir olasılıkla kalp, damar ve tiroit hastalıklarına
neden olduğu saptanmıştır. Kalsiyum ve magnezyum için bireysel tolere
edilebilir düzey bilinmemektedir.
SULARIN SERTLİĞİNİN GİDERİLMESİ

Suyu
pratik ve estetik amaçlarla yumuşatma işlemini tekrar gözden geçirmek
gerekir. DSÖ'nün araştırmalarına göre suda zaten doğal olarak bulunan
mineral içeriğini korumak için suyu yumuşatma işlemine daha ihtiyatlı
bir yaklaşım içinde olmak lazımdır. Öneriler suyun yumuşatılmasından
kaçınılması ya da yalnızca sanayide ve diğer özel amaçlı kullanımlar
dışında suyun yumuşatılmaması yönündedir.
Su kaynaklarının
sertleştirilmesine yönelik çalışmalar yoktur, sertleştirme uygulanarak
karşılaştırma yapılmamıştır. Bireysel fazla su tüketicileri örneğin
çamaşırhanelerde suların yumuşatılması tavsiye edilebilir. Fakat kalıcı
sertliği gidermek için suya soda katıldığında sodyum sülfatın suya
karışmaması istenir. Bu bazı endüstriyel alanlarda kazanlara zarar
verir ve suyun alkaliliğini arttıracağı için klorlama işlemi sırasında
klorun etkinliğini azaltır. Bu nedenlerle suların sertliğinin
giderilmesi için günümüzde daha çok iyon değiştirici maddelerden
yararlanılmaktadır. Bunlar evlerde kullanılabilecek şekilde üretilmeye
başlanmıştır. Suların sertliğini gidermek için elektroliz yönteminden
de yararlanılmaktadır, ancak bu işlem oldukça pahalı olduğu için yaygın
kullanıma sahip değildir.
Geçici setliği gidermek için sular
kaynatılır veya sönmüş kireç suya ilave edilerek kalsiyum ve
magnezyumun karbonatları oluşturulup çökmeleri sağlanır. Kalıcı setliği
gidermek için suya, soda (Na2CO3) ve sodyum hidroksit (NaOH) ilave
edilerek kalsiyum ve magnezyumun suda erimeyen karbonat ve
hidroksitleri oluşturularak çöktürülür. Suyun yumuşatılması, özellikle
değişim yöntemi kullanıldığında, suyun içersinde önemli miktarda sodyum
karışmasına, bunun ise düşük sodyumlu diyet alması gereken toplum
grubunun olumsuz etkilenmesine yol açtığı bilinmektedir.
Evdeki
yumuşatıcıların büyük çoğunluğu iyon değişim esasına dayanmaktadır.
Önemli miktarda sodyumun suyun içersine karışmasına neden olabilir ve
tüketicilerin büyük bölümünün farkında olmaksızın yüksek sodyum diyeti
almalarına neden olabilir. Bu durumda su kalitesinin merkezi olarak
sağlanması gerektiği, bunun tek tek evlere ve kişilere
bırakılamayacağı, bu gibi uygulamaların maliyette gereksiz artıma neden
olabileceği; üstelik sonucunda belirsiz olacağı kesin olarak kabul
edilmektedir.
Suyun sertlik derecesinin sağlık üzerine zararlı
bir etkisi yoktur. Hangi sertlik derecesinde bulunan suların içilmemesi
için de limit söylenemez. Suyun içerdiği kalsiyum vücuda fizyolojik
olarak gereklidir. Özellikle büyüme ve gelişme çağında ki kimseler,
günlük kalsiyum ihtiyaçlarının büyük bir kısmını sulardaki kalsiyum
tuzları ile karşılarlar.
SUYUN SERTLİĞİNİ GİDERME YÖNTEMLERİ
a.
Havalandırma: Bu yöntemle, suda erimiş halde bulunan bikarbonatların
CO2 'si uçurulmuş olur. Böylece suda erimeyen bikarbonat tuzları
çöktürülerek, su yumuşatılmış olur.
b. Kalsiyum oksit (CaO) ile
muamele etmek: Böylece suda suda erimiş bulunan Ca ve Mg tuzları,
erimeyen Ca ve Mg tuzları halinde çöktürülmüş olur.
c. Soda
(Na2CO3) ile muamele etmek: Böylece suda suda erimiş bulunan Ca ve Mg
tuzları, erimeyen Ca ve Mg tuzları halinde çöktürülmüş olur.
CaSO4 + Na2CO3 -- CaCO3 + Na2SO4
d. Zeolitler (Z) kullanılarak sertlik azaltlabilir:
1) Tabii zeolit: Yeşil kum veya killerden elde edilir.
2) Sentetik zeolitler: Vebolitlerdir.
Na2Z + (Ca,Mg) CO3 ---- (Ca,Mg) Z + Na2CO3
(Ca,Mg) Z + 2 NaCl ---- Na2Z (erimez kalır) + (erir geçer) (Ca,Mg) Cl2
REÇİNELER

e. Resinler(reçineler): Asidik reçineler, katyonları tutar, bazik reçineler, anyonları tutar.
Suyu
yumuşatmanın en pratik yolu, iyon değiştirici reçine kullanmaktır. İyon
değiştirici reçineli sistemler, genelde sodyum iyonları ile sertlik
iyonlarını yer değiştirterek çalışırlar. işlem esnasında, su, reçine
tanecikleri arasından süzülerek geçer. Reçine tanecikleri, üzerindeki
elektrik yükü sodyum iyonlarını, reçine taneciği üzerinde tutar. Ancak,
reçine taneciklerinin, aynı zamanda "sertlik minerallerini tutma
kabiliyeti" de vardır. Reçine taneciklerinin, sertlik minerallerini
tutma kabiliyeti, sodyum iyonlarını tutma kabiliyetine göre daha
fazladır. Bu şekilde iyon değişimi gerçekleşir.
Belli miktarda
sert su, reçine yatağından geçtikten sonra, reçine tanecikleri
tamamıyla, sertlik mineralleriyle kaplanır. Bu durumda, sertlik
minerallerinin tutulması son bulur. Sertlik iyonlarının, tekrar sudan
tutulabilmesi için reçine taneciklerinin, sertlik minerallerinden
kurtarılarak, tekrar sodyum taneciklerinin bağlanması gereklidir. Bu
işleme 'rejenerasyon' adı verilir. Rejenerasyon esnasında, tuzlu
su,reçine tankına verilir ve reçine sodyuma doyurulur. Reçine tankında
biriken yüksek konsantrasyondaki sodyum iyonları, sertlik iyonlarını,
reçine taneciklerinden ayırır. Reçine, daha sonra temiz su ile
durulanarak, fazla tuz ve sertlik mineralleri tanktan atılır. Reçine
tankı, tekrar sertlik iyonlarını tutmaya hazır durumdadır.
f.Süzgeç çeşitleri: Suyun sertliğini azaltmada kullanılablir. Süzgeç çeşitleri şunlardır:
* Plastik süzgeçler,
* Ayaklı amyantlı süzgeç,
* Şeitz (şamdan) süzgeç,
* Berkefield (nehir ve göllerde kullanılan) süzgeç,
* Chamberlein süzgeci