น้ำกระด้าง (Hard water) เป็นปัญหาคุณภาพน้ำทั่วไปที่ส่งผลกระทบต่อครัวเรือน อุตสาหกรรม และระบบประปาของเทศบาลทั่วโลก แม้โดยทั่วไปจะไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ แต่น้ำกระด้างอาจก่อให้เกิดปัญหาด้านการใช้งาน การบำรุงรักษา และประสิทธิภาพอย่างมากหากปล่อยทิ้งไว้โดยไม่จัดการ การทำความเข้าใจว่าน้ำกระด้างคืออะไร เกิดขึ้นได้อย่างไร และทำไมจึงมีความสำคัญ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตัดสินใจอย่างรอบรู้เกี่ยวกับการบำบัดและการใช้น้ำ
นิยามของ Hard water คืออะไร?
น้ำกระด้าง (Hard water) คือน้ำที่มีความเข้มข้นของแร่ธาตุละลายสูง ซึ่งในธรรมชาติปรกติเกิดขึ้นเมื่อน้ำซึมผ่านชั้นหินปูน ชอล์ก หรือยิปซัม ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแคลเซียม (Ca²⁺) และแมกนีเซียมคาร์บอเนต ไบคาร์บอเนต (Mg²⁺) และซัลเฟต แร่ธาตุเหล่านี้ถูกดูดซับตามธรรมชาติเมื่อน้ำไหลผ่านดินและหิน
การดื่มน้ำกระด้างอาจมีประโยชน์ต่อสุขภาพเนื่องจากประกอบด้วยแร่ธาตุ แต่ก็อาจก่อให้เกิดปัญหาสำคัญในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งมีการตรวจสอบความกระด้างของน้ำเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายที่มีค่าใช้จ่ายสูงในหม้อไอน้ำ หอระบายความร้อน และอุปกรณ์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับน้ำอุดตัน เกิดตะกรัน สร้างความเสียหายได้
ในครัวเรือน น้ำกระด้างมักสังเกตได้จากการที่ไม่มีฟองเกิดขึ้นเมื่อคนสบู่ในน้ำ และการเกิดตะกรันในกาต้มน้ำและเครื่องทำน้ำอุ่น ในทุกที่ที่ความกระด้างของน้ำเป็นปัญหา มักใช้การทำให้น้ำอ่อนลงเพื่อลดผลกระทบด้านลบของน้ำกระด้าง
การเกิดน้ำกระด้าง
น้ำฝนโดยธรรมชาติแล้วจะอ่อน เนื่องจากมีแร่ธาตุละลายอยู่น้อยมาก อย่างไรก็ตาม เมื่อน้ำฝนซึมลงสู่พื้นดินและไหลผ่านชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดิน มันจะละลายแร่ธาตุจากชั้นหินโดยรอบ ยิ่งน้ำสัมผัสกับหินที่มีแร่ธาตุมากนานเท่าใด น้ำก็จะยิ่งกระด้างมากขึ้นเท่านั้น
ภูมิภาคที่มีหินปูนหรือหินโดโลไมต์มีแนวโน้มที่จะมีน้ำกระด้างเป็นพิเศษ นี่คือเหตุผลที่ความกระด้างของน้ำแตกต่างกันอย่างมากตามสถานที่ทางภูมิศาสตร์
ดังนั้นระบบประปาที่ใช้น้ำบาดาลเป็นแหล่งน้ำอาจเกิดความกังวลเรื่องความกระด้างของน้ำ เนื่องจากเมื่อน้ำไหลผ่านดินและหิน มันจะละลายแร่ธาตุตามธรรมชาติในปริมาณเล็กน้อยและนำพาแร่ธาตุเหล่านั้นเข้าสู่แหล่งน้ำบาดาล น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยมสำหรับแคลเซียมและแมกนีเซียม
ดังนั้นหากมีแร่ธาตุเหล่านี้อยู่ในดินรอบๆ บ่อน้ำบาดาล น้ำกระด้างอาจถูกส่งไปยังบ้านเรือนได้ ความกระด้างของน้ำแตกต่างกันไปทั่วสหรัฐอเมริกา ในพื้นที่ที่น้ำค่อนข้างกระด้าง (ดูแผนที่ด้านล่าง) อุตสาหกรรมอาจต้องลงทุนในการทำให้น้ำอ่อนลง เนื่องจากน้ำกระด้างอาจทำให้เครื่องมืออุปกรณ์เสียหายได้ น้ำกระด้างยังสามารถทำให้อายุการใช้งานของผ้าและเสื้อผ้าสั้นลงได้
ประเภทของน้ำกระด้าง
โดยทั่วไปแล้ว น้ำกระด้างแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
1. น้ำกระด้างชั่วคราว
น้ำกระด้างชั่วคราวเกิดจากการมีแร่ธาตุไบคาร์บอเนตที่ละลายอยู่ (แคลเซียมไบคาร์บอเนตและแมกนีเซียมไบคาร์บอเนต) เมื่อละลายแล้ว แร่ธาตุเหล่านี้จะให้แคตไอออนของแคลเซียมและแมกนีเซียม (Ca2+, Mg2+) และแอนไอออนของคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนต
อย่างไรก็ตามน้ำกระด้าง “ชั่วคราว” นี้สามารถแก้ได้โดยการต้มน้ำหรือโดยการเติมปูนขาว (แคลเซียมไฮดรอกไซด์) ผ่านกระบวนการทำให้น้ำอ่อนลงด้วยปูนขาว
การต้มจะส่งเสริมการก่อตัวของคาร์บอเนตจากไบคาร์บอเนตและตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนตออกจากสารละลาย ทำให้น้ำกระด้างลดลงเมื่อเย็นตัวลง
2. น้ำกระด้างถาวร
น้ำกระด้างถาวรเกิดจาก “ซัลเฟต คลอไรด์ หรือไนเตรตของแคลเซียมและแมกนีเซียม” การต้มไม่สามารถขจัดน้ำกระด้างประเภทนี้ได้ จำเป็นต้องใช้วิธีการบำบัดทางเคมีหรือทางกล
น้ำกระด้างประเภทนี้เรียกว่า “ถาวร” เพราะต่างจากน้ำกระด้างชั่วคราวตรงที่ความกระด้างไม่สามารถกำจัดได้ด้วยการต้ม อย่างไรก็ตามชื่อนี้อาจทำให้เข้าใจผิดได้เพราะน้ำกระด้างถาวร สามารถลดความกระด้างด้วยวิธีอื่น คราบตะกรันที่เกิดจากน้ำกระด้างถาวรมีผลเสียคล้ายกับที่พบในน้ำกระด้างชั่วคราว เช่น การอุดตันของท่อน้ำ นอกจากนี้
น้ำกระด้างถาวรยังเป็นสาเหตุของ “คราบ” หรือคราบสบู่ที่เห็นลอยอยู่บนผิวน้ำ ดังที่กล่าวมาแล้ว น้ำกระด้างถาวรมีไอออนบวกของแคลเซียมและแมกนีเซียม ไอออนบวกเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับสบู่เพื่อสร้างสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำซึ่งจะตกตะกอนอยู่ตามด้านข้างของอ่างอาบน้ำ
การวัดความกระด้างของน้ำ
ความกระด้างของน้ำโดยทั่วไปจะแสดงเป็น มิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) หรือ ส่วนในล้านส่วน (ppm) ของแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) ซึ่งอธิบายอย่างง่ายคือในปริมาณน้ำ 1 ลิตร นั้นประกอบด้วยแร่ธาตุ แคลเซียมคาร์หรือแมกนีเซียม หนักกี่มิลลิกรัม
โดยทั่วไปแล้ว ความกระด้างของน้ำจะแบ่งออกเป็นประเภทดังนี้:
- น้ำอ่อน (ไม่กระด้าง) : 0–60 มิลลิกรัม/ลิตร (ppm)
- น้ำกระด้างปานกลาง : 61–120 มิลลิกรัม/ลิตร
- น้ำกระด้าง : 121–200 มิลลิกรัม/ลิตร
- น้ำกระด้างมาก : มากกว่า 200 มิลลิกรัม/ลิตร
วิธีการวัดได้แก่:
- การทดสอบไทเทรต (วิธี EDTA)
- เครื่องวัดความกระด้างของน้ำแบบดิจิทัล
- แถบทดสอบ (สำหรับการตรวจสอบอย่างรวดเร็วในภาคสนาม)
- การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ
สัญญาณทั่วไปของน้ำกระด้าง
น้ำกระด้างมักแสดงออกผ่านผลกระทบทางกายภาพที่สังเกตได้ ได้แก่:
- คราบตะกรันสีขาวหรือคราบชอล์กเกาะบนก๊อกน้ำ กาต้มน้ำ และท่อ
- ฟองสบู่ลดลงและต้องใช้สบู่มากขึ้น
- คราบสบู่บนอ่างอาบน้ำ อ่างล้างหน้า และผนังห้องอาบน้ำ
- ผิวแห้งและผมไม่เงางามหลังการอาบน้ำ
- คราบจุดบนแก้วและจาน
- ประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำอุ่นลดลง เครื่องใช้ไฟฟ้า
ผลกระทบต่อสุขภาพจากน้ำกระด้าง
ปัญหาทุกอย่างที่เกิดจากน้ำกระด้าง ไม่ว่าจะเป็นคราบตะกรันที่กำจัดยาก หรือการไหลของน้ำที่ลดลง ล้วนมีสาเหตุมาจากแร่ธาตุที่ทำให้เกิดน้ำกระด้างส่วนใหญ่คือแคลเซียมและแมกนีเซียม ซึ่งมีอยู่แทบทุกที่:
- แคลเซียม: จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด พบได้ในใบไม้ ฟัน กระดูก เปลือกหอย และแม้แต่เปลือกโลก
- แมกนีเซียม: แร่ธาตุนี้ก็จำเป็นต่อชีวิตของพืชและสัตว์เช่นกัน โดยส่วนใหญ่อยู่ในกระดูก
แร่ธาตุเหล่านี้มีอยู่ในร่างกายของคุณอยู่แล้ว และอาจเป็นประโยชน์ต่อสุขภาพในบางส่วน นั่นเป็นเหตุผลที่โดยทั่วไปแล้วน้ำกระด้างไม่ถือว่าอันตราย
อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ได้หมายความว่าน้ำกระด้างเป็นสิ่งที่ดี ความจริงก็คือแคลเซียมส่วนใหญ่มาจากอาหาร โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์นม ทั้งแคลเซียมและแมกนีเซียมยังพบได้ในผักใบเขียว ถั่ว และเมล็ดพืช นั่นหมายความว่าคุณไม่จำเป็นต้องพึ่งพาน้ำดื่มเป็นแหล่งแร่ธาตุหลักเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะมันอาจทำให้น้ำมีรสชาติไม่พึงประสงค์ แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมดที่คุณจะได้รับจากแร่ธาตุที่มีความกระด้างสูง
แคลเซียมและแมกนีเซียมมีแนวโน้มที่จะเคลือบผิว ทำให้เกิดฟิล์มและลดความชุ่มชื้น ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพของเส้นผม ผิวหนัง และเล็บของคุณ
คราบน้ำกระด้างอาจตกค้างอยู่บนรูขุมขน ทำให้ผมของคุณไม่สะอาดหลังการสระ และอาจแข็งกระด้างหรือชี้ฟูได้ ผิวหนังของคุณก็ได้รับผลกระทบจากน้ำกระด้างเช่นกัน เพราะการรวมกันของน้ำกระด้างและสบู่มีแนวโน้มที่จะอุดตันรูขุมขนและล้างออกไม่หมด ซึ่งอาจระคายเคืองผิวหนัง ทำให้เกิดอาการคัน ผื่น หรือแดงสำหรับผู้ที่มีผิวบอบบาง รูขุมขนที่อุดตันยังขัดขวางไม่ให้น้ำมันตามธรรมชาติของร่างกายไปถึงผิวหนังได้อีกด้วย
ผลกระทบของน้ำกระด้างต่อบ้าน
เป็นเรื่องดีที่รู้ว่าการอาบน้ำหรือดื่มน้ำกระด้างไม่ได้เป็นอันตรายต่อสุขภาพโดยตรง แต่ก็อาจนำไปสู่ปัญหาที่น่าหงุดหงิดอื่นๆ เช่นผิวแห้ง หรือผมลีบแบน
ปัญหาคือน้ำกระด้างนั้นยากที่จะสังเกตเห็นได้ในน้ำ คุณมองไม่เห็นหรือได้กลิ่น และถึงแม้บางครั้งจะมีรสชาติไม่พึงประสงค์ คุณอาจไม่รู้ว่าอะไรเป็นสาเหตุ อันที่จริง คุณอาจใช้น้ำกระด้างในบ้านมานานหลายปีแล้วโดยไม่รู้ตัว
