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.

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 `'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.

(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  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

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

Kaynaklar:
1. Dirican R, Bilgel N. Halk Sağlığı (Toplum Hekimliği) II. Baskı Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı Yayın No: 70. 1993 S.121-122
2. Yumuturuğ S, Sungur T. Hijyen Koruyucu Hekimlik. Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Yayınları. Sayı: 393. 1982. S: 111-112..
3. Ural Z.F. Koruyucu Hekimlik Hijyen ve Sanitasyon (Genel Hijyen) S.204-5. Ankara, 1972.
4. Guidelines For Drinking Water Quality Vol-1 Recommendations. S: 55, 1984
5. Uslu O, Türkman A. Su Kirliliği ve Kontrolü. T.C. Başbakanlık Çevre Genel Müdürlüğü Yayınları Eğitim Dizisi. 1987 . S: 89,
6. Güler Ç. Su Kalitesi. Çevre Sağlığı Temel Kaynak Dizisi: 69, Ankara, 1997.
7. Güler Ç. Prof.Dr. Hacettepe Ünv. Halk Sağlığı AD. 1997-1998 Ders Notları.
8. Maxcy, Rosenau, Last. Public Health and Preventive Medicine 14 th Edition, Appleton Lange- New-York 1998.
9. Tekbaş. Ö.F. Pratik Su Analizi ve Su Dezenfeksiyonu. Tıbbi Dökümentasyon Merkezi, Toplum sağlığı Dizisi No:25. Ankara, 1999.
10. Haring, B.J.A. (1985). Changes in Mineral Composition of Food from Cooking in Hard and Soft Water. Advances in Modern Environmental Toxicology. 10: 299 - 312.