Su, Suyun Önemi, Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri

SU

Su; renksiz, kokusuz, saydam ve içerisinde çözünmüş kimyasal maddeler bulunduran bir sıvıdır. Yeryüzünde en yaygın olarak bulunan kimyasal bileşiktir. Kimyasal yapısı hidrojen ve oksijenden (H2O) ibarettir. Sıvı halde bulunan bileşiklerden mol ağırlığı en düşük olanıdır. Yoğunluğu saf haldeyken 1 g/cm³’tür.
İyi bir çözücü olduğundan bileşiminde daima çözünmüş kimyasal maddeler bulunur.
Doğadaki su bu nedenle hiçbir zaman saf olarak bulunmaz.
Saf su; mineraller, tuzlar ve diğer yabancı maddelerden tamamen temizlenmiş sudur ve ancak özel yöntemlerle elde edilir.

Suyun Molekül Yapısı

Su molekülü, dipol karakterdedir; çevresindeki elektrik yükü dağılımı üniform değildir. Su molekülünün oksijen tarafı elektronlardan zengindir ve lokal bir negatif (−) yüklü bölge oluşturur; hidrojen tarafı da elektronlardan fakirdir ve lokal bir pozitif (+) yüklü bölge oluşturur.

Su molekülleri, dipol karakterde oluşları nedeniyle hem katı halde hem de sıvı halde iken, birbirlerine hidrojen köprüsü bağlarla bağlanma yeteneğindedirler; bir su molekülünün bir hidrojen çekirdeği ile bir başka su molekülünün ortaklanmamış elektron çiftleri arasında, karşılıklı elektrostatik reaksiyonla bir hidrojen bağı oluşur:
Su moleküllerinin buzda %100’ü, oda sıcaklığındaki suda %70’i, 100oC’deki suda %50’si hidrojen bağlarıyla art arda birbirlerine bağlanmışlardır.

Su ve Buz

Suyun basit fakat çevre açısından son derece önemli bir özelliği de suyun sıvı hali üzerinde batmadan yüzebilen, suyun katı hali olan buzdur. Bu katı faz, (sadece düşük sıcaklıklarda oluşabilen) hidrojen bağları arasındaki geometriden dolayı, sıvı haldeki su kadar yoğun değildir. Hemen hemen tüm diğer maddeler için, katı form sıvı formdan daha yoğundur. Standart atmosferik basınçtaki taze su, en yoğun halini 3.98 °C'de alır ve daha fazla soğuması halinde yoğunluğu azalır.
Suyun donma sıcaklığı 760 mm Hg (1 atm) basınçta 0 C dir. Dondurulmuş su soğutma işleminde, bazı gıdaların üretiminde kullanılır.
Uygun tuzlar ile suyun donma sıcaklığı düşürülebilir. Örneğin 30 g Nacl ve 100 b buz karışımı -21 C de donar.

Çözücü Madde Olarak Su

• Bir molekül farklı atomlardan meydana gelmişse her bir atomun elektronlara karşı ilgisi farklı olur.
• Bunun sonucu olarak molekülün bir kısmında elektron fazlalığı ve bunun sonucu olarak da kısmi negatif yük, bir kısmında ise elektron noksanlığı ve bunun sonucu olarak da kısmi pozitif yük görülür.
• Bu şekildeki moleküllere polar moleküller denir.
• Su, bir polar moleküldür. Oksijen atomu bölgesi kısmen negatif, hidrojen atomları bölgesi ise kısmen pozitif yük gösterir.
• Çözücünün su olduğu sistemlerde su molekülleri ile çevrilmiş pozitif veya negatif yüklü iyonlara hidrate iyon denir.
• Örneğin NaCl çözünmesinde, etrafı su molekülleri ile çevrilmiş olan Na+ ve Cl-iyonları birer hidrate iyondur.
• Pozitif veya negatif yüklüi yonların suda çözünmesi sırasında, etrafında yer alacak su moleküllerinin sayısı gelişi güzel olmayıp çoğunlukla önceden bellidir.

Suyun Sertliği

• Yüzey suları ve kaynak suları toprak tabakalrından çözünmüş olan değişik miktarlarda mineral içerir. Özellikle Ca ve Mg tuzları önemlidir. Bunlar suyun sertliğini olşturur.
• Sert su ile ellerin yıkanmasında el üzerinde sert ve kaba bir his oluşur.
• Et ve baklagiller sert suda zor pişerler.
• Sert su ile yapılan çay ve kahvenin tadı kötüleşir.
• Sert su ısıtma tesislerinde kazanlarda kireç taşlarını oluşturarak makineleri bozabilir.
• Sert sular serinleticidir.
• Suyun toplam sertliği karbonat sertliği ve karbonat olmayan sertlikten oluşur. Karbonat sertlik yapıcılar Ca ve Mg bikarbonatlardır. Nitrik, sülfürik, hidroklorik, fosforik ve salisik asitlerin Ca ve Mg tuzları ise karbonat olmayn setliği olşturur.
• Toplam sertlik(SB)=KS+KOS
• Suyun sertlik ölçüsü için Ca tuzları miktarı kullanılır. 1o sertlik 1 lt sudaki 1 mg CaO ve 2.4 mg CaSO4 veya 1.8 mg CaCO3 miktarına eşittir.

Gıdalarda Bulunan Su

Serbest su:
gıda içinde solvent ya da çözücü olarak buluna sudur. Gıdada bulunan çeşitli besin elementleri suda erimiş olarak bulunur. Gıdadaki çeşitli bozulmalar serbest su ile ilgilidir. Gıdada fiziksel değişimler meydana getirir.

Adsorbe su:
gıdada yarı bağlı veya tabaka halinde bulunan sudur. Gıda bileşenlerin Veya yapısal moleküllerin yüzeyine ince bir film halinde bağlanmıştır. Toplam suyun yaklaşık %10-15 ini oluşturur.

Bağlı su:
gıda bileşenlerin yapısına girmiş veya bunlara tek bir molekül tabakası halinde H bağlaı ile bağlanmış su formudur. Protein, karbonhidrat, asit ve tuzlara bağlı olan sudur. Bu suya hidratize su, hidrasyon suyu, kristal su veya kimyasal su isimleri de verilir. Gıdada %3-5 oranındadır. -40 oC de donmayan sudur.

Gıdalarda bulunan su miktarı önemli bir kalite göstergesidir. Çünkü bazı gıdalarda su oranı yüksek olursa hem kalite özellikleri değişir hem de enzim ve mikroorganizmalar tarafından kısa sürede bozulmaya neden olur.
Gıdaların içerdiği su birçok bileşen için çözücü görevi görür. Gıdalardaki biyolojik ve kimyasal değişikliklerden kaynaklanan bozulmaların sebebi gıdaların yüksek miktarda su içermesidir. Bu nedenle su miktarının düşürülmesi için pek çok gıda muhafaza yöntemi geliştirilmiştir. Kurutma ve konsantre etme gibi yöntemler gıdadaki su miktarını azaltmayı ve böylece çözünenlerin miktarını artırmayı amaçlamaktadır. Bu yöntemler, çözücünün fiziksel özelliklerini değiştirir.

Gıdalardan suyun ayrılması ve gıdaya çözünen madde eklenmesi aynı gibi görünse de gıda üzerindeki etkileri farklıdır. Örneğin gıdanın içeriği çözelti, mikrobiyolojik gelişmenin kontrol edilebildiği noktaya kadar konsantre edildiğinde istenmeyen fiziksel ve kimyasal değişiklikler ortaya çıkabilir. Konsantrasyonun çok büyük miktarda artırılması, enzimatik ve enzimatik olmayan değişmeleri önlemek için gerekebilir. Bu taktirde de gıdanın tadında ve görünüşünde değişmeler gözlenir.

Gıdalarda su miktarını % nem olarak ifade ederiz ve gıdalarda nem miktarının kontrol edilmesinin nedenlerini şu şekilde ifade edebiliriz:

• Depolama açısından nem miktarı önemlidir. Çünkü gıdadaki enzim ve mikroorganizma faaliyetleri nem miktarına bağlıdır. Nem miktarı arttıkça enzim ve mikroorganizma faaliyetleri de artar ve gıda bozulmaya başlar.Depolama kriterlerinin belirlenmesinde gıdanın nem miktarına da bakılır.
• Ticari açıdan önemlidir. Örneğin fire kayıpları ve fiyatın düşük olması gibi.
• Standartlardaki nem oranını karşılaştırmak açısından önemlidir. Analiz sonuçlarının belli bir nem sınırı üzerinden verilmesi gibi.
• Gıdalara uygulanacak işlemlerin

Su Aktivitesi

Suyun besin maddesindeki durumu; besinin su içeriği ve bulunduğu ortamın bağıl nemliliği arasındaki ilişki yardımıyla tanımlanır ve buna su aktivitesi denir.
aw = P1 / P0 x 100
Su aktivitesine göre gıdalar

• 0.9-0.999: yüksek nemli gıdalar

>%50 su
Taze et, meyve, sebze, peynir

• 0.6-0.9: orta nemli gıdalar

%10-50 su
Reçel, bazı peynirler, kurutulmuş meyveler, kek

• <0.6: düşük nemli gıdalar

Tahıllar, yemişler, kurutulmuş gıdalar

Mikroorganizmalar susuz yaşayamazlar ve Her mikroorganizma için optimum aw değeri vardır.
aw düşük olduğunda mikrobiyal gelişme gecikir.

• <0.60 mikrobiyal gelişim olmaz
• 0.60-0.85 maya, küf, ozmotik basınca dayanıklı bakteriler
• <0.85 patojenler gelişemez
• 0.87-0.90 maya ve küfler gelişebilir
• 0.91-0.95 bozulma yapan bakteriler, bazı küfler
• >0.95 patojen ve bozulma yapan bakteriler, bazı mayalar

Gıdanın bozulmasında ilk reaksiyon yağların acılaşmasıdır ve 0-0.2 su aktivitesi değerinde oldukça yaygındır.
İkinci reaksiyonlar Maillard reaksiyonlarıdır ve enzimatik olmayan esmerleşme reaksiyonları olarak önemlidir. Bu olaylar 0.6-0.7 su aktivitesi değerlerinde maksimum hıza ulaşır.
Depolama ve ambalajlamada su aktivitesi önemlidir.

Gıda Üretimi İçin Hammadde Olarak İçme Suyu

• İçme suyu hiçbir patojen mikroorgarnizma içermemelidir.
• Toksik maddelerden arınmış olmalıdır.
• Berrak ve serin olmalı, hoş bir tat göstermelidir.
• Renksiz ve kokusuz olmalıdır.
• Belirli bir sertlik derecesinde olmalıdır.

Su temizleme yöntemleri

Su Nedir?

Oksijen ve Hidrojenden oluşan, Sıvı durumunda bulunan, kokusuz, renksiz, ve tatsız Maddeye Su Denir.
Günlük hayatta hem biz insanların, hem de ayrımsız tüm çanlıların hayati fonksiyonlarını sürdürmelerini sağlayan en önemli, beklide yegâne içecektir. Su besinlerin sindirimi, emilim ve hücrelere taşınmasında, Hücre, organ ve dokuların düzenli çalışmasında, Zaralı maddelerin vücuttan atılmasına, Vücut ısısının denetiminde ve daha sayılamayacak kadar çok işleve sahiptir.
Su, bilinen tüm yaşam biçimleri için gerekli ve vazgeçilmez olan tatsız ve kokusuz bir maddedir. Su, Canlıların yaşaması için hayati bir öneme sahiptir. Küçük miktarlarda çıplak gözle bakıldığında renksizdir. Dünya üzerinde farklı şekillerde bol miktarda bulunur.

Suyun kimyasal ve fiziksel özellikleri

Suyun kimyasal formülü H2O'dur. Bunun anlamı bir su molekülünün iki Hidrojen ve bir oksijen atomundan oluştuğudur. İyonik olarak da, (H+) bir hidrojen iyonuna bağlanmış, (OH-) hidroksit iyonu; yani HOH şeklinde tanımlanabilir. Standart Sıcaklık ve basınçta, Suyun buhar fazı ve sıvı fazı arasında dinamik (değişken) bir denge vardır. Saf su, kokusuz, tatsız, renksizdir; fakat Havadaki Karbondioksit kalıntıları ile karbonik Asit çözeltileri oluşturmaya başladığı andan itibaren tadı bozulur ve tehlikeli bir hal alır.
Dünya yüzeyinin %71'i Suyla kaplıdır.Dünyadaki suların yaklaşık %97 si Okyanuslarda bulunmaktadır. %2.4'ü buzul yada kardır. %0.6 lık dilimi ise Göller ve nehirlere aittir.

Suyun Rengi

Kızılötesi ışın, elektromanyetik spektrum üzerinde kırmızı renkli ışık halini alır, absorbe edildiği için kırmızı rengin küçük bir kısmı görünürdür. Bu nedenle, Göl ve deniz gibi büyük su kütleleri içindeki saf su, mavi olarak görünür. Bu mavi renk, temiz bir Okyanus veya gölde bulutlu bir Hava altında da kolaylıkla görünebilir, bu da mavi rengin gökyüzünün yansıması olmadığını gösterir. Pratikte suyun rengi, içindeki katkı, kirlilik vb. etkenlere bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Kireçtaşı, Suyu turkuaz rengine çevirirken, demir ve benzeri maddeler kırmızı kahverengi renge döndürmektedir, Bakır ise mavi Alev rengi oluşturur. Suyun içindeki yosunlar, suyu yeşil renkli olarak gösterir.

Çözücülük

Su, eriyebilen birçok madde için çok iyi bir (solvent) çözücüdür. Bu tip maddeler hidrofilik (hydrophilic) maddeler olarak da bilinir) iyice karıştırılmak sureti ile su içinde erirler (örneğin; tuz). Su ile karışmayan maddeler ise (örneğin; yağ) hidrofobik (hydrophobic) maddeler olarak bilinirler. Bir maddenin su içindeki erime kabiliyeti, maddenin su molekülleri arasına çekilme kuvvetinin durumuna bağlıdır. Eğer maddenin su içinde erime (çözülme) kabiliyeti yoksa, Moleküller su molekülleri arasından dışarı itilir ve çözülme olmaz.

Kohezyon ve adhezyon

Su kohezyon kuvvetine sahip bir maddedir, yani kendi molekülleri arasında çekim kuvveti sayesinde dağılmadan kalabilir. Su aynı zamanda adhezyon (farklı iki maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvveti) kuvveti yüksek bir maddedir.

Yüzey gerilimi

Su, su molekülleri arasındaki güçlü kohezyon kuvveti nedeniyle oluşan yüksek yüzey gerilimine sahiptir. Bu etki görülebilir bir etkidir, örneğin, küçük miktardaki su çözünmez bir yüzey üzerine (örn: Polietilen ) konduğunda, su, diğer madde ile beraber düşene dek kalacaktır. Çok temizdir.

Kılcal hareket

Kılcal hareket, suyun çok dar (kılcal) bir boru/kanalda yerçekimi kuvvetine karşı hareketini ifade eder. Bu hareket oluşur, çünkü su boru/kanalın yüzeyine yapışır ve daha sonra boru/kanala yapışan su, kohezyon kuvveti sayesinde üzerinden daha fazla suyun geçmesini sağlar. İşlem, yerçekimi adhezyon kuvvetini yenecek kadar su boru/kanaldan yukarı geçinceye dek tekrarlanır.
Bu olayı doğada da görmek mümkündür. Örneğin ağaçların kılcal damarlarında su en yüksek dallara kadar yerçekimine karşı hareket edebilmektedir.

Suyun Donma noktası

Suyun basit fakat çevre açısından son derece önemli bir özelliği de suyun sıvı hali üzerinde batmadan yüzebilen, suyun katı hali olan buzdur. Bu katı faz, (sadece düşük sıcaklıklarda oluşabilen) hidrojen bağları arasındaki geometriden dolayı, sıvı haldeki su kadar yoğun değildir. Hemen hemen tüm diğer maddeler için, katı form sıvı formdan daha yoğundur. Standart atmosferik basınçtaki taze su, en yoğun halini 3.98 °C'de alır ve aşağı hareket eder, daha fazla soğuması halinde yoğunluğu azalır ve yukarı doğru yükselir. Bu dönüşüm, derindeki suyun, derinde olmayan sudan daha Sıcak kalmasına sebep olur, bu yüzden suyun büyük miktardaki alt bölümü 4 °C civarında sabit kalırken, buz öncelikle yüzeyde oluşmaya başlar ve daha sonra aşağı yayılır. Bu etkiden dolayı, Göllerin yüzeyi buz ile kaplanır. Hemen hemen tüm diğer kimyasal maddelerin katı halleri, sıvı haline göre yoğun olduğundan dipten yukarı donmaya başlarlar.

Suyun Üçlü noktası

Suyun üçlü noktası (saf haldeki sıvı su, buz ve su buharının dengede bulunduğu sıcaklık ve Basınç kombinasyonu), kelvin sıcaklık ölçü biriminin tanımlanması için kullanılır. Sonuç olarak, suyun üçlü nokta sıcaklığı, 273.16 kelvin (0.01 °C) ve Basıncı 611.73 pascal'dır (0.0060373 atm)

Elektriksel iletkenlik

Genellikle yanlış bir kanı olarak, suyun çok güçlü bir Elektrik iletken olduğu düşünülür ve elektrik akımının öldürücü etkilerini iletme riski bu popüler inanış ile açıklanır. Su içindeki tüm elektriksel özelliği sağlayan etkenler, suyun içinde çözülmüş olan karbondioksit ve Mineral tuzların iyonlarıdır. Su, iki su molekülünün bir hidroksit anyonu ve bir hidronyum katyonu halini alması ile kendini iyonize eder, fakat bu elektrik akımının yaptığı iş veya zararlı etkilerini taşımak için yeterli değildir. ("Saf" su içinde, hassas ölçüm cihazları, 0.055 µS gibi çok zayıf bir elektriksel iletkenlik değeri saptayabilirler.) Saf su, oksijen ve hidrojen gazları içinde de çözülmüş iyonlar olmadan elektroliz olabilir; bu çok yavaş bir süreçtir ve bu şekilde çok küçük bir akım iletilir.(Elektroliz, elektrik akımı yardımıyla, bir sıvı içinde çözünmüş kimyasal bileşiklerin ayrıştırılması işlemine denir.)

Suyun Halleri

Su yerkürede değişik hallerde bulunur: su buharı, (bulutlar), su (denizler, göller), buz (kar, dolu, buzullar) gibi. Su sürekli olarak su döngüsü olarak bilinen döngü içinde değişik fiziksel hallere dönüşür.
Yağışın insanlık ve tarım için öneminden dolayı, değişik biçimlerine farklı isimler verilmiştir: çoğu ülkede genel ismi yağmur'dur, dolu, Kar, sis ve çiy diğer örneklerdir. Uygun şartlar oluştuğunda, havadaki su damlacıkları güneş ışığını kırarak, gökkuşağı oluştururlar.

Temel olarak, su akışı, nehirler ve tarım için su ihtiyacı gibi, insanlık tarihinde büyük roller oynamıştır. Nehirler ve denizler, ticaret ve ulaşım için elverişli yollar sunmuştur. Su akışı, Erozyon etkisi ile çevrenin şekillenmesinde büyük roller oynayarak, vadiler ve deltalar oluşmasını sağlamış ve insanların yerleşimine uygun arazi ve alanlar meydana getirmiştir.
Su aynı zamanda zemine nüfuz ederek, yer altına doğru iner. Bu yeraltı suları daha sonra tekrar yüzeye çıkarak doğal kaynaklar, sıcak su kaynakları ve gayzerler oluşturur. Yeraltı suları, aynı zamanda ambalajlanarak maden suyu olarak satılmaktadır.

Su, kendi içinde farklı maddelerin koku ve tadlarını barındırabilir. Bu nedenle, insan ve hayvanların, suyun içilebilirliğini anlamak için duyuları gelişmiştir. Hayvanlar genel olarak, Tuzlu deniz Suyunun ve bataklık suyunun tadından hoşlanmaz, dağlardan veya yeraltından gelen saf kaynak sularını ararlar. Kaynak suyu veya mineral su diye bilinen tat, aslında suyun içinde çözülmüş olan Minerallerin tadıdır. Saf su (H2O), tatsızdır. Bu yüzden, kaynak veya mineral suyunun saflığı diye bilinen şey, suyun içinde zararlı (toksik) maddeler, kir, toz veya mikrobik organizmalar olmadığını belirtir.

Biyolojik İşlevleri

Suyun içerdiği organik bileşikler, birçok çeşitlilikle insan bedeninin başlıca gıdasıdır. Her türlü metabolik olayların temel katalizörüdür.

• Makromoleküllerin yapı taşıdır.
• Hidrojen köprüleri ile su moleküllerine bağlanan Protein, karbonhidrat, nükleik asit gibi kompletma yeteneğine sahiptir.
• İyi bir substrattır.
• İyi bir ısı düzenleyicisidir. Isıyı düzenli bir şekilde ayarlar.

İnsan vücudu üzerine etkileri

Vücudun günlük kaybettiği su ihtiyacını karşılamak için uzmanlar normal bir insanın günde 6-8 bardak su içmesi gerektiğini belirtmektedir. Vücut ağırlığının yüzdesi olarak su kaybının sonuçları şu şekilde olabileceği belirtilmektedir:

• %1: susuzluk hissi, ısı düzeninin bozulması, performans azalması
• %2: ısı artması, artan susuzluk hissi
• %3: vücut ısı düzenin iyice bozulması, aşırı susuzluk hissi,
• %4: fiziksel performansın %20-30 düşmesi
• %5: baş ağrısı, yorgunluk
• %6: halsizlik, titreme
• %7: fiziksel etkinlik sürerse bayılma
• %10: bilinç kaybı
• %11: olası ölüm

Doğada su

Doğada su akarsulara dökülen atıklarla kirlense ve okyanuslarda tuzlu su haline gelse de, buharlaşıp atmosfere karıştığında yine temizleniyor ve tatlı suya dönüşüyor. Ancak yağmur suyu dahi kimyasal yönden saf değildir. Havadaki Gazlar ve özellikle yoğun nüfuslu yerlerde kömürle birlikte açığa çıkan sülfirik asidi de bünyesine almaktadır. Doğada mutlak saf su yoktur ve Sudaki tüm yabancı kimyasalların arındırılması labaratuvarlar için dahi zorlu bir işlemdir.
Doğada sular, kaynaklarına göre klasik olarak 4 sınıfta incelenir:

1. Meteor suları (yağmur ve Kar suları): Mevcut Sular içinde en saf olanıdır, bununla beraber Havada bulunan bütün gazları içerdiği gibi, bazı anorganik ve organik maddeler de bulunabilir.
2. Yeraltı ve kaynak suları: Bulunduğu ve geçtiği Toprak tabakalarını çözmesi sonucunda, tabakaların cinsine göre, çözünmüş maddeleri içerir.
3. Yeryüzü suları (nehir, Göl, baraj ve deniz suları): Yüzeylerinin açık olması sebebiyle özellikle organik yapıdaki yabancı maddeleri almaya yatkındır. Buna karşılık hava ile temas halinde olduğundan Karbonat sertliği azdır.
4. Maden (mineral) suları: Doğal Sulara oranla çözünmüş madde miktarı belirli bir sınırı aşmış veya temperatür ve radyoaktivitesi doğal sınırı geçmiş olan sulardır.

Suyun Uygarlığa etkisi

Su, medeniyetin başlamasında birincil etmendir. Öyle ki günümüzden 6.000 yıl önce Sümerler, Mezopotamya'da Fırat ve Dicle nehirlerinden faydalanarak ilk Sulu tarımı yapmışlar ve uygarlığı başlatmışlardır. Aynı şekilde Mısırlılar da Nil sayesinde birçok alanda gelişme göstermişlerdir. Denize kıyısı olan büyük Göl ve nehirlere sahip kentler gelişirken, Orta Doğu ve Kuzey Afrika gibi suyun az bulunduğu yerler ise kalkınamamıştır.

BİRLEŞMİŞ MİLLETLERE (BM) GÖRE DÜNYA SU GERÇEKLERİ

• Yeryüzünün %70’i su, bunun %97.5’i tuzlu su ve %2.5’i taze su. Geri kalan taze suyun, %2.14’ü buzullarda, binde 6’sı yer altı, binde 0.9’u yüzey suyudur.
• Kirli suların açtığı hastalıklardan her yıl 2.2 milyon insan ölüyor, her 8 saniyede bir bebek can veriyor.
• Kirli su kurbanlarının çoğu gelişmekte olan ülkelerde. 1.2 milyar insanın içecek suyu yok.
• Dünya nüfusunun üçte birinin, 2.4 milyar insanın, su arıtma tesisi yok.
• Son yüzyılda dünya nüfusu 2 kat, su tüketimi ise 6 kat artmıştır.
• Kalkınmakta olan ülkelerde sanayi atıklarının %70’i, kanalizasyonun %90’ı doğrudan su kaynaklarına verilmektedir.
• Dünya nüfusunun %40’ı su sıkıntısı çekmektedir.
• Ortalama 2 milyon ton atık her Gün nehirlere, Göllere ve derelere atılmaktadır.
• 1 lt atık su, 8 lt temiz su kirletmektedir.
• Dünyada ortalama 12000 m3 kirlenmiş su var. Kirlenme engellenmezse 2050’debu kirlilik 18000 m3’lük temiz suyun kaybedilmesine neden olacaktır.
• Dünya tarım alanlarının %70’i çölleşme tehlikesi altında.

Onsuz canli hayatin dusunulemeyecegi su, bircok ozellikleriyle harika bir maddedir. Besin maddelerinin cozunup canli bunyeye alinarak butun organlara tasinmasi, farkli farkli iklimlerin olusmasi, gunes enerjisinin tutulup dunyanin isi dengesinin korunmasi ve sayisiz canliya hayat ortami olusturmasi gibi pek cok olayda suyun buyuk rolu vardir. Bu vazifeler suya verilen harika ozellikler sayesinde yerine getirilmektedir.

Su tabiatta kati, sivi ve gaz olmak uzere her uc fazda da bulunur. Bu hali tasiyan yegane maddedir diyebiliriz.. Butun maddeler kati hale gectiginde, molekuller arasi mesafenin azalmasina bagli olarak yogunlugu artarken suda tamamen aksi olmaktadir. Suyun bu ozelliklerinden hangisi ele alinirsa alinsin onun hayat icin yaratildigi gercegi adeta gozler onune serilmektedir. Su donunca yogunlugu azalir. Boylece donmus kutle, dibe cokme yerine yuzeye yukselir. Bu buz tabakasi distaki soguk hava ile alttaki su arasinda isi transferine karsi bir engel olusturur ve altindaki suyun donmasina mani olur. Boylece hava sicakligi -50°C bile olsa, buzun altinda sicaklik daima sifirin uzerinde olur ve hayat devam eder.

Bilinen butun sivilar icerisinde en yuksek yuzey gerilimine sahip olan sudur. Bu ozelligi yagmur damlaciklarinin olusumu acisindan onem tasimaktadir. Aksi takdirde bulutlardaki su buharindan kolayca damlalar olusamayacak ve bunlar yeryuzune inmek icin yeterli buyukluge erisemeyeceklerdi.

Yine butun sivilar icinde buharlasma isisi en yuksek olan sudur. Bu sebepten kolayca buharlasarak kaybolmaz.

Su, amonyaktan sonra en yuksek erime isisina sahip olan bilesiktir. Yuksek ozgul isisi, yani bir gram suyun sicakligini bir derece artirmak icin gerekli enerji miktarinin yuksekligi ile birlikte bu ozellikler, suyu yeryuzundeki iklim farkliliklarini, belirleyici unsur durumuna getirir. Cunku dunya yuzeyinin dortte ucu su ile kapli olup dunyadaki toplam suyun % 97.6ʼsi denizlerde, % 2.4ʼu de karalarda bulunmaktadir.

Boylesine buyuk alana ve hacme sahip su, hayatin bir diger temel kaynagi olan gunes enerjisinin yeryuzunde tutulmasinda buyuk rol oynamaktadir. Gunesten gelen kisa dalga boylu radyasyon enerjisinin % 30ʼu atmosfere carparak uzaya yansir, % 47ʼsi atmosfer veya yeryuzunde tutularak uzun dalga boylu radyasyon (isi) enerjisine donusur ve yerkurenin isi kaybi olarak uzaya geri doner. Gunesten gelen toplam enerjinin geriye kalan % 23ʼu ise yeryuzundeki sulari buharlastirmada ve su buhari ihtiva eden hava kutlelerini isitip harekete gecirmede kullanilir. Boylece su, dunyanin yasanilabilir bir iklime sahip olmasinda onemli bir rol oynar. Suyun diger bir ozelligi hidrolojik dongu sayesinde yenilenebilen bir kaynak olmasidir. Bu hadise suyun buharlasma ve terleme ile atmosfere yukselmesi, oradan ihtiyac duyulan yerlere tasinmasi ve yagis olarak tekrar yeryuzune inmesi; boylece yeralti sularinin beslenmesi ve yuzey akislarinin olusmasindan ibaret olan buyuk su hareketidir. Su ihtiyacinin karsilanmasinda hidrolojik dongunun buyuk onemi vardir. Zira dunyadaki toplam suyun ancak % 2.4ʼu karalarda bulundugundan bu dongu buyuk onem tasimaktadir. Diger yandan karalardaki suyun ancak % 10 kadari teorik olarak kullanilabilir tatli su potansiyelini olusturmaktadir ki bu da 3-4 milyon km³ʼtur.

Suyun harika ozelliklerinden birisi de ondaki hidrojen baglari sayesinde ortaya cikar. Bilindigi gibi suda bulunan iki hidrojen atomu bir oksijen atomu ile birlesirken, oksijenin her iki tarafinda birer hidrojen olacak sekilde bir cizgi halinde molekul teskil etmez. Aksine iki hidrojen atomu ayni tarafta yer alarak molekulun bu kisminin pozitif yuklu olusuna sebep olur. Diger taraftaki oksijen ise negatif yukludur. Yuklerin bu sekilde dagilimi suyu kuvvetli bir dipolar (iki kutuplu) molekul haline getirir. Bu sayede su molekulleri birbirini ceker ve hidrojen baglari yardimiyla kumelesme olur.

Sudaki hidrojen baglari, ona kendine has cok degisik, olagan disi ozellikler kazandirmaktadir. Periyodik tabloda oksijene benzer diger maddelerin dihidrurleri (iki Hidrojenli formlari) ile karsilastirildiginda suyun buyuk farkliliklar gosterdigi gorulur. Kukurt [S], selenyum (Se) ve tellur (Te) oksijen ile VI grupta yer alan elementlerdir ve benzer ozelliklere sahiptirler. Atmosferik basinc ve oda sicakliginda hidrojenin bu gruptaki elementler ile yaptigi sudan daha agir molekuller olan H2S (Molekul agirligi 34), H2Se (mol. ag- 81) ve H2Te (mol. ag. 130)ʼnin hepsi gaz halindedir. Bunlarin hepsinden daha hafif olan suyun (mol. ag. 18) da gaz halinde olmasi beklenirken tam aksine normal sartlarda sividir. Ancak 100°C ye cikarildiginda tam olarak gaz haline gelmektedir. Herhangi bir sicaklikta su, yukaridakilerden daha yogundur.

Yuzey gerilimi ve dielektrik sabiti diger hidrurlerle kiyaslandiginda cok buyuktur. Bu ozelligi ile iyi bir cozucu olmakta ve hayat icin gerekli bircok bilesigi eriterek bunyesine almaktadir.

Suyun hayat icin diger bir onemi, atmosterdeki mevcudiyetiyle yeryuzunun radyasyon yoluyla sogumasini onlemesidir. Yapilan hesaplara gore atmosferde su bulunmamasi halinde yeryuzunun bugunku ortalama sicakliginin 15°C azalarak 0°Cʼye dusecegi tesbit edilmistir. Nitekim, havadaki nemliligin cok dusuk oldugu col bolgelerinde sicaklik gunduzleri 65°C dolaylarina cikmakta, geceleri ise donma derecesinin altina dusmektedir. Normal sartlar altinda ise atmosferdeki su buhari yeryuzu isisinin ancak % 20 sinin radyasyon ile dogrudan kaybina izin vermektedir.

Suyun dielektrik sabiti, butun sivilar icinde en yuksek olanidir. Bu yuzden, su icindeki elektrik yuklu partikullerin birbirlerine karsi olan cekim kuvveti zayiftir. Iyonize olabilen bircok tuzlar bu sayede suda cok iyi cozunurler. Buna karsilik bu tuzlarin bircogunun organik sivilardaki cozunurlugu cok dusuktur. Su cok iyi bir cozgen olup suda cozunmeyen madde yoktur denebilir. Bu da suya bitkiler icin gerekli bircok mineral gida maddesini tasiyici ozellik kazandirir.

Susuz hayat mumkun degildir. Insan yiyecek maddeleri almadan haftalarca yasayabilir, fakat su icmeden ancak birkac gun hayatini surdurebilir.

Su ve Su Arıtma ile İlgili Sık Sorulan ve Merak Edilen Konular
İçilmesinde, kullanılmasında veya çevreye bırakılmasında sakınca bulunan suların, çeşitli proseslerden geçirilerek kirletici parametrelerinden arındırılmasına "Su Arıtma" denir.

İhtiyacınıza göre doğru tasarlanmış arıtma sistemlerinden geçirilmiş olan sular elbette sağlıklıdır. Ancak, dikkat edilmeden hatalı seçilmiş olan arıtma cihazlarından temin edilen sular zararlı olabilir ve hatta hastalık yapabilir. Burada sorumluluk tamamıyla tasarım mühendisine aittir. Genelde cihaz kalitesizliğinden kaynaklanan problemler ikincil problemlerdir. Bu tür cihazlar çok arıza yapan cihazlar olmadıklarından Birincil problemler, yanlış tasarımdan kaynaklanmaktadır.

Sert su normal olarak konutlarda en çok rastlanan problemdir. Sert su, 1 GPG'nin üzerinde sertlik minerali bulunduran sulardır. En yaygın sertlik mineralleri kalsiyum, manganez ve magnezyumdur. içerisinde bu mineraller arttıkça suyun sertliği artar.

Su Nasıl Yumuşatılır ?
Suyunuz eğer 10 Fr üzerinde sertlikte ise mutlaka yumuşatılması gereklidir.
Suyu yumuşatmanın en pratik yolu iyon değiştirici reçine kullanmaktır. İyon değiştirici reçineli sistemler genelde sodyum iyonları ile sertlik iyonlarını yer değiştirterek çalışırlar. Proses 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.

Yumuşatma Ünitelerinde Rejenerasyon Kontrolü Nasıl Yapılır ?
Genelde iki tip kontrol mekanizması vardır.
Miktar (Debi) Kontrollü: Kontrol grubu bir su sayacına bağlıdır. Reçinenin yumuşatabileceği kadar su miktarı kontrol grubuna tanımlanır. Tank içinden belirlenen miktarda su geçtiğinde cihaz rejenerasyona geçmek üzere sinyal alır. Genelde iki depo arası sistemlerde kullanılır
Zaman kontrollü: Kontrol grubu üzerindeki zaman saati vasıtası ile rejenerasyon kontrolü yapılır. Tank içinde iki rejenerasyon arası zaman aralığında yumuşatılacak su miktarına yeterli olacak kadar reçine bulunmalıdır.

Görünüm, renk, bulanıklılık, toplam sertlik, klorür, iletkenlik, nitrit, amonyak, nitrat, demir, kurşun, mangan, alkalinite, PH, toplam bakteri, koli form bakteri bakılması gereken parametrelerdir.

Aktif Karbon Nedir? Nasıl Bir Arıtma Sağlar ?
Aktif karbonun yaygın uygulama alanı, suyun içinde mevcut organik madde, renk, koku, tat ve klor giderimidir. Ancak burada, söz konusu olan sadece fiziksel bir süzme işlemi değildir. Aktif karbon sistemler, fiziko-kimyasal arıtma yapan sistemlerdir ve suyun arıtılması esnasında adsorpsiyon mekanizması işlemektedir. Aktif karbon kömürümsü ancak çok geniş yüzey alanına (1000-1500 m2/gr) sahip bir malzemedir. Organik kirliliğin olduğu sularda ve klor giderme amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır.

Aktif karbon ile ilgili dikkat edilmesi gereken bir konu, bakteri üremesi için uygun ortam oluşturabilmesidir. Çünkü, aktif karbon organik maddeyi tutar ve eğer suda bakteri varsa, bakteri bu organik maddeyi besin olarak kullanarak üreyebilir. Bu gibi durumlarda bakteri kaçağı oluşumu mümkündür. Bu sebeple aktif karbonun öncesinde ve sonrasında suyun dezenfekte edilmesi önemlidir.

Aktif karbon sistemlerin dizaynında, ünite tankı içindeki yatak hızının klor giderimi için 25 mt/saat'i organik madde giderimi içinse, 6 mt/saat'i aşmaması gerekir. Bu hızı aşan durumlarda ünite verimli çalışmayacaktır.

Yumuşatılmış Su ile Bahçe Sulamak Doğru mudur ?
Ham su sertliği 30 Fr üzerinde olan suların yumuşatıldıktan sonra bahçe sulamada kullanımı sakıncalıdır. Çünkü su sertliği yükseldikçe suya verilen sodyum miktarı da artmaktadır. Sodyum ise, bitki ve otların sulama suyunda bulunması sakıncalı olan bir parametredir. Sodyum açısından zengin sularla sulanan otlar sarımsı renkte olur.

Ters Ozmoz Nedir ?
Ters ozmoz, suyun içindeki istenmeyen tüm mineralleri sudan ayıran ve saf su ve içme suyu teminine yönelik olarak kullanılan membran filtrasyon prosesinin adıdır. Bu sistemler çapraz akışlı olarak çalışırlar. Bilinen anlamda filtrasyon prosesi değildir. Çünkü membran üzerinde suyun geçişine izin veren gözenekler son derece ufaktır. (Yaklaşık 1 mm'nin 2.000.000'da biri delik çapı). Böyle ufak bir gözenekten sadece su molekülleri ve bazı çok ufak inorganik moleküller geçebilmektedir. Diğer moleküller ise konsantre su fazında sistemden dışarı atılır

Suda Kurşun Ne Anlama Gelir ?
Kurşun insan sağlığı için ciddi bir risktir. Suya kurşun kurşunlu borulardan ve contalardan karışabilir. Kurşun insanlarda, hipertansiyon, duyma zorluğu, anemi, böbrek hastalığı ve zeka kaybı yapar. Kurşunun sudan giderilmesi ancak ters ozmoz ünite veya su yumuşatma ünitesi ile mümkündür

Suların Yumuşatılması

Suların yumuşatılması, genellikle katyonik ve anyonik iyon değiştiricileriyle yapılır. Katyon iyon değiştiriciler sodyum iyon değiştiriciler ve hidrojen iyon değiştiriciler olmak üzere ikiye ayrılır. Birinciler, sulu çözeltilerdeki katyonları Na+ iyonları ile, ikincisi ise H+ iyonları ile değiştirirler.

Katyon İyon Değiştiriciler

a) Sodyum iyon değiştiriciler
Bunlar başlıca slikat, sülfone kömür ve reçine kökenli olabilirler. Yumuşatılacak su, iyon değiştirici kolonundan geçerken sudaki Ca 2+ ve Mg 2+ iyonları Na+ iyonları ile yer değiştirir. Yer değiştirme reaksiyonları şunlardır.
2RNa+Ca(HCO3)2 R2Ca+ 2NaHCO3 (**)
2RNa+CaSO4 R2Ca+ Na2SO4 (**)
2RNa+CaCl2 R2Ca+ 2NaCl (**)

b) Hidrojen iyon değiştiriciler
Sülfone kömür ve reçine kökenli olan bu sistemlerde sudaki Ca 2+ Mg 2+ iyonları ve ayrıca Na+ iyonlarıda H+ iyonları ile değiştirilirler. Bu tip iyon değiştiriciden çıkan su düşük pH a sahip olup H2SO4, HCl, H2CO3 gibi asitler ihtiva eder.
Hidrojen iyon değiştiricisi kısaca H2R olarak gösterilirse suyun yumuşatılması sırasında şu reaksiyonlar oluşur.
MgSO4+ H2R H2SO4+ MgR
2NaCl + H2R 2HCl + Na2R

MgCl2 + H2R 2HCl + MgR
Ca(HCO3)2 + H2R 2H2CO3 + CaR

Rejenerasyon % 5-10 HCl veya H2SO4 ile gerçekleştirilir. Asitin stökiometrik miktarının % 150-300 ü kullanılır. Rejenerasyon reaksiyonları şunlardır.
CaR + H2SO4 H2R + CaSO4 (**)
MgR + H2SO4 H2R + MgSO4 (**)
Na2R + H2SO4 H2R + Na2SO4 (**)

Bu yöntemde oluşan H2CO3 suyun havalandırılması veya vakumla giderilir. Sularda kalan HCl ve H2SO4 ise NaOH ile nötralleştirilir veya bu asitli su Na+ iyon değiştiriciden gelen ve Na2CO3 içeren suyla karıştırılarak istenilen pH elde edilir. Baz hallerde eğer baziklik belirli bir değere ayarlanmak istenirse o zaman hidrojen iyon değiştiricisiyle sodyum iyon değiştiricisi birlikte kullanılır.

c) Sodyum Ve Hidrojen İyon Değiştiricilerinin Birlikte Kullanılması
Bazı iyon değiştirme işlemleri sonucu ortaya çıkan alkalinite izin verilemez düzeydedir. Bu durumda biri Na+ formunda reçineyle öteki H+ formunda reçineyle yüklenmiş iki kolon kullanılır. Yumuşatılacak su önce birinci kolondan (Na formundaki reçineyle dolu olan) sonrada ikinci kolondan geçirilir..
Ca(HCO3)2 + H2R 2H2O + 2CO2 +CaR

Reaksiyonduda oluşan CO2 , gaz gidericileriyle uzaklaştırılırlar.

Bu arada H2SO4 ve HCl oluşur. İki kolondan çıkan su uygun oranlarda karıştırılarak, ikinci kolonda oluşan asitler ilk kolondan çıkan sudaki sodyum bikarbonat ile nötralleştirilirler.

2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 (**) + 2H2O + CO2
NaHCO3 + HCl NaCl (**) + H2O + CO2

İlk kolonun rejenerasyonu NaCl, ikinci kolonunki ise %1’ lik HCl ile yapılır. İki kolondan çıkan su aşağıdaki denkleme uyularak karıştırılır.

X= (N - m) / (M + N)

X : Hidrojen iyon değiştiricisinden geçirilmesi gereken su yüzdesi
m : iki kolondan çıkan suların karıştırılması sonucu toplanan suyun istenilen toplam alkalinitesi
M : Yumuşatılacak suyun toplam alkalinitesi
N : Yumuşatılacak sudaki nötr tuzlarının (Cl- + SO42-) yüzdesi

Anyon İyon Değiştiriciler

Kuvvetli bazik anyon değiştiriciler
Sulu çözeltilerdeki SO4 2-, Cl -, NO3- gibi kuvvetli asit anyonlarını ve HCO3- ve SiO3-2 gibi zayıf asit anyonlarını bünyelerinde tutarlar. Hidroksil grupları içeren bu reçineler aşağıdaki reaksiyonlarda görüldüğü gibi zayıf ve kuvvetli asitleri nötralleştirirler.

2R4 NOH + H2SO4 (R4N)2SO4+ 2H2O
2R4NOH + H2SiO3 (R4N)2SiO3 +2H2O

Bunların rejenerasyonları için NaOH çözeltilerinden yararlanılır.
(R4N)2 SiO3 + 2NaOH 2R4NOH + Na2SiO3

Pahalı reçinelerdir. Genellikle NO3– iyonlarının uzaklaştırılmasında kullanılırlar. Kanalizasyon sularının tasfiyesinde kullanıldıklarında NO3– ve PO4- iyonlarının % 95’i uzaklaştırılır.

SUYUN DEZENFEKSİYONU NASIL YAPILIR ?

Suyun içindeki mikroorganizmal yaşamın kontrolü amacıyla suyun dezenfekte edilmesi şarttır. Dezenfeksiyon işleminin, bir çok şekilde gerçekleştirilmesi mümkündür. Ancak, en yaygın olarak klorlama ve ultraviyole dezenfeksiyon sistemleri kullanılmaktadır. Klor, eskiden beri en yaygın kullanılan dezenfektandır. Yaygın kullanımında klorun ucuz bir dezenfeksiyon sistemi olmasının yanısıra, kalıcı etkiye sahip olması da önemli bir etkendir. Klor, suya karıştırıldığı anda, suyun içindeki bazı organik maddeler ve ağır metallerle reaksiyona geçer. Tüm reaksiyonlar meydana geldikten sonra, 0.5 mg/lt serbest bakiye klorun suda bırakılması, nihai kullanım noktasına kadar mikroorganizmal faaliyeti önleyecektir.

Ancak klorlama yapıldıktan sonra herhangi bir noktada, serbest bakiye klorun aktif karbon sistem vasıtası ile sudan alınması, arıtma sistemi sonrasında suyu mikroorganizmal kirlenmeye açık hale getirecektir. Klorlanmış su, aktif karbon sistemden geçirilse bile, 0,1 mg/lt bakiye klorun by-pass edilmesi tavsiye edilir. Ancak, klorun, suyun içindeki bir takım organik maddelerle birleşerek, insan sağlığına zararlı kanserojen kimyasal bileşiklerin (trihalometan, kloroform vb.) oluşumuna sebebiyet verdiği bilinmektedir. Klor kullanımı kontrolsüz yapıldığı takdirde bu tip kimyasalların oluşumu mümkündür. Bu sebepten dolayı, suyun dezenfeksiyonu amacıyla değişik kimyasalların kullanımı da her geçen gün artmaktadır. Ancak günümüzde klor halen, en sık kullanılan dezenfektandır. Suyun dezenfeksiyonu amacıyla kullanılan bir diğer yöntem ise, Ultraviyole Dezenfeksiyondur. Bu yöntemde, dalgaboyu 254.7 nanometre olan ultraviyole ışınımı kullanılır.

Bu ışınım, suyun içindeki mikroorganizmaların, DNA yapısında bozulmaya sebep olup, üremeyi engeller. Ultraviyole sistemler, dezenfeksiyon amacıyla, oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Ancak bu sistemlerde dikkat edilmesi gereken konu, sistemin nihai kullanıma mümkün olduğunca en yakın yere konmasıdır. Ayrıca, sistemden çıkan su özellikle atmosfere açık ayrı bir üniteye girmemeli ve bekletmeden kullanılmalıdır. Ayrıca, voltaj düşümleri veya elektrik kesintilerinde, sistemin bir jeneratör sistemine bağlı olması faydalı olacaktır. Sadece yüzde 10'luk bir voltaj düşümü, sistemin etkinliğini % 20 oranında azaltabilmektedir. Ultraviyole sistemlerin, estetik olarak görünümü bulanık olan sularda kullanılması durumunda, suyun UV ünite öncesinde hassas partikül tutma kabiliyetine sahip tortu filtrelerinden geçirilerek bulanıklılığının giderilmesi şarttır. Zira, mikroorganizmalar, büyük partiküllerin ışınımı engellemesi sonucu, UV üniteden canlı çıkabilmektedir. UV ünitelerin ayrıca peryodik bakımı önemlidir. Senede bir kere UV lamba değişimi ve ham su kalitesine bağlı olarak, peryodik olarak kuvars cam temizliğinin yapılması çok önemlidir. Bu temizliğin yapılmaması, UV ışınım etkinliğini azaltacaktır.

SERTLİK

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 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. Suların belirtmekte 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 (verilerin bir kısmı yukarda verilmiştir).
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 =100ml suda 1 mg CaO
• 1 Fransız sertlik derecesi =100ml suda 1 mg CaCO3
• 1 İngiliz sertlik derecesi =700ml suda 10 mg CaCO3
• 1 USA sertlik derecesi =100ml suda 0.1 mg CaCO3

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.

SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNDEKİ İNCE AYARLAR

Ünlü biyokimyacı Prof. A. E. Needham, 'The Uniqueness of Biological Materials' (Biyolojik Materyallerin Benzersizliği) adlı kitabında, yaşamın oluşması için mutlaka sıvı maddelerin varlığının zorunlu olduğunu anlatır. Eğer evrenin kanunları sadece maddenin katı ve gaz haline izin vermiş olsa, hayat hiçbir zaman var olamayacaktır. Çünkü katı maddelerde atomlar birbirleri ile çok içiçe ve durgundurlar ve canlı organizmaların gerçekleştirmek zorunda oldukları dinamik moleküler işlemlere kesinlikle izin vermezler. Gazlarda ise atomlar hiçbir istikrar göstermeden serbestçe uçuşurlar ve böyle bir yapı içinde canlı organizmaların karmaşık mekanizmalarının işlemesi mümkün değildir.

Kısacası, hayat için gerekli işlemlerin gerçekleştirilmesi için, sıvı bir ortamın varlığı zorunludur. Sıvıların en ideali —daha doğrusu tek ideal olanı— ise sudur. Suyun hayat için olağanüstü derecede uygun özelliklere sahip olduğu, eskiden beridir bilim adamlarının dikkatini çekmiştir. Suyun genel doğa kanunlarına aykırı gibi görünen bazı termal özellikleri de, bu maddenin yaşam için özel yaratıldığının bir kanıtıdır.

Sular her zaman yüzeyden donarlar ve buz her zaman suyun üzerinde yüzer, dibe batmaz. Eğer suyun tüm diğer sıvılar gibi soğudukça yoğunluğu artsaydı, yani buz suyun dibine batsaydı, bu durumda okyanuslar, denizler ve göllerde, donma alttan başlayacaktı. Alttan başlayan donma yüzeyde soğuğu kesecek bir buz tabakası olmadığı için, yukarı doğru devam edecekti. Böylece Dünya'daki göllerin, denizlerin ve okyanusların çok büyük bölümü dev birer buz kütlesi haline gelecekti. Böyle bir Dünya'nın denizlerinde hiçbir canlı yaşayamazdı. Denizlerin ölü olduğu bir ekolojik sistemde kara canlılarının varlığı da mümkün olamazdı. Kısacası Dünya, eğer su "normal" davransaydı, ölü bir gezegen olacaktı.

Bilinen tüm maddeler ısıları düştükçe büzüşürler. Bilinen tüm sıvılar da yine ısıları düştükçe büzüşür, hacim kaybederler. Hacim azalınca yoğunluk artar ve böylece soğuk olan kısımlar daha ağır hale gelir. Bu yüzden sıvı maddelerin katı halleri, sıvı hallerine göre daha ağırdır. Ama su, bilinen tüm sıvıların aksine, belirli bir ısıya (+4 oC'ye) düşene kadar büzüşür, ama sonra birdenbire genleşmeye başlar. Donduğunda ise daha da genleşir. Bu nedenle suyun katı hali, sıvı halinden daha hafiftir. Yani buz, aslında "normal" fizik kurallarına göre suyun dibine batması gerekirken, su üstünde yüzer.

Suyun yukarıda anlatılan özelliği, Dünya üzerindeki denizler açısından çok önemlidir. Eğer bu özellik olmasa, yani buz suyun üzerinde yüzmese, Dünya üzerindeki suyun çok büyük bir bölümü tamamen donar, göllerde ve denizlerde hiçbir yaşam kalmazdı. Bu gerçeği biraz daha detaylı olarak inceleyelim. Dünya'nın pek çok yerinde soğuk kış günlerinde ısı 0oC'nin altına düşer. Bu soğuk elbette denizleri ve gölleri de etkiler. Bu su kütleleri giderek soğurlar. Soğuyan tabakalar dibe doğru çöker, daha sıcak kısımlar yüzeye çıkar, ama bunlar da havanın etkisiyle soğur ve yine dibe doğru çöker. Ancak bu denge sıcaklık, 4oC'ye gelince birden değişir, bu kez ısının her düşüşünde, su genleşmeye ve hafiflemeye başlar. Böylece 4oC'lik su en altta kalır. Daha yukarıda oC, onun üstünde 2oC, böylece devam eder. Suyun yüzeyi ise 0oC'ye vararak donar. Ama sadece yüzey donmuştur. Yüzeyin altında kalan 4oC'lik bir su tabakası, balıkların ve diğer su canlılarının yaşamlarını sürdürmeleri için yeterlidir.

Eğer böyle olmasa ne olurdu? Su "normal" davransaydı, tüm diğer sıvılar gibi onun da ısı kaybına paralel olarak yoğunluğu artsaydı, yani buz suyun dibine batsaydı ne olurdu?

Bitkiler hiçbir pompaları veya kas sistemleri olmadığı halde, toprağın derinliklerindeki suyu metrelerce yukarı taşırlar. Bunun sebebi yüzey gerilimidir. Bitkilerin köklerindeki ve damarlarındaki kanallar, suyun yüzey geriliminden yararlanacak şekilde tasarlanmışlardır. Yukarı doğru gidildikçe daralan bu kanallar, suyun yukarı doğru "tırmanmasına" neden olurlar. Suyun yüzey gerilimi diğer sıvılarda olduğu gibi az olsaydı, bitkiler beslenemeyecek, dolayısıyla yaşamlarını sürdüremeyeceklerdi. Bitki örtüsü olmayan bir dünyada ise insan yaşamından söz etmek mümkün değildir.

Bu durumda okyanuslar, denizler ve göllerde, donma alttan başlayacaktı. Alttan başlayan donma, yüzeyde soğuğu kesecek bir buz tabakası olmadığı için, yukarı doğru devam edecekti. Böylece Dünya'daki göllerin, denizlerin ve okyanusların çok büyük bölümü dev birer buz kütlesi haline gelecekti. Denizlerin yüzeyinde sadece birkaç metrelik bir su tabakası kalacak ve hava sıcaklığı artsa bile, dipteki buz asla çözülmeyecekti. Böyle bir Dünya'nın denizlerinde hiçbir canlı yaşayamazdı. Denizlerin ölü olduğu bir ekolojik sistemde kara canlılarının varlığı da mümkün olamazdı. Kısacası Dünya, eğer su "normal" davransaydı, ölü bir gezegen olacaktı.

Suyun neden "normal" davranmadığı, yani 4oC'ye kadar büzüştükten sonra neden birdenbire genleşmeye başladığı ise, hiç kimsenin cevaplayamadığı bir sorudur.
Suyun bu kendine özgü termal özellikleri sayesinde, kış ile yaz ya da gece ile gündüz arasındaki sıcaklık farkı daima insanların ve diğer canlıların dayanabileceği bir sınırda kalmaktadır. Dünya üzerindeki su miktarı karalara oranla daha az olmuş olsaydı, gece ile gündüz sıcaklıkları arasındaki fark çok artacak, karaların büyük kısmı çöle dönecek ve yaşam imkansızlaşacak ya da en azından çok zorlaşacaktı. Ya da suyun termal özellikleri farklı olsaydı, yine yaşama son derece elverişsiz bir gezegen ortaya çıkacaktı.

Harvard Üniversitesi Biyolojik Kimya Bölümü Profesörü Lawrence Henderson, suyun tüm bu termal özelliklerini inceledikten sonra şu yorumu yapar:
Özetlemek gerekirse, suyun bu özelliği üç yönden büyük önem taşımaktadır. Öncelikle, Dünya'nın ısısını düzenlemeye ve dengelemeye yarar. İkincisi, canlıların bedenlerinin ısı dengesinin mükemmel bir biçimde korunmasını sağlar. Üçüncüsü, meteorolojik çevirimleri destekler. Tüm bu etkiler, olabilecek en yüksek uygunlukta gerçekleşmektedir ve başka hiçbir madde bu yönd en su ile karşılaştırılamaz.

SUYUN YÜZEY GERİLİMİ YAŞAMIN VAR OLMASI İÇİN ÖZEL AYARLANMŞTIR

Yüzey gerilimi, sıvıların içindeki moleküllerin birbirlerini çekim kuvvetlerinden kaynaklanır. Her sıvının yüzey gerilimi farklıdır. Suyun yüzey gerilimi, bilinen diğer sıvıların hemen hepsinden daha yüksektir ve bunun çok önemli bazı biyolojik etkileri vardır. Bitkilerdeki etki, bunların başında gelir. Bitkilerin, hiçbir pompaları, kas sistemleri vs. olmadan, toprağın derinliklerindeki suyu metrelerce yukarı nasıl taşıdıklarını düşündünüz mü? Bu sorunun cevabı, yüzey gerilimidir. Bitkilerin köklerindeki ve damarlarındaki kanallar, suyun yüzey geriliminden yararlanacak şekilde tasarlanmışlardır. Yukarı doğru gidildikçe daralan bu kanallar, suyun yukarı doğru "tırmanmasına" neden olurlar.

Bu üstün tasarımı mümkün kılan şey, biraz önce belirttiğimiz gibi suyun yüksek yüzey gerilimidir. Eğer suyun yüzey gerilimi diğer sıvıların çoğu gibi düşük düzeyde olsa, geniş karasal bitkilerin yaşaması fizyolojik olarak imkansız hale gelecektir. Elbette bitkilerin olmadığı bir ortamda insanların varlığından bahsetmek de mümkün değildir.

Yüksek yüzey geriliminin bir başka önemli etkisi ise, kayaların parçalanmasıdır. Su, yüksek yüzey gerilimi nedeniyle, kayaların içinde bulunan küçük çatlakların en derinliklerine kadar sızar. Daha sonra havalar soğur ve sular donar. Donup buza dönüşen su, olağanüstü bir etki gösterip genleştiği için, kayaları zorlar ve zamanla parçalar. Bu, kayaların içindeki minerallerin doğaya kazandırılması ve aynı zamanda toprak oluşumu açısından hayati bir öneme sahiptir.

SUDAKİ KİMYASAL MUCİZE

Suyun tüm bu fiziksel özelliklerinin yanısıra, kimyasal özellikleri de yaşam için olağanüstü derecede idealdir. Bu özelliklerin başında, suyun çok iyi bir çözücü olması gelir. Neredeyse tüm kimyasal maddeler, suyun içinde uygun bir biçimde çözünürler.
Bunun yaşam için çok önemli bir etkisi, suda çözünen sayısız yararlı mineral ve benzeri kimyasalların, nehirler aracılığıyla denizlere aktarılmasıdır. Bu şekilde denizlere, yılda 5 milyar ton kimyasal madde taşındığı hesaplanmaktadır. Bu maddeler, sudaki yaşam için zorunludurlar.

Su, neredeyse bilinen tüm kimyasal reaksiyonları hızlandırır (katalize eder). Suyun bir başka kimyasal özelliği ise, kimyasal reaksiyonlara girme eğiliminin çok ideal bir düzeyde olmasıdır.

Su örneğin, ne sülfürik asit gibi aşırı derecede reaktif ve dolayısıyla parçalayıcı bir bileşim, ne de argon gibi hiçbir reaksiyona girmeyen durgun bir maddedir. Prof. Michael Denton'ın belirttiği gibi, "suyun reaksiyona girme düzeyi, onun hem biyolojik hem de jeolojik görevleri açısından olabilecek en uygun değerdedir".

Suyun kimyasal özelliklerinin yaşam için uygunluğu, su hakkında yapılan her yeni araştırma ile biraz daha detaylı bir biçimde ortaya çıkmaktadır. Yale Üniversitesi'nden ünlü biyofizik profesörü Harold Morowitz, bu konuda şu yorumu yapar:
Son yıllarda, suyun daha önceden bilinmeyen bir özelliğinin anlaşılmasına yarayan gelişmeler olmuştur. Bu özelllik (proton iletkenliği), sadece suya has bir özellik olarak gözükmektedir ve biyolojik-enerji transferi ile hayatın kökeni açısından çok büyük öneme sahiptir. Bilgilerimiz arttıkça, doğanın (yaşam için) kusursuz uygunluğuna olan hayranlığımız da artmaktadır. 3

SUYUN AKIŞKANLIK DEĞERİ DE BELLİ BİR HESABA GÖREDİR

Sıvı dendiğinde hepimizin gözünün önünde son derece akışkan bir madde canlanır. Oysa gerçekte sıvıların akışkanlıkları birbirinden çok farklı olabilir. Örneğin katran, gliserol, zeytin yağı ve sülfürik asit arasındaki akışkanlık farkları çok yüksektir. Bu sıvılar su ile karşılaştırıldıklarında ise, ortaya çok daha büyük farklar çıkar. Çünkü su, katrandan 10 milyar kat, gliserolden bin kat, zeytin yağından yüz kat ve sülfürik asitten de 25 kat daha akışkandır.

Su, üstteki karşılaştırmadan da anlaşıldığı gibi, çok yüksek bir akışkanlığa sahiptir. Hatta, eter ve sıvı hidrojen gibi normal formu gaz olan maddeler bir kenara bırakılırsa, suyun tüm sıvılar içinde akışkanlık değeri en yüksek madde olduğunu söyleyebiliriz.

Peki acaba suyun bu akışkanlık değerinin bizim için bir önemi var mıdır? Bu hayati sıvı, biraz daha az ya da fazla akışkan olsa, bizim için fark eder miydi? Prof. Denton bu sorulara şöyle cevap verir:
Eğer akışkanlığı daha yüksek olsaydı, su, hayat için uygun bir temel olma özelliğini kesinlikle yitirirdi. Örneğin akışkanlığı sıvı hidrojen kadar yüksek olsaydı, canlıların yapıları, tahrip edici etkiler karşısında çok daha şiddetli hareketlere maruz kalacaktı... Hassas moleküler yapıların su tarafından desteklenmesi mümkün olmayacak, canlı hücresinin son derece hassas olan yapısı yaşamını sürdüremeyecekti...

Öte yandan, suyun akışkanlığı biraz daha az olsaydı, (proteinler, enzimler gibi) makromoleküllerin ve özellikle mitokondri gibi özelleşmiş yapılar ile küçük organellerin kontrollü hareketleri imkansız hale gelecekti. Aynı şekilde hücre bölünmesi de imkansızlaşacaktı. Hücrenin tüm yaşamsal faaliyetleri fiili olarak donacak ve bizim bildiğimize benzer bir hücre yaşamı mümkün olmayacaktı. Hücrelerin embriyogenez (anne rahmindeki gelişim) sırasındaki hareket etme ve sürünme yeteneklerine bağlı olan daha yüksek organizmaların gelişimi ise, suyun akışkanlığının çok az bile daha düşük olması durumunda, kesinlikle gerçekleşemeyecekti.

Kanın % 95 i sudur. Eğer suyun akışkanlığı balınki ya da katranınki kadar olsaydı, hiçbir kalp böyle bir kanı pompalayamazdı.
Suyun yüksek akışkanlık değeri, bizim için hayati öneme sahiptir. Eğer suyun akışkanlık değeri biraz bile az olsaydı, kanın kılcal damarlar yoluyla taşınması imkansızlaşacaktı. Örneğin, karaciğerin karmaşık damar ağı hiçbir zaman kurulamayacaktı.
Suyun akışkanlık değeri, sadece hücre içindeki hareketler bakımından değil, aynı zamanda dolaşım sistemi açısından da çok önemlidir.

Bir milimetrenin çeyrekte birinden daha büyük bir vücuda sahip olan tüm canlılar, merkezi bir dolaşım sistemine sahiptirler. Çünkü bu büyüklükten sonra, besinlerin ve oksijenin "difüzyon" yoluyla, yani doğrudan hücre içindeki sıvıya bırakılıp alınarak taşınması mümkün değildir. Vücudun içinde çok sayıda hücre vardır ve dışarıdan alınan havanın ve enerjinin, hücrelere birtakım "kanallar" yoluyla pompalanması, artıkların da başka birtakım "kanallar" tarafından toplanması gereklidir. Bu kanallar, damarlardır. Kalp ise bu damarlardaki akışı sağlayan pompadır. Damarların içinde akan şey ise, "kan" olarak bildiğimiz sıvıdır ki, aslında temel olarak sudan oluşur. (Kanın içindeki hücre, protein ve hormonlar çıkarıldığında geriye kalan ve "plazma" adı verilen sıvının % 95'i sudur.)

İşte bu nedenle, suyun akışkanlığı, dolaşım sisteminin verimli çalışabilmesi açısından çok önemlidir. Örneğin eğer suyun akışkanlığı katranınkine benzer bir değerde olsa, elbette hiçbir kalp bunu pompalayamayacaktır. Katranınkinden 100 milyon kat yüksek bir akışkanlık değerine sahip olan zeytinyağına benzer bir su bile, kalp tarafından pompalansa dahi, vücudun her tarafını kaplayan milyarlarca kılcal damarın içine giremeyecek ya da çok büyük bir akış zorluğu ile karşılaşacaktır.
Bu kılcal damarlar konusunu biraz daha yakından ele alalım. Kılcal damarların amacı, vücudun dört bir yanındaki hücrelerin her birine gerekli oksijen, enerji, besin, hormon gibi maddeleri taşıyabilmektir. Bir hücrenin bir kılcal damardan yararlanabilmesi için de, ondan en fazla 50 mikronluk bir mesafe kadar uzak olması gerekir. (Bir mikron, milimetrenin binde biridir.) Daha uzakta kalan hücreler, beslenemeyerek öleceklerdir.

İşte bu nedenle insan vücudu öyle bir şekilde yaratılmıştır ki, kılcal damarlar vücudun her bir parçasını ağ gibi sarar. Vücudumuzdaki ortalama 5 milyar kılcal damarın toplam uzunluğu 950 km.'yi bulur. Bazı memelilerde, tek bir santimetrekarelik bir kas alanı içinde, 000 tane açık kılcal damar yer alır. Eğer insan vücudunun en küçük kılcal damarlarının 10 bin tanesini yan yana getirirsek, toplam kalınlıkları ancak bir kurşun kalemin kurşun kısmı kadar olur. Bu kılcal damarların çapı, -5 mikron arasında değişir. Bu, milimetrenin binde üçü ya da beşi demektir.

Ancak elbette kanın bu kadar daracık damarlar arasında tıkanmadan ve ağırlaşmadan hareket edebilmesi, suyun yüksek akışkanlığı sayesinde mümkün olmaktadır. Prof. Michael Denton, bu akışkanlığın birazcık bile daha düşük olması durumunda hiçbir kan dolaşımı sisteminin işe yaramayacağını şöyle anlatır:
Bir kılcal damar sistemi, ancak kanalların içine pompalanan sıvının yüksek bir akışkanlığa sahip olması durumunda çalışır. Yüksek akışkanlık çok önemlidir, çünkü sıvının damar içindeki hareketi, sıvının akışkanlığına doğru orantı ile bağlıdır... Buradan açıklıkla görmek mümkündür ki, eğer suyun akışkanlığı sadece birkaç kat daha fazla olsa, kılcal damarlardaki kan akışı için çok büyük bir pompalama basıncı gerekecek ve herhangi bir kılcal damar sistemi işlemez hale gelecektir.

Eğer suyun akışkanlık değeri biraz az olmuş olsa ve en küçük kılcal damarın çapı mikron yerine 10 mikron olmak zorunda kalsa, bu kılcal damarlar, yeterli oksijen ve glikoz oranını ulaştırabilmek için (beslemeleri gereken) kas dokusunun neredeyse tamamını kaplayacaklardır. Açıktır ki, (bu durumda) geniş yaşam formlarının dizaynı imkansız hale gelecek ya da olağanüstü derecede sınırlanacaktır. Dolayısıyla, suyun hayata uygun bir temel olabilmesi için, akışkanlığının şu anda sahip olduğu değere çok çok yakın olması, zorunludur.

Bir başka deyişle, suyun tüm diğer özellikleri gibi akışkanlığı da, yaşam için olabilecek en ideal değerdedir. Sıvıların akışkanlıkları arasında milyarlarca kat farklılıklar vardır. Ama su, bu milyarlarca farklı akışkanlık değeri içinde tam olması gereken değerle yaratılmıştır.

Sert Su Nedir?