Дождевая вода для аквариума: химия, загрязнения и хранение

Почему дождевая вода мягкая и слабокислая, что в неё добавляют крыша и водостоки, как отводить первый смыв, хранить воду и восстанавливать жёсткость; правовые оговорки.

Почему дождевая вода мягкая и кислая

Дождь образуется испарением и конденсацией, поэтому выпадает почти без растворённых минералов, которые подземные воды и реки набирают из горных пород. Водный совет Техаса (TWDB) характеризует дождевую воду как воду с нулевой жёсткостью, без натрия, солей и минералов. Жёсткость — это концентрация растворённых кальция и магния; по шкале, приведённой в Википедии, вода с 0–60 мг/л в пересчёте на CaCO3 считается мягкой, а один немецкий градус (1 °dGH) равен 17,85 мг/л.

Во время падения капля растворяет атмосферный углекислый газ, образуя слабую угольную кислоту. Поэтому незагрязнённый дождь имеет pH выше 5, но ниже 7; TWDB приводит типичное значение около 5,7. Дождь с pH ниже 5 называют кислотным, обычно его pH 4–5; основной вклад дают серная и азотная кислоты, образующиеся из диоксида серы и оксидов азота от электростанций, транспорта и промышленности. Дождевая вода не абсолютно чиста: Википедия называет ионы морского происхождения (Ca, Mg, Na, K, Cl, SO4) и растворённые газы, а TWDB отмечает, что пыль с богатых кальцием почв может добавить 1–2 мг/л жёсткости.

Благодаря мягкости и кислотности дождевую воду давно используют разводчики. Practical Fishkeeping описывал английское рыбоводческое хозяйство, где собранная дождевая вода создаёт мягкие кислые условия, необходимые для стимуляции нереста южноамериканских и азиатских тропических видов, поскольку местная водопроводная вода жёсткая; перед подачей в нерестовики воду фильтруют от загрязнений.

Загрязнения с крыш, водостоков и из воздуха

Большая часть загрязнений попадает в воду уже после выпадения. Википедия перечисляет среди загрязнителей стока с крыш фекалии людей, животных и птиц, мхи и лишайники, переносимую ветром пыль, городские частицы и пестициды; в Европе концентрация пестицидов максимальна в первом дожде после засушливого периода. Обзор исследований бочек для дождевой воды Lake Champlain Sea Grant (2026) сообщает о кишечной палочке (E. coli) и колиформных бактериях, а также цинке и свинце во многих бочках; источниками были помёт на крышах и выщелачивание кровельных материалов — битумной черепицы и металлических поверхностей. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) находили в стоке с крыш любого типа, максимум — в начале дождя.

Кровля: в рассмотренных исследованиях металлические крыши и бетонная черепица в целом давали более чистый сток, а битумная черепица и зелёные крыши — больше органических и бактериальных загрязнений; ни один тип кровли не был безрисковым.
Черепица: TWDB не рекомендует композитную и битумную черепицу для питьевых систем, так как из неё могут вымываться токсичные компоненты.
Водостоки и отливы: старые металлические водостоки бывают спаяны свинцовым припоем, который слабокислый дождь способен растворять; медные отливы также отдают металл в сток (TWDB).
Засуха и деревья: чем дольше длился сухой период, тем больше мусора смывает следующий дождь; нависающие ветви добавляют листву и дают грызунам доступ к крыше (TWDB).
Местность: в промышленных районах дождевая вода несёт больше взвешенных частиц, а в сельскохозяйственных возможны остатки пестицидов после авиаобработки (TWDB).

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) указывает, что медь сверх следовых количеств токсична для водных организмов, а хроническое воздействие сказывается на выживаемости, росте и размножении. Сток с оцинкованных поверхностей, медных отливов и спаянных свинцом водостоков несёт цинк, медь и свинец в накопительную ёмкость. Наибольший риск несёт дождь, собранный в промышленных или крупных городских районах, а также с битумных, обработанных или окрашенных крыш. В обзорах исследований собранная дождевая вода классифицируется как непитьевая; перед использованием её нужно проверить тестами.

Отвод первого смыва

Первый сток каждого дождя самый грязный, и его отвод в канализацию заметно снижает концентрацию загрязнителей (Википедия). Простейший отсекатель первого смыва — вертикальная труба-стояк, которая заполняется прежде, чем вода пойдёт в накопительный бак. TWDB даёт эмпирическое правило: не менее 10 галлонов на 1000 квадратных футов площади сбора, и рекомендуемый диапазон 1–2 галлона на 100 квадратных футов с поправкой на запылённость, число сухих дней, мусор и нависающие деревья. Сетки на водостоках и предварительные фильтры уменьшают поступление осадка и органики в ёмкость.

Хранение

Непрозрачные ёмкости: по TWDB, накопительные баки должны быть непрозрачными, чтобы подавлять водоросли; прозрачные и полупрозрачные баки способствуют их росту, а чёрные сильно нагреваются на солнце.
Прежнее содержимое: нельзя использовать баки и бочки, в которых хранились токсичные вещества.
Крышка и сетки: баки нужно закрывать, а вентиляционные отверстия — затягивать сеткой, так как открытые цистерны становятся местом выплода комаров.
Материал бака: оцинкованные металлические баки без вкладыша могут отдавать цинк; бетонные растворяют кальций в слабокислой дождевой воде и добавляют ей щёлочности (TWDB).
Оборот: регулярный расход запаса и удаление осадка предотвращают застой и накопление загрязнений (Lake Champlain Sea Grant).

Реминерализация перед использованием

Чистая дождевая вода почти не содержит кальция, магния и гидрокарбоната, поэтому её общая жёсткость (GH) и карбонатная жёсткость (KH) пренебрежимо малы. Именно гидрокарбонат противостоит изменению pH; Википедия связывает растворённые гидрокарбонаты с временной, или карбонатной, жёсткостью. TWDB отмечает, что небольшая доза гидрокарбоната натрия нейтрализует природную кислотность хранимой дождевой воды, а бетонная ёмкость добавляет щёлочности. На практике аквариумисты повышают GH солями кальция и магния, KH — источником гидрокарбоната, либо смешивают дождевую воду с более жёсткой, а затем измеряют GH, KH и pH до достижения нужных для вида значений.

Правовые оговорки о сборе дождевой воды

Сбор дождевой воды регулируется в разных странах по-разному. В американском штате Колорадо, где вода распределяется по доктрине приоритетного присвоения (prior appropriation), сбор с крыш жилых домов был ограничен законом SB 09-080 (2009), а закон штата 2016 года разрешил до двух бочек общим объёмом 110 галлонов (416 л) для полива на территории жилья, не создавая права на воду. В других местах сбор поощряется или обязателен: в индийском штате Тамилнад он стал обязательным в 2001 году, на Бермудах требуется в новом строительстве, а Техас предоставляет освобождение от налога на имущество по своему Налоговому кодексу. Эти нормы меняются; проверяйте актуальный статус в местном водном ведомстве до установки системы сбора.