洛陽市幾種常見的飲用水總硬度的分析及評價

劉秋霞

(洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院， 河南洛陽 471934)

水的總硬度是指水中Ca2+、 Mg2+的總量. 水的總硬度低， 燒開后不易結(jié)垢， 飲用口感更佳且有利于身體健康， 清潔皮膚時刺激性低， 清潔衣物時節(jié)省洗滌劑與水資源； 而硬度高的水口感差， 有苦澀味， 飲用后甚至影響胃腸功能， 喂養(yǎng)牲畜可引起孕畜流產(chǎn). 此外， 高硬度的水會導(dǎo)致肥皂沉淀使洗滌劑的效用大大降低， 燒鍋爐易堵塞管道， 引起鍋爐爆炸等. 因此， 水的硬度作為水質(zhì)監(jiān)測的一項重要指標(biāo)測， 其測定具有十分現(xiàn)實的意義[1].

在人體內(nèi)直接起作用的幾乎都是離子鈣， 只有離子化的鈣才能起到正常的生理作用， 如保持血液pH值在7.35～7.45之間， 維持人體為弱堿性健康體質(zhì)， 維持人體體液的酸堿平衡[2]. 鈣離子對人體內(nèi)酶的激活、 神經(jīng)的傳導(dǎo)、 肌肉的收縮均起著重要的調(diào)節(jié)作用， 其作用類似于激素. 如果人體內(nèi)鈣離子含量增加， 細(xì)胞會變得活躍， 反之細(xì)胞就會老化或受到損壞， 導(dǎo)致人體過早衰老. 而且當(dāng)血漿中鈣離子缺乏時， 會加速動脈粥樣化的形成， 導(dǎo)致心腦血管疾病發(fā)病率升高.

水的鎂硬是指水中鎂離子的含量. 鎂離子是一個直接的血管擴張劑， 缺鎂會增加血管張力， 容易使人發(fā)生高血壓， 引起心律紊亂. 冠狀動脈痙攣和變異性心絞痛也與鎂缺乏有關(guān). 因此， 補充人體所需的鈣鎂離子， 保持其相對平衡， 對延緩衰老、 防治疾病是至關(guān)重要的. 水中的鈣鎂離子是以溶解形式存在的， 而食物中的鈣鎂離子以固體形式存在， 且多與植酸、 蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)結(jié)合. 因此， 水中鈣鎂離子的吸收率要高很多， 而水中鈣、 鎂離子的含量及狀態(tài)又與各地的水質(zhì)狀況密切相關(guān)[3]. 目前我國水質(zhì)硬度的測定方法多采用EDTA絡(luò)合滴定法、 分光光度法、 原子吸收法等[4]. 本論文采用EDTA絡(luò)合滴定法， 該方法具有儀器價廉、 步驟簡單、 操作方便、 準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

主要儀器： 電子天平， 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱， 雷磁牌pHS-2F型酸度計(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司).

主要試劑： 乙二胺四乙酸二鈉(天津市大茂化學(xué)試劑廠)， CaCO3(天津市大茂化學(xué)試劑廠)， 鈣指示劑(稱取1 g鈣指示劑與100 g NaCl固體在研缽內(nèi)混合研磨至均勻)， 6 mol·L-1HCl溶液， 5 g·L-1鉻黑T指示劑， pH≈10氨性緩沖溶液(溶解20 g NH4Cl于少量水中， 加入100 mL濃氨水， 用水稀釋至1 L)，Φ=1∶2三乙醇胺溶液(用移液管量取50 mL三乙醇胺與100 mL蒸餾水充分混合).

測定硬度的水樣涉及洛陽市四個區(qū)域： 洛龍區(qū)， 洛南新區(qū)， 澗西區(qū)， 伊濱區(qū). 由于此次測定硬度的水樣較多、 覆蓋面廣， 為避免混淆， 特對水樣進(jìn)行編號處理.

自來水水樣編號：

1號： 伊濱區(qū)洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)樓實驗室自來水；

2號： 洛龍區(qū)安樂小區(qū)自來水；

3號： 洛南新區(qū)英才居小區(qū)自來水；

4號： 伊濱區(qū)玉泉街月明灣小區(qū)自來水；

5號： 澗西區(qū)洛浦春曉小區(qū)自來水.

直飲水水樣編號：

1號： 伊濱區(qū)洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)樓飲水機直飲水；

2號： 洛龍區(qū)安樂小區(qū)直飲水；

3號： 洛南新區(qū)英才居小區(qū)直飲水；

4號： 伊濱區(qū)玉泉街月明灣小區(qū)直飲水；

5號： 澗西區(qū)洛浦春曉小區(qū)直飲水.

1.2 實驗過程

1)測定水樣的總硬度.

準(zhǔn)確移取100.00 mL的水樣于250 mL錐形瓶中， 加入5 mL氨性緩沖溶液， 4滴鉻黑T， 充分搖勻后用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色恰變?yōu)榧兯{(lán)色， 即為滴定終點. 記錄EDTA耗用的體積. 重復(fù)三次， 計算水的總硬度.

2)測定水樣的鈣硬與鎂硬.

測定水樣中Ca2+的含量時， 準(zhǔn)確移取100.00mL水樣， 加入1 mol·L-1的NaOH溶液， 使pH 在 12～13之間， 使溶液中的Mg2+生成Mg(OH)2沉淀. 然后加入少量鈣指示劑， 用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定， 觀察到溶液由酒紅色恰變?yōu)榧兯{(lán)色時即為滴定終點， 記錄EDTA消耗的體積. 重復(fù)三次， 并計算水樣中鈣離子的含量.

鈣、 鎂離子的總量減去鈣離子的含量， 得到水樣中鎂離子的含量.

2 結(jié)果與討論

2.1 數(shù)據(jù)處理

自來水水樣和直飲水水樣總硬度的測定結(jié)果及數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表1和表2所示.

自來水水樣和直飲水水樣鈣、 鎂含量(鈣硬、 鎂硬)的測定結(jié)果及數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表3和表4所示.

2.2 結(jié)論與分析

分析表1、 表2可知， 測定的自來水水樣均屬于硬水， 硬度介于19.64～20.54°之間； 經(jīng)過軟化處理之后的直飲水， 硬度大大下降， 均屬于軟水， 硬度介于0.81～4.07°之間.

表1 自來水水樣總硬度的測定結(jié)果

表2 直飲水水樣總硬度的測定結(jié)果

表3 自來水水樣鈣硬、 鎂硬的測定結(jié)果

表4 直飲水水樣鈣硬、 鎂硬的測定結(jié)果

從表2 、 表4 可以看出， 這種經(jīng)過處理的直飲水中鈣鎂離子的含量已經(jīng)變得十分低了. 水中礦物質(zhì)特別是鈣鎂離子對心血管具有保護(hù)作用. 長期飲用過度處理后不含礦物質(zhì)的水， 不僅增加人和動物心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險， 同時也會增加機體的代謝性酸負(fù)荷， 驅(qū)使機體動員骨鈣入血以維持血液酸堿穩(wěn)態(tài)， 長期如此將加大骨質(zhì)疏松發(fā)生的風(fēng)險. 美國的相關(guān)研究機構(gòu)也指出， 長期飲用硬度低于5°軟水的人群， 其膽固醇含量、 心率和血壓均高于正常人， 心血管死亡率也明顯升高. 國內(nèi)諸多研究機構(gòu)對此也投入了大量研究， 研究結(jié)果表明， 飲用水硬度與冠狀心臟疾病、 腦血管疾病、 直腸癌的罹患風(fēng)險均呈負(fù)相關(guān)[5]， 但我國民眾對于飲用水健康的認(rèn)知仍有待加強， 建議日常飲用5°到20°范圍內(nèi)的水為宜.

通過調(diào)查得知， 部分居民在日常生活中， 使用飲水機直飲水或家用凈水器處理過的水來泡茶和直接飲用， 而利用自來水進(jìn)行煮粥、 蒸米、 烹飪等. 這樣既降低了高硬度的水帶來的危害， 又可以保證人體對水中礦物質(zhì)的吸收， 值得提倡.