摘要：檢測(cè)并解析貴州部分區(qū)域的自來(lái)水硬度，防治由于水硬度所導(dǎo)致的疾病，保障市民生活自來(lái)水安全。方法：在貴州部分區(qū)域，隨機(jī)抽取城市自來(lái)水和直接飲用水樣品進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果：貴州省安順市打紙村、和興村、下坪組、貓洞組、隆鑫村、隆興、平寨村、青杠村自來(lái)水的硬度在450 mg/L以下，不符合國(guó)家規(guī)定。城市的直飲水硬度值偏低，長(zhǎng)時(shí)間飲用可提高其發(fā)病概率。

關(guān)鍵詞：生活飲用水；水硬度；居民健康1水硬度測(cè)定的意義

水的硬度是由鈣、鎂、鐵、鋅等元素所構(gòu)成的多價(jià)或二價(jià)金屬離子所占的總量。在自然水體中，鈣、鎂等元素是構(gòu)成其硬度的重要離子。水質(zhì)的總體硬度是由碳酸鹽、氯化物、硝酸鹽等組成。分為暫時(shí)硬度和永久硬度，是由氯化鈣、硫酸鎂、氯化鎂、硫酸鎂確定。水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸鹽形式存在的部分，因其遇熱即形成碳酸鹽沉淀而被除去，稱之為暫時(shí)硬度；而以硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等形式存在的部分，因其性質(zhì)比較穩(wěn)定，不能夠通過(guò)加熱的方式除去，故被稱為永久硬度。有兩個(gè)常用的方式來(lái)表示硬度：一個(gè)是以mg/L或μg/L的氧化鈣含量為單位；第二個(gè)方法是用一種叫做“德國(guó)度數(shù)”的換算單位，1度相當(dāng)于1 L水中10 mg的CaO。一般情況下，按其硬度可將水分成硬水和軟水兩類。特殊級(jí)別：0～4為特軟水，4～8為軟水，8～12為微硬水，12～18為中硬水，18～30為硬水，30～30為極硬水。

水的硬度會(huì)影響生產(chǎn)和生活。硬度大的水會(huì)導(dǎo)致織物體積增加、顏色織物的色彩變暗，并增加洗滌過(guò)程中肥皂的消耗量。純凈水硬度小，沖泡的茶質(zhì)更好。中等硬度的水可以促進(jìn)面粉發(fā)酵，提高面筋強(qiáng)度，提高面包質(zhì)量。水硬度在水產(chǎn)養(yǎng)殖中也起著重要作用，會(huì)影響水中有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，降低有毒物質(zhì)的毒性，并影響藻類和蝦的生長(zhǎng)。因此，硬度是水質(zhì)分析的重要指標(biāo)。

2水硬度測(cè)定的方法分類

測(cè)定水硬度的方法有很多，包括經(jīng)典的化學(xué)分析法、能量測(cè)量、光譜原子吸收、離子色譜等現(xiàn)代分析方法，通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)和分析來(lái)衡量地下水和地表水的總體情況?；瘜W(xué)分析法是最常見(jiàn)的方法，因?yàn)樗?jiǎn)單、方便和準(zhǔn)確。

直接電壓法使用選擇性極性鈣離子，通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)量鈣離子來(lái)測(cè)量水的硬度。由于只有一個(gè)離子可以單獨(dú)測(cè)量，因此不可能實(shí)現(xiàn)水中鈣和鎂離子的連續(xù)分層校準(zhǔn)，也不可能實(shí)現(xiàn)僅可在實(shí)踐中使用的可選電氣。電化學(xué)傳感器采用電泳等活性物質(zhì)，可以快速輕松地測(cè)量水的硬度，并且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量。選擇極性鈣離子用作電導(dǎo)率、ag/銀參考極、IDA校準(zhǔn)。校準(zhǔn)終點(diǎn)根據(jù)校準(zhǔn)曲線確定。該方法具有高正確率、高精度、簡(jiǎn)單且重復(fù)良好操作等優(yōu)點(diǎn)；不需要加工樣品或指標(biāo)；可以對(duì)彩色和濁度樣品進(jìn)行校準(zhǔn)；水中的鈣和鎂離子濃度可以通過(guò)校準(zhǔn)電壓差來(lái)測(cè)量，并且可以連續(xù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

光譜可用于確定光強(qiáng)度元素的濃度。它非常敏感，只能單獨(dú)在水中測(cè)量鈣和鎂離子，無(wú)法輕松快速地確定水的總硬度。此外，需要選擇合適顏色的材料，如酸性鉻藍(lán)K、鉻黑T、青醇橙色等。

3實(shí)驗(yàn)

3.1材料

從2021年9月至11月，貴州省部分地區(qū)（趙澤旺、立州）隨機(jī)采集了家庭飲用水樣本。每個(gè)地區(qū)收集了一份自來(lái)水樣本和一份直接飲用水樣本。

3.2試劑與儀器

試劑：EDTA；pH為10的氨緩沖液；氫氧化鈉；三乙醇胺；鉻黑T（EBT）指數(shù)；氧化鋅；鈣指示劑（以上都是分析純）。

儀器：分析天平；50 mL酸式滴定管；容量瓶。

3.3實(shí)驗(yàn)方法

3.3.1水總硬度的測(cè)定

準(zhǔn)確移取25 mL的試樣放入250 mL錐形瓶中。首先，加入3 mL三乙醇胺，然后加入5 mL緩沖溶液和3～4滴鉻黑T指示劑，充分搖勻。此時(shí)溶液應(yīng)為紫紅色或紫色，pH為10.0±0.1。為了防止產(chǎn)生沉淀，必須不斷搖晃。開(kāi)始滴定時(shí)速應(yīng)該稍快，最終的速度應(yīng)該稍微慢一點(diǎn)，并完全搖晃，最好在2～3 s滴定一次，顏色從紫紅色或紫色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。整個(gè)滴定過(guò)程應(yīng)在5 min內(nèi)完成，記錄消耗EDTA溶液的體積，進(jìn)行5次平行測(cè)試以計(jì)算水的總硬度。

3.3.2鈣硬度、鎂硬度的測(cè)定

精確測(cè)量25 mL樣品并將其放入250 mL錐形瓶中，然后加入幾滴1 mol/L氫氧化鈉溶液，將pH調(diào)節(jié)至12～13，使鎂離子沉淀為氫氧化鎂。然后再加入幾滴鈣指示劑。再加上EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，如果溶液從紅色到藍(lán)色，即為滴定終點(diǎn)，記錄EDTA的消耗量，平行滴定5次，并計(jì)算鈣離子量。鎂離子濃度是通過(guò)從鈣和鎂離子總量中減去鈣離子濃度來(lái)獲得的。

4結(jié)果與分析

自來(lái)水硬度分析：由表1可知，打紙村、和興村、下坪組、貓洞組、隆鑫村、隆興、平寨村、青杠村的自來(lái)水硬度分別為308、333、295、381、250、365、342和378 mg/L，根據(jù)2006年度《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，“打紙村”水的鎂質(zhì)量濃度是214.4 mg/L，“和興村”水的鈣質(zhì)量濃度是417.0 mg/L，其中鈣、鎂的含量非常高需將其進(jìn)行軟化，方能使用。長(zhǎng)期喝硬度高的水會(huì)引起胃腸道內(nèi)的沉淀，從而引起腹部腫脹、腹瀉、腹痛、惡心等消化系統(tǒng)的不良反應(yīng)，甚至還會(huì)引起結(jié)石。下坪組地區(qū)和貓洞組自來(lái)水的平均鎂硬值分別為24.40和27.30 mg/L。

5討論

飲用水的硬度很高，在燒開(kāi)水中會(huì)形成一層結(jié)垢，也會(huì)影響口感。如果硬度太低，管道容易遭受腐蝕。目前，就目前的水供應(yīng)狀況而言，目前的水還沒(méi)有達(dá)到可以直接喝的程度，今后將長(zhǎng)期存在燒水的習(xí)慣，有很大的必要。《澳大利亞飲用水指南》建議，飲用水質(zhì)應(yīng)以60 mg/L以下為標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)比較好，一般在60～200 mg/L。從200 mg/L至500 mg/L，菌體的結(jié)垢程度逐步增大。當(dāng)質(zhì)量濃度大于500 mg/L時(shí)，會(huì)引起嚴(yán)重的水垢。水庫(kù)的硬度較低，這可能與地質(zhì)和降雨有關(guān)。結(jié)果顯示，自南北配水項(xiàng)目新增供水以來(lái)，北京的飲用水總硬度有所下降。水務(wù)公司通常將低硬度地表水、高硬度地下水與家庭飲用水相結(jié)合，以降低家庭飲用水的硬度。其次在離開(kāi)工廠之前在水廠處理飲用水的過(guò)程中，反滲透膜、軟化石灰、超納米過(guò)濾可以降低飲用水的硬度。但是，由于水廠在運(yùn)行過(guò)程中需要兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此，在水質(zhì)不超過(guò)450 mg/L的情況下，很少會(huì)采用軟化技術(shù)。生活飲用水的硬度是關(guān)系到人們身體健康和對(duì)其品質(zhì)感覺(jué)的重要因素，因此，不能忽視其問(wèn)題。

硬水軟化是去除水中鈣、鎂和其他溶性鹽的過(guò)程。目前，主要使用以下方法。

離子交換法：是一種專門的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，它是一種在水溶液中以鈉離子取代鈣、鎂等離子的方法。因?yàn)殁c鹽的溶解性很好，所以在加入熱水后不會(huì)形成沉積。離子交換法可使水中的鈣和鎂離子含量下降，但也會(huì)使水中的鈉離子含量升高。因此，對(duì)于有高血壓病史的患者，不宜采用離子交換法。

膜分離法：采用納濾和反滲透兩種方法，對(duì)水中的鈣鎂離子進(jìn)行了有效的阻隔，使水的硬度得到了大幅度的下降。此方法具有處理效果顯著、穩(wěn)定性好、處理后水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于該技術(shù)需要很高的壓力，且設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用都很高，在實(shí)際應(yīng)用中并不方便。

石灰法：在水里加生石灰，適用于高硬水、大流量的水。

電磁法：通過(guò)在水里施加特定的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，使其產(chǎn)生的離子性質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響鈣、鎂離子在水里的沉淀速率和沉淀過(guò)程中的物理化學(xué)性質(zhì)，以防止硬水垢的生成。

加藥法：將一種特殊的防垢劑添加到水里，從而使鈣鎂鹽和碳酸鹽離子的鍵合發(fā)生變化，因此水垢無(wú)法析出和沉積。這種一次性投資小，并且具有大規(guī)模的適應(yīng)性，但當(dāng)水量較大時(shí)，運(yùn)營(yíng)成本就會(huì)更高。此外，添加化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生大量難以處理的廢物，污染環(huán)境。一般不應(yīng)用于飲用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。

6總結(jié)

若是飲用水硬度過(guò)高的話，在燒開(kāi)的過(guò)程中，水壺會(huì)產(chǎn)生一些水垢，也會(huì)影響口感，若是硬度過(guò)低的話，則會(huì)侵蝕水管?，F(xiàn)在的供水還不能滿足人們的飲用需求，而且在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，人們還是會(huì)有燒開(kāi)水的生活習(xí)慣，這是一個(gè)需要正視的問(wèn)題?！栋拇罄麃嗭嬘盟改稀分赋?，低于60 mg/L的水具有腐蝕性；總硬度在60～200 mg/L范圍內(nèi)為優(yōu)質(zhì)水；在200 mg/L到500 mg/L范圍內(nèi)，細(xì)菌的結(jié)垢度逐漸增加；如果其含量大于500 mg/L，則會(huì)產(chǎn)生較大的水垢。以往的研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期飲用較硬的水會(huì)引起尿路結(jié)石。另一項(xiàng)調(diào)查顯示，喝水的硬度和患心血管病的幾率成反比。生活飲水的水質(zhì)硬度受兩個(gè)方面的影響：第一，生活飲水的供給源，也就是水源自身的水質(zhì)硬度。不同區(qū)域、不同類型的水源，由于水源的來(lái)源及成因不同，其總硬度值也有差異。從水的來(lái)源上看，地表水主要是特軟水和軟水，而地下水主要是中硬水。其中，地下水的硬度最大，這可能是因?yàn)榈叵滤畯牡乇硭疂B透進(jìn)來(lái)，流經(jīng)含有鈣、鎂質(zhì)的巖石，在水中的一氧化碳和二氧化碳的協(xié)同作用下，將更多的離子溶于水，而降水對(duì)其的稀釋很小；河流的水質(zhì)一般不太堅(jiān)硬，這與地下水與巖石接觸不多，降雨徑流對(duì)地下水的沖淡有關(guān)；庫(kù)區(qū)的水源硬度較小，這與其所處的地理位置、降水等因素密切相關(guān)。有調(diào)查顯示，隨著南水北調(diào)工程的實(shí)施，北京市城市供水系統(tǒng)得到了補(bǔ)充，城市供水系統(tǒng)中的水質(zhì)硬度有了一定程度的下降。在水廠中，常采用將硬度小的地表水與硬度大的地下水混合，以達(dá)到降低水質(zhì)硬度的目的。二是水廠在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生活飲用水進(jìn)行預(yù)處理。采用反滲透法、石灰軟化法和超濾+納濾膜法等方法，可以有效地減少生活飲用水的硬度。但是，由于水廠在運(yùn)行過(guò)程中需要兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在水質(zhì)不超過(guò)450 mg/L以上的情況下，很少會(huì)采用軟化技術(shù)。生活飲用水的硬度是關(guān)系到人們身體健康和對(duì)其品質(zhì)感覺(jué)的重要因素，因此不能忽視其問(wèn)題。

總之，貴州省的水質(zhì)總體狀況是好的，以軟水為主，當(dāng)水質(zhì)硬度出現(xiàn)上升的跡象時(shí)，應(yīng)引起足夠的關(guān)注，并對(duì)其進(jìn)行深入的分析，不斷強(qiáng)化監(jiān)督，并采取相應(yīng)的對(duì)策，以保證居民的飲用水質(zhì)的健康和安全。

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作者簡(jiǎn)介：羅吉國(guó)，男，貴州安順人，助理工程師，大專，研究方向：礦石化驗(yàn)分析。