大連市城區(qū)居民飲用水硬度分析

趙 云

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116000)

隨著現(xiàn)代人們健康意識(shí)的增強(qiáng)和生活水平的不斷提高，對(duì)日常飲用水水質(zhì)的安全性也提出了更高要求[1- 2]。生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水的總硬度一向有著嚴(yán)格的限定?？傆捕鹊拇笮∨c水中鈣離子和鎂離子的濃度有關(guān)，其中總硬度包括暫時(shí)硬度(以重碳酸鹽形式存在，煮沸后可以除掉)和永久硬度(以硫酸鹽形式存在，煮沸后依然存在)[3]。為了掌握大連城區(qū)居民飲用水的總硬度情況，本文采用離子色譜法就本地區(qū)飲用水的鈣離子和鎂離子進(jìn)行了檢測(cè)，按照公式換算出總硬度的濃度，為大連市科學(xué)研究、居民生活、工業(yè)生產(chǎn)等提供參考資料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB04- 1720- 2004，濃度為1000mg/L)、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB07- 1285- 2000，濃度為500mg/L)均購(gòu)自水利部水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；甲基磺酸(優(yōu)級(jí)純)由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，配制成濃度為20mmol/L，經(jīng)超聲脫氣排泡后作淋洗液。實(shí)驗(yàn)用水均為優(yōu)普(ULUPURE)超純水機(jī)制取的電阻率為18.2MΩ·cm的超純水。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及工作條件

ICS- 90A美國(guó)戴安離子色譜儀(分離柱Dionex IonPacTMCS12A+保護(hù)柱Dionex IonPacTMCG12A)；AS- DV40自動(dòng)進(jìn)樣器；DS5電導(dǎo)檢測(cè)器；抑制器ASRS- 4mm；色譜數(shù)據(jù)采集和處理采用變色龍Chromeleon 6.8軟件。流動(dòng)相淋洗液流速1.00mL/min；進(jìn)樣量25μL；抑制電流59mA；測(cè)定溫度為20～25℃。

1.3 地下水總硬度測(cè)定

離子色譜法分離的原理是基于樣品在流動(dòng)相與鍵合在基質(zhì)上的離子交換基團(tuán)之間的離子交換過程[4- 5]。標(biāo)準(zhǔn)曲線以色譜峰面積為縱坐標(biāo)，離子濃度為橫坐標(biāo)，出峰時(shí)間定性離子類別，根據(jù)待測(cè)樣品的色譜峰面積大小與標(biāo)準(zhǔn)曲線點(diǎn)的色譜峰面積大小進(jìn)行比較得出待測(cè)離子濃度。

居民飲用水經(jīng)0.45μm水性聚醚砜微孔濾膜過濾后，直接進(jìn)樣測(cè)定，如果超出曲線最高點(diǎn)濃度需要稀釋一定比例再進(jìn)行測(cè)定。將測(cè)得的Ca2+和Mg2+濃度代入公式(1)，換算成碳酸鈣濃度表示的總硬度(mg/L)：

CCaCO3=(C1/MCa+C2/MMg)×MCaCO3

(1)

式中，CCaCO3—水樣總硬度，mg/L；C1—Ca2+濃度，mg/L；MCa—原子量，40.08g/mol；C2—Mg2+濃度，mg/L；MMg—原子量，24.31g/mol；MCaCO3—分子量，100.1g/mol。

計(jì)算永久硬度需要水樣煮沸10min冷卻后，用0.45μm聚醚砜濾膜過濾后進(jìn)樣，計(jì)算方法同公式(1)。

2 結(jié)果與討論

2.1 混標(biāo)工作曲線

鈣和鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液不需要稀釋，直接從安瓿瓶中用移液槍加入到容量瓶中。移液槍分別移取鈣標(biāo)液1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL于6個(gè)50.0mL容量瓶中，然后分別移取鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于同一系列容量瓶中，加超純水定容至刻度線，混勻?；鞓?biāo)鈣標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度分別為20.0、40.0、80.0、120、160、200mg/L；鎂標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度分別為5.00、10.0、20.0、30.0、40.0、50.0mg/L。利用離子色譜儀測(cè)定峰面積，以峰面積—濃度繪制曲線，鈣校準(zhǔn)曲線的結(jié)果為：y=0.204x-0.023，線性相關(guān)系數(shù)為0.9999。鎂校準(zhǔn)曲線的結(jié)果為：y=0.127x+0.004，線性相關(guān)系數(shù)為0.9995，鈣和鎂離子標(biāo)準(zhǔn)曲線均達(dá)到0.999以上，線性關(guān)系良好。

2.2 儀器的準(zhǔn)確度分析

購(gòu)于水利部水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心的水中無機(jī)鹽成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，標(biāo)號(hào)為GBW(E)080112。其中Ca2+標(biāo)準(zhǔn)值為35.2±1.2mg/L，Mg2+標(biāo)準(zhǔn)值為12.3±0.43mg/L。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行了6次室內(nèi)平行測(cè)定，測(cè)定值見表1。數(shù)據(jù)表明，鈣離子、鎂離子的檢測(cè)結(jié)果全部在標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度誤差范圍，標(biāo)準(zhǔn)偏差小，說明離子色譜法測(cè)定鈣離子、鎂離子準(zhǔn)確度較高。

表1 離子色譜法測(cè)定水中鈣和鎂標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

2.3 城區(qū)飲用水總硬度測(cè)定

本工作對(duì)大連市市內(nèi)五區(qū)居民飲用水取樣分析檢測(cè)，由于采樣區(qū)具有較強(qiáng)的代表性，因此可以較準(zhǔn)確反映大連市城區(qū)居民飲用水的硬度狀況。采集的水樣經(jīng)0.45μm水性聚醚砜濾膜過濾后，自動(dòng)進(jìn)樣器直接進(jìn)樣，根據(jù)公式(1)以及總硬度等于永久硬度(水樣煮沸10min后冷卻測(cè)定)+暫時(shí)硬度，計(jì)算相應(yīng)的濃度值。大連市城區(qū)飲用水硬度狀況見表2。

一般習(xí)慣用德國(guó)度來表示生活飲用水中總硬度，1德國(guó)度(°)等于17.85mg/L的總硬度。生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749- 2006)中規(guī)定總硬度不得超過450mg/L，即不得超過25德國(guó)度(°)。從檢測(cè)結(jié)果可以看出，大連市市內(nèi)五區(qū)生活飲用水的總硬度為128.9～142.8mg/L(7.22～8.00德國(guó)度)；永久硬度為125.1～140.6mg/L(7.01～7.88德國(guó)度)；暫時(shí)硬度為2.20～3.80mg/L(0.12～0.21德國(guó)度)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織在《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》中的建議分類標(biāo)準(zhǔn)可做如下分類[6]：總硬度(CaCO3表示)在0～60mg/L為軟水；60～120mg/L為中等硬度水；120～180mg/L為硬水；總硬度≥180mg/L為高硬度水。因此大連市城區(qū)生活飲用水符合國(guó)家規(guī)定的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)根據(jù)我國(guó)GB5749- 2006《生活用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定總硬度最高不超過450mg/L，無最低限量標(biāo)準(zhǔn)。從檢測(cè)結(jié)果可看出，所測(cè)區(qū)域自來水均符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

(2)大連市城區(qū)生活飲用水總硬度范圍為128.9～142.8mg/L。總硬度濃度最高的是區(qū)5，總硬度濃度最低的區(qū)2，總體來說市內(nèi)五區(qū)水的總硬度相差不大，均屬于硬度水。