濟南市不同地區(qū)飲用水硬度的測定分析

趙夢晨 賈甜甜 周文皓 劉鑫雨 馬靜 邵萍

（山東協(xié)和學(xué)院，山東濟南 250010）

水硬度是指水中鈣鎂離子的含量，飲用水水質(zhì)健康的重要指標(biāo)之一[1]。水乃生命之源，人體的必需元素有10%～20%從飲用水中獲得，其中攝入比例最大的就是鈣和鎂。鈣能促進人體的骨骼、神經(jīng)肌肉、心血管系統(tǒng)等發(fā)育，并且可以調(diào)節(jié)參與細胞代謝的酶活性[2]。鎂不僅可以參與蛋白質(zhì)合成、肌肉收縮等，而且還能激活細胞新陳代謝中各種酶系統(tǒng)的活性、維持核苷酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、護心降脂，抑制神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，調(diào)節(jié)鈣元素在細胞內(nèi)的流通。[3]適宜的總硬度是健康水的重要部分，其值過高或過低都將對健康造成危害。

近年來，隨著反滲透膜的廣泛應(yīng)用，直飲機、凈水器都走進了人們的生活。該技術(shù)能夠去除污染物質(zhì)但同時也去除了絕大部分天然礦物質(zhì)，因此直飲水凈化水等大多屬于低礦物質(zhì)水[4]。

本文采用EDTA 配位滴定法測定了濟南市不同地區(qū)居民生活小區(qū)的自來水和直飲機水的總硬度及其鈣鎂離子濃度。此方法操作簡單、儀器運用較少且準(zhǔn)確度較高。以此來評價分析濟南市自來水和直飲機水的質(zhì)量，并以此呼吁社會政府關(guān)注水質(zhì)質(zhì)量，為國民的身體健康提供保障。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

主要儀器：分析天平，pHS-2F 型酸度計(上海霄盛儀器制造有限公司)，酸式滴定管，容量瓶。

主要試劑：乙二胺四乙酸二鈉，ZnO，pH≈10 氨性緩沖溶液，NaOH，三乙醇胺，鉻黑T 指示劑，鈣指示劑（以上試劑皆為分析純）。

水樣主要為濟南市不同區(qū)域的居民小區(qū)的自來水及直飲水：新源社區(qū)（章丘埠村）、警苑小區(qū)（天橋區(qū)濼安路）、恒大城（歷城區(qū)工業(yè)北路）及鑫源山莊（歷下區(qū)龍鼎大道）。

表1 自來水水樣的鈣硬、鎂硬及總硬度

表2 直飲水水樣的鈣硬、鎂硬及總硬度

1.2 測定水的總硬度

準(zhǔn)確移取25.00 mL 的水樣于250 mL 錐形瓶中，加入1ml三乙醇胺做掩蔽劑，加入2mL 氨性緩沖溶液，少許鉻黑T 指示劑粉末，充分搖勻后用0.01mol/L 的EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)溶液由酒紅色恰變?yōu)榧兯{色且30s 不褪色，即為滴定終點。記錄EDTA 耗用的體積。平行滴定四次，取平均值，計算水的總硬度。

1.3 測定水的鈣硬、鎂硬

準(zhǔn)確移取25.00mL 水樣，加入1ml 三乙醇胺做掩蔽劑，加入1mol/L 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0.01mol/LEDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)溶液由酒紅色恰變?yōu)榧兯{色且30s 不褪色，即為滴定終點，記錄EDTA 消耗的體積。平行滴定四次，取平均值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，即為水樣中鎂離子的含量。

圖1 不同居民小區(qū)水硬度柱狀圖

2 結(jié)果與討論

2.1 數(shù)據(jù)結(jié)果

自來水水樣的鈣硬、鎂硬及總硬度的測定結(jié)果及數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表1 所示。

直飲水水樣的鈣硬、鎂硬及總硬度的測定結(jié)果及數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表2 所示。

不同地區(qū)小區(qū)的自來水、直飲水鈣硬、鎂硬及總硬度比較如圖1 所示。

2.2 討論分析

2.2.1 自來水硬度分析

從表1 數(shù)據(jù)來看，四個小區(qū)的自來水總硬度都沒有超過450mgl/L 全部符合國家規(guī)定，新源社區(qū)和警苑小區(qū)的自來水總硬度過高，分別為434.56mg/L 和443.84mg/L，屬于二級飲用水；恒大城東區(qū)和鑫源山莊自來水總硬度小于350mg/L，屬于一級飲用水。新源社區(qū)、恒大城和鑫源山莊三個居民小區(qū)的鈣硬分別為104.06mg/L、105.22mg/和、102.91mg/L，鈣硬差別不大，警苑小區(qū)鈣硬為134.66mg/L 略高于其它三個居民小區(qū)。恒大城和鑫苑小區(qū)鎂硬較小，而新源小區(qū)和警苑小區(qū)鎂硬較大分別為330.50mg/L 和309.18mg/L。長期飲用鎂含量過高的水，會引起高鎂血癥，改變神經(jīng)肌肉組織興奮性，阻斷神經(jīng)沖動的正常傳遞，引起骨骼無力、呼吸肌麻痹、尿潴留等癥狀，還可導(dǎo)致中樞抑制、心臟傳導(dǎo)紊亂和心律失常等[5]，為了居民健康，這兩個居民小區(qū)的自來水需要軟化處理才能飲用。

2.2.2 直飲水硬度分析

從圖1 顯示來看，四個居民小區(qū)直飲機水的總硬度、鈣硬及鎂硬均比自來水下降較多。如表2 所示，新源社區(qū)、警苑小區(qū)、恒大城東區(qū)和鑫源山莊直飲水的總硬度分別為32.96mg/L、11.84mg/L、52.16mg/L 和28.16mg/L。說明通過膜反滲透技術(shù)去除掉了絕大部分的鈣鎂離子，直飲水皆為極軟水。有研究表明，長期飲用低礦化度的水易損害心血管系統(tǒng)[5]，導(dǎo)致骨骼發(fā)育不良[6]，引起電解質(zhì)紊亂等疾病風(fēng)險。根據(jù)我國居民膳食特點，舒為群[7]等提出了適合我國居民的鈣、鎂、總硬度最低可接受水平、適宜水平和上限水平的建議值，當(dāng)水必須進行膜處理時，建議設(shè)定飲用水中鈣、鎂、總硬度的最低可接受水平為25mg/L、10mg/L、100mg/L。由此看來以上四個居民小區(qū)直飲機水的鈣硬和總硬度都低于最小限值，恒大城直飲水鎂硬大于最低限值，而其它三個小區(qū)的鎂硬都低于最低限制，長期飲用會增加疾病發(fā)生風(fēng)險。

3 結(jié)論

綜上所述，飲用水硬度過高或過低都會對健康造成不利影響。目前水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢及受大眾飲水習(xí)慣的影響，低硬度飲用水更受歡迎，因此低硬度飲用水對健康的危害應(yīng)該成為當(dāng)前關(guān)注的重點。在考慮水的口感的同時，還要適當(dāng)提高飲用水的Ca2+、Mg2+含量及相關(guān)指標(biāo)濃度時，考慮飲用水的健康性，為公眾提供健康、優(yōu)質(zhì)、好喝的水。