山東省部分地區(qū)生活飲用水水硬度測(cè)定分析 ?

劉麗 賈甜甜 賈曉曉 楊雨萍

摘 要：目的：對(duì)山東省部分地區(qū)生活飲用水水硬度進(jìn)行測(cè)定分析，為居民日常生活飲水安全提供參考，預(yù)防由水硬度問(wèn)題引起的疾病。方法：隨機(jī)抽取山東省部分地區(qū)自來(lái)水與直飲水樣品，采用EDTA配位滴定法測(cè)定水硬度。結(jié)果：濟(jì)南、濟(jì)寧自來(lái)水水硬度均超過(guò)450 mg/L，不符合國(guó)家規(guī)定，日照自來(lái)水屬于軟水;濟(jì)南、濟(jì)寧、棗莊的直飲水水硬度均屬于軟水，低于水硬度建議的最低水平。結(jié)論：濟(jì)南、濟(jì)寧自來(lái)水硬度較大，需進(jìn)行處理后飲用;濟(jì)南、濟(jì)寧、棗莊的直飲水水硬度均較小，長(zhǎng)期飲用會(huì)增加患病風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：山東省部分地區(qū);生活飲用水;水硬度;居民健康

Determination and Analysis of Water Hardness of Domestic Drinking Water in Some Areas of Shandong Province

LIU Li， JIA Tiantian*， JIA Xiaoxiao， YANG Yuping

（Shandong Xiehe University， Jinan 250109， China）

Abstract： Objective： The hardness of drinking water in some areas of Shandong province was measured and analyzed to provide reference for residents daily drinking water safety and prevent diseases caused by water hardness. Method： Tap water and direct drinking water samples were randomly selected from some areas in Shandong Province， and the water hardness was determined by EDTA coordination titration. Result： The hardness of tap water in Jinan and Jining exceeded 450 mg/L， which did not meet the national regulations. Rizhao tap water was soft water. The hardness of direct drinking water in Jinan， Jining and Zaozhuang all belong to soft water， which is lower than the minimum level suggested by water hardness. Conclusion： The hardness of tap water in Jinan and Jining is high， so it needs to be treated before drinking. The hardness of direct drinking water in Jinan， Jining and Zaozhuang is low， and long-term drinking will increase the risk of illness.

Keywords： parts of Shandong province; drinking water; water hardness; residents health

水是生命之源，是人體重要的營(yíng)養(yǎng)素之一，水質(zhì)的好壞與身體健康息息相關(guān)，而水硬度則是衡量水質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[1]。水硬度是指水中鈣、鎂、鐵等離子的含量多少，通常以Ca2+、Mg2+含量計(jì)算[2]。有研究認(rèn)為攝入硬度較高的水會(huì)使人們患腎結(jié)石的概率增加，還會(huì)使尿鈣濃度增高[3]。有研究認(rèn)為長(zhǎng)期飲用硬度過(guò)低的水容易引發(fā)心血管疾病[4]。隨著科技發(fā)展，直飲機(jī)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，直飲水、凈化水等大多屬于低礦物質(zhì)水[4]。有研究表明低礦物質(zhì)飲用水與心血管疾病、骨質(zhì)生長(zhǎng)、蛋白質(zhì)平衡、維生素水平及生殖和發(fā)育等都存在相關(guān)影響[5-10]。若自來(lái)水硬度過(guò)高，會(huì)對(duì)生產(chǎn)與生活造成危害。例如，硬水洗過(guò)的碗碟有殘漬;熱水器、熱水壺等加熱設(shè)備易結(jié)垢等。本文運(yùn)用EDTA配位滴定法測(cè)定了山東省部分地區(qū)生活飲用水水硬度，以此了解山東省部分地區(qū)居民生活飲用水水硬度情況，為相關(guān)部門對(duì)居民飲水安全的政策措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2021年9～11月隨機(jī)抽取山東省部分地區(qū)（濟(jì)南、濟(jì)寧、棗莊和日照）生活飲用水水樣，每個(gè)地區(qū)各采集自來(lái)水與直飲水水樣一份，共采集水樣8份。

1.2 試劑與儀器

試劑：乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）;pH≈10 氨性緩沖溶液;NaOH;三乙醇胺;鉻黑T（EBT）指示劑;氧化鋅;鈣指示劑（以上皆為分析純）。

儀器：分析天平;50 mL酸式滴定管;容量瓶。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 測(cè)定方法

采用GB/T 7477—1987標(biāo)準(zhǔn)中EDTA滴定法測(cè)定水體中鈣和鎂的總量;采用GB 7476—1987標(biāo)準(zhǔn)中EDTA滴定法進(jìn)行鈣的測(cè)定。水硬度按式（1）計(jì)算。

（1）

式中：CEDTA為滴定劑EDTA的物質(zhì)的量濃度，mol/L;VEDTA為所消耗滴定劑EDTA的體積，mL;MCaCO3為CaCO3的摩爾質(zhì)量，g/mol;V水樣為水樣的體積，mL。

1.3.2 水總硬度的測(cè)定

準(zhǔn)確移取25 mL試樣置于250 mL錐形瓶中，先加入3 mL三乙醇胺，再加入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)呈紫紅或紫色，pH值為10.0±0.1，為防止產(chǎn)生沉淀，應(yīng)不斷振搖，開(kāi)始滴定時(shí)速度宜稍快，接近終止時(shí)應(yīng)稍慢，并充分振搖，最好每滴間隔2～3 s，溶液的顏色由紫紅或紫色逐漸轉(zhuǎn)為藍(lán)色[11]。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，平行實(shí)驗(yàn)5次，計(jì)算水的總硬度。

1.3.3 鈣硬度、鎂硬度的測(cè)定

準(zhǔn)確量取25 mL試樣移置于250 mL錐形瓶中，再向其中加入幾滴1 mol/L的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH在12～13，使溶液中的鎂離子沉淀為氫氧化鎂，然后加入幾滴鈣指示劑，采用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，若溶液由紅色恰變?yōu)樗{(lán)色時(shí)即為滴定終點(diǎn)，記錄EDTA體積的消耗，平行滴定5次，計(jì)算鈣離子的量[11]。鎂離子的含量可通過(guò)鈣、鎂離子的總量減去鈣離子的含量得到。

2 結(jié)果與分析

2.1 自來(lái)水水硬度分析

由表1可知，濟(jì)南和濟(jì)寧的自來(lái)水總硬度分別為459.2 mg/L和598.7 mg/L，按照國(guó)家2006年生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[2]，屬于超硬水，尤其是濟(jì)寧的自來(lái)水硬度超出國(guó)家規(guī)定較多。濟(jì)南的自來(lái)水鎂硬度為214.4 mg/L，濟(jì)寧自來(lái)水鈣硬度為417.0 mg/L，需要經(jīng)過(guò)軟化處理才可以飲用。鈣、鎂元素含量較高，若長(zhǎng)期飲用容易在腸胃中產(chǎn)生沉淀析出，出現(xiàn)腹脹、腹瀉、腹痛和惡心等腸胃不適癥狀，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致結(jié)石[3]。棗莊和日照的自來(lái)水總硬度分別為296.8 mg/L和107.2 mg/L，符合國(guó)家水硬度規(guī)定，可以直接飲。日照地區(qū)和棗莊地區(qū)自來(lái)水的鎂硬均值分別為27.30 mg/L和24.40 mg/L，相差較小。

2.2 直飲水水硬度分析

由表2可知，濟(jì)南、濟(jì)寧和棗莊的直飲水的鈣硬、鎂硬及總硬度均低于最低可接受水平為25 mg/L、

10 mg/L和100 mg/L[12]，長(zhǎng)期飲用會(huì)增加患糖尿病、心臟病的概率。結(jié)合表1與表2內(nèi)容，日照直飲水與自來(lái)水相比，總硬度相差不大。日照地區(qū)直飲水的總硬度、鈣硬度及鎂硬度分別為100 mg/L、76.00 mg/L和24.00 mg/L，達(dá)到建議最低可接受水平。

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

濟(jì)寧地區(qū)所測(cè)水硬度較高，為598.7 mg/L，這主要是濟(jì)寧地區(qū)的自來(lái)水是深層地下水，無(wú)污染，其中所含礦物質(zhì)較多。直飲水是通過(guò)反滲透技術(shù)對(duì)自來(lái)水進(jìn)行處理，不僅除去水中的細(xì)菌、病毒，而且絕大部分無(wú)機(jī)鹽等物質(zhì)也會(huì)被濾掉，故通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得濟(jì)寧和棗莊地區(qū)直飲水的水硬度都較小。

3.2 硬水的軟化

硬水的軟化就是將水中的鈣、鎂等可溶性鹽除去的過(guò)程。目前，主要有以下幾種方法。

①離子交換法：采用特定的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來(lái)。由于鈉鹽的溶解度很高，水加熱后不會(huì)再生成水垢。離子交換法雖然降低了水中鈣、鎂離子的濃度，但同時(shí)會(huì)升高鈉離子的濃度，患有高血壓的人群不宜使用。②膜分離法：納濾膜及反滲透膜均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而從根本上降低水的硬度。其特點(diǎn)是效果明顯而穩(wěn)定，處理后的水適用范圍廣;但對(duì)進(jìn)水壓力有較高要求，設(shè)備投資、運(yùn)行成本都較高，不易推廣。③石灰法：向水中加入石灰，主要用于處理大流量的高硬水，但只能將硬度降到一定的范圍。④電磁法：采用在水中加上一定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)改變離子的特性，從而改變碳酸鈣（碳酸鎂）沉積的速度及沉積時(shí)的物理特性來(lái)阻止硬水垢的形成。⑤加藥法：向水中加入專用的阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結(jié)合的特性，從而使水垢不能析出、沉積。其特點(diǎn)是一次性投入較少，適應(yīng)性廣，但水量較大時(shí)，運(yùn)行成本偏高。此外，由于加入了化學(xué)物質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生大量不易處理的廢棄物，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染且步驟煩瑣，一般不應(yīng)用于飲用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。

3.3 結(jié)論

綜上所述，水硬度的高低與居民身體健康息息相關(guān)。濟(jì)南、濟(jì)寧自來(lái)水水硬度屬于超硬水，不能直接飲用;棗莊自來(lái)水符合國(guó)家規(guī)定，日照的自來(lái)水屬于軟水。濟(jì)南、濟(jì)寧、棗莊直飲水硬度均屬于軟水，且鈣鎂離子含量較低，長(zhǎng)期飲用會(huì)增加糖尿病、心臟病的風(fēng)險(xiǎn)。

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作者簡(jiǎn)介：劉麗（2002—），女，山東濟(jì)寧人，本科在讀。研究方向：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)。

通信作者：賈甜甜（1982—），女，山東濱州人，碩士，講師。研究方向：化學(xué)教學(xué)。E-mail：26154026@qq.com。