肇庆市水硬度现状的分析

刘燕芳

(肇庆学院 化学化工学院,广东 肇庆 526061)

水中钙离子和镁离子的含量决定了水的总硬度.水硬度包括暂时硬度和永久硬度：以重碳酸盐形成的硬度经煮沸后可以去除掉，称为暂时硬度；以硫酸盐等形式存在的硬度称为永久硬度.

含较少可溶性钙、镁化合物的水叫做软水.软水不易与肥皂产生浮渣，而硬水则相反.含有大量钙盐和镁盐离子的水叫做硬水.按照世界卫生组织在《饮用水水质准则》中的建议分类标准可做如下分类[1]：总硬度（CaCO3值）在0～60 mg/L为软水；60～120 mg/L为中等硬度水；120～180 mg/L为硬水；总硬度≥180 mg/L为高硬度水.世界卫生组织饮用水标准规定：最适宜饮用的水中钙离子的含量为75～200 mg/L，镁离子的含量为30～150 mg/L，钙离子引起的钙硬度和镁离子引起的镁硬度比例要适中，接近于人体内钙、镁离子的比例3:1，这样的水才有利于人体的吸收，口感也较好.

水硬度的大小影响人体健康.研究表明，动脉硬化性心脏病、脑血管病、高血压病均与高硬度水呈现负相关性，即水硬度越低的地区，这些病的死亡率越高[2].美国流行病学调查也已证实，水的硬度与心血管疾病的发病率在统计学意义上呈现显著逆相关.有关资料显示，这是由于硬度高的水中钙、镁离子含量多，它们在人体肠道中与食物中的脂肪及锡等有害元素结合后，不能被消化道吸收，被迅速排出体外，因而对心血管的危害相对较轻.肇庆是结石病高发区，这是否与水质的硬度有关目前尚无定论.

随着人们生活水平的提高和健康意识的不断增强，对饮用水水质的安全性也提出了更高要求.水体硬度指标是水质的一项重要指标，硬度指标的监测对于水体水质监测而言必不可少[3].目前，有关肇庆市水体硬度现状分析的文献报道极少[4]，因此有必要对此进行深入研究.

1 实验部分

1.1 实验仪器与实验试剂

实验所用仪器为分析天平、50 mL酸式滴定管和其他常规分析仪器.实验所用试剂如下：乙二胺四乙酸二钠（EDTA，天津市福晨化学试剂厂，分析纯）；铬黑T（EBT，广州化学试剂厂，分析纯）；碳酸钙（广州化学试剂厂，分析纯）；实验中所用的其余试剂均为分析纯.

1.2 试剂配制

配制缓冲溶液(pH值＝10)：先将16.9 g氯化铵溶于143 mL氨水；另取0.789 g硫酸镁和1.179 g EDTA溶于50 mL水，加入2 mL配好的氯化铵、氨水溶液和0.2 g左右铬黑T指示剂干粉.此时溶液应呈紫红色，如出现天蓝色，应再加入极少量硫酸镁使之变为紫红色.之后，逐滴加入EDTA溶液，直至使溶液由紫红转变为天蓝色为止(切勿过量).将2种溶液合并，加蒸馏水定容至250 mL.

配制EDTA溶液：将1份EDTA在80℃干燥2 h，放入干燥器中冷却至室温；从中称取3.725 g溶于1 000 mL水，放在聚乙烯瓶中，定期校对其浓度.

配制钙标准溶液(10 mmol/L)：将1份碳酸钙在150℃干燥2 h，取出后放在干燥器中冷却至室温，从中称取1.001 g置于500 mL锥形瓶中，用水润湿.逐滴加入4 mol/L盐酸至碳酸钙全部溶解，避免滴入过量酸.加入200 mL水，煮沸数分钟除去二氧化碳，冷却至室温；加入数滴甲基红指示剂溶液(0.1 g溶于100 mL质量分数为60%的乙醇)，逐滴加入3 mol/L的氨水至溶液变为橙色.在容量瓶中定容至1 000 mL.此溶液1.00 mL中含0.400 8 mg钙.

配制铬黑T指示剂：将0.25 g铬黑T与50 g氯化钠充分混合，研磨后过筛，放在棕色瓶中，盖上塞子.配制钙羧酸指示剂干粉：将0.1 g羧酸钙与50 g氯化钠充分混合，研磨后过筛，装在棕色瓶中，盖上塞子.

1.3 EDTA溶液的标定

用移液管吸取20.00 mL浓度为0.010 0 mol/L的钙标准溶液置于250 mL的锥形瓶中，加入4 mL缓冲溶液，pH值＝10；加入3滴铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定，直至溶液由酒红色刚变为纯蓝色，记录消耗EDTA溶液的体积.EDTA溶液浓度的计算公式如下：

其中,EDTA浓度的单位为mol/L.

1.4 水样的测定方法

采用标准(GB7477—87)EDTA滴定法测定水体中钙和镁的总量，采用(GB7476—87)EDTA滴定法进行钙的测定[5－6].水的各种硬度计算公式如下：

其中，水硬度的单位为mg/L.

1.4.1 钙硬度的测定

用移液管吸取100 mL试样置于250 mL锥形瓶中，加入2 mL质量浓度为2 mol/L的氢氧化钠溶液和约0.2 g的羧酸钙指示剂干粉，溶液混合后立即滴定.开始滴定时速度宜稍快，接近终止时应稍慢，最好每滴间隔2～3 s的时间，并充分振摇，至溶液由紫红色变为亮蓝色，即可终止，整个滴定过程应在5 min内完成.记录消耗EDTA溶液的体积.

1.4.2 钙、镁总硬度的测定

用移液管吸取100 mL试样置于250 mL锥形瓶中，加入4 mL缓冲溶液和3滴铬黑T指示剂，此时溶液应呈紫红或紫色，其pH值应为10.0士0.1.为防止产生沉淀，应立即在不断振摇的情况下，自滴定管加入EDTA溶液.开始滴定时速度宜稍快，接近终止时应稍慢，并充分振摇，最好每滴间隔2～3 s的时间，溶液的颜色由紫红或紫色逐渐转为蓝色.整个滴定过程应在5 min内完成.记录消耗EDTA溶液的体积.

1.4.3 永久硬度的测定

准确移取100 mL待测样，将其煮沸后过滤得到的滤液，置于250 mL锥形瓶内，加入4 mL缓冲溶液，控制pH值＝10；加入3滴铬黑T指示剂，用EDTA溶液滴定至水样由酒红色刚刚变为纯蓝色.记录消耗EDTA溶液的体积.

1.4.4 暂时硬度的测定

总硬度值减去永久硬度值，即为暂时硬度值.

2 结果与讨论

2.1 EDTA溶液浓度的标定

EDTA溶液浓度的标定结果见表1.

表1 EDTA溶液浓度的标定结果

表1结果表明，平行测定3次所得结果的相对平均偏差低，说明测定结果的精密度较高，该测定方法和测定过程的可信度均较高.

2.2 水样硬度的测定

各种水样硬度的测定结果如表2所示.

表2 各种水样的硬度测定结果

由表2中发现，自来水、山泉水、西江水的总硬度在60～120 mg/L范围内，按照世界卫生组织在《饮用水水质准则》中的分类，它们属于中等硬度水.自来水、山泉水、西江水的钙硬度在75～200 mg/L范围内，自来水和西江水的镁硬度在30～150 mg/L的下限左右，即30 mg/L左右，这些水源都符合世界卫生组织规定的最适宜饮用水的标准.直饮水、星湖水、仙女湖水的总硬度在0～60 mg/L范围内，属于软水，钙硬度和镁硬度的含量均远低于世界卫生组织规定的最适宜饮用水的标准.西江水与自来水的总硬度、钙硬度和镁硬度含量相当，因为自来水的水源来源于西江水，表明经自来水水厂处理后水硬度的变化微小.星湖水和仙女湖水的总硬度和其他硬度指标值接近，这是由于它们原属于同一相连的地表水体.山泉水的暂时硬度最大，为35.2 mg/L，约占其总硬度的42%.这是由于山泉水水源多在山上或山坡下，泉水中的碳酸氢根离子含量丰富，含可分解的碳酸氢盐较多.七星岩岩洞内水样总硬度大于180 mg/L，属于高硬度水.直饮水的硬度最低，为26.1 mg/L，远低于60 mg/L.长期饮用这种矿物质含量低的直饮水，会对人体健康产生不利影响.

3 结论

采用EDTA滴定法测定肇庆部分水源中钙、镁离子的含量，并比较其水样硬度.经过分析得出，按照世界卫生组织在《饮用水水质准则》中的分类：自来水、山泉水、西江水属于中等硬度水，钙硬度和镁硬度的含量都接近世界卫生组织规定的最适宜饮用水的标准；岩洞内的水样为高硬度水；直饮水、星湖水、仙女湖水属于软水.直饮水的硬度过低，应当引起制水单位和消费者的注意.

[1] 世界卫生组织.饮用水水质准则[S].3版.日内瓦:世界卫生组织,2004.

[2] 王瑞姝,苏国臣.饮用水的无机成分与居民健康[J].国外医学卫生学分册,2002,29(1):9-11.

[3] 国家标准化管理委员会和卫生部.GB5749—2006生活饮用水卫生标准[S].北京:中国标准出版社,2006.

[4] 潘瑞华,李有坚,高端良.肇庆市区域生活饮用水总硬度的调查[J].国际医药卫生导报,2005(7):122.

[5] 国家环保总局.GB7477—87水质钙和镁总量的测定EDTA滴定法[S].北京:中国标准出版社,1986.

[6] 国家环保总局.GB7476—87水质钙的测定EDTA滴定法[S].北京:中国标准出版社,1987.