大连市城区居民饮用水硬度分析

赵 云

(辽宁省大连水文局，辽宁 大连 116000)

随着现代人们健康意识的增强和生活水平的不断提高，对日常饮用水水质的安全性也提出了更高要求[1- 2]。生活饮用水卫生标准对水的总硬度一向有着严格的限定。总硬度的大小与水中钙离子和镁离子的浓度有关，其中总硬度包括暂时硬度(以重碳酸盐形式存在，煮沸后可以除掉)和永久硬度(以硫酸盐形式存在，煮沸后依然存在)[3]。为了掌握大连城区居民饮用水的总硬度情况，本文采用离子色谱法就本地区饮用水的钙离子和镁离子进行了检测，按照公式换算出总硬度的浓度，为大连市科学研究、居民生活、工业生产等提供参考资料。

1 实验部分

1.1 实验试剂

钙标准溶液(GSB04- 1720- 2004，浓度为1000mg/L)、镁标准溶液(GSB07- 1285- 2000，浓度为500mg/L)均购自水利部水环境标准物质中心；甲基磺酸(优级纯)由国药集团化学试剂有限公司生产，配制成浓度为20mmol/L，经超声脱气排泡后作淋洗液。实验用水均为优普(ULUPURE)超纯水机制取的电阻率为18.2MΩ·cm的超纯水。

1.2 实验仪器及工作条件

ICS- 90A美国戴安离子色谱仪(分离柱Dionex IonPacTMCS12A+保护柱Dionex IonPacTMCG12A)；AS- DV40自动进样器；DS5电导检测器；抑制器ASRS- 4mm；色谱数据采集和处理采用变色龙Chromeleon 6.8软件。流动相淋洗液流速1.00mL/min；进样量25μL；抑制电流59mA；测定温度为20～25℃。

1.3 地下水总硬度测定

离子色谱法分离的原理是基于样品在流动相与键合在基质上的离子交换基团之间的离子交换过程[4- 5]。标准曲线以色谱峰面积为纵坐标，离子浓度为横坐标，出峰时间定性离子类别，根据待测样品的色谱峰面积大小与标准曲线点的色谱峰面积大小进行比较得出待测离子浓度。

居民饮用水经0.45μm水性聚醚砜微孔滤膜过滤后，直接进样测定，如果超出曲线最高点浓度需要稀释一定比例再进行测定。将测得的Ca2+和Mg2+浓度代入公式(1)，换算成碳酸钙浓度表示的总硬度(mg/L)：

CCaCO3=(C1/MCa+C2/MMg)×MCaCO3

(1)

式中，CCaCO3—水样总硬度，mg/L；C1—Ca2+浓度，mg/L；MCa—原子量，40.08g/mol；C2—Mg2+浓度，mg/L；MMg—原子量，24.31g/mol；MCaCO3—分子量，100.1g/mol。

计算永久硬度需要水样煮沸10min冷却后，用0.45μm聚醚砜滤膜过滤后进样，计算方法同公式(1)。

2 结果与讨论

2.1 混标工作曲线

钙和镁标准溶液不需要稀释，直接从安瓿瓶中用移液枪加入到容量瓶中。移液枪分别移取钙标液1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL于6个50.0mL容量瓶中，然后分别移取镁标准溶液0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于同一系列容量瓶中，加超纯水定容至刻度线，混匀。混标钙标准曲线浓度分别为20.0、40.0、80.0、120、160、200mg/L；镁标准曲线浓度分别为5.00、10.0、20.0、30.0、40.0、50.0mg/L。利用离子色谱仪测定峰面积，以峰面积—浓度绘制曲线，钙校准曲线的结果为：y=0.204x-0.023，线性相关系数为0.9999。镁校准曲线的结果为：y=0.127x+0.004，线性相关系数为0.9995，钙和镁离子标准曲线均达到0.999以上，线性关系良好。

2.2 仪器的准确度分析

购于水利部水环境监测中心的水中无机盐成分分析标准物质，标号为GBW(E)080112。其中Ca2+标准值为35.2±1.2mg/L，Mg2+标准值为12.3±0.43mg/L。对标准样品进行了6次室内平行测定，测定值见表1。数据表明，钙离子、镁离子的检测结果全部在标准样品浓度误差范围，标准偏差小，说明离子色谱法测定钙离子、镁离子准确度较高。

表1 离子色谱法测定水中钙和镁标准物质

2.3 城区饮用水总硬度测定

本工作对大连市市内五区居民饮用水取样分析检测，由于采样区具有较强的代表性，因此可以较准确反映大连市城区居民饮用水的硬度状况。采集的水样经0.45μm水性聚醚砜滤膜过滤后，自动进样器直接进样，根据公式(1)以及总硬度等于永久硬度(水样煮沸10min后冷却测定)+暂时硬度，计算相应的浓度值。大连市城区饮用水硬度状况见表2。

一般习惯用德国度来表示生活饮用水中总硬度，1德国度(°)等于17.85mg/L的总硬度。生活饮用水卫生标准(GB5749- 2006)中规定总硬度不得超过450mg/L，即不得超过25德国度(°)。从检测结果可以看出，大连市市内五区生活饮用水的总硬度为128.9～142.8mg/L(7.22～8.00德国度)；永久硬度为125.1～140.6mg/L(7.01～7.88德国度)；暂时硬度为2.20～3.80mg/L(0.12～0.21德国度)。根据世界卫生组织在《饮用水水质准则》中的建议分类标准可做如下分类[6]：总硬度(CaCO3表示)在0～60mg/L为软水；60～120mg/L为中等硬度水；120～180mg/L为硬水；总硬度≥180mg/L为高硬度水。因此大连市城区生活饮用水符合国家规定的生活饮用水卫生标准。

3 结语

(1)根据我国GB5749- 2006《生活用水卫生标准》规定总硬度最高不超过450mg/L，无最低限量标准。从检测结果可看出，所测区域自来水均符合国家卫生标准。

(2)大连市城区生活饮用水总硬度范围为128.9～142.8mg/L。总硬度浓度最高的是区5，总硬度浓度最低的区2，总体来说市内五区水的总硬度相差不大，均属于硬度水。