重庆市海底沟地下水库水质硬度检测分析

邢立文，陈 宏，魏新平，董 娟

（1.山西省水利水电科学研究院，山西太原 030000；2.西南大学资源环境学院，重庆北碚 400716；3.四川大学水利水电学院，四川成都 610654；4.山西省生物研究所，山西太原 030000）

水的硬度是指溶解在水中盐类物质的含量，即钙盐与镁盐的含量。盐类物质含量高则水体硬度大，反之则小。水的总硬度是由水中的二价和三价金属离子决定的，如钙离子、镁离子、铁和亚铁离子、铜离子和铝离子等都可与肥皂中的化学物质发生反应，使其失去去污能力。理论上讲，水的总硬度是表示水中二价和三价金属离子含量的指标［1］。大部分天然水的硬度是由水中的钙离子和镁离子形成的。相对于钙离子和镁离子的含量，其他二价和三价离子含量都可忽略不计［1］。因此水的总硬度可近似地认为是由钙离子与镁离子的总量决定的。总硬度等于暂时硬度与永久硬度之和［2］。

1 试验材料与方法

1.1 试验地点概况

海底沟地下水库位于重庆市东北约30 km，为北碚区（原江北县三圣乡）所辖。库区回水范围在大柿湾和龙王场之间，主要为嘉陵江组含水层，其次为雷口坡组及须家河组含水层，回水面积约12 km2。水库底界标高为350 m，顶界标高450～470 m，最大蓄水压85万Pa，水库补给主要来自背斜轴部上三叠统须家河组砂页岩层中地下水。重庆市地处西南喀斯特溶岩地区，岩层中钙镁盐含量大。地下水库水质硬度较高的主要机理是发生于地下水与包气带和含水围岩之间的一系列水文地球化学作用，如酸性溶滤作用、碳酸溶滤作用、盐效应及盐污染等，促使土壤及其下层沉积物的钙镁易溶盐、难溶盐及交换性钙镁由固相向水中转移，从而使地下水硬度升高，不能直接用于农业、生活用水［3］。

1.2 测定项目和方法

对重庆市海底沟地下水库［4］进行了实地调查，在海底沟地下水库库心、岸边分水层进行常规取样。地下水库的水质硬度检测方式采用国家GB 5749-2006《生话饮用水卫生标准》［5］中规定的标准检验法，参照国家相关标准进行硬水软化，并对当地水质硬度状况及硬水软化结果进行了讨论。硬度分级以软水0～140 mg/L，中等硬度水140～280 mg/L，硬水280～530 mg/L，极硬水530 mg/L 为划分标准对该水库水质进行评价。

水库水质主要存在硬度超标问题，重金属含量少，故本文采用Na—EDTA 滴定法［6］测定硬度。EDTA 法是用EDTA 标准溶液直接滴定水中的Ca、Mg 总量，然后将Ca 换算成相应的硬度单位。该方法具有操作简便、精确较高等优点，得到广泛应用。

以GB/T 14848-2017《地下水质量标准》［7］为依据，通过相关回归检验计算水样的相关性，分析水质硬度状况、成因及相关因素；并参照相关国家水质标准评价软化处理效果及方法。

2 结果分析

表1 为28 份水样的硬度情况统计。由表可知：软水4 份，占14.0%；中硬水14 份，占50.0%；硬水1份，占3.5%；极硬水9 份，占32.0%。中硬水与硬水、极硬水之和均占总水样份数的1/2左右，说明地下水库地区水质基本属于中硬水以上的硬水型水质。水样硬度主要集中于中硬水与硬水两个等级，未达到居民饮用水标准。

表1 地下水库水样检测结果统计

由表2 可知，库心水样水质硬度低于岸边水样。经统计学分析，二者有显著差异（ρ ＜0.01），且硬度超标的水样集中于岸边，这可能与雨水将岸边盐分冲刷至库心有关。

表2 不同水层中硬度统计分析结果

由表3可知，浅层水的硬度含量最高，表层水次之，深层水最低。经统计学分析，三者之间均有非常显著的差异，且硬度超标水源多集中于浅层水，除来源于地层外，还与工业及生活污水下渗和农田化肥使用等有关。

表3 不同水层中硬度

3 结 论

（1）海底沟地下水库水位高、水量充足，可用于山区农田的自流灌溉。

（2）地下水库周边地区水质属于中硬水以上的硬水型水质，且主要为中硬水与硬水两个级别，尚未达到居民饮用水标准。

（3）硬度超标水源多集中于浅层水，水质分层现象明显；水质硬度大的水样多集中于岸边，可能是雨水冲刷所致。

（4）水质硬度检测结果经统计学方法分析可知，当地水质硬度与氯化物、硫酸盐、硝酸盐、可溶性固体存在正相关关系。