洛阳市几种常见的饮用水总硬度的分析及评价

刘秋霞

(洛阳师范学院化学化工学院， 河南洛阳 471934)

水的总硬度是指水中Ca2+、 Mg2+的总量. 水的总硬度低， 烧开后不易结垢， 饮用口感更佳且有利于身体健康， 清洁皮肤时刺激性低， 清洁衣物时节省洗涤剂与水资源； 而硬度高的水口感差， 有苦涩味， 饮用后甚至影响胃肠功能， 喂养牲畜可引起孕畜流产. 此外， 高硬度的水会导致肥皂沉淀使洗涤剂的效用大大降低， 烧锅炉易堵塞管道， 引起锅炉爆炸等. 因此， 水的硬度作为水质监测的一项重要指标测， 其测定具有十分现实的意义[1].

在人体内直接起作用的几乎都是离子钙， 只有离子化的钙才能起到正常的生理作用， 如保持血液pH值在7.35～7.45之间， 维持人体为弱碱性健康体质， 维持人体体液的酸碱平衡[2]. 钙离子对人体内酶的激活、 神经的传导、 肌肉的收缩均起着重要的调节作用， 其作用类似于激素. 如果人体内钙离子含量增加， 细胞会变得活跃， 反之细胞就会老化或受到损坏， 导致人体过早衰老. 而且当血浆中钙离子缺乏时， 会加速动脉粥样化的形成， 导致心脑血管疾病发病率升高.

水的镁硬是指水中镁离子的含量. 镁离子是一个直接的血管扩张剂， 缺镁会增加血管张力， 容易使人发生高血压， 引起心律紊乱. 冠状动脉痉挛和变异性心绞痛也与镁缺乏有关. 因此， 补充人体所需的钙镁离子， 保持其相对平衡， 对延缓衰老、 防治疾病是至关重要的. 水中的钙镁离子是以溶解形式存在的， 而食物中的钙镁离子以固体形式存在， 且多与植酸、 蛋白质等有机物质结合. 因此， 水中钙镁离子的吸收率要高很多， 而水中钙、 镁离子的含量及状态又与各地的水质状况密切相关[3]. 目前我国水质硬度的测定方法多采用EDTA络合滴定法、 分光光度法、 原子吸收法等[4]. 本论文采用EDTA络合滴定法， 该方法具有仪器价廉、 步骤简单、 操作方便、 准确可靠等优点.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

主要仪器： 电子天平， 电热恒温鼓风干燥箱， 雷磁牌pHS-2F型酸度计(上海仪电科学仪器股份有限公司).

主要试剂： 乙二胺四乙酸二钠(天津市大茂化学试剂厂)， CaCO3(天津市大茂化学试剂厂)， 钙指示剂(称取1 g钙指示剂与100 g NaCl固体在研钵内混合研磨至均匀)， 6 mol·L-1HCl溶液， 5 g·L-1铬黑T指示剂， pH≈10氨性缓冲溶液(溶解20 g NH4Cl于少量水中， 加入100 mL浓氨水， 用水稀释至1 L)，Φ=1∶2三乙醇胺溶液(用移液管量取50 mL三乙醇胺与100 mL蒸馏水充分混合).

测定硬度的水样涉及洛阳市四个区域： 洛龙区， 洛南新区， 涧西区， 伊滨区. 由于此次测定硬度的水样较多、 覆盖面广， 为避免混淆， 特对水样进行编号处理.

自来水水样编号：

1号： 伊滨区洛阳师范学院化学化工学院化学楼实验室自来水；

2号： 洛龙区安乐小区自来水；

3号： 洛南新区英才居小区自来水；

4号： 伊滨区玉泉街月明湾小区自来水；

5号： 涧西区洛浦春晓小区自来水.

直饮水水样编号：

1号： 伊滨区洛阳师范学院化学化工学院化学楼饮水机直饮水；

2号： 洛龙区安乐小区直饮水；

3号： 洛南新区英才居小区直饮水；

4号： 伊滨区玉泉街月明湾小区直饮水；

5号： 涧西区洛浦春晓小区直饮水.

1.2 实验过程

1)测定水样的总硬度.

准确移取100.00 mL的水样于250 mL锥形瓶中， 加入5 mL氨性缓冲溶液， 4滴铬黑T， 充分摇匀后用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色恰变为纯蓝色， 即为滴定终点. 记录EDTA耗用的体积. 重复三次， 计算水的总硬度.

2)测定水样的钙硬与镁硬.

测定水样中Ca2+的含量时， 准确移取100.00mL水样， 加入1 mol·L-1的NaOH溶液， 使pH 在 12～13之间， 使溶液中的Mg2+生成Mg(OH)2沉淀. 然后加入少量钙指示剂， 用EDTA标准溶液滴定， 观察到溶液由酒红色恰变为纯蓝色时即为滴定终点， 记录EDTA消耗的体积. 重复三次， 并计算水样中钙离子的含量.

钙、 镁离子的总量减去钙离子的含量， 得到水样中镁离子的含量.

2 结果与讨论

2.1 数据处理

自来水水样和直饮水水样总硬度的测定结果及数据处理结果如表1和表2所示.

自来水水样和直饮水水样钙、 镁含量(钙硬、 镁硬)的测定结果及数据处理结果如表3和表4所示.

2.2 结论与分析

分析表1、 表2可知， 测定的自来水水样均属于硬水， 硬度介于19.64～20.54°之间； 经过软化处理之后的直饮水， 硬度大大下降， 均属于软水， 硬度介于0.81～4.07°之间.

表1 自来水水样总硬度的测定结果

表2 直饮水水样总硬度的测定结果

表3 自来水水样钙硬、 镁硬的测定结果

表4 直饮水水样钙硬、 镁硬的测定结果

从表2 、 表4 可以看出， 这种经过处理的直饮水中钙镁离子的含量已经变得十分低了. 水中矿物质特别是钙镁离子对心血管具有保护作用. 长期饮用过度处理后不含矿物质的水， 不仅增加人和动物心血管疾病的发生风险， 同时也会增加机体的代谢性酸负荷， 驱使机体动员骨钙入血以维持血液酸碱稳态， 长期如此将加大骨质疏松发生的风险. 美国的相关研究机构也指出， 长期饮用硬度低于5°软水的人群， 其胆固醇含量、 心率和血压均高于正常人， 心血管死亡率也明显升高. 国内诸多研究机构对此也投入了大量研究， 研究结果表明， 饮用水硬度与冠状心脏疾病、 脑血管疾病、 直肠癌的罹患风险均呈负相关[5]， 但我国民众对于饮用水健康的认知仍有待加强， 建议日常饮用5°到20°范围内的水为宜.

通过调查得知， 部分居民在日常生活中， 使用饮水机直饮水或家用净水器处理过的水来泡茶和直接饮用， 而利用自来水进行煮粥、 蒸米、 烹饪等. 这样既降低了高硬度的水带来的危害， 又可以保证人体对水中矿物质的吸收， 值得提倡.