山东省部分地区生活饮用水水硬度测定分析 ?

刘丽 贾甜甜 贾晓晓 杨雨萍

摘 要：目的：对山东省部分地区生活饮用水水硬度进行测定分析，为居民日常生活饮水安全提供参考，预防由水硬度问题引起的疾病。方法：随机抽取山东省部分地区自来水与直饮水样品，采用EDTA配位滴定法测定水硬度。结果：济南、济宁自来水水硬度均超过450 mg/L，不符合国家规定，日照自来水属于软水;济南、济宁、枣庄的直饮水水硬度均属于软水，低于水硬度建议的最低水平。结论：济南、济宁自来水硬度较大，需进行处理后饮用;济南、济宁、枣庄的直饮水水硬度均较小，长期饮用会增加患病风险。

关键词：山东省部分地区;生活饮用水;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，是人体重要的营养素之一，水质的好坏与身体健康息息相关，而水硬度则是衡量水质量的重要标准之一[1]。水硬度是指水中钙、镁、铁等离子的含量多少，通常以Ca2+、Mg2+含量计算[2]。有研究认为摄入硬度较高的水会使人们患肾结石的概率增加，还会使尿钙浓度增高[3]。有研究认为长期饮用硬度过低的水容易引发心血管疾病[4]。随着科技发展，直饮机走进了千家万户，直饮水、净化水等大多属于低矿物质水[4]。有研究表明低矿物质饮用水与心血管疾病、骨质生长、蛋白质平衡、维生素水平及生殖和发育等都存在相关影响[5-10]。若自来水硬度过高，会对生产与生活造成危害。例如，硬水洗过的碗碟有残渍;热水器、热水壶等加热设备易结垢等。本文运用EDTA配位滴定法测定了山东省部分地区生活饮用水水硬度，以此了解山东省部分地区居民生活饮用水水硬度情況，为相关部门对居民饮水安全的政策措施提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2021年9～11月随机抽取山东省部分地区（济南、济宁、枣庄和日照）生活饮用水水样，每个地区各采集自来水与直饮水水样一份，共采集水样8份。

1.2 试剂与仪器

试剂：乙二胺四乙酸二钠（EDTA）;pH≈10 氨性缓冲溶液;NaOH;三乙醇胺;铬黑T（EBT）指示剂;氧化锌;钙指示剂（以上皆为分析纯）。

仪器：分析天平;50 mL酸式滴定管;容量瓶。

1.3 实验方法

1.3.1 测定方法

采用GB/T 7477—1987标准中EDTA滴定法测定水体中钙和镁的总量;采用GB 7476—1987标准中EDTA滴定法进行钙的测定。水硬度按式（1）计算。

（1）

式中：CEDTA为滴定剂EDTA的物质的量浓度，mol/L;VEDTA为所消耗滴定剂EDTA的体积，mL;MCaCO3为CaCO3的摩尔质量，g/mol;V水样为水样的体积，mL。

1.3.2 水总硬度的测定

准确移取25 mL试样置于250 mL锥形瓶中，先加入3 mL三乙醇胺，再加入5 mL缓冲溶液和3～4滴铬黑T指示剂，充分摇匀，此时溶液应呈紫红或紫色，pH值为10.0±0.1，为防止产生沉淀，应不断振摇，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，溶液的颜色由紫红或紫色逐渐转为蓝色[11]。整个滴定过程应在5 min内完成，记录消耗EDTA溶液的体积，平行实验5次，计算水的总硬度。

1.3.3 钙硬度、镁硬度的测定

准确量取25 mL试样移置于250 mL锥形瓶中，再向其中加入几滴1 mol/L的氢氧化钠溶液，调节pH在12～13，使溶液中的镁离子沉淀为氢氧化镁，然后加入几滴钙指示剂，采用EDTA标准溶液进行滴定，若溶液由红色恰变为蓝色时即为滴定终点，记录EDTA体积的消耗，平行滴定5次，计算钙离子的量[11]。镁离子的含量可通过钙、镁离子的总量减去钙离子的含量得到。

2 结果与分析

2.1 自来水水硬度分析

由表1可知，济南和济宁的自来水总硬度分别为459.2 mg/L和598.7 mg/L，按照国家2006年生活饮用水卫生标准[2]，属于超硬水，尤其是济宁的自来水硬度超出国家规定较多。济南的自来水镁硬度为214.4 mg/L，济宁自来水钙硬度为417.0 mg/L，需要经过软化处理才可以饮用。钙、镁元素含量较高，若长期饮用容易在肠胃中产生沉淀析出，出现腹胀、腹泻、腹痛和恶心等肠胃不适症状，严重者会导致结石[3]。枣庄和日照的自来水总硬度分别为296.8 mg/L和107.2 mg/L，符合国家水硬度规定，可以直接饮。日照地区和枣庄地区自来水的镁硬均值分别为27.30 mg/L和24.40 mg/L，相差较小。

2.2 直饮水水硬度分析

由表2可知，济南、济宁和枣庄的直饮水的钙硬、镁硬及总硬度均低于最低可接受水平为25 mg/L、

10 mg/L和100 mg/L[12]，长期饮用会增加患糖尿病、心脏病的概率。结合表1与表2内容，日照直饮水与自来水相比，总硬度相差不大。日照地区直饮水的总硬度、钙硬度及镁硬度分别为100 mg/L、76.00 mg/L和24.00 mg/L，达到建议最低可接受水平。

3 结论与讨论

3.1 讨论

济宁地区所测水硬度较高，为598.7 mg/L，这主要是济宁地区的自来水是深层地下水，无污染，其中所含矿物质较多。直饮水是通过反渗透技术对自来水进行处理，不仅除去水中的细菌、病毒，而且绝大部分无机盐等物质也会被滤掉，故通过实验测得济宁和枣庄地区直饮水的水硬度都较小。

3.2 硬水的软化

硬水的软化就是将水中的钙、镁等可溶性盐除去的过程。目前，主要有以下几种方法。

①离子交换法：采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来。由于钠盐的溶解度很高，水加热后不会再生成水垢。离子交换法虽然降低了水中钙、镁离子的浓度，但同时会升高钠离子的浓度，患有高血压的人群不宜使用。②膜分离法：纳滤膜及反渗透膜均可以拦截水中的钙镁离子，从而从根本上降低水的硬度。其特点是效果明显而稳定，处理后的水适用范围广;但对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高，不易推广。③石灰法：向水中加入石灰，主要用于处理大流量的高硬水，但只能将硬度降到一定的范围。④电磁法：采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙（碳酸镁）沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。⑤加药法：向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。其特点是一次性投入较少，适应性广，但水量较大时，运行成本偏高。此外，由于加入了化学物质，会产生大量不易处理的废弃物，会对环境造成污染且步骤烦琐，一般不应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。

3.3 结论

综上所述，水硬度的高低与居民身体健康息息相关。济南、济宁自来水水硬度属于超硬水，不能直接饮用;枣庄自来水符合国家规定，日照的自来水属于软水。济南、济宁、枣庄直饮水硬度均属于软水，且钙镁离子含量较低，长期饮用会增加糖尿病、心脏病的风险。

参考文献

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作者简介：刘丽（2002—），女，山东济宁人，本科在读。研究方向：医学检验技术。

通信作者：贾甜甜（1982—），女，山东滨州人，硕士，讲师。研究方向：化学教学。E-mail：26154026@qq.com。