劉秋霞

(洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院， 河南洛陽 471934)

水的總硬度是指水中Ca2+、 Mg2+的總量. 水的總硬度低， 燒開后不易結(jié)垢， 飲用口感更佳且有利于身體健康， 清潔皮膚時(shí)刺激性低， 清潔衣物時(shí)節(jié)省洗滌劑與水資源； 而硬度高的水口感差， 有苦澀味， 飲用后甚至影響胃腸功能， 喂養(yǎng)牲畜可引起孕畜流產(chǎn). 此外， 高硬度的水會(huì)導(dǎo)致肥皂沉淀使洗滌劑的效用大大降低， 燒鍋爐易堵塞管道， 引起鍋爐爆炸等. 因此， 水的硬度作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)測(cè)， 其測(cè)定具有十分現(xiàn)實(shí)的意義[1].

在人體內(nèi)直接起作用的幾乎都是離子鈣， 只有離子化的鈣才能起到正常的生理作用， 如保持血液pH值在7.35～7.45之間， 維持人體為弱堿性健康體質(zhì)， 維持人體體液的酸堿平衡[2]. 鈣離子對(duì)人體內(nèi)酶的激活、 神經(jīng)的傳導(dǎo)、 肌肉的收縮均起著重要的調(diào)節(jié)作用， 其作用類似于激素. 如果人體內(nèi)鈣離子含量增加， 細(xì)胞會(huì)變得活躍， 反之細(xì)胞就會(huì)老化或受到損壞， 導(dǎo)致人體過早衰老. 而且當(dāng)血漿中鈣離子缺乏時(shí)， 會(huì)加速動(dòng)脈粥樣化的形成， 導(dǎo)致心腦血管疾病發(fā)病率升高.

水的鎂硬是指水中鎂離子的含量. 鎂離子是一個(gè)直接的血管擴(kuò)張劑， 缺鎂會(huì)增加血管張力， 容易使人發(fā)生高血壓， 引起心律紊亂. 冠狀動(dòng)脈痙攣和變異性心絞痛也與鎂缺乏有關(guān). 因此， 補(bǔ)充人體所需的鈣鎂離子， 保持其相對(duì)平衡， 對(duì)延緩衰老、 防治疾病是至關(guān)重要的. 水中的鈣鎂離子是以溶解形式存在的， 而食物中的鈣鎂離子以固體形式存在， 且多與植酸、 蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)結(jié)合. 因此， 水中鈣鎂離子的吸收率要高很多， 而水中鈣、 鎂離子的含量及狀態(tài)又與各地的水質(zhì)狀況密切相關(guān)[3]. 目前我國水質(zhì)硬度的測(cè)定方法多采用EDTA絡(luò)合滴定法、 分光光度法、 原子吸收法等[4]. 本論文采用EDTA絡(luò)合滴定法， 該方法具有儀器價(jià)廉、 步驟簡單、 操作方便、 準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

主要儀器： 電子天平， 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱， 雷磁牌pHS-2F型酸度計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司).

主要試劑： 乙二胺四乙酸二鈉(天津市大茂化學(xué)試劑廠)， CaCO3(天津市大茂化學(xué)試劑廠)， 鈣指示劑(稱取1 g鈣指示劑與100 g NaCl固體在研缽內(nèi)混合研磨至均勻)， 6 mol·L-1HCl溶液， 5 g·L-1鉻黑T指示劑， pH≈10氨性緩沖溶液(溶解20 g NH4Cl于少量水中， 加入100 mL濃氨水， 用水稀釋至1 L)，Φ=1∶2三乙醇胺溶液(用移液管量取50 mL三乙醇胺與100 mL蒸餾水充分混合).

測(cè)定硬度的水樣涉及洛陽市四個(gè)區(qū)域： 洛龍區(qū)， 洛南新區(qū)， 澗西區(qū)， 伊濱區(qū). 由于此次測(cè)定硬度的水樣較多、 覆蓋面廣， 為避免混淆， 特對(duì)水樣進(jìn)行編號(hào)處理.

自來水水樣編號(hào)：

1號(hào)： 伊濱區(qū)洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)樓實(shí)驗(yàn)室自來水；

2號(hào)： 洛龍區(qū)安樂小區(qū)自來水；

3號(hào)： 洛南新區(qū)英才居小區(qū)自來水；

4號(hào)： 伊濱區(qū)玉泉街月明灣小區(qū)自來水；

5號(hào)： 澗西區(qū)洛浦春曉小區(qū)自來水.

直飲水水樣編號(hào)：

1號(hào)： 伊濱區(qū)洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)樓飲水機(jī)直飲水；

2號(hào)： 洛龍區(qū)安樂小區(qū)直飲水；

3號(hào)： 洛南新區(qū)英才居小區(qū)直飲水；

4號(hào)： 伊濱區(qū)玉泉街月明灣小區(qū)直飲水；

5號(hào)： 澗西區(qū)洛浦春曉小區(qū)直飲水.

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

1)測(cè)定水樣的總硬度.

準(zhǔn)確移取100.00 mL的水樣于250 mL錐形瓶中， 加入5 mL氨性緩沖溶液， 4滴鉻黑T， 充分搖勻后用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色恰變?yōu)榧兯{(lán)色， 即為滴定終點(diǎn). 記錄EDTA耗用的體積. 重復(fù)三次， 計(jì)算水的總硬度.

2)測(cè)定水樣的鈣硬與鎂硬.

測(cè)定水樣中Ca2+的含量時(shí)， 準(zhǔn)確移取100.00mL水樣， 加入1 mol·L-1的NaOH溶液， 使pH 在 12～13之間， 使溶液中的Mg2+生成Mg(OH)2沉淀. 然后加入少量鈣指示劑， 用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定， 觀察到溶液由酒紅色恰變?yōu)榧兯{(lán)色時(shí)即為滴定終點(diǎn)， 記錄EDTA消耗的體積. 重復(fù)三次， 并計(jì)算水樣中鈣離子的含量.

鈣、 鎂離子的總量減去鈣離子的含量， 得到水樣中鎂離子的含量.

2 結(jié)果與討論

2.1 數(shù)據(jù)處理

自來水水樣和直飲水水樣總硬度的測(cè)定結(jié)果及數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表1和表2所示.

自來水水樣和直飲水水樣鈣、 鎂含量(鈣硬、 鎂硬)的測(cè)定結(jié)果及數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表3和表4所示.

2.2 結(jié)論與分析

分析表1、 表2可知， 測(cè)定的自來水水樣均屬于硬水， 硬度介于19.64～20.54°之間； 經(jīng)過軟化處理之后的直飲水， 硬度大大下降， 均屬于軟水， 硬度介于0.81～4.07°之間.

表1 自來水水樣總硬度的測(cè)定結(jié)果

表2 直飲水水樣總硬度的測(cè)定結(jié)果

表3 自來水水樣鈣硬、 鎂硬的測(cè)定結(jié)果

表4 直飲水水樣鈣硬、 鎂硬的測(cè)定結(jié)果

從表2 、 表4 可以看出， 這種經(jīng)過處理的直飲水中鈣鎂離子的含量已經(jīng)變得十分低了. 水中礦物質(zhì)特別是鈣鎂離子對(duì)心血管具有保護(hù)作用. 長期飲用過度處理后不含礦物質(zhì)的水， 不僅增加人和動(dòng)物心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)， 同時(shí)也會(huì)增加機(jī)體的代謝性酸負(fù)荷， 驅(qū)使機(jī)體動(dòng)員骨鈣入血以維持血液酸堿穩(wěn)態(tài)， 長期如此將加大骨質(zhì)疏松發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn). 美國的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)也指出， 長期飲用硬度低于5°軟水的人群， 其膽固醇含量、 心率和血壓均高于正常人， 心血管死亡率也明顯升高. 國內(nèi)諸多研究機(jī)構(gòu)對(duì)此也投入了大量研究， 研究結(jié)果表明， 飲用水硬度與冠狀心臟疾病、 腦血管疾病、 直腸癌的罹患風(fēng)險(xiǎn)均呈負(fù)相關(guān)[5]， 但我國民眾對(duì)于飲用水健康的認(rèn)知仍有待加強(qiáng)， 建議日常飲用5°到20°范圍內(nèi)的水為宜.

通過調(diào)查得知， 部分居民在日常生活中， 使用飲水機(jī)直飲水或家用凈水器處理過的水來泡茶和直接飲用， 而利用自來水進(jìn)行煮粥、 蒸米、 烹飪等. 這樣既降低了高硬度的水帶來的危害， 又可以保證人體對(duì)水中礦物質(zhì)的吸收， 值得提倡.