硬水
硬水是含有高浓度矿物质的水,主要是含有高浓度的钙和镁;硬水的形成是因水渗流过由钙、镁的碳酸盐、碳酸氢盐和硫酸盐所组成的石灰石、白垩或石膏沉积物。
硬度的种类
概括地说,水有暂时硬度和永久硬度两个硬度,两个硬度加起来,就是水的总硬度(total hardness):
硬度测定
取适量水样,将pH调整至10.0±0.1,加入少量指示剂,如铬黑T(Eriochrome Black T)或钙镁指示剂(Calmagite),此时水溶液会呈现酒红色(为指示剂与水中部份金属离子形成错合物的颜色)。当加入EDTA滴定液时,EDTA会与游离的钙或镁离子生成溶解性的错合物,当水中所有的钙和镁均形成错合物后,再滴下的EDTA会抢走指示剂——金属错合物中的金属离子并发布指示剂,而使溶液由酒红色变成指示剂本身于pH10之下所显现的蓝色,此时即为滴定终点。
于本滴定过程中必须有镁离子存在方可产生正确的滴定终点,所以通常在缓冲溶液中会加入少量EDTA的镁盐,以供给足够之镁离子且无须做空白试验的校正。另外,若不添加镁盐时也可使用反滴定方法,用过量的EDTA与钙离子生成较为稳定的错合物,之后再使用镁离子或锌离子溶液进行反滴定。
实验中溶液pH值愈高,可增加终点辨色之灵敏度,但pH过高,会生成CaCO3与Mg(OH)2沉淀,另指示剂染料也会变色。故以EDTA滴定法测水中硬度,在pH 10.0±0.1可得满意之结果,但滴定须在加入缓冲液后5分钟内完成,使CaCO3沉淀之趋势降至最低。
最后,由EDTA滴定用量换算求得水中硬度浓度,通常以mg CaCO3/L为单位表示。
硬水与软水
根据世界卫生组织(WHO)所公布之硬水与软水的基准,依换算碳酸钙之量为标准,0~60mg/L为软水,60 ~120mg/L为中等程度的软水,120~180mg/L为硬水,大于180mg/L为超硬水, 而少于10mg/L同时亦可称为超软水。
对人体健康影响
世界卫生组织表示,似乎没有任何令人信服的证据可显示水的硬度会对人类健康造成不利影响[1]。而且,美国国家研究委员会发现硬水实际上可以作为钙和镁的膳食补充剂[2]。
尽管尚不清楚水的硬度是否会对泌尿系结石的形成造成影响[3],但对于已有钙性肾结石的患者,餐后饮用软水优于硬水,因其与钙性结石复发的风险较低有关[4]。
参见
- 硬水软化
- 总溶解固体
参考数据
- 曾昭桓、陈秀卿...等15位. . 台湾: 环境分析学会. 2012/04: 128–129 (中文).
- (PDF). [2022-01-18]. (原始内容存档 (PDF)于2021-11-05).
- . Water-research.net. [2022-01-18]. (原始内容存档于2019-01-21).
- Schwartz BF, Schenkman NS, Bruce JE, Leslie SW, Stoller ML. Calcium nephrolithiasis: effect of water hardness on urinary electrolytes. Urology. 2002 Jul;60(1):23-7. doi: 10.1016/s0090-4295(02)01631-x. PMID 12100915.
- Bellizzi V, De Nicola L, Minutolo R, Russo D, Cianciaruso B, Andreucci M, Conte G, Andreucci VE. Effects of water hardness on urinary risk factors for kidney stones in patients with idiopathic nephrolithiasis. Nephron. 1999;81 Suppl 1:66-70. doi: 10.1159/000046301. PMID 9873217.