硬水
硬水是含有高濃度礦物質的水,主要是含有高濃度的鈣和鎂;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。
硬度的種類
概括地說,水有暫時硬度和永久硬度兩個硬度,兩個硬度加起來,就是水的總硬度(total hardness):
硬度測定
取適量水樣,將pH調整至10.0±0.1,加入少量指示劑,如鉻黑T(Eriochrome Black T)或鈣鎂指示劑(Calmagite),此時水溶液會呈現酒紅色(為指示劑與水中部份金屬離子形成錯合物的顏色)。當加入EDTA滴定液時,EDTA會與游離的鈣或鎂離子生成溶解性的錯合物,當水中所有的鈣和鎂均形成錯合物後,再滴下的EDTA會搶走指示劑——金屬錯合物中的金屬離子並釋出指示劑,而使溶液由酒紅色變成指示劑本身於pH10之下所顯現的藍色,此時即為滴定終點。
於本滴定過程中必須有鎂離子存在方可產生正確的滴定終點,所以通常在緩衝溶液中會加入少量EDTA的鎂鹽,以供給足夠之鎂離子且無須做空白試驗的校正。另外,若不添加鎂鹽時也可使用反滴定方法,用過量的EDTA與鈣離子生成較為穩定的錯合物,之後再使用鎂離子或鋅離子溶液進行反滴定。
實驗中溶液pH值愈高,可增加終點辨色之靈敏度,但pH過高,會生成CaCO3與Mg(OH)2沉澱,另指示劑染料也會變色。故以EDTA滴定法測水中硬度,在pH 10.0±0.1可得滿意之結果,但滴定須在加入緩衝液後5分鐘內完成,使CaCO3沉澱之趨勢降至最低。
最後,由EDTA滴定用量換算求得水中硬度濃度,通常以mg CaCO3/L為單位表示。
硬水與軟水
根據世界衛生組織(WHO)所公佈之硬水與軟水的基準,依換算碳酸鈣之量為標準,0~60mg/L為軟水,60 ~120mg/L為中等程度的軟水,120~180mg/L為硬水,大於180mg/L為超硬水, 而少於10mg/L同時亦可稱為超軟水。
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會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
- 總溶解固體
參考資料
- 曾昭桓、陳秀卿...等15位. . 台灣: 環境分析學會. 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.