浅谈水中总硬度盲样考核的策略与措施

浅谈水中总硬度盲样考核的策略与措施

益西卓玛

西藏自治区水文水资源勘测局林芝水文水资源分局      西藏拉萨  850000

水质总硬度是水质监测中的关键指标之一，而盲样考核是提升实验水平和确保数据准确性的重要手段之一。本研究通过文献综述和实验研究相结合的方法，探讨了水质总硬度盲样考核的采取措施。通过对水质总硬度和盲样考核的相关文献进行综述，研究了水质总硬度的定义、影响以及盲样考核的特点、重要性和存在的问题，本研究的成果将为水质总硬度盲样考核提供参考，有助于提高水质总硬度分析的可靠性和准确性，对水质监测和环境保护具有重要意义。

关键词：水质总硬度；盲样考核；实验水平；数据准确性；采取措施

水质是保障人类生活需求和促进经济发展的基本资源，而水质总硬度是水质评价的一个重要指标。水质总硬度是指水中钙、镁等离子以及其他产生硬度的物质，溶解在单位体积水中所产生的相对数量。水质总硬度的高低对环境、人体健康和工业生产等方面都有着重要影响。

1水质总硬度的影响

1.1 对环境的影响

水质总硬度作为水体中溶解性钙和镁的含量的指标之一，对环境的影响是非常显著的。由于水质总硬度与水体中钙和镁的浓度密切相关，因此，水质总硬度的变化会直接影响到水体的生态系统和生物多样性。

首先，水中的钙和镁含量高低直接影响到水生生物的存活和繁殖。一些水生动植物对于水中的溶解性钙和镁有着特殊的需求，过高或过低的水质总硬度都会威胁到它们的生命活动。高硬度水中的溶解性阳离子会与水中的阴离子结合，形成难溶的化合物，降低水中氧气的溶解度，对水生生物的呼吸器官造成一定的损害。而低硬度水中溶解性阳离子含量较低，不能满足某些水生动物和植物的正常生长发育所需的钙、镁元素。

其次，水质总硬度的变化对水体的pH值有一定的影响。高硬度水中的钙和镁离子可以中和水中的酸性物质，使水体的pH值更趋向于中性，从而减少了酸性降水对环境的危害。而低硬度水中的钙和镁离子含量较低，无法起到中和酸性物质的作用，容易导致水体的pH值偏低，对水体的生态系统造成破坏。

1.2 对人体健康的影响

在水质中，硬度物质的存在与水源、地质和环境等因素有关。对人体健康而言，饮用水中的硬度物质含量对健康影响具有一定的重要性。

首先，高硬度水的摄入对人体的消化系统造成一定的负担。硬水中的钙、镁离子在胃酸的作用下，易产生沉淀物质，形成垢状物质沉积于胃黏膜和肠道，从而影响消化功能。长期饮用高硬度水，可能引起胃肠道疾病，如胃溃疡、胃炎和胆结石等。

其次，硬水中的钙、镁离子与石碱平衡有关，影响尿液的pH值。饮用高硬度水，容易导致尿液pH值偏碱，从而增加尿路结石的风险。尿路结石是一种常见疾病，严重影响人体健康。因此，对于有尿路结石史的人群，应尽量避免饮用高硬度水。

1.3 对工业生产的影响

水质总硬度作为一个与工业生产密切相关的指标，在工业生产中起着重要的作用。对工业生产的影响主要体现在以下几个方面。

首先，水质总硬度对工业生产的影响涉及到生产工艺和设备的正常运行。高硬度水的使用会导致水垢的形成，水垢不仅会降低设备的传热效率，还会增加管道堵塞的风险，延缓水的流通速度，导致能源的浪费。此外，水垢还会降低设备的工作寿命，增加设备的维护和更换成本。因此，工业生产中需要注意水质总硬度的控制，以保证设备的正常运行。

其次，水质总硬度还对产品质量和工艺控制起着直接的影响。例如，在纺织、造纸、电子等行业中，高硬度水可能导致产品表面出现瑕疵，降低产品质量。而在制药、食品加工等行业中，水质总硬度会影响到产品的颜色、口感和稳定性，对工艺控制和产品质量的稳定性具有重要影响。因此，对于这些行业，控制水质总硬度是保证产品质量和工艺稳定性的关键。

2 水质总硬度盲样考核具体操作

（1）实验原理

本实验采用滴定法测定水中总硬度。在酸性条件下，水中钙离子和镁离子能与乙二胺四乙酸二钠（EDTA）发生络合反应，生成可溶性络合物。根据EDTA消耗量，可计算出水样中钙离子和镁离子的含量，从而得出水中总硬度。

（2）步骤

①用移液管吸取50.0mL水样(硬度过大，可取适量水样用去离子水稀释至50mL，硬度过小，改取100mL)，于250mL锥形瓶中。

②加入l一2mL缓冲溶液及5滴铬黑T指示剂(或一小勺固体指示剂)，立刻用EDTA—2Na标准溶液滴定，充分振摇，至溶液由紫红色变为蓝色，即表示终点到达。记录EDTA—2Na消耗的用量。

③若水样中含有金属干扰离子使滴定终点延迟或颜色发暗，可另取水样，加入0.5mL盐酸羟胺溶液及1mLNa2S溶液或0.5mLKCN溶液后，再按2继续进行。

（3）计算：

总硬度（mg/L，CaCO3）=c·V1×100.9×1000/V

c：EDTA—2Na浓度，mol/L；V1：EDTA—2Na溶液的消耗量，mL；V：水样的体积，mL

（2）考核样品

资质认定水利评审组，20mL安瓿瓶装，水样澄清透明。按考核样品说明进行稀释。

（3）考核项目

2023年考核总硬度；

（4）检测标准

水质 钙和镁总量的测定EDTA滴定法  GB/T7477-1987要求进行。

（5）仪器与试剂

酸式滴定法、AB204-E型电子天平；UPR-II-10TNZ型超纯水器。试剂除指示剂外，均为AR级或GR级，标准滴定溶液的标定试剂选用基准试剂，标准溶液及标准物质购于国家标准物质研究中心和国家环保总局标准样品研究所。实验用水为超纯水。

（6）考核前的准备工作：考核样品的接受与稀释。

（7）实验用水及试剂纯度：为了保证考核样品结果的准确性，试剂和实验用水的纯度要符合试验要求，有特殊要求的项目应按其要求制备，尽量选用优级纯（GR）试剂，新制备的高纯度实验用水。

（8）评价方法 ：采用单一Z比分数法进行检测结果的统计评价，Z比分数的值来自所参加实验室。

单一Z值：在实验室的测试值删除离群值之后，按下式计算Z比分数值：

式中x为测定值，X为各实验室测定平均值，S为标准偏差。｜Z ≤1为优秀；｜Z｜≤2为满意； 2＜｜Z｜＜2为有问题； ｜Z｜≥3为不满意（表明该实验室处于离群状态，该实验室的能力不满意，应采取有效的纠正措施。）

用有证标准样品控制分析质量：在每次质控育样考核时，均同步采用相应的有证标准样品进行室内质量控制，即在进行质控盲样分析时，同时在相同的测定条件下，用相同的分析方法测定有证标准样品：根据分析结果来验证测定结果的准确度，质控育样的分析结果应当作废，分析查找原因重新测定，2207027标准值（60±3）mg/l、230330标准值（151±8）mg/l均在范围内。

容量器具校准及洗涤：标准溶液配制及样品制备过程中所使用的容量器具本身的准确性及操作者对器具使用的准确性，会直接影响到标准及样品溶液配制浓度的准确性。此实验的标定浓度为C=0.0097mol/l。

三、应对盲样考核的策略与措施

3.1 提高实验能力

3.1.1溶液 pH值

pH值过高(大于12),则 变成Mg(OH)2沉淀,而不能与EDTA完全反应。过高或过低的pH 都会造成反应不定量或pH影响指示剂的终点判断从而影响数据准确性，只有pH＝9.0-10.5的时候所测的含量的相对误差较小，，因此测定前应先测定水样的pH值,如果过高或过低,既使加入缓冲溶液也达不到测定所要求的pH值,此时应分别用6mol/L盐酸溶液或2.5mol/L的氢氧化钠溶液调节,使水样pH值约为7。然后再加pH值为10的缓冲溶液, 保证pH＝9.0-10.5，再进行总硬度的滴定。

3.1.2滴定溶液的温度

滴定过程中，如果温度控制不好，会干扰测量效果，降低测量精度。通常滴加期间，水样的温度应控制在20~30℃之间。如果水样温度过低，实际反应速度会逐渐变慢，甚至会造成滴定过度的问题，所以要参照实际需要适当加热，保证水温在适当的范围以满足化验需要，从而达到更好的效果。如果水样温度过高，会引起样品中某些成分发生变化，直接妨碍钙离子、镁离子和EDTA的反应。最好的方法是将其冷却，直至温度达到一定水平，参照室温做到合理的修正。

3.1.3缓冲溶液

EDTA是弱酸,其离解平衡受pH值影响,加缓冲溶液于滴定溶液中,使 、 保持适当的pH条件。氨—氯化铵缓冲溶液的pH值为10,由于氨极易挥发,会使缓冲溶液pH值降低,从而影响总硬度的测定,所以要用时再临时配制,并且配制的量不宜过多,并且低温保存,取用后立即盖好瓶塞。在测定过程,随着EDTA与金属离子反应所不断释放出的H ,会使溶液的酸度增加,影响铬合物的稳定性。因此在滴定过程中必须加缓冲溶液,使溶液保持一定的酸度。由于铬黑T在测定水的总硬度时,对 的滴定终点变化不明显,只有当样品中有镁存在时,滴定终点才会明显,所以缓冲溶液的配制最好加入少量的MgEDTA,利用置换滴定法的原理来提高指示剂滴定终点的敏锐性。在配制缓冲溶液时所加入的EDTA和镁盐必须等当量,否则会使总硬度的测定带来较大的滴定误差。滴定前加入的MgEDTA和最后生成的MgEDTA的量相等,所以不影响滴定结果。在滴定多个样品时,要逐个加入缓冲溶液,并立即滴定。

3.1.4铬黑T

铬黑T是一种常用的金属离子指示剂,用滴定法测定水的总硬度时,形成紫红色螯合物,用EDTA标准溶液滴定至终点时与指示剂、 被EDTA置换螯合,铬黑T即显示其本色的蓝色。铬黑T的配制方法很多种，铬黑T的好坏及含量都会影响滴定终点。

1、固体指示剂：

干燥的固体铬黑

T性质稳定,易保存,可存放的时间相对较长而不变质。但也有缺点,就是作为指示剂它的用量不易控制,如果用量过多了,显色过深,用量过少则显色过浅,这样会造成滴定终点难以判断,还可能终点提前或延后。

2、液体指示剂

优点是:使用方便,用量易控制,每次2～3滴,平行实验终点颜色一致,容易比较。

缺点是:铬黑T的水和乙醇溶液很不稳定,用此介质配制的指示剂放置过久易于氧化分解,影响滴定终点的观察,特别是在碱性条件下,很快褪色。用丙二醇配制指示剂溶液时,仪器必须干燥,稍有水份则会降低铬黑T的稳定性。

3.1.5滴定时间及速度

EDTA的配位滴定是络合反应，终点变色需要一定的时间，此时很容易在达到滴定终点后，继续进行滴加导致过量，从而致使最终检测结果不准确。

3.1.6盲样结果上报

本人认为，应上报单点校正法测得的那一组数据的算术平均值，因为单点校准法的分析误差比标准曲线法的分析误差小。对于标准曲线截距较大的，因为单点校正法误差大，没有必要用单点校正法，直接上报标准曲线测到的结果即可。在上报盲样考核结果时要特别注意稀释倍数的换算，因为有的主考单位要求上报盲样稀释后的浓度，同时要注意有效数字位数的保留应符合要求，千万不要一时疏忽让考核结果功亏一篑

3.2培训提升

首先建议对实验人员进行全面的培训，包括理论培训和实践操作培训。理论培训主要包括水质总硬度和盲样考核的相关知识介绍，理解水质总硬度的含义、测量方法以及对环境、人体健康和工业生产的影响。同时，培训还应包括盲样考核的定义、操作流程和应用范围等方面的内容。通过理论培训，实验人员能够全面了解水质总硬度盲样考核的目的和重要性，为实验操作提供明确的指导。

其次，实践操作培训是培养实验人员实际操作技能的重要环节。培训内容包括实验设备的正确使用和操作步骤的规范执行。实验人员应了解实验设备的原理和使用方法，并掌握实验步骤的执行要点。例如，在水质总硬度盲样考核中，实验人员需要使用特定的仪器和试剂进行水样分析，必须熟悉这些仪器的使用方法，了解试剂的正确配制和使用量，以确保实验操作的准确性和可重复性。

3.2设备设施升级

在水质总硬度盲样考核中，设备设施的升级是提高实验能力的重要方面之一。优质的设备设施可以为实验提供良好的条件，确保实验数据的准确性和可靠性。

首先，在设备设施升级方面，可以选择更新、升级或购置先进的实验设备。例如，选择具有高分辨率、高精度和自动化功能的分析仪器，能够提供更加准确和可靠的实验数据。同时，考虑到水质总硬度的测量方法多样，可以根据实际需要购置不同类型的仪器，例如光谱仪、电导仪等，以满足不同水样分析的要求。

其次，在设备设施升级中，还需要考虑实验环境的改善。保持实验室的良好状态，如控制温度、湿度等环境因素，可以减少外界因素对实验结果的干扰。此外，提供充足的实验空间和舒适的工作条件，有助于提高实验人员的工作效率和实验结果的稳定性。在设施升级方面，还可以考虑增加实验室的安全设施，如应急处理设备、排气系统等，以保障实验人员的安全。

3.3实验流程优化

在实验流程优化策略方面首先对采样方法进行优化。确定合适的采样时间和地点非常重要，这可以确保采集到具有代表性的样本，并减少外界因素对结果的影响。此外，选择合适的采样器具也是关键，因为不同的采样器具可能会对结果产生不同的偏差。

在实验分析过程中，实验设备准备的重要性。在进行实验之前，要确保实验设备的运行状态正常，并根据实验需求做好相应的设置和调整。在执行实验步骤时，要严格按照操作规程进行操作，避免人为因素对实验结果的影响。在实验数据收集方面，要保证数据的准确性和完整性，避免因为数据缺失或错误而影响结果的判断。

对于结果处理阶段，数据统计、分析和解读的重要性。在数据统计过程中，要确保数据的准确性和可靠性，避免因为数据处理方法的选择不当而导致结果的误差。在数据分析和解读方面，要考虑到实验的目的和研究的问题，进行科学合理的解读，并提出相应的结论和建议。

参考文献

[1] 国家环境保护总局. 水质-总硬度的测定-滴定法[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2009: 1-5.

[2] 中国实验室国家认可委员会. 国家注册实验质量体系内部审核员培训教程[ M].北京:经济科学出版社 ,2000. 99 - 110.