一、水的碱度及其组成

水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量，是水质综合性特征指标之一。

水中的碱度主要是由于钾、钠、钙、镁等的碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物的存在而形成的，磷酸盐及硅酸盐等也会产生一些碱度，但它们在天然水中含量很少，常可忽略不计。根据水中产生碱度的成分，碱度可分为以下3类：

(1)碳酸盐碱度：因水中碳酸根(CO₃^2-)的存在而产生的碱度，称为碳酸盐碱度。

(2)重碳酸盐碱度：因水中重碳酸根(HCO₃^-)的存在而产生的碱度，称为重碳酸盐碱度。

(3)氢氧化物碱度：因水中氢氧化物(OH^-)的存在而产生的碱度，称为氢氧化物碱度。

可以通过碱度测定并计算，求出相应的碳酸根、重碳酸根、氢氧根离子的含量。

对于废水及其他复杂体系的水体，还含有有机碱类、金属盐类、金属水解盐类等，均为碱度组成部分。在这些情况下，碱度就成为一种水的综合性指标，代表能被强酸滴定物质的总和。

碱度测定的卫生意义不大，但含有氢氧化物的水有涩味，不宜饮用。碱度的测定对于工业用水、水处理的工程设计、运转、科研中有着重要的意义，是一项重要的综合性水质指标。

碱度指标常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性，是对水和废水处理过程的判断性指标，在给水处理和污水处理中，都是必不可少的分析项目。例如在水的混凝处理中，需要了解水的碱度，因为具有一定碱度的水才能保证凝聚剂水解作用的顺利进行，若水的碱度不足时，还需在水中投碱，以增加水的碱度；锅炉用水中若含重碳酸盐碱度过高，在加热过程中所产生的CO₂将蒸汽带有腐蚀性；含碱性物质比较复杂的工业废水在回收和处理时，总碱度是控制处理效果的主要指标之一。

对于污水，如碱度高的工业废水，在排入水体之前必须进行中和处理，但对于工业废水，由于产生碱度的物质比较复杂，用普通的方法不易分辨各种成分，因而需测定总碱度，也就是水中能与强酸作用的物质的总量。当碱度是由过量碱金属盐类形成时，碱度又被作为确定这种水是否适宜灌溉的重要依据。

二、水中碱度的测定方法

(1)碱度的测定

水的碱度用酸碱滴定法进行测定，用酸标准溶液作滴定剂。酸碱指示剂滴定法是在水样中加入适当的指示剂，用标准酸溶液滴定，当达到一定的pH值时，指示剂就发生变色作用，表示滴定终点到达，以此分别测出水样中所含的碱度。这种采用指示剂变色判断滴定终点，简便快捷，适于例行分析。

(2)酸碱滴定法测定碱度的原理

水样用标准酸溶液滴定至规定的pH值，其滴定终点可以由预先加入的酸碱指示剂在该pH值时颜色的变化来判断。根据到达滴定终点时所滴加的标准酸溶液的用量及其浓度、被滴加的水样体积，即可计算水中的各种碱度和总碱度。标准酸溶液一般采用盐酸(HCI)标准溶液，随着酸的滴加，被滴定的溶液pH值逐渐下降。这里酸碱指示剂有两种，即酚酞和甲基橙。

当要测定水中各种碱度(即碳酸盐、重碳酸盐、氢氧化物碱度)时，需进行两次指示剂的加入。首先加入酚酞指示剂，滴加盐酸标准溶液，至溶液颜色由红色变为无色，表示到达计量点(pH=8.3)，第一次滴定终点到达。此时所滴加的盐酸标准溶液体积为P(mL)，这样算得的碱度称为酚酞碱度，包括氢氧化物碱度和二分之一的碳酸盐碱度。然后以甲基橙作指示剂，继续滴加盐酸标准溶液，当溶液颜色由橙黄色变为橙红色时，表示到达计量点((pH＝3.9)，第二次滴定终点到达。此时继续滴加的盐酸标准溶液体积为M(mL)，这样算得的碱度称为甲基橙碱度，包括二分之一碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度。两次滴加的盐酸标准溶液总体积为V=P＋M (mL)，由总体积可以算得总碱度。可根据表5-6确定天然水和未受污染的地表水的碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度、氢氧化物碱度、总碱度。

碱度测定滴定结果的分析

注：本表不适用于污水和复杂体系中碳酸盐和重碳酸盐的计算。

当仅测定总碱度时，则单独用甲基橙指示剂。滴加盐酸标准液至溶液由橙黄色变为橙红色，指示滴定终点到达。滴加的盐酸标准溶液的体积即为总体积，由此可以算得总碱度。

三、碱度的计算，按式(5-2)计算。

[例题5-1]在测定水中总碱度时，以甲基橙为指示剂，盐酸标准溶液滴定待测水样。已知盐酸标准溶液浓度为0.020mol/L，水样体积为100mL，滴定至终点时消耗的盐酸标准液为20.73mL。请计算总碱度(以CaCO₃计，mg/L)。

[解]：将已知数据代入碱度计算式(5-2)，即可计算得到总碱度。

四、碱度的单位及表示

毫克/升(mg/L)指每升水样中所含有的碱性物质，折算成氧化钙(CaO)或碳酸钙(CaCO₃)的毫克数。

相关链接：水的碱度测定（一）