水的硬度

硬度作为一项水质指标对水草的生长有很重要的影响，水有软硬之分，这里所说的软硬并不是物理性能上的软硬，而是根据水中所溶解的矿物质多寡来划分的，多了水就“硬”，少了水就“软”，硬水有许多缺点，例如，在烧开水时易产生锅垢，又如硬水用来洗涤衣服时，消耗肥皂会比较多等。

因此，硬度可以用来描述水的软硬程度，其定义是指能使肥皂沉淀之量。这是因为肥皂是硬脂酸的钠或钾盐，遇到水中的钙、镁离子，易生成不溶性的硬脂酸钙和硬脂酸镁，使肥皂失去洗涤衣服的作用。除了钙、镁离子外，肥皂还能被铁、锰、铜…离子所沉淀，所以在化学上定义︰凡是水体存在能被肥皂产生沉淀的矿物质离子，都称为「硬度离子」，这里指金属阳离子而言，主要包括钙、镁、铁、锰、铜离子等，而象钠、钾离子都不属于。但在一般的自然水（包括自来水）中，除了钙、镁离子外，其馀硬度离子存量很少，它们的总含量可能不到3％，因此水的硬度可以说主要表现为钙和镁离子，又称为“钙硬度”或“镁硬度”两者之和，称为“总硬度”，简称“硬度”，这其中钙硬度平均约占85％，镁硬度约占15％。

硬水又依加热之后是否可以发生矿物质沉淀，而分为“暂时硬水”和“永久硬水”两种。其中的部分金属离子可因加热而析出，故称为暂时硬水，主要是指那些含有酸式碳酸盐（例如，碳酸氢钙、碳酸氢镁、碳酸氢锰…等）；所谓永久硬水，是指含有硫酸盐、氯化物、硝酸盐（例如硫酸锰、硝酸镁、氯化钙…等）的水，不因加热而析出，故称为永久硬水。可见永久硬水或暂时硬水主要是针对酸根阴离子而言的。

软水和硬水的判断，通常必须使用化学分析方法才能决定，无法用肉眼直接判断。由于硬度离子的碳酸盐都是沉淀的，所以在道统化学上的定量分析中，只有使用碳酸盐法才能使所有的硬度离子都被沉淀出来。硬度也因此通常以碳酸盐表示，又因钙硬度占总硬度中绝大部分，因此在国际上特别以碳酸钙（CaCO3）的量（ppm）来表示硬度。但使用碳酸钙（CaCO3）的量来表示硬度，在化学上的定量分析中，其结果可能会有一些操作上的误差，如果能再经过进一步的焙烧处理，让碳酸钙（CaCO3）变成氧化钙（CaO），就可以更准确获得分析结果，例如，德国就是利用氧化钙（CaO）的量（°dH），来描述硬度。

GH是指水体中所有硬度离子︰即钙、镁、铁、锰、铜离子等的浓度，主要考量的是金属阳离子；与之对应的考量酸根离子中主要是“暂时硬水”的酸式碳酸根（HCO3－）的浓度值，即称为KH值。

综上所述，我们可人为地将水的硬度分成︰

强软水︰德国硬度0~4°dH之水，相当于碳酸盐硬度约0~89ppm之水；

软水︰德国硬度5~8°dH之水，相当于碳酸盐硬度约90~159ppm之水；

适度硬水︰德国硬度9~12°dH之水，相当于碳酸盐硬度约160~229ppm之水；

中硬水︰德国硬度13~18°dH之水，相当于碳酸盐硬度约230~339ppm之水；

硬水︰德国硬度19~30°dH之水，相当于碳酸盐硬度约340~534ppm之水；

强硬水（very hard water）︰德国硬度30°dH以上之水，相当于碳酸盐硬度535ppm以上之水。