美国的水质问题与硬水软化

不少人都说美国自来水可以直接喝，的确我生孩子住院时，请护士 mm 帮我递杯水，她转身去水龙头接了一杯水给我，我目瞪狗呆的同时，喝了那杯水，身体也没什么不舒服。也有不少小伙伴说来了美国水土不服，脱发掉发皮肤暗淡。所以美国水质到底算好还是不好？

美国监管水质的两个法案

1、The Clean Water Act

The Clean Water Act 是 1972 年通过并于 1977 年和 1987 年修订的联邦法律，管理着地表水的污染物排放，地表水包括湖泊、河流、溪流、湿地和沿海地区。 The Clean Water Act 由美国环境保护署（EPA）管理，该机构制定水质标准，处理执法，并帮助州和地方政府制定自己的污染控制计划。

2、The Safe Drinking Water Act

美国国会于 1974 年通过了「安全饮用水法」（The Safe Drinking Water Act，简称 SDWA），以保护公共健康，包括通过规范公共供水系统。我们的日常用水，是由 SDWA 监管的。

SDWA 要求 EPA 制定并执行公共饮用水系统必须遵循的标准。如果符合特定要求，EPA 也可以将公共供水系统的主要执法责任委托给州和印第安部落。

大多数美国人的饮用水由全美 150,000 个公共供水系统提供，市民可免费浏览部分城市的年度水质报告。在 EPA 官网选择州，再搜索城市名；或者直接 Google 城市 + 州 + water quality report。美国约有 10% 的人使用私人水井，私人水井不受 SDWA 监管。

举例，下表摘自我所在城市最近的水质报告。数据很长没时间可以不看，反正大肠杆菌、各种氯消毒代谢产物、重金属、矿物质的含量都在标准以内。

检测污染物	检测结果	规定上限
Arsenic (ppb)	2.3	10
Barium (ppm)	0.037	2
Chloramines (ppm)	1.17 – 3.73	4
Chromium (ppb)	2.2	100
Fluoride (ppm)	0.61 – 0.80	4
Nitrate (ppm)	0.29	10
Selenium (ppb)	2.0	50
Coliform (TCR)	4.35% positive	不超过 5%
Haloacetic Acids (HAA5s) (ppb)	14.0 – 18.0	60
Total Trihalomethanes (TTHMs) (ppb)	33.0 – 33.0	80
Copper (ppm)	0.00 – 0.084	1.3
Lead (ppb)	0.0 – 9.6	15
Combined Radium (-226 & -228) (pCi/L)	0.8	5
Alkalinity as CaCO3 (ppm)	45.0	300
Calcium (ppm)	14	200
Chloride (ppm)	49	250
Conductivity, Specific (µmhos/cm)	420	1500
Corrosivity (LANG)	-0.34	0
Hardness, Total (ppm)	83	400
Magnesium (ppm)	12	150
Manganese (ppm)	0.0013	0.05
pH	8.5	8.5
Phosphorous, Total (ppm)	0.11	5
Potassium (ppm)	7.5	100
Silica (ppm)	18	50
Sodium (ppm)	41	100
Solids, Total Dissolved (ppm)	230	500
Sulfate (ppm)	63	250

在这两个法案的监管下，不管是在规范的地点钓鱼划艇，还是在家里煮饭浇花，美国的水质都是可以放心的。如果水质不达标，当地卫生部会及时发布警告信息。比如：

• 前两天，因为供水系统压力不足，我们收到了州卫生部发的 boil water advisory，说饮用水中的细菌可能超标， 建议煮沸后饮用或购买瓶装水。
• 同样是上周，附近的湖因为蓝绿藻繁殖，湖水受到污染，州卫生部也发出了警告信。

硬水 vs 软水

很多人觉得美国的水质不好，其实是硬水和软水的不同体验感。含有较多钙离子和镁离子的水称之为硬水，反之则为软水。钙离子和镁离子的存在形式有碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐和氯盐。

碳酸盐可通过加热煮沸或加入石灰水 Ca(OH)₂ 使之沉淀，这些可下降的硬度称为暂时硬度；由硫酸盐和氯盐产生的硬度称为永久硬度。美国的硬水标准以钙离子计算，碳酸钙浓度 0 – 60 mg/L 为软水，61 – 120 mg/L 为中等硬度，121 – 180 mg/L 为硬水，高于 180 mg/L 则是非常硬的水。其他国家有别的算法。

下面是美国地质调查局（USGS）发布的水源硬度地图，依据是 1975 年数据。不过，地下水的化学成分相对稳定，这些数据在当前评估中仍然有很大的参考作用。很不幸我在 Kansas，我们州的水质非常硬。根据 2018 年的水质报告，我这个区域的水硬度为 81，属于中等硬度。

硬水对健康的影响

饮用硬水对健康不但没有危害，硬水中的矿物质本身还可做为钙镁等矿物质的膳食补充剂。世界卫生组织的文献显示，人体可从食物中摄入日常所需 80% 的钙和镁，其中 30% 钙和 25% 镁可被吸收，饮水则可提供人体 5-20% 的钙和镁。钙和镁摄入不足的人群，喝水就能补钙，简直不要太省钱。NCBI 的文献也显示，硬水对心脑血管健康有益，但证据仍在争论中，并未证实因果关系，正在进行进一步的研究。

钙离子浓度较高的水喝起来有味道，口感不是很好，这跟你买矿泉水喝一样。一些平时生活在软水地区的人，来到硬水地区，临时改喝硬水可引起暂时性的胃肠功能紊乱，俗称「水土不服」。

硬水对生活的影响

硬水的「危害」主要体现在生活用水上：

• 衣服洗后板结、变硬、褪色。
• 需要更多洗衣液、肥皂才能洗干净衣服。
• 洗碗后餐具表面有矿物质残留。
• 洗澡后矿物质在皮肤、头发上残留。但掉发真不关硬水的事。治理脱发主要有两类药物：非处方药 Minoxidil（米诺地尔）和处方药 Finasteride（非那雄胺），我们这篇文章有介绍。
• 肥皂软渣凝结在淋浴间和浴缸（超级恶心）。
• 水壶、厨卫电器、供水管道、供水设备里结水诟。

水是人生大事

水的酸碱度

水本身是中性的，但水源中的矿物质可使水变成弱碱性。

可以看到，硬水地区，水源的碱性也比较高。但水的酸碱性会人体健康基本没有影响，人体有一套非常完善的代谢系统，可以双向调节酸碱，使体内的不同部位的酸碱值始终保持稳定。所以水就是水，无需纠结酸碱性，我们更需要注意的是饮用水的清洁、无污染、和无重金属。

如何把硬水软化

虽说硬水对身体有益，不过那种口感不是人人能接受，很多人还是喜欢「农夫山泉有点儿甜」的味道。改善水的口感有几种方法：买瓶装水、安装过滤水龙头或使用过滤水壶。

1、过滤水龙头、滤水壶、热水壶

PUR、Brita 等滤水器，可以过滤水中的微生物及氯、铅、水银等有害物质，并不能使硬水软化：《美国瓶装水、滤水壶和净水器选购知识与推荐》。

将硬水软化主要就是除去水中的钙离子和镁离子。上面提到，水中的碳酸盐可通过加热方法或加入石灰水使之沉淀，过滤掉沉淀物即可降低一些硬度。最简单的方法，就是将水烧开后，再倒入过滤水壶。不过这样除去的只是一丢丢硬度，基本上就是个心理安慰。华人商家 Huaren Store、德成行、以及 Amazon 都有很多选择，价位从 $35-$200 不等，常见品牌包括中国的 Bear 小熊、九阳、尚朋堂，美国 Narita、日本象印等。

2、反渗透净水器

反渗透净水器的核心是反渗透膜，它的孔隙是纳米级，比水分子大的杂质、重金属离子、钙镁离子都过不来，过滤后的水几乎为纯净水，可直接饮用。反渗透净水器需要定期更换滤芯，而且并不能 1：1 净化，会产生废水。

我家用的是 Brondell Circle Reverse Osmosis 反渗透四级净水系统，自从安装之后，我们很少买矿泉水，并且我们都觉得自家龙头过滤后的水比瓶装矿泉水更好喝，味道更柔和！

3、家用软水器

家用软水器的原理就是将水中的钙镁离子用钠离子置换。软化后的水洗衣服、洗澡就不再有矿物质残留，淋浴间、马桶水垢变少，延长水管寿命。水越硬，置换出来的钠含量就越高。极硬水地区，用这种方法软化的水中钠离子含量过高，不可饮用、不可做烹饪用水、也不能浇花。家用软水器不但体积很大，还要定时补充钠盐。

Fleck 5600sxt 48,000 Grain 软水器

现在也有用钾盐代替钠盐，来置换钙镁离子，这样软化的水就含有钾而不是钠。同理，水越硬，置换出来的钾含量就越高。钾虽然是人体必需的元素之一，但也有每日最高摄入量的建议。根据世界卫生组织的数据，水中的钾离子浓度在 80 mg/L 或以下，才可饮用。如果你打算用钾盐来软化水，要先测量软化水中的钾离子含量，再考虑要不要做为日常饮用水。

此外，钾盐比钠盐贵很多。我这里 Home Depot / Lowes 40 磅钠盐大概是 $7 一包，而 40 磅钾盐要 $30 一包。

4、模块辅助结晶技术软水器

近来有一种号称不用电、不用钠/钾盐的家用软水器，它使用 Template Assisted Crystallization（模块辅助结晶技术）技术，将特殊处理过的介质珠粒做为「诱导种子」，使水中的碳酸钙形成微晶，再通过珠粒的摩擦和水的剪切力，将这些微晶释放到水中。由于碳酸钙微晶不带电荷而且非常微小，因此不会吸附在管道中形成水垢。

此类代表厂家有 Pelican Water Softener & Filter Combination Systems。 以上原理也是我从它的官网截取翻译的。以我的理解，TAC 技术软水器的实际作用是防止水垢附着，按照它的理论，碳酸钙微晶继续释放在水中，并没有被除去，水的硬度并没有改变。我认为它被称作 water softener 有点名不副实，更应该被称作 water conditioner/enhancer 之类。

5、电水质优化器

电水质优化器并不改变水中的矿物质成分，而是用电磁感应产生磁场，碳酸钙分子在磁场能量的影响下形成方解石结构，硬度和密度变小、溶解度较高，不会沉积在器材表面、管道和设备内部。电水质优化器的主要作用也是防水垢，它并没有除去水中的钙镁离子。若没有经过离子交换软水器或反渗透净水器，你喝到的还是硬水。

Eddy 电子水除垢器

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