大家有去過南投的日月潭嗎？

日月潭中有座九隻青蛙相疊的銅像，

是個很著名的景點，

同時也是水情的指標。

在日月潭發生旱災缺水的時候，

經常可以在新聞報導上看見「九蛙疊像」，

從露出水面的青蛙數量就能得知現在缺水有多嚴重。

每年當日月潭進入枯水期的時候，

通常最多看到六隻蛙，

只有遇到非常嚴重的旱災，

才有機會看到剩下的三隻青蛙！

但在2021年5月時，

九隻青蛙竟然都露了出來，

中南部水情拉警報。

不過時常下雨的臺灣究竟為什麼會缺水呢？

這是因為降雨的強度和降雨分布不均所導致的，

臺灣地區主要降雨集中在

每年5月至11月的雨季及颱風季節，

其他月份則降雨偏少，

因而導致枯旱，

容易發生缺水，

而且河川長度不長，

河流下降坡度大，

無法保留多的水。

不過臺灣四周環海，

我們乾脆把海水拿來使用，

這樣就再也不會缺水了啊！

可是海水是硬水，

不但會降低肥皂去汙力，

肥皂在硬水中不太起泡，

而且用硬水洗頭髮，

頭髮會變得超級毛躁，

水管還會產生水垢，

容易堵塞。

不過什麼是硬水？

水能有多硬？

其實只要在水中含有鈣離子、鎂離子，

我們就稱為硬水。

其中硬水又分成碳酸氫鹽類和非碳酸氫鹽類。

碳酸氫鹽類

由於碳酸氫鈣和碳酸氫鎂煮沸時，

會形成碳酸鈣與碳酸鎂沉澱，

即可去除鈣離子、鎂離子，

故又稱暫時硬水。

而非碳酸氫鹽類的，

因水中含鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物，

如硫酸鈣、硫酸鎂、氯化鈣或氯化鎂。

水中之鈣離子與鎂離子不會因煮沸而除去，

稱為永久硬水。

根據世界衛生組織WHO硬水的基準，

把水分成軟水、中度軟水、硬水和超硬水。

雖然硬水裡面有許多的礦物質，

但如果鎂離子含量過多的話，

不但水會喝起來苦苦的，

也容易引起腹瀉等腸胃不適症狀，

所以醫師建議喝含量在50到100之間的水會比較健康，

不過在中南部的水質卻比較接近硬水跟超硬水。

不僅如此，

還記得之前有說過

硬水有許多的缺點

除了前述所說硬水會降低肥皂去汙力、

洗頭後使髮質變毛躁、

水管易生水垢而堵塞。

但其中最嚴重的就是在日積月累下，

當水壺內壁因為硬水結滿水垢，

如果仍然持續使用有水垢的水壺燒水，

不僅會使加熱效率下降、延長燒水時間，

也會增加耗電量。

同樣的，

如果電熱水器的內部也有累積水垢，

除了造成熱水量逐漸减少，

也可能縮短熱水器使用壽命，

使得爆裂和爆炸的可能性大大提高。

不過水是我們日常生活中重要的必需品之一，

我們用它來洗碗、洗菜、沖馬桶、洗澡和飲用水，

為了解決硬水帶來的問題，

硬水軟化變成了很重要的課題。

該怎麼做才可以把硬水軟化呢？

硬水軟化就是要將水中的鈣離子和鎂離子去除，

我們可以使用陽離子交換法，

例如RNa型陽離子交換樹脂，

其功能類似麥飯石。

當硬水通過陽離子交換樹脂時，

硬水中的鈣離子與鎂離子，

會和樹脂中的鈉離子交換，

而使水變軟了。

臺灣雖然四面環海，

但是因為海水中含有許多氯化鎂、硫酸鈣和硫酸鎂等物質，

讓海水的水質硬度很高，

更不用說其中蘊含過多的鹽分，

使得我們無法將海水當作日常用水，

除非可以進一步把海水淡化。

我們最熟知的海水淡化方式為RO逆滲透，

若將低張溶液的淡水和高張溶液的海水置於一管中，

中間以一片允許水通過的半透膜分隔開來。

在膜的位置，

一般可見到水從滲透壓低的淡水

流向滲透壓高的海水移動，

此稱為滲透現象。

但若在海水處施予力，

則可見水由滲透壓高的海水

流向滲透壓低的淡水。

由此可知，

逆滲透是正滲透的反向，

且通常比正滲透的自然過程，

耗費更多的能量。

今天學到了好多，

讓我們來一起整理重點。

什麼是硬水呢？

硬水就是含有鈣、鎂離子的水。

硬水有哪些種類？

碳酸氫鹽類：

煮沸時會形成碳酸鈣與碳酸鎂沉澱，

又稱暫時硬水。

非碳酸氫鹽類：

鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物，

不易因煮沸而沉澱，

又稱永久硬水。

硬水的缺點：

降低肥皂去汙力、

易產生水垢造成堵塞。

要怎麼把硬水軟化？

可以透過陽離子交換樹脂，

將水中的鈣離子和鎂離子去除。

怎麼做可以將海水淡化？

可利用RO逆滲透法，

其原理是透過加壓海水，

使海水中的水分子

通過半透膜過濾變成淡水。

最後來想一想。

全臺灣目前有24座海水淡化廠，

但海水淡化的成本非常高，

像是馬祖地區每度海水淡化水的成本高達80元，

而且海水淡化後會變成鹽濃度高的鹵水，

若直接排放回海內將影響海洋生態。

這也是為什麼臺灣雖然四周環海，

但每到了枯水期還是面臨水資源短缺的問題。

請大家想想看，

有沒有更好的海水淡化方式，

不但成本低又不需要耗費這麼多能量？

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