不懂系列之水测量 – pH、TDS

从1月底开始加入咖啡小组，现在的水流基本功依然渣+酥，但是好奇心驱使胆大的我去了解咖啡液中98%的水是什么。
从SCAA的一张萃取咖啡的水标准作为引子[1]：

前面的三项是最基本要求：无色、无味，无氯。
最后的三项在一定范围内都是可接受的，包括：
钙Ca²⁺、纳Na⁺、碱度物质（HCO₃^－、CO₃^2－、OH^－、HCO₃^－+CO₃^2－、CO₃^2－+OH^－）。
看中间的两项，pH值、TDS值，本文浅显剥开看看这两者有什么物质要求/化学要求。

一、pH（power of Hydrogen）

1、1909年，由丹麦生物化学家瑟伦·索伦森提出
2、公式：
pH = －log₁₀[H⁺] = log₁₀1/[H⁺] ^[2]
其中，[H⁺]指液体中Hydrogen氢离子H⁺的浓度，单位mol/L
3、25^oC时，根据液体中氢离子的浓度与氢氧根离子的浓度判断pH值：
当[H⁺] = 10⁻⁷mol/L = [OH^–]时，pH = 7，液体为中性
当[H⁺] > 10⁻⁷mol/L > [OH^–]时，pH < 7，液体为酸性
当[H⁺] < 10⁻⁷mol/L < [OH^–]时，pH > 7，液体为碱性

二、TDS（Total Dissolved Solids）

1、含义：一升的水中溶有多少毫克溶解性固体，测量单位为毫克/升（mg/L）；对于水而言，测试单位同等为ppm。
其中，溶解性固体包括溶解在水里的无机盐和有机物，一般情况下TDS近似理解为全盐量。
2、公式：
TDS = Σ阳离子 + Σ阴离子
≈ ([Ca²⁺]+[Mg²⁺]+[Na⁺]+[K⁺]) + ([HCO₃^–]+[SO₄^–]+[Cl^–]+[NO₃^–]) ^[3]
主要的阳离子：钙、镁、钠、钾离子
主要的阴离子：碳酸氢离子、硫酸离子、氯离子和硝酸离子

在TDS的测量化学元素中，阳离子中的钙离子对应含量就是表1中Calcium Hardness 钙硬度，钠离子对应表1中Sodium 钠离子，阴离子的含量相当于表1中的Total Alkalinity 总碱度。

直观粗略地理解，表2中的第4列矿物质含量之和应当等于最后一列TDS。

对于化学知识已经从大脑中溶解的岚妹子，怎么才知道这些TDS咧，购买测量工具、N种水。
商品说明中的各元素含量，与用小米TDS测量笔的自测结果，有几瓶水差异大（买到假水了？？？），还有很多水，继续补充数据。

参考：
[1] SCAA咖啡萃取水质标准，http://www.scaa.org/?d=water-standards&page=resources
[2] pH信息摘自维基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/PH
[3] TDS信息摘自aqion，http://www.aqion.de/site/133