水质硬度主要由水中钙（Ca²⁺）、镁（Mg²⁺）离子的含量决定。为统一衡量，常将这些二价及多价金属离子浓度换算为碳酸钙（CaCO₃）的浓度来表示，常见单位有摩尔每升（mol/L）和毫克每升（mg/L）。在水质硬度范畴内，mol/L 反映的是单位体积水中碳酸钙 “物质的量” 浓度，mg/L 则体现单位体积水中碳酸钙的质量浓度 。

碳酸钙（CaCO₃）的摩尔质量，可通过各原子相对原子质量计算得出。钙（Ca）的相对原子质量约为 40，碳（C）约为 12，氧（O）约为 16。则碳酸钙摩尔质量 M（CaCO₃） = 40 + 12 + 16×3 = 100g/mol。

若已知某水样硬度以碳酸钙计为 C（mol/L），要换算成 mg/L，根据物质的量与质量的关系 m = n×M（m 为质量，n 为物质的量，M 为摩尔质量）。1L 水样中碳酸钙质量 m（CaCO₃） = C（mol/L）×1L×100g/mol = 100C g。因为 1g = 1000mg，所以换算为 mg/L 时，该水样硬度为 100C×1000mg/L = 100000C mg/L 。即从 mol/L 换算到 mg/L，只需将以 mol/L 表示的硬度值乘以 100000。

若某水样硬度以碳酸钙计为 ρ（mg/L），先将 ρmg 换算为 g，即 ρ÷1000 g。那么 1L 水样中碳酸钙物质的量 n（CaCO₃） = （ρ÷1000 g）÷100g/mol = ρ÷100000 mol。所以该水样硬度换算成 mol/L 为 ρ÷100000 mol/L。也就是从 mg/L 换算到 mol/L，需将以 mg/L 表示的硬度值除以 100000。

假设某水样硬度以碳酸钙计为 0.005mol/L，换算成 mg/L，根据上述换算关系，该水样硬度为 0.005mol/L×100000 = 500mg/L。

若有一水样硬度以碳酸钙计为 300mg/L，换算成 mol/L，则为 300mg/L÷100000 = 0.003mol/L。

在水质检测与分析场景中，不同的检测仪器、检测方法以及不同行业标准，对水质硬度单位的使用偏好有所不同。例如在科研实验中，部分高精度仪器给出的检测结果可能以 mol/L 为单位，因其在化学计量关系的计算上更为直观、准确，便于科研人员进行后续复杂的化学分析和反应机理研究。而在日常生活的水质报告以及一些工业生产的常规水质监测中，mg/L 单位更为常见，因其更符合大众对质量概念的直观理解。例如，在居民小区的水质公示中，以 mg/L 表示的水质硬度，居民能更清晰地了解自家用水的 “软硬” 程度；在工业生产中，如纺织印染行业，工人能通过 mg/L 单位的水质硬度，更便捷地判断水质对生产工艺的影响，以便及时调整生产流程或进行水质预处理。了解摩尔与 mg/L 的换算关系，能使水质检测数据在不同场景下实现无缝对接，确保水质信息在不同领域的准确传递与应用，促进水资源合理利用与科学管理。