馬超
【摘 要】水質(zhì)分析是環(huán)境保護(hù)和水質(zhì)評(píng)估的基本依據(jù),而水質(zhì)檢測(cè)過(guò)程環(huán)節(jié)較多,這使得檢測(cè)數(shù)據(jù)離散較大,針對(duì)這個(gè)問題,筆者結(jié)合多年水質(zhì)分析檢驗(yàn),基于水體成分之間的耦合關(guān)系,給出了對(duì)常見檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)判定的方法。
【關(guān)鍵詞】水質(zhì)分析;檢測(cè)數(shù)據(jù);科學(xué)合理;準(zhǔn)確可靠;方便快捷
0 引言
十九大明確指出了建設(shè)生態(tài)文明的現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略,作為水質(zhì)檢測(cè)工作者,做好本職工作就是踐行十九大精神。水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與合理性具有重要現(xiàn)實(shí)意義,是相關(guān)部門監(jiān)管和決策的基本依據(jù)。然而,由于水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果受許多因素影響,整個(gè)檢測(cè)過(guò)程環(huán)節(jié)較多,這都給數(shù)據(jù)的可靠性帶來(lái)了挑戰(zhàn),故要保證這些數(shù)據(jù)的科學(xué)性,對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行必要的科學(xué)分析具有重要意義。
我國(guó)幅員遼闊,自然環(huán)境中的水質(zhì)成分較為復(fù)雜,而工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)水質(zhì)的擾動(dòng)又加劇了這種復(fù)雜性。但是總體來(lái)講,水體中的這些成分之間依然具有某種相對(duì)固定的耦合關(guān)系,部分素之間的耦合性還是較為密切的,呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的規(guī)律性??紤]到這些耦合關(guān)系和內(nèi)在規(guī)律,通過(guò)這些物理量的測(cè)定來(lái)判定水質(zhì)的好壞具有科學(xué)性。筆者基于多年從事水質(zhì)分析的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),借助于水體成分之間的關(guān)系,對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理性分析。
1 水體電導(dǎo)率與其離子總量以及礦化度的耦合系
電導(dǎo)率是用于定量表征物體導(dǎo)電能力的一個(gè)物理量,在本文中,用來(lái)表征水體導(dǎo)電的能力。純凈水的導(dǎo)電性能是極為微弱的,但是天然水體中可能含有一種或多種有機(jī)物或無(wú)機(jī)物,這些物質(zhì)的存在使水體的導(dǎo)電性大為提高。
而能表征這種物質(zhì)含量的一個(gè)名詞是礦化度,能定量表征水體中無(wú)機(jī)礦物質(zhì)的含量,也是水質(zhì)檢測(cè)時(shí)常用的一個(gè)指標(biāo),正常水體的礦化度與其在103~105℃烘干后所殘留的可慮性物質(zhì)相同。目前礦化度的測(cè)定常用重量法,用該方法測(cè)定礦化度時(shí)可能的誤差來(lái)源主要有三個(gè)方面:
(1)水體樣本在蒸發(fā)和烘干時(shí)HCO-3完全轉(zhuǎn)換為CO■■,這引起其重量減少50%;
(2)NO-3和Cl-在烘干時(shí)部分損失,如MgCl2轉(zhuǎn)化為MgO·MgCl2等,這誘發(fā)了負(fù)誤差;
(3)有些鹽類在103~105℃烘干時(shí),依然含有部分結(jié)晶水,而在測(cè)定質(zhì)量時(shí)又吸潮,誘發(fā)了正誤差。
水體的導(dǎo)電性和礦化度都與水體中離子的種類和含量有關(guān),甚至是決定性的,故它們之間存在因果關(guān)系。對(duì)于某一范圍的水體,這些離子的分布相對(duì)是穩(wěn)定的,所以導(dǎo)電性和礦化度的關(guān)系也同樣是相對(duì)穩(wěn)定的。一些現(xiàn)有的研究結(jié)果表明,表征導(dǎo)電性的電導(dǎo)率和水體的礦化度之間具有某種關(guān)系(如圖1所示),進(jìn)一步的研究結(jié)果表明,其表征相關(guān)性的相關(guān)系數(shù)為,圖1中曲線的斜率約為。
圖1 水的電導(dǎo)率與其礦化度的相關(guān)性
水質(zhì)分析中另一個(gè)常用的量是離子總量,其數(shù)值的大小是氯化物、Ca、硫酸鹽、Mg、K、Na及碳酸鹽等離子的總和,但礦化度時(shí)水體中無(wú)機(jī)物成分的總和,在數(shù)值上兩者較為接近,但礦化度和這些離子在檢測(cè)時(shí)存在誤差,其差值應(yīng)不超過(guò)10%。
2 離子與陰陽(yáng)離子總量之間的對(duì)比關(guān)系
在理論意義上,用摩爾濃度表示的陰陽(yáng)離子總量?jī)烧呤窍嗟鹊模紤]到檢測(cè)誤差以及離子檢測(cè)不全等因素,兩者的偏差不宜超過(guò)10%,若超過(guò)此值應(yīng)該在尋找引起偏大的原因。如在某次分析檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)鈉離子一項(xiàng)的量就超過(guò)了其余各離子量的總和,顯然此次檢測(cè)存在問題,應(yīng)該尋找誤差原因,查找試驗(yàn)記錄后發(fā)現(xiàn)是取樣的體積記錄有誤。在多年是實(shí)踐中,時(shí)常有檢測(cè)部分離子的水樣,這為其它離子間的合理性檢測(cè)帶來(lái)了困難,但是在一般情況下,陰離子總量(mg/L)和礦化度之間有一個(gè)關(guān)系,也即前者是后者的三分之二。
3 pH值與HCO3和游離CO2之間的關(guān)系
(1)含有游離CO2和HCO■■的水,其pH值為:
pH=6.37-1g694+1g23.8=7.8Cl(1)
式中:A為HCO■■的含量,mg/L;B為游離CO■■的含量,mg/L。
如某一實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中,pH為7.7,HCO■■為694mg/L,游離的CO2為23.8mg/L。按式(1)計(jì)算pH,pH=6.37-1g694+1g23.8=7.8。
(2)含有HCO■■和CO■■離子的水,其pH值為:
pH=10.31-1gA+1gC(2)
式中:B為CO■■的含量,mg/L,Cl的含義同前。
如某一實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中:pH為8.6,HCO■■為651mg/L,游離二氧化碳為17.9mg/L。按式(2)計(jì)算:pH=10.31-1g651+1g17.9=8.7。
(3)僅含有HCO■■離子而不顯著含CO■■離子,也不含游離CO2的水, 其pH=8.41。
總之,在實(shí)際檢測(cè)工作中,考慮到pH及其它離子的測(cè)定都可能產(chǎn)生誤差,所以這些分析工作主要是判定測(cè)試結(jié)果的合理性,還不能用于定量審查,又如在實(shí)際測(cè)試中,pH>8.41時(shí)應(yīng)該檢測(cè)處CO■■;pH<8.41時(shí)應(yīng)該檢測(cè)出游離CO2,但在少數(shù)情況下,水體可能遭到某種污染,影響了顯色劑的正常顯色,這導(dǎo)致pH>8.3時(shí)亦可能會(huì)檢測(cè)出CO■■,這種偶然性的特殊情況在實(shí)際檢測(cè)中就要區(qū)別對(duì)待。
4 侵蝕性二氧化碳和游離二氧化碳之間的關(guān)系
游離CO2的含量在理論上應(yīng)該大于侵蝕性CO2的含量,若出現(xiàn)異常情況,需要對(duì)分析檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行分析,查找原因。當(dāng)有游離CO2存在時(shí),侵蝕性CO2滴定溶液的用量要接近甚至大于HCO■■滴定溶液用量,反之,就需要從分析檢測(cè)方面查找原因。
5 總氮與氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮之間的關(guān)系
總氮是一個(gè)非常有參考意義的物理量,其指可溶性及懸浮顆粒中的含氮量,所以在理論上它應(yīng)該大于氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的總和,如果出現(xiàn)氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的總和大于總氮的反?,F(xiàn)象,則應(yīng)查找檢測(cè)分析上的原因。如在某引黃輸水工程中,采用兩家檢測(cè)單位同時(shí)獨(dú)立檢測(cè)的方式,結(jié)果是一家的比另一家的小很多,又讓兩家單位在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè),兩家介紹了檢測(cè)方法后發(fā)現(xiàn),先前總氮檢出較高的單位,其所檢測(cè)的硝酸鹽氮的含量大于總氮量,進(jìn)一步對(duì)比發(fā)現(xiàn),其所采用的藥品及檢測(cè)過(guò)程存在不規(guī)范行為,導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)矛盾。
6 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,正常水體中各成分之間存在較為穩(wěn)定的關(guān)系,這些內(nèi)在的規(guī)律可以被我們利用,而基于這些內(nèi)在規(guī)律對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行校核,是提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的一種有效方式,對(duì)于提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性具有重要意義,也是檢測(cè)工作者所必備的科學(xué)素養(yǎng)。
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