蘆 朋 劉 悅

在一定溫度下，對某一水域進行水質(zhì)檢測，電導(dǎo)率的數(shù)值是水中所含離子成份和離子含量的綜合反映。以廊坊地區(qū)潮白河水系趕水壩監(jiān)測站點為研究對象，在檢測水樣溫度不變的情況下，電導(dǎo)率與礦化度和總硬度存在線性相關(guān)性。利用電導(dǎo)率可快速計算出礦化度和總硬度得的數(shù)值，一方面可以減少水質(zhì)檢測人員的工作量，節(jié)約勞動成本；另一方面還可以應(yīng)用到應(yīng)急監(jiān)測中，迅速判斷水質(zhì)狀況。

1.電導(dǎo)率應(yīng)用的可行性

趕水壩水質(zhì)監(jiān)測點隸屬于河北省廊坊市香河縣，位于京、津兩大城市之間，主要負責(zé)該地區(qū)潮白河的水質(zhì)數(shù)據(jù)收集。該地屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全年降水量的80%左右集中在6～9月份，水質(zhì)檢測項目某些數(shù)據(jù)環(huán)比、同比規(guī)律明顯，且相對穩(wěn)定。因此，該監(jiān)測站點礦化度、總硬度可與電導(dǎo)率建立線性關(guān)系。電導(dǎo)率（除去水中粗大懸浮物、油和脂干擾）具有程序簡單、測定快、誤差小等特點，利用電導(dǎo)率推算礦化度、總硬度項目時，具有很強的時效性，可以及時掌握水質(zhì)的動態(tài)變化情況，對其他水質(zhì)項目的檢驗有明顯的指導(dǎo)意義，在應(yīng)急監(jiān)測過程中能夠普遍應(yīng)用。

以趕水壩2016～2018年所測水體電導(dǎo)率、礦化度和總硬度為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行相關(guān)性研究，見表1。

表1 2016～2018年趕水壩水質(zhì)檢測參數(shù)表

2.由電導(dǎo)率推算礦化度

礦化度反映的是水中所含無機礦物質(zhì)的總量，是水化學(xué)成分檢測的重要指標。飲用水礦化度過高或過低對人體都會產(chǎn)生不利影響，多項病變都是由于長期飲用低礦化度水破壞人體內(nèi)堿金屬和堿土金屬離子相對平衡，而高礦化度的水同樣會危害人體健康，長期飲用未經(jīng)處理的高礦化度水會誘發(fā)結(jié)石病。因此，礦化度是判斷飲用水水質(zhì)狀況不可或缺的指標。

測定礦化度的方法多種多樣，其中重量法、比重法、離子交換法最為常用。由于重量法對實驗條件和儀器要求相對較低，是目前采用最廣泛的方法。其原理是將水樣經(jīng)過濾，濾除漂浮物和沉降性固體物，然后放在預(yù)先干燥至恒重的蒸發(fā)皿中，快速蒸干，加高純度過氧化氫去除有機物質(zhì)，最后設(shè)定烘箱溫度為180℃±3℃，烘干至恒重，此時稱重值減去蒸發(fā)皿稱重值即為礦化度。

采用重量法測定礦化度存在誤差，其來源有下3 點：一是蒸干和烘干過程中水樣受熱發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，碳酸氫根損失了一半,原理如下：二是在烘干過程中硝酸根離子和氯離子會部分損失出現(xiàn)負誤差；三是樣品烘干后稱重吸潮，造成正誤差。在水樣檢測時，礦化度的測定操作繁瑣,使用儀器種類多，誤差來源多，耗時耗力，而電導(dǎo)率測定十分簡單、快捷、易操作，且準確度高。當(dāng)水樣批量大時，為保證數(shù)據(jù)的輸出效率礦化度的傳統(tǒng)測定方法明顯不足?；诖藢ふ乙环N既簡便又準確替代礦化度的測定方法迫在眉睫。通過對某一固定取樣點兩項參數(shù)的多次測驗，發(fā)現(xiàn)在相對穩(wěn)定的環(huán)境下，電導(dǎo)率與礦化度確實存在相關(guān)性，可以通過測定電導(dǎo)率的值來推算出礦化度的值。

以趕水壩2016～2018年所測水體電導(dǎo)率與礦化度為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，見表1，進行相關(guān)性分析，由圖1 擬合方程可看電導(dǎo)率與礦化度之間有很好的線性相關(guān)性，可得方程y=0.6647x-39.125 且R2=0.9796，此線性關(guān)系可應(yīng)用于趕水壩水質(zhì)參數(shù)的推算。

3.由電導(dǎo)率推算總硬度

總硬度反映的是水中鈣、鎂離子的總濃度。水樣中鈣、鎂離子加熱后能以碳酸鹽形式沉淀下來的稱為暫時硬度；加熱后不能沉淀下來的那部分鈣、鎂離子稱為永久硬度。改革開放以來，經(jīng)濟日益繁榮，人民生活水平逐步提升，人們對工業(yè)用水和生活用水的標準越來越嚴。因此，水質(zhì)總硬度指標的測定必不可少。目前測定水樣總硬度有化學(xué)分析法、儀器分析法、原子吸收法、色譜分析法等，其中化學(xué)分析法最為常用，利用EDTA 滴定，由滴定關(guān)系求得總硬度，但此方法存在干擾較多。

3.1 溶 液 PH 值 問 題

EDTA 滴定總硬度的原理在顯色劑的作用下，金屬鈣鎂離子與EDTA 生成絡(luò)合物，到達滴定終點時發(fā)生顯色反應(yīng)。測定時溶液的PH 值在一定程度上會影響顯色反應(yīng)的進行。PH 過低的溶液環(huán)境下，生成的絡(luò)合物不穩(wěn)定；PH 過高的溶液環(huán)境下，鈣、鎂離子不能進行絡(luò)合反應(yīng)。所以，在測定水樣總硬度的整個過程中要嚴格把控反應(yīng)溶液的PH值，才能確保測定結(jié)果的準確性。

3.2 滴定溶液的溫度問題

實驗過程中，溫度必須嚴格控制在方法要求的范圍內(nèi)。低于方法要求的溫度則反應(yīng)速度會過慢，引起顯色遲緩，容易造成滴定過量；高于方法要求的溫度則顯色劑易變質(zhì)，使實驗反應(yīng)不充分，造成所測數(shù)值偏低。

3.3 緩沖溶液的問題

ETDA 溶液存在水解反應(yīng)，呈弱酸性。檢測過程中溶液PH 值對其影響較大。為了滿足實驗要求的PH 范圍，需將緩沖溶液迅速加入到滴定溶液中，減小緩沖溶液對EDTA 酸堿度的影響。

3.4 鉻 黑 T 的 問 題

圖1 2016～2018年趕水壩水體電導(dǎo)率與礦化度關(guān)系圖

圖2 2016～2018年趕水壩水體電導(dǎo)率與總硬度關(guān)系圖

在測定總硬度的實驗中通常選用鉻黑T 做指示劑，在用化學(xué)分析法測總硬度的實驗中與鈣、鎂離子發(fā)生置換反應(yīng)，到達滴定終點時溶液發(fā)生明顯的顏色變化。鉻黑T 指示劑分為是固體指示劑和液體指示劑兩種。固體指示劑的優(yōu)點是穩(wěn)定性好，存取簡單方便；缺點是用量難以控制，鉻黑T 加多會致使溶液顏色過深，鉻黑T 加少則導(dǎo)致滴定終點顯色不明顯。總之，鉻黑T 滴定過程中加量的多少都會影響反應(yīng)終點的判斷，最終引起滴定誤差。如果將指示劑用液體代替，使用中用量容易控制，但是在滴定過程pH 值過高，則會使指示劑失效并快速褪色，將使檢測不能繼續(xù)進行。

因此，發(fā)現(xiàn)一種快速、高效、準確測定總硬度的方法尤其重要，而電導(dǎo)率可以直接通過電導(dǎo)率儀測定,操作非常簡單。EDTA 滴定總硬度比電導(dǎo)率測定復(fù)雜，因此利用電導(dǎo)率與總硬度的相關(guān)性，多次測量建立關(guān)系式。用所測電導(dǎo)率數(shù)值推算總硬度,具有準確、簡便、經(jīng)濟的優(yōu)點，有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

以趕水壩2016～2018年所測水體電導(dǎo)率與總硬度為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，見表1，進行相關(guān)性分析，由圖2 擬合方程可看電導(dǎo)率與總硬度之間有很好的線性相關(guān)性，可得方程y=0.2116x+53.579 且R2=0.9079，此線性關(guān)系可應(yīng)用于趕水壩水質(zhì)參數(shù)的推算。

4.結(jié)語

目前，生態(tài)環(huán)境的保護備受關(guān)注，而水資源作為經(jīng)濟發(fā)展和人民生活必可不少的基礎(chǔ)資源更需要有關(guān)部門準確并及時的掌握其水質(zhì)數(shù)據(jù)。2015年4月，國務(wù)院發(fā)布了水污染防治行動計劃(簡稱“水十條”)，在該背景下國家有關(guān)部門和單位對檢測行業(yè)中地表水水質(zhì)檢測的高效性和準確性也提出了更高的要求。在水質(zhì)檢測諸多的指標中，礦化度和總硬度是地表水中陰陽離子含量的綜合指標，能夠間接的反映水質(zhì)中某些離子含量的多少，而且對硫酸鹽、氯化物、總堿度等水質(zhì)指標的檢測有很強的指導(dǎo)意義。因此，在應(yīng)急檢測中由電導(dǎo)率推算礦化度和總硬度顯得十分重要。電導(dǎo)率操作簡單，可現(xiàn)場實時測定，在特定的環(huán)境下其主要影響因素有溶解鹽的成分、溶液含鹽濃度，理論上也和礦化度、總硬度有著緊密的聯(lián)系。所以這些指標在某些條件下會出現(xiàn)相關(guān)性，如針對趕水壩監(jiān)測站點，出現(xiàn)較密切的相關(guān)性，利用相關(guān)性計算礦化度和總硬度，使檢測過程簡單、快捷，可以提高人工效率，節(jié)約人工成本。但此方法的應(yīng)用要因地制宜，綜合考慮地域水質(zhì)組成的差異性，由于不同的地域離子組成差異很大，所以電導(dǎo)率與總硬度和礦化度的關(guān)系需重新確定。