水質分析中檢測數據的科學性與合理性研究

馬超

【摘 要】水質分析是環境保護和水質評估的基本依據，而水質檢測過程環節較多，這使得檢測數據離散較大，針對這個問題，筆者結合多年水質分析檢驗，基于水體成分之間的耦合關系，給出了對常見檢測結果進行科學判定的方法。

【關鍵詞】水質分析；檢測數據；科學合理；準確可靠；方便快捷

0 引言

十九大明確指出了建設生態文明的現代化強國的國家戰略，作為水質檢測工作者，做好本職工作就是踐行十九大精神。水質檢測結果的準確性與合理性具有重要現實意義，是相關部門監管和決策的基本依據。然而，由于水質檢測結果受許多因素影響，整個檢測過程環節較多，這都給數據的可靠性帶來了挑戰，故要保證這些數據的科學性，對檢測結果進行必要的科學分析具有重要意義。

我國幅員遼闊，自然環境中的水質成分較為復雜，而工農業生產對水質的擾動又加劇了這種復雜性。但是總體來講，水體中的這些成分之間依然具有某種相對固定的耦合關系，部分素之間的耦合性還是較為密切的，呈現出較為穩定的規律性?？紤]到這些耦合關系和內在規律，通過這些物理量的測定來判定水質的好壞具有科學性。筆者基于多年從事水質分析的現場經驗，借助于水體成分之間的關系，對實驗室檢測數據進行了合理性分析。

1 水體電導率與其離子總量以及礦化度的耦合系

電導率是用于定量表征物體導電能力的一個物理量，在本文中，用來表征水體導電的能力。純凈水的導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物或無機物，這些物質的存在使水體的導電性大為提高。

而能表征這種物質含量的一個名詞是礦化度，能定量表征水體中無機礦物質的含量，也是水質檢測時常用的一個指標，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相同。目前礦化度的測定常用重量法，用該方法測定礦化度時可能的誤差來源主要有三個方面：

（1）水體樣本在蒸發和烘干時HCO-3完全轉換為CO■■，這引起其重量減少50%；

（2）NO-3和Cl-在烘干時部分損失，如MgCl2轉化為MgO·MgCl2等，這誘發了負誤差；

（3）有些鹽類在103～105℃烘干時，依然含有部分結晶水，而在測定質量時又吸潮，誘發了正誤差。

水體的導電性和礦化度都與水體中離子的種類和含量有關，甚至是決定性的，故它們之間存在因果關系。對于某一范圍的水體，這些離子的分布相對是穩定的，所以導電性和礦化度的關系也同樣是相對穩定的。一些現有的研究結果表明，表征導電性的電導率和水體的礦化度之間具有某種關系（如圖1所示），進一步的研究結果表明，其表征相關性的相關系數為，圖1中曲線的斜率約為。

圖1 水的電導率與其礦化度的相關性

水質分析中另一個常用的量是離子總量，其數值的大小是氯化物、Ca、硫酸鹽、Mg、K、Na及碳酸鹽等離子的總和，但礦化度時水體中無機物成分的總和，在數值上兩者較為接近，但礦化度和這些離子在檢測時存在誤差，其差值應不超過10%。

2 離子與陰陽離子總量之間的對比關系

在理論意義上，用摩爾濃度表示的陰陽離子總量兩者是相等的，但考慮到檢測誤差以及離子檢測不全等因素，兩者的偏差不宜超過10%，若超過此值應該在尋找引起偏大的原因。如在某次分析檢測中發現鈉離子一項的量就超過了其余各離子量的總和，顯然此次檢測存在問題，應該尋找誤差原因，查找試驗記錄后發現是取樣的體積記錄有誤。在多年是實踐中，時常有檢測部分離子的水樣，這為其它離子間的合理性檢測帶來了困難，但是在一般情況下，陰離子總量（mg/L）和礦化度之間有一個關系，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。

如某一實測數據中，pH為7.7，HCO■■為694mg/L，游離的CO2為23.8mg/L。按式（1）計算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。

如某一實測數據中：pH為8.6，HCO■■為651mg/L，游離二氧化碳為17.9mg/L。按式（2）計算：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，在實際檢測工作中，考慮到pH及其它離子的測定都可能產生誤差，所以這些分析工作主要是判定測試結果的合理性，還不能用于定量審查，又如在實際測試中，pH>8.41時應該檢測處CO■■；pH<8.41時應該檢測出游離CO2，但在少數情況下，水體可能遭到某種污染，影響了顯色劑的正常顯色，這導致pH>8.3時亦可能會檢測出CO■■，這種偶然性的特殊情況在實際檢測中就要區別對待。

4 侵蝕性二氧化碳和游離二氧化碳之間的關系

游離CO2的含量在理論上應該大于侵蝕性CO2的含量，若出現異常情況，需要對分析檢測過程進行分析，查找原因。當有游離CO2存在時，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系

總氮是一個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，所以在理論上它應該大于氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的總和，如果出現氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的總和大于總氮的反?，F象，則應查找檢測分析上的原因。如在某引黃輸水工程中，采用兩家檢測單位同時獨立檢測的方式，結果是一家的比另一家的小很多，又讓兩家單位在現場同時進行檢測，兩家介紹了檢測方法后發現，先前總氮檢出較高的單位，其所檢測的硝酸鹽氮的含量大于總氮量，進一步對比發現，其所采用的藥品及檢測過程存在不規范行為，導致檢測結果出現矛盾。

6 結束語

綜上所述，正常水體中各成分之間存在較為穩定的關系，這些內在的規律可以被我們利用，而基于這些內在規律對檢測結果進行校核，是提高檢測結果準確性的一種有效方式，對于提高檢測結果的可靠性具有重要意義，也是檢測工作者所必備的科學素養。

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