差減法測定地下水中鉀、鈉的適用性探討

樓一鼎

(浙江省工程勘察設計院集團有限公司，浙江寧波315012)

工程建設防腐勘察設計時，要對環境介質進行調查，包括對大氣介質、土壤、地下水和地表水調查，評介環境介質對工程結構材料（混凝土、鋼筋等）的腐蝕性[1]。對環境介質的分析測試是必須的基礎工作，其中水質分析為最主要的手段。其中鐵路、公路、能源等行業行業對水質分析的方法有專門的規范[2-4]，有些行業則沒有專門的分析測試規范，如住房和城鄉建設部，但會對一些成分明確了方法[1]。其中對鉀、鈉的測定有多種方法，比較有爭議的是差減法[5]。由于差減法方便，一些水質分析規范差減法仍然有效，仍許多實驗室采用。為了探討差減法的適用性，筆者用火焰光度計等分析儀器實測[4]（以下簡稱“實測法”），同時用差減法[2]計算，用各種類型的水，對實測和計算兩種方法進行比較驗證。

1 差減法

1.1 概述

水中陽離子除鉀、鈉離子外，陽離子以鈣、鎂為主，水樣進行的簡分析或要求不高時，許多實驗室采用差減法來計算鉀鈉離子的濃度。部分標準如JTJ056-1984公路工程水質分析操作規程（已作廢）、TB10104 J263-2003鐵路工程水質分析規程（仍在使用）允許使用差減法，大部分勘察企業也仍在使用差減法計算鉀鈉離子的濃度。

1.2 計算公式

差減法計算鉀鈉離子的濃度公式：

式中：c——離子濃度，mmol/L；

ρ——為離子質量濃度，mg/L；

M（K++Na+）取值見表1。

表1 M（K++Na+）與溶解性總固體的關系

2 兩種方法測試結果

2.1 樣品分類

本文通過30組水樣的火焰光度計法[5]實測數據與差減法[6]結果進行對比分析，以探討兩者的關系。

為了便于兩種測定方法結果的比較，根據溶解性總固體含量大小，將水樣分為四種類別，見表2。

表2 水樣根據溶解性總固體含量分類

2.2 兩種方法測試結果

對30組樣品的鉀、鈉分別進行實測和計算，并對兩種方法的結果進行相對偏差計算，并根據表1的分類，將結果列于表3～表6。

（1）第一類：溶解性總固體小于300mg/L（表3）。

以上8組溶解性總固體小于300mg/L的水樣，平均相對偏差為8.36%。

（2）第二類：溶解性總固體300～1000mg/L（表4）。

表4 第二類水樣的兩種結果

以上8組溶解性總固體300～1000mg/L的水樣，平均相對偏差為2.84%。

（3）第三類：溶解性總固體1000～3000mg/L（表5）。

表5 第三類水樣的兩種結果

以上8組溶解性總固體1000～3000mg/L的水樣，平均相對偏差為3.18%。

（4）第四類：溶解性總固體大于3000mg/L（表6）。

表6 第四類水樣的兩種結果

以上6組溶解性總固體大于3000mg/L的水樣，平均相對偏差為2.63%。

3 測試結果分析

經過實測以上30組不同濃度大小的水樣發現，第二、三、四類水樣相對偏差較小，平均相對偏差較小且都在4%以下，因此溶解性總固體大于300mg/L的水樣，用差減法測定其c（K++Na+）時可以較好地把誤差控制在較低水平。第一類水樣因其離子濃度太低，難免相對偏差和平均相對偏差較大。

4 結論與建議

（1）差減法計算鉀鈉濃度適用于溶解性總固體大于300mg/L的水樣，絕大多數水樣的相對誤差都在5%以下，即使是小于300mg/L的低濃度水樣，用差減法計算鉀鈉的濃度也不會造成太大的絕對誤差。針對土壤、地下水和地表水調查環境分析，由于鉀、鈉不是關鍵因素，在沒有實測儀器或現場簡易實驗條件下，可用差減法計算鉀鈉的濃度，基本能滿足要求。

（2）然而，當鉀和鈉采用差減法計算時，不能利用陰陽離子平衡來控制分析誤差，無法發現其他指標測試錯誤，同時加大鉀鈉的誤差；另外，成分復雜或受到污染的水樣，容易對測定指標產生干擾。因此，在實驗條件允許時，不推薦使用差減法。本文還是推薦使用火焰光度法實測鉀和鈉的濃度，實測鉀鈉濃度的同時有利于檢查發現其他測試指標的誤差，可以更好地控制質量。