工程水质分析结果的审查

张泽儒

（广东有色工程勘察设计院，广州 520080）

工程水质分析结果的审查

张泽儒

（广东有色工程勘察设计院，广州 520080）

工程水质分析数据中阴、阳离子含量之间，矿化度与阴、阳离子含量之间，pH值与CO32-，HCO3-，游离CO2含量之间，游离CO2与侵蚀性CO2含量之间，以及Ca2+，Mg2+与阴离子含量之间均存在内在关系，总结其一般性规律并据此对工程水质分析结果进行审查，可以判断分析数据是否合理、可靠。

工程水质；分析结果；审查

工程水质化学分析的任务主要是为工程勘察、设计、施工与养护提供水质化学分析指标［1］，所提供的化学指标用来判断水质对砼、钢筋和钢结构的腐蚀性。工程水质分析测试的项目包括pH值，Ca2+，Mg2+，Cl-，SO42-，HCO3-，CO32-，侵蚀性CO2，游离CO2，NH4+，OH-，总矿化度（溶解性总固体）［2］。日常工作中，样品分析测试量非常大，对样品测试结果的审查工作多集中在计算结果的核对上。因为水质分析结果的各项指标间存在一定的关系［3］，因此可以根据这些关系重点审查某些重要指标，重点核对计算可能出现误差的数据，筛选出不符合一般规律性数据［4］。笔者对分析数据中的常见规律进行总结，利用EXCEL软件中的部分数学函数对分析数据进行判断比较，从而实现对分析结果的审查，以判断分析结果是否合理、可靠。

1 阴、阳离子含量的校核

1.1 阴、阳离子浓度之间的关系

根据物质电中性原理，溶液中正、负电荷的总和相等。据此，理论上水样中各阴离子的物质的量浓度与阴离子电荷数乘积之和，应等于各阳离子物质的量浓度与阳离子电荷数乘积之和。

1.2 阴、阳离子物质的量浓度与总量之间的偏差

实际工作中分析结果总是存在一定的误差，根据数学原理得出允许的误差应满足式(1)［3］：

工程水质简易分析中，往往允许钾离子和钠离子的含量通过阴阳离子平衡法来计算。当钾和钠离子含量采用差减法计算时，产生的偏差通过钾和钠的浓度反映出来，此时，阴离子的物质的量浓度之和应大于或等于未包括钾和钠在内的阳离子物质的量浓度之和［3］。

2 矿化度与阴、阳离子含量的校核

工程水质总矿化度的测定方法主要有两种［3］，一种是105～110℃烘干法，用于测定以碳酸盐钙镁离子浓度为主的水样；另一种是加入碳酸钠的180℃烘干法，用于测定以非碳酸盐钙镁离子浓度为主的水样。工程地质手册中提出矿化度可以由分析测得的离子总和计算得到，具体方法为：总矿化度等于阴、阳离子质量浓度之和减去一半的HCO3-的含量浓度［4］。

工程水质的简易分析结果与水样实际含有的溶解性固体浓度并不相等，两者之间存在偏差。除了测定误差以外，原因还有水样中的一些离子没有被测定，以及水中存在一些非离子状态的粒子在测定中被当作离子状态一起测定出来等因素。铁路公程水质分析规程规定了溶解性固体与阴、阳离子含量及总量之间允许的相对误差［3］，如表1。

表1 溶解性固体与阴、阳离子含量及总量之间允许的相对误差

3 pH值与CO32-，HCO3-和游离CO2含量的校核

内陆水的pH值接近于7，而海水的pH值稍高，约为8左右。水质分析中可以通过测试酚酞碱度和甲基橙碱度，以判断和计算CO32-，HCO3-的含量，通过用碱来滴定计算游离CO2的含量。pH值与CO3

2-，HCO3-及游离CO2有着重要联系，天然水中普遍存在着各种形态和价态的碳酸化合物，它们是决定水样pH值的重要因素，并且对外加酸、碱有一定的缓冲能力［5］。

天然水中CO32-，HCO3-，游离CO23种组分浓度比例与溶液pH值的关系曲线如图1所示。

图1 水中3种离子浓度比例与pH值的关系曲线

由图2可知：

（1）当pH＜4.3（甲基橙变色点）时，水中几乎只有游离CO2一种形态；

（2）当4.3＜pH＜8.3（酚酞变色点）时，主要存在游离CO2和HCO3-离子两种形态；

（3）当8.3＜pH＜10时，CO23-和HCO3-同时存在；

（4）当pH＞10时，HCO3-迅速减少；

（5）当pH＞12时，水中几乎只存在CO32-一种形态。

可以认为HCO3-实际存在范围是pH值在4.5～12之间，而且当pH值在6～10.5时，HCO3-在3种形态的碳酸化合物的总量中占80%以上。

所以当pH＜8.3、矿化度小于2 g／L时，水样中只存在游离CO2和HCO3-，pH按式(2)计算：

pH按式(3)计算：

表2 由水的溶解性固体值估计的r1，r2近似值［3］

4 游离CO2和侵蚀性CO2含量的核查

水中的侵蚀性CO2是当游离CO2的含量超出与重碳酸盐含量保持平衡的量时，能使溶解度很小的碳酸钙及碳酸镁成为重碳酸盐而溶解的这部分游离CO2。水中的侵蚀性CO2是游离CO2的一部分，因此侵蚀性CO2只能小于或等于游离CO2。

当pH值大于8.3时，游离CO2全部被转化，即游离CO2含量为零，此时侵蚀性CO2含量也为零。有时侵蚀性CO2含量实测值会大于游离CO2的含量，则可能是测试不及时、取样没有密封和所加入含有Ca(HCO3)2的大理石粉受潮等原因造成的［6］。

5 Ca2+，Mg2+与阴离子含量的核查

一般来说淡水和高矿化度的水中，各离子存在着一定的规律，如淡水（包括河水，低矿化度的水及潜水等）离子间的浓度存在以下关系：

低矿化度的水阴离子中，HCO3-是主要离子，其次是Na+和K+或Mg2+。

溶解性固体质量浓度大于1 000 mg／L的水中各离子间往往存在以下关系：

6 结语

未污染的天然水中，阴离子和阳离子间，矿化度与阴、阳离子含量，pH值与CO32-、HCO3-和游离CO2间以及Ca2+，Mg2+与阴离子间有着一定的联系，分析总结这些联系规律，利用EXCEL中的if函数判断真假，可以显示出分析报告结果中可能存在有误的数值，利于分析报告的数据准确性并对报告结果进行更快的审查。

［1］ JTJ 056-84 公路工程水质分析操作规程［S］.

［2］ GB 50021-2001 岩土工程勘察规范［S］.

［3］ TB 10104-2003 铁路公程水质分析规程［S］.

［4］ 常士骠，张苏民.工程地质手册［M］.4版.北京：中国建筑工业出版社，2007: 983.

［5］ 沈杰.水质分析结果的技术性校核［J］.云南环境科学，2006，25(4）： 61-64.

［6］ 孙晓红.探究侵蚀性CO2大于游离CO2的反差原因及避免措施［J］.科技传播，2012，23: 106-113.

Examination of the Analysis Results of Engineering Water

Zhang Zeru
（Guangdong Nonferrous Metals Engineering Inverstigation Design Institute, Guangzhou 520080, China）

There was inner rule between anion content and cation content, mineralization degree and ions content, pH value and CO32-, HCO3-, free CO2content, free CO2and corrosive CO2, also Ca2+, Mg2+and the anion content in engineering water quality analysis datas, which was summarized to review the analysis results in order to just the analysis results whether resonable and reliable or not.

engineering water; analysis results; examination

O655.6

A

1008-6145(2014)02-0091-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.02.027

联系人：张泽儒；E-mail: akory@163.com

2014-02-06