芦 朋 刘 悦

在一定温度下，对某一水域进行水质检测，电导率的数值是水中所含离子成份和离子含量的综合反映。以廊坊地区潮白河水系赶水坝监测站点为研究对象，在检测水样温度不变的情况下，电导率与矿化度和总硬度存在线性相关性。利用电导率可快速计算出矿化度和总硬度得的数值，一方面可以减少水质检测人员的工作量，节约劳动成本；另一方面还可以应用到应急监测中，迅速判断水质状况。

1.电导率应用的可行性

赶水坝水质监测点隶属于河北省廊坊市香河县，位于京、津两大城市之间，主要负责该地区潮白河的水质数据收集。该地属于温带大陆性季风气候，全年降水量的80%左右集中在6～9月份，水质检测项目某些数据环比、同比规律明显，且相对稳定。因此，该监测站点矿化度、总硬度可与电导率建立线性关系。电导率（除去水中粗大悬浮物、油和脂干扰）具有程序简单、测定快、误差小等特点，利用电导率推算矿化度、总硬度项目时，具有很强的时效性，可以及时掌握水质的动态变化情况，对其他水质项目的检验有明显的指导意义，在应急监测过程中能够普遍应用。

以赶水坝2016～2018年所测水体电导率、矿化度和总硬度为基础数据进行相关性研究，见表1。

表1 2016～2018年赶水坝水质检测参数表

2.由电导率推算矿化度

矿化度反映的是水中所含无机矿物质的总量，是水化学成分检测的重要指标。饮用水矿化度过高或过低对人体都会产生不利影响，多项病变都是由于长期饮用低矿化度水破坏人体内碱金属和碱土金属离子相对平衡，而高矿化度的水同样会危害人体健康，长期饮用未经处理的高矿化度水会诱发结石病。因此，矿化度是判断饮用水水质状况不可或缺的指标。

测定矿化度的方法多种多样，其中重量法、比重法、离子交换法最为常用。由于重量法对实验条件和仪器要求相对较低，是目前采用最广泛的方法。其原理是将水样经过滤，滤除漂浮物和沉降性固体物，然后放在预先干燥至恒重的蒸发皿中，快速蒸干，加高纯度过氧化氢去除有机物质，最后设定烘箱温度为180℃±3℃，烘干至恒重，此时称重值减去蒸发皿称重值即为矿化度。

采用重量法测定矿化度存在误差，其来源有下3 点：一是蒸干和烘干过程中水样受热发生了化学反应，碳酸氢根损失了一半,原理如下：二是在烘干过程中硝酸根离子和氯离子会部分损失出现负误差；三是样品烘干后称重吸潮，造成正误差。在水样检测时，矿化度的测定操作繁琐,使用仪器种类多，误差来源多，耗时耗力，而电导率测定十分简单、快捷、易操作，且准确度高。当水样批量大时，为保证数据的输出效率矿化度的传统测定方法明显不足。基于此寻找一种既简便又准确替代矿化度的测定方法迫在眉睫。通过对某一固定取样点两项参数的多次测验，发现在相对稳定的环境下，电导率与矿化度确实存在相关性，可以通过测定电导率的值来推算出矿化度的值。

以赶水坝2016～2018年所测水体电导率与矿化度为基础数据，见表1，进行相关性分析，由图1 拟合方程可看电导率与矿化度之间有很好的线性相关性，可得方程y=0.6647x-39.125 且R2=0.9796，此线性关系可应用于赶水坝水质参数的推算。

3.由电导率推算总硬度

总硬度反映的是水中钙、镁离子的总浓度。水样中钙、镁离子加热后能以碳酸盐形式沉淀下来的称为暂时硬度；加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子称为永久硬度。改革开放以来，经济日益繁荣，人民生活水平逐步提升，人们对工业用水和生活用水的标准越来越严。因此，水质总硬度指标的测定必不可少。目前测定水样总硬度有化学分析法、仪器分析法、原子吸收法、色谱分析法等，其中化学分析法最为常用，利用EDTA 滴定，由滴定关系求得总硬度，但此方法存在干扰较多。

3.1 溶 液 PH 值 问 题

EDTA 滴定总硬度的原理在显色剂的作用下，金属钙镁离子与EDTA 生成络合物，到达滴定终点时发生显色反应。测定时溶液的PH 值在一定程度上会影响显色反应的进行。PH 过低的溶液环境下，生成的络合物不稳定；PH 过高的溶液环境下，钙、镁离子不能进行络合反应。所以，在测定水样总硬度的整个过程中要严格把控反应溶液的PH值，才能确保测定结果的准确性。

3.2 滴定溶液的温度问题

实验过程中，温度必须严格控制在方法要求的范围内。低于方法要求的温度则反应速度会过慢，引起显色迟缓，容易造成滴定过量；高于方法要求的温度则显色剂易变质，使实验反应不充分，造成所测数值偏低。

3.3 缓冲溶液的问题

ETDA 溶液存在水解反应，呈弱酸性。检测过程中溶液PH 值对其影响较大。为了满足实验要求的PH 范围，需将缓冲溶液迅速加入到滴定溶液中，减小缓冲溶液对EDTA 酸碱度的影响。

3.4 铬 黑 T 的 问 题

图1 2016～2018年赶水坝水体电导率与矿化度关系图

图2 2016～2018年赶水坝水体电导率与总硬度关系图

在测定总硬度的实验中通常选用铬黑T 做指示剂，在用化学分析法测总硬度的实验中与钙、镁离子发生置换反应，到达滴定终点时溶液发生明显的颜色变化。铬黑T 指示剂分为是固体指示剂和液体指示剂两种。固体指示剂的优点是稳定性好，存取简单方便；缺点是用量难以控制，铬黑T 加多会致使溶液颜色过深，铬黑T 加少则导致滴定终点显色不明显。总之，铬黑T 滴定过程中加量的多少都会影响反应终点的判断，最终引起滴定误差。如果将指示剂用液体代替，使用中用量容易控制，但是在滴定过程pH 值过高，则会使指示剂失效并快速褪色，将使检测不能继续进行。

因此，发现一种快速、高效、准确测定总硬度的方法尤其重要，而电导率可以直接通过电导率仪测定,操作非常简单。EDTA 滴定总硬度比电导率测定复杂，因此利用电导率与总硬度的相关性，多次测量建立关系式。用所测电导率数值推算总硬度,具有准确、简便、经济的优点，有一定的经济效益和社会效益。

以赶水坝2016～2018年所测水体电导率与总硬度为基础数据，见表1，进行相关性分析，由图2 拟合方程可看电导率与总硬度之间有很好的线性相关性，可得方程y=0.2116x+53.579 且R2=0.9079，此线性关系可应用于赶水坝水质参数的推算。

4.结语

目前，生态环境的保护备受关注，而水资源作为经济发展和人民生活必可不少的基础资源更需要有关部门准确并及时的掌握其水质数据。2015年4月，国务院发布了水污染防治行动计划(简称“水十条”)，在该背景下国家有关部门和单位对检测行业中地表水水质检测的高效性和准确性也提出了更高的要求。在水质检测诸多的指标中，矿化度和总硬度是地表水中阴阳离子含量的综合指标，能够间接的反映水质中某些离子含量的多少，而且对硫酸盐、氯化物、总碱度等水质指标的检测有很强的指导意义。因此，在应急检测中由电导率推算矿化度和总硬度显得十分重要。电导率操作简单，可现场实时测定，在特定的环境下其主要影响因素有溶解盐的成分、溶液含盐浓度，理论上也和矿化度、总硬度有着紧密的联系。所以这些指标在某些条件下会出现相关性，如针对赶水坝监测站点，出现较密切的相关性，利用相关性计算矿化度和总硬度，使检测过程简单、快捷，可以提高人工效率，节约人工成本。但此方法的应用要因地制宜，综合考虑地域水质组成的差异性，由于不同的地域离子组成差异很大，所以电导率与总硬度和矿化度的关系需重新确定。