11-2012-5-1电导率与溶解性总固体的关系.doc

地下水电导率与TDS的相关关系研究寇文杰（北京市水文地质工程地质大队，100195）摘要：电导率的测定操作简单、快捷，准确率高、稳定性较好，TDS的测定较为复杂、稳定性较差，根据相关研究及报道，电导率与TDS有较强的相关关系， ，取值取值与地下水化学类型相关，本文通过北京地区具体数据分析，在北京地区的取值范围为0.657-0.8782，且在不同的水化学条件下，取值范围各不相同，根据北京地区的水化学特征，有利于水文地质工作者通过现场测试的电导率，推算出TDS值，推算值最大误差在10.40%以内。通过北京地区不同水化学条件下的的取值，检验电导率与TDS测定值的合理性。关键字：电导率 溶解性总固体 相关关系 合理性 1 前言电导率是电导池常数与溶液电阻的比值，是以数字表示溶液传导电流的能力1，水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。当他们的浓度较低时，电导率随浓度的增加而增大 2。TDS即溶解性总固体，是指溶解组分的总量，它包含了水中的离子、分子和络合物，但不包括悬浮物和气体3，其中，CL-、HCO3-、CO3-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+可占溶解性固体总量的95%-99%1,4。水体中的各种物质之间都是相互联系相互制约的，处于相对平衡的状态5,6，有些相互关系较为明显，有些相互影响不大，根据电导率与溶解性总固体的概念可知，两者数值均与溶于水中物质的总量相关1。2 电导率和TDS的检测方法2.1 电导率测定方法电导率测定的方法采用电导率仪法，具体操作为，选择合适的电极，安装在电导仪上，将电导仪调节预热、待其稳定后，准备测量；用温度计测量水文并记下水样温度读数，将电极放入待测水样中，进行测量，并记下读数；根据水样的温度，对所测电导率值进行校正。本方法特点为操作简单、快捷，准确率高、稳定性较好7、具有重现性8。式中：水样电导率（ms/m）；温度为下测定的水样电导率读数；水样中各种离子电导率平均温度系数，取值为0.022；测定时水样的温度。2.2 TDS的测定方法TDS的测量一般采用重量法测量，水样经过滤后，在105-110下在烘箱中烘2小时，放入干燥器中冷却至室温后称重，重复烘干城中，直至恒重（两次称重相差不超过0.0004g），取适量水样清洁的玻璃砂芯坩埚或中速定量滤纸过滤后作为试样。取适量式样置于已恒重的蒸发皿中，于水浴上蒸干。将蒸发皿移入105烘箱内，1小时后取出，放入干燥器内，冷却30分钟称重。将称过重量的蒸发皿再放入105烘箱内烘30分钟，在放入干燥器内冷却30分钟，称量直至恒重3,7,9。本方法的特点是需重复多次测量，短时间不能出结果。2 电导率与TDS的相关关系根据有关报告道，水溶液的电导与TDS之间有较好的相关性。对于一般的地下水来说，电导率与溶解性总固体之间有如下的关系4,7,10：有研究表明，取值与地下水化学类型有关。大部分地区取值在0.55-0.7之间，对于TDS50000mg/L和TDS很低的水来说，TDS与电导率的相关性较差，对于源于同一含水系统的一系列水样来说，TDS和电导率的关系可以很好的建立起来。利用这种关系，可对水质分析结果的可靠性进行检验，同时，如果可以根据地下水化学条件的了解，可以直接利用电导率测试值推算出相应水样的TDS值。3 实例验证为了进一步研究探讨电导率与TDS之间的关系，根据北京地区的水化学分布特征11，阴离子水化学类型主要有HCO3型、HCO3CL型、HCO3CLSO4型、HCO3SO4型4种，分别在以上4种阴离子水化学类型区各随机抽取10件样水样测试样品，分析其地下水电导率与TDS值。（表1、表2及表3）表1 HCO3型水K与TDS及值Table.1. HCO3 water K、TDS and valueHCO3-Cl-SO42-KTDS126622.634.75744470.77922344.214.34053420.844323411.819.24453690.829425030.317.65654440.786526055.343.67115410.761623212.229.54563770.82771836.6414083280.80482447.718.94413790.85992021032.34143440.831101896.735.73893260.838经检验：服从正态分布 95%可信区间（）表2 HCO3CL型水K与TDS及值Table.2. HCO3CL water K、TDS and valueHCO3-Cl-SO42-KTDS1149413199.212919840.762 1236789.437.28656590.762 13291.710148.810747220.672 14296.68358.29306900.742 15445.4123152145211500.792 16368.697.391.610968340.761 17533.3154114133410600.795 18449.114278.211619020.777 19549.221196157511760.747 20488.213742.811738960.764 经检验：服从正态分布 95%可信区间（）表3 HCO3CLSO4型水K与TDS及值Table.3. HCO3CLSO4 water K、TDS and valueHCO3-Cl-SO42-KTDS21184.374.288.27425080.685 22401.5209246156112230.783 23207.594.21128746040.691 24672.4242326238017000.714 25390.5160173157511470.728 26366.1207254180013020.723 27428.4223226167613030.777 28179.481.787.97014820.688 29301.415017512099190.760 30405.2167189146811520.785 经检验：服从正态分布 95%可信区间（）表4 HCO3SO4型水K与TDS及值Table.1. HCO3SO4 water K、TDS and valueHCO3-Cl-SO42-KTDS31289.227.896.17395650.765 32463.8140228150611620.772 33274.64695.27745880.760 34173.36.562.64633550.767 35500.4120191155512850.826 36339.362.118710297980.776 3729969.31119136610.724 38341.740.41218927100.796 39353.973.713110427940.762 40357.668.816610357980.771 经检验：服从正态分布 95%可信区间（）利用SPSS软件，对上述（表1表4）表格中的溶剂性总固体与电导率的比值进行正态分布检验，经检验有四表中的均符合正态分布。表1中HCO3-型水，均值为0.816，标准差为0.030，95%的可信区间为（0.755-0.876）；已知电导率的情况下，以均值=0.816与电导率(K)相乘所得的TDS值，95%的误差在7.42%(0.060/0.816=7.42%)以内。表2中HCO3-CL型水，均值为0.757，标准差为0.033，95%的可信区间为（0.692-0.823）；已知电导率的情况下，以均值=0.757与电导率(K)相乘所得的TDS值，95%的误差在8.62%(0.066/0.816=8.62%)以内。表3中HCO3-CL-SO42型水，均值为0.733，标准差为0.038，95%的可信区间为（0.657-0.810）；已知电导率的情况下，以均值=0.733与电导率(K)相乘所得的TDS值，95%的误差在10.40%(0.076/0.816=10.40%)以内。表4中HCO3-SO42型水，均值为0.772，标准差为0.025，95%的可信区间为（0.722-0.821）。已知电导率的情况下，以均值=0.772与电导率(K)相乘所得的TDS值，95%的误差在6.44%(0.060/0.816=6.44%)以内。4 结论 1、电导率与地下水中TDS的相关关系显著，但不同水化学类型的地下水，电导率与TDS之间的比值不相同。2、根据北京地区的具体数据分析，电导率与TDS的比例系数在0.657-0.872之间，即，且不同水化学类型有不同的比例系数。在HCO3-型水中，比例系数为0.755-0.876；在HCO3-CL型水中，比例系数为0.692-0.823；在HCO3-CL-SO42型水中，比例系数为0.657-0.810；在HCO3-SO42型水中，比例系数为0.722-0.821。3、根据北京地区的水化学特征，有利于水文地质工作者通过现场测试的电导率，推算出溶解性总固体之值，最大误差在10.40%以内。4、根据确定的北京地区不同水化学条件下的值，检验电导率与TDS测定值的合理性。参考文献1. 李立人.百口泉地下水电导率与溶解性总固体相关性讨论J.油气田环境保护,1999年,9（3）：15-16.2. 张伟.分析化学与水质分析(下册)M.河南：黄河水利出版社,2000年,pp208.3. 钱会,马致远.水文地球化学M.北京：地质出版社,2005年,pp235.4. 魏振枢.环境水化学M.北京：化学工业出版社,2002年，pp195.5. 丘茹惠.电子计算机评价水质分析结果的合理性J.中国环境监测,1986,2（4）：41-43.6. 陈绳权.浅析水质测试结果合理性检验J.华北国土资源,2011年6月,43(2):52-54.7. 宋宏宇，于克浩，张春华.齐齐哈尔地区地下水电导率与溶解性总固体的关系J.黑龙江水利科技,2009年,37（3）:4-5.8. 王益萍,沈仁富,陈海红.等.电导率法直接测定水中溶解性总固体的可行性探讨J.中国卫生检验杂志,2009年7月,19(7):1689-1690.9. 王学艳,张忠萍.基于电导率与TDS及全盐量的关系研究J.2008年36(1):7-8.10. 陈云,王新燕,姚卫华.评价水质分析结果可靠性的方法J.环境监测管理技术,1998年12月,10（6）:25-26.11. 林建,陈忠荣,赵微,寇文杰,杨庆,江岳,李志萍.北京地下爱谁污染调查评价成果报告R.北京:北京市地质调查研究院,2009年12月,pp287. Groundwater conductivity and total dissolved solids in correlation researchKOU Wen-jie（Beijing hydrological geology engineering geology battalion，100195）Abstract: Determination of the electrical conductivity has the advantages of simple operation, rapid, high accuracy, good stability, total dissolved solids, the determination of complex stability is poor, according to the related research and reports, the electrical conductivity and total dissolved solids have a strong relationship, and a large number of statistical data show that,0.55-0.70, value, and the value and groundwater chemical types, this paper proves the relationship between the two, and draws the corresponding conclusion: the use of electrical conductivity and total dissolved solid relationship, by measuring the conductivity, calculate the total dissolved solids content, but also through the measured conductivity and total dissol