工程地質(zhì)勘察中的水質(zhì)簡分析試驗(yàn)要點(diǎn)簡述

摘要：工程地質(zhì)勘察中環(huán)境水中的化學(xué)成分有可能對周圍巖土造成侵蝕性破壞，影響建筑物的安全，在檢測過程中必須認(rèn)真對待，保證為工程勘察提供可靠的水分析數(shù)據(jù)。文章敘述了工程地質(zhì)勘察中水質(zhì)簡分析試驗(yàn)的方法原理及注意事項(xiàng)，對從收樣、試驗(yàn)、資料整理到結(jié)果審查的全過程進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)勘察；環(huán)境水；化學(xué)成分；水質(zhì)簡分析；試驗(yàn)要點(diǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：P621 文章編號：1009-2374（2015）04-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0356

工程地質(zhì)勘察中環(huán)境水中的化學(xué)成分有可能對周圍巖土造成侵蝕性破壞，影響建筑物的安全，我們在檢測過程中必須認(rèn)真對待，保證為工程勘察提供可靠的水分析數(shù)據(jù)。工程勘察中水質(zhì)簡分析所要求的主要檢測項(xiàng)目包括水的pH值、總硬度、總堿度、游離CO2、侵蝕CO2、主要陰離子（OH-、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-）的含量、主要陽離子（Ca2+、Mg2+、Na+和K+）的含量以及礦化度。下面就從水樣的驗(yàn)收開始對試驗(yàn)過程中要點(diǎn)逐一進(jìn)行梳理總結(jié)。

1 水樣的驗(yàn)收與保存

主要從四方面驗(yàn)收：（1）密封是否良好；（2）標(biāo)簽是否清晰；（3）數(shù)量是否滿足試驗(yàn)要求；（4）測侵蝕CO2的水樣中是否已加CaCO3粉末。驗(yàn)收合格的水樣應(yīng)標(biāo)注唯一識別標(biāo)識，并盡快安排試驗(yàn)人員進(jìn)行檢測（因?yàn)榇娣艜r間越短，分析結(jié)果越可靠）。

2 試劑的配制

常用的試劑有14種（酚酞指示劑、甲基橙指示劑、鉻酸鉀指示劑、鉻黑T指示劑、鈣指示劑；1+1鹽酸、緩沖溶液、20%NaOH溶液、鋇鎂混合溶液、10%氯化鋇溶液；NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液、HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液、EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液、AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液），如遇試驗(yàn)異常有干擾離子存在時，還需配制一些不常用的特殊試劑。試劑的配制應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)溶液還必須每3個月標(biāo)定一次。

3 pH值

測定pH值一般用酸度計(jì)法（當(dāng)pH值<8.3時，還可用計(jì)算法進(jìn)行驗(yàn)證），在測定pH值之前需先用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對酸度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定時應(yīng)考慮溫度的影響。

4 游離CO2

游離CO2絕大部分呈氣體狀態(tài)溶解于水中，極小部分以碳酸的形態(tài)存在，CO2極易逸出，應(yīng)盡可能首先測定此項(xiàng)，通常用酚酞作指示劑，若加入酚酞后水樣呈紅色，說明水呈堿性無游離CO2，若無色則有游離CO2，需用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定至紅色。

5 侵蝕CO2

當(dāng)水中所含的游離CO2過多時會與水形成碳酸，使混凝土中的CaCO3不斷被溶解，這時與CaCO3起反應(yīng)的這部分游離CO2稱為侵蝕CO2，侵蝕CO2的含量通常用容量法測定，以甲基橙作指示劑，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，其原理是侵蝕性CO2能與CaCO3起反應(yīng)而使水中的重碳酸根增加，測出水樣中加CaCO3粉末后增加的重碳酸根含量，即可算出侵蝕CO2的含量。侵蝕CO2是評價環(huán)境水對混凝土侵蝕作用的重要指標(biāo)。

6 總堿度

通常把總堿度分為酚酞堿度和甲基橙堿度，用酸堿滴定法進(jìn)行測定，先在水樣中加入酚酞指示劑，若無色表明無酚酞堿度，若顯紅色，則用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至無色，記下消耗量；再在水樣中加入甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至黃色變?yōu)槌燃t色，同樣記下消耗量，通過分別測定酚酞堿度和甲基橙堿度時所消耗的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的量，即可推算出水中OH-、CO32-、HCO3-的含量。要注意的是，OH-與HCO3-不能同時存在。

7 總硬度

環(huán)境水中鈣鎂離子的含量是以硬度來表示的，硬度可分為暫時硬度、永久硬度、負(fù)硬度，永久硬度和負(fù)硬度不能同時存在。測定總硬度一般用EDTA直接滴定法，其原理為EDTA與鈣鎂離子生成的無色絡(luò)合物比指示劑鉻黑T與鈣鎂離子生成的酒紅色絡(luò)合物穩(wěn)定，滴定開始時，滴入的EDTA首先與溶液中未與指示劑絡(luò)合的鈣鎂離子生成無色的絡(luò)合物，繼續(xù)滴入的EDTA將奪取同鉻黑T已結(jié)合的鈣鎂離子，所以當(dāng)溶液由酒紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色時，說明滴入的EDTA已經(jīng)把與指示劑絡(luò)合的鈣鎂離子全部奪走，此時即為滴定終點(diǎn)。

8 鈣離子

鈣離子分布范圍很廣，在較淺的環(huán)境水中，最常見的是重碳酸鈣水。測鈣離子一般用EDTA法，其原理是在pH值≥12的溶液中，EDTA與鈣離子形成無色絡(luò)合物，鈣指示劑則能與鈣離子形成紫紅色絡(luò)合物，而鈣離子與指示劑形成的絡(luò)合物不如鈣離子與EDTA形成的絡(luò)合物穩(wěn)定，當(dāng)?shù)味ㄟ_(dá)到終點(diǎn)時，鈣指示劑被還原，于是溶液由紅色變?yōu)樗{(lán)紫色。需注意的是，水樣取出時應(yīng)先加入HCl中和，除去HCO3-，以免加NaOH后生成CaCO3沉淀而使結(jié)果編低。

9 鎂離子

鎂離子的分布范圍通常比鈣小，在弱礦化的環(huán)境水中，鎂的含量一般小于鈣，而在高礦化的水中，鎂的含量常超過鈣的2～3倍。當(dāng)鎂的含量特別高時，對混凝土基礎(chǔ)具有侵蝕性。鎂離子的含量一般用總硬度減去鈣離子的差值計(jì)算而得。

10 鈉（鉀）離子

鈉離子廣泛分布于地下水中，它主要是與氯離子共存于氯化鈉水中，鉀鹽因受土壤巖石及植物的吸附影響，盡管溶解度比鈉大，含量卻比鈉少。水質(zhì)簡分析中，一般用陰陽離子平衡法（差減法）來計(jì)算鈉（及鉀）的含量。

11 氯離子

氯離子通常與鈉、鈣、鎂等化合而存在。一般用硝酸銀容量法測定，采用分級沉淀的原理，以鉻酸鉀作指示劑，用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)氯離子被完全沉淀后鉻酸根離子才開始沉淀，等當(dāng)點(diǎn)時，過量的AgNO3與鉻酸鉀指示劑作用生成紅色鉻酸銀沉淀，到達(dá)終點(diǎn)時，AgNO3的用量比實(shí)際偏高，因此需要同時取蒸餾水做空白滴定減去誤差。另外，鉻酸銀能溶解于酸中，在pH值小于6.3時，不能直接用這種方法測定，也不能在極強(qiáng)的堿性反應(yīng)中進(jìn)行，pH值不能大于10，因此，測定前有可能需要調(diào)節(jié)pH值。

12 硫酸根離子

測SO42-通常用EDTA法，在微酸溶液中加入過量氯化鋇溶液使水樣中的硫酸根全部生成硫酸鋇沉淀，過量的鋇離子在pH約等于10時以鉻黑T作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的鋇，從而間接測出SO42-的含量，在此過程中，水樣中有鈣鎂離子存在時也會起同樣的反應(yīng)，所以計(jì)算時應(yīng)扣除測硬度時所消耗的EDTA的量，若SO42-的含量很大時，應(yīng)少取水樣用蒸餾水稀釋后再測，以免產(chǎn)生大量的硫酸鋇沉淀，使終點(diǎn)模糊。當(dāng)硫酸根含量較高時，對混凝土基礎(chǔ)有侵蝕破壞作用。

13 總礦化度

水質(zhì)簡分析中的總礦化度一般為試驗(yàn)分析出來的所有陰陽離子質(zhì)量之和，用mg/L表示，實(shí)際的總礦化度比這種方法算出來的略高，因?yàn)檫€有些含量很少的離子是簡分析沒有測出來的。

14 資料整理

水質(zhì)簡分析的計(jì)算過程十分復(fù)雜，人工計(jì)算又費(fèi)時又易出錯，建議最好用電子表格設(shè)計(jì)一個只需輸入原始數(shù)據(jù)便能得出全部分析結(jié)果的智能計(jì)算模板，在使用過程中經(jīng)常用保存的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對模板進(jìn)行核驗(yàn)，以確保計(jì)算模板的可靠性。

15 分析結(jié)果的審查

可從三個方面進(jìn)行分析結(jié)果的審查：（1）pH值與有關(guān)離子間的關(guān)系；（2）硬度、堿度與離子間的關(guān)系；（3）低礦化度和高礦化度水中各離子之間存在的規(guī)律。由于水的成分非常復(fù)雜，所以在審查水質(zhì)分析資料時，不能只從某點(diǎn)來判斷，而必須從多方面互相驗(yàn)證和核對，對資料進(jìn)行全面分析后再下結(jié)論。

16 結(jié)語

綜上所述，工程地質(zhì)勘察中的水質(zhì)簡分析試驗(yàn)看似簡單，要想做好每個環(huán)節(jié)卻并不容易，需要我們試驗(yàn)人員不斷學(xué)習(xí)、反復(fù)實(shí)踐，耐心完成許多復(fù)雜細(xì)致的工作，才能保證為工程地質(zhì)勘察提供可靠的分析數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張忠苗.工程地質(zhì)學(xué)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] 張留俊，王福勝，秦志堅(jiān).公路工程水質(zhì)分析試驗(yàn)操作指南[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3] 水工混凝土水質(zhì)分析試驗(yàn)規(guī)程（DL/T 5152-2001）.

作者簡介：馬玉華（1969-），女，重慶人，供職于重慶一三六地質(zhì)隊(duì)，研究方向：巖土測試。

（責(zé)任編輯：蔣建華）