谈水质分析结果的有效数字和数据合理性分析

王银芳 宋伟 姚清涛

摘 要：水质检测项目繁多，检测手段多种多样，样品处理方法各异，检测环节纷繁复杂，检测结果之间合理性极易出现问题。水体中各组份之间有一定的联系且具一定的规律性，利用水中组分之间的联系和规律，对水质检测中的有效数字、数据运算、检测结果进行综合分析，从而提高检测数据的准确度和精度，为水质管理提供更难确的参考和建议。

关键词：有效数字;数据关系;数据分析;质量控制;合理性分析

0 引言

水质检测是水资源管理与保护的基础工作，反映水质状况的检测数据也日益受到社会重视。为获取水质监测数据，一般要经过布设断面、样品采集、样品运输、样品检测、数据处理等程序和环节。在样品检测过程中，还需要有多人分别对不同项目进行检测。然而，在这些过程中，一些偶发事件以及环境要素的时空变化、分析人员技术水平等诸多因素都可能对监测结果产生影响，导致数据不合理。

由于檢测数据往往直接关系到政府部门的正确决策。所以，要求检测数据必须能准确、及时、科学的反映水体的真实情况。而要确保水质检测数据准确可靠，对检测结果有效数字位数确定和数据的合理性分析就显得十分重要。

众所周知。天然水体中各种组成成份存在着一定的联系，具有一定的规律性，各项指标之间存在者一定的平衡关系。我们可以利用这种联系、规律性和平衡关累，来判断水质检测数据的合理性。本人根据多年来从事水质检测的实际工作经验，谈一下自己初浅的看法。

1 检测数据结果有效数字位数确定方法及合理性审核

有效数字是指在分析和测量中所能得到的有实际意义的数字，是由全部确定数字和一位不确定数字构成的。检测过程中应根据所用计量器具精度，准确记录检测数据，只保留一位可疑数字。检测结果的有效数字所能达到的数位不能低于方法检出限的有效数字所能达到的数位。有效数字计算要符合计算规则，加减法计算结果所保留的小数点后的位数与各计算数据中小数点位数最少者相同。乘除法计算以有效数字位数最少者为准，其他数据先修约后计算，计算结果的有效数字与各计算数据中有效数字位数最少者相同：乘方或开方结果的有效位数与真数相同，“零”在有效数字中的作用、第一个非零数字前的“0”不是有效数字，非零数字中的“0”是有效数字，小数点中最后一个非零后的“0”是有效数字，以“0”结尾的整数有效数字的位数难以判断，在此情况下，应根据测定值的准确度改写成指数形式，检测数据的有效数字位数确定及数据的合理性均按照上述规则进行取舍与审核。

2 检测数据之间的合理性关系审核

在水质检测过程中，某些参数之间均存在着一定的关系，根据多年水质检测经验，再查阅相关文献，现将各参数间的关系总结如下，供大家参考。

2.1 总硬度与钙、镁总量，钙离子与镁离子间的关系

天然水总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量，它包括暂时硬度和永久硬度。水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸盐形式存在的部分，因其遇热即形成碳酸盐沉淀而被除去，称之为暂时硬度;而以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在的部分，因其性质比较稳定、不能够通过加热的方式除去，称为永久硬度，天然水总硬度主要是描述钙离子和镁离子的含量。而钙、镁总量是指天然水中钙和镁的之和，但由于水中其他离子如：Fe2+和Zn2+等离子也与EDTA络合，所以当其他离子浓度较大时，测得的总硬度应大于水中的钙、镁总量，当其他离子很少时，测得的总硬度近似等于钙、镁总量。

在低矿化度的地表水及地下水中，钙离子的含量一般应大于镁离子的含量，其至大好多倍。反常则属可疑，应查明原因。

2.2 总氮和氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的关系

总氮是指水中可溶性及悬浮颗粒中的所有氮的含量，所以在理论上它应该大于或等于氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的总和，如果出现氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的总和大于总氮反常现象，则应查找检测分析上的原因。

2.3 可滤蒸发残渣和可滤离子总量的关系

对于清洁水样，可滤蒸发残渣（105℃烘干至恒重）大体上等于可滤离子（主要是水中八大离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、HCO32-、SiO32-）之和。对于受污染的水样，由于可能含有较高浓度的Fe3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+、F-、NO3-等离子，可滤蒸发残渣浓度可能大于八大离子浓度之和。水样中若含有较多的酸性成分，由于烘干时酸因挥发而损失，可滤蒸发残渣浓度可能小于八大离子浓度之和。

2.4 溶解性总固体和总硬度的关系

由于水中主要离子有八种，其中就含有Ca2+和Mg2+，因此水样的总硬度<溶解性总固体，其比值大约为050-0.80，这只是粗略的估算，若水中Ca2+、Mg2+含量很高时，其比值要比0.80大，而水中Ca2+、Mg2+含量很低时，其比值要比0.50小。

2.5 总碱度与总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度间的关系

总碱度与总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度间的数据分析总硬度的组成中，有两部分内容就是非碳酸盐以及碳酸盐的硬度，一般是通过碳酸钙表示。水中的碳酸和重碳酸盐形成的钙以及镁所形成的硬度就是碳酸盐硬度;结合的碳酸盐以及重碳酸盐含量小于水中钙和镁含量时，多出的钙以及镁就会和水中的氯化物、硫酸盐以及硝酸盐形成非碳酸盐硬度。

水体碳酸盐、重碳酸盐和氢氧化物的总量就是总碱度，这体现了氧氧根、碳酸根以及重碳酸根含量，一般也是用碳酸钙表示。总硬度超出总碱度时，总硬度用碳酸盐和非碳酸盐硬度的总和表示，应检出非碳酸盐的硬度;总硬度少于总碱度时，总硬度就用碳酸盐硬度进行表示，非碳酸盐硬度并没有检出。

2.6 水中阴、阳离子摩尔浓度的关系

这里所指的摩尔浓度关系是指阴、阳离子当量之和的关系。由于水中阴、阳离子始终处于一种相互联系、相互制约的关系，欲要保持水溶液中阴、阳离子电荷平衡，那么阴、阳离子摩尔浓度（指当量浓度）总和应大致相等。

2.7 硝酸盐氮、氨氮与溶解氧之间的关系

由于水环境中氨的存在形式受环境条件的变化而发生改变，特别受水体中溶解氧的浓度影响，硝酸盐氮中的氮为+5价态氮，而氨氮中的氮为-3价态氮，水中溶解氧可将-3价态氨氮氧化为+5价态的硝酸盐氮，所以氨氮可以转化为硝酸盐氮，二者不可能同时高含量，一般溶解氧高的水体，硝酸盐氮的浓度高于氨氮的浓度，反之氨氮浓度高于硝酸盐氮浓度。

2.8 细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群之间的关系

由于大肠菌群只是细菌种类中的一个种群，受其污染的途径有限。根据长期检测的结果可得出检出大肠菌群的样品细菌总数也能检出。对于样品中总数数量多细菌来说，总大肠菌群不一定检出。由于粪大肠菌群属于总大肠菌群。且其检测温度为44.5℃，比总大肠菌群的检测温度37℃高，因此粪大肠菌群的检测值要比总大肠菌群的检测值小，即类粪大肠菌群<总大肠菌群自值。

总之，水质检验不仅是一项简单的实验室化验工作，检测结果的准确性还有赖于水样的代表性，水质检测结果的合理性分析应贯穿于数据形成及处理的全过程。在全面开展质量保证有难度的情况下，数据的审核对质量控制工作显得重要，通过检测结果的合理性分析以确保报出数据的可靠性，为水质管理者进行数据积累和正确决策提供依据。

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