差减法测定地下水中钾、钠的适用性探讨

楼一鼎

(浙江省工程勘察设计院集团有限公司，浙江宁波315012)

工程建设防腐勘察设计时，要对环境介质进行调查，包括对大气介质、土壤、地下水和地表水调查，评介环境介质对工程结构材料（混凝土、钢筋等）的腐蚀性[1]。对环境介质的分析测试是必须的基础工作，其中水质分析为最主要的手段。其中铁路、公路、能源等行业行业对水质分析的方法有专门的规范[2-4]，有些行业则没有专门的分析测试规范，如住房和城乡建设部，但会对一些成分明确了方法[1]。其中对钾、钠的测定有多种方法，比较有争议的是差减法[5]。由于差减法方便，一些水质分析规范差减法仍然有效，仍许多实验室采用。为了探讨差减法的适用性，笔者用火焰光度计等分析仪器实测[4]（以下简称“实测法”），同时用差减法[2]计算，用各种类型的水，对实测和计算两种方法进行比较验证。

1 差减法

1.1 概述

水中阳离子除钾、钠离子外，阳离子以钙、镁为主，水样进行的简分析或要求不高时，许多实验室采用差减法来计算钾钠离子的浓度。部分标准如JTJ056-1984公路工程水质分析操作规程（已作废）、TB10104 J263-2003铁路工程水质分析规程（仍在使用）允许使用差减法，大部分勘察企业也仍在使用差减法计算钾钠离子的浓度。

1.2 计算公式

差减法计算钾钠离子的浓度公式：

式中：c——离子浓度，mmol/L；

ρ——为离子质量浓度，mg/L；

M（K++Na+）取值见表1。

表1 M（K++Na+）与溶解性总固体的关系

2 两种方法测试结果

2.1 样品分类

本文通过30组水样的火焰光度计法[5]实测数据与差减法[6]结果进行对比分析，以探讨两者的关系。

为了便于两种测定方法结果的比较，根据溶解性总固体含量大小，将水样分为四种类别，见表2。

表2 水样根据溶解性总固体含量分类

2.2 两种方法测试结果

对30组样品的钾、钠分别进行实测和计算，并对两种方法的结果进行相对偏差计算，并根据表1的分类，将结果列于表3～表6。

（1）第一类：溶解性总固体小于300mg/L（表3）。

以上8组溶解性总固体小于300mg/L的水样，平均相对偏差为8.36%。

（2）第二类：溶解性总固体300～1000mg/L（表4）。

表4 第二类水样的两种结果

以上8组溶解性总固体300～1000mg/L的水样，平均相对偏差为2.84%。

（3）第三类：溶解性总固体1000～3000mg/L（表5）。

表5 第三类水样的两种结果

以上8组溶解性总固体1000～3000mg/L的水样，平均相对偏差为3.18%。

（4）第四类：溶解性总固体大于3000mg/L（表6）。

表6 第四类水样的两种结果

以上6组溶解性总固体大于3000mg/L的水样，平均相对偏差为2.63%。

3 测试结果分析

经过实测以上30组不同浓度大小的水样发现，第二、三、四类水样相对偏差较小，平均相对偏差较小且都在4%以下，因此溶解性总固体大于300mg/L的水样，用差减法测定其c（K++Na+）时可以较好地把误差控制在较低水平。第一类水样因其离子浓度太低，难免相对偏差和平均相对偏差较大。

4 结论与建议

（1）差减法计算钾钠浓度适用于溶解性总固体大于300mg/L的水样，绝大多数水样的相对误差都在5%以下，即使是小于300mg/L的低浓度水样，用差减法计算钾钠的浓度也不会造成太大的绝对误差。针对土壤、地下水和地表水调查环境分析，由于钾、钠不是关键因素，在没有实测仪器或现场简易实验条件下，可用差减法计算钾钠的浓度，基本能满足要求。

（2）然而，当钾和钠采用差减法计算时，不能利用阴阳离子平衡来控制分析误差，无法发现其他指标测试错误，同时加大钾钠的误差；另外，成分复杂或受到污染的水样，容易对测定指标产生干扰。因此，在实验条件允许时，不推荐使用差减法。本文还是推荐使用火焰光度法实测钾和钠的浓度，实测钾钠浓度的同时有利于检查发现其他测试指标的误差，可以更好地控制质量。