11-2012-5-1电导率与溶解性总固体的关系

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，(/)()TDSmgLKms，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]。[2]1(25)tsKKt式中：sK——水样电导率（ms/m）；tK——温度为t℃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；t——测定时水样的温度。2.2TDS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]：(/)()TDSmgLKms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、HCO3—CL型、HCO3—CL—SO4型、HCO3—SO4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1HCO3型水K与TDS及值Table.1.HCO3waterK、TDSandvalueiHCO3-Cl-SO42-KTDS126622.634.75744470.77922344.214.34053420.844323411.819.24453690.829425030.317.65654440.786526055.343.67115410.761623212.229.54563770.82771836.6414083280.80482447.718.94413790.85992021032.34143440.831101896.735.73893260.838经检验：服从正态分布101110ii211()101niiS95%可信区间（2,2ss）表2HCO3—CL型水K与TDS及值Table.2.HCO3—CLwaterK、TDSandvalueiHCO3-Cl-SO42-KTDS1149413199.212919840.7621236789.437.28656590.76213291.710148.810747220.67214296.68358.29306900.74215445.4123152145211500.79216368.697.391.610968340.76117533.3154114133410600.79518449.114278.211619020.77719549.221196157511760.74720488.213742.811738960.764经检验：服从正态分布101110ii211()101niiS95%可信区间（2,2ss）表3HCO3—CL—SO4型水K与TDS及值Table.3.HCO3—CL—SO4waterK、TDSandvalueiHCO3-Cl-SO42-KTDS21184.374.288.27425080.68522401.5209246156112230.78323207.594.21128746040.69124672.4242326238017000.71425390.5160173157511470.72826366.1207254180013020.72327428.4223226167613030.77728179.481.787.97014820.68829301.415017512099190.76030405.2167189146811520.785经检验：服从正态分布101110ii211()101niiS95%可信区间（2,2ss）表4HCO3—SO4型水K与TDS及值Table.1.HCO3—SO4waterK、TDSandvalueiHCO3-Cl-SO42-KTDS31289.227.896.17395650.76532463.8140228150611620.77233274.64695.27745880.76034173.36.562.64633550.76735500.4120191155512850.82636339.362.118710297980.7763729969.31119136610.72438341.740.41218927100.79639353.973.713110427940.76240357.668.816610357980.771经检验：服从正态分布101110ii211()101niiS95%可信区间（2,2ss）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(/)()TDSmgLKms（0.6570.872），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.GroundwaterconductivityandtotaldissolvedsolidsincorrelationresearchKOUWen-jie（Beijinghydrologicalgeologyengineeringgeologybattalion，100195）Abstract:Determinationoftheelectricalconductivityhastheadvantagesofsimpleoperation,rapid,highaccuracy,goodstability,totaldissolvedsolids,thedeterminationofcomplexstabilityispoor,acco