电导率与溶解性总固体相关关系探讨

第44卷第7期2017年7月天津科技TIANJINSCIENCE&TECHNOLOGYVol.44No.7Jul.2017收稿日期：2017-06-20基础研究电导率与溶解性总固体相关关系探讨吴舢，王翠，李洪鑫，刘佳(天津泰达津联自来水有限公司天津300457)摘要：通过对2014—2016年某水厂泵房水电导率和溶解性总固体的相关性分析，建立了二者的一元线性回归方程：y＝0.517,3x+45.253，其相关系数R＝0.7664。经过相关系数的显著性检验与方差分析，得出检验所得F值远大于临界值，因此二者具有十分显著的相关性。故溶解性总固体可由电导率通过一元线性回归方程计算得出。该方法的建立有利于快捷简便的检测水样中的溶解性总固体。关键词：电导率溶解性总固体相关性中图分类号：R123.1文献标志码：A文章编号：1006-8945(2017)07-0046-03CorrelativityofConductivityandTDSWUShan，WANGCui，LIHongxin，LIUJia(TianjinTEDATsinlienWaterSupplyCo.，Ltd.，Tianjin300457，China)Abstract：Throughanalyzingthecorrelationofwaterconductivityandtotaldissolvedsolids(TDS)from2014to2016inawaterpumproom，aunarylinearregressionequationwassetup：y＝0.517,3x+45.253andthecorrelationcoefficientwasobtained：R＝0.766,4．Afterthesignificancetestofcorrelationcoefficientandanalysisofvariance，theFvalueisprovedgreaterthancriticalvalue，sothetwohavetheextremelysignificantcorrelation．Thetotalsolidsolubilitycanbecalculatedbytheconductivitybymonadiclinearregressionequation．Theestablishmentofthemethodishelpfulforthequickandeasydetectionoftotalsolidsolubilityinwatersamples.Keywords：electricalconductivity；totaldissolvedsolids(TDS)；correlation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]可溶性离子越多，电阻就越小，电导率就越大。溶解性总固体是将水样经过滤以后，在一定温度下，对其进行烘干所得到的固体残渣，包括不易挥发的可溶性盐类、有机物及通过过滤器的不溶解微粒等，其中Cl-、HCO32-、SO42-、K+、Ca+、Na+、Mg+等无机离子占溶解性固体含量的绝大部分。[2]所以，对于某一特定的水样，其电导率与溶解性总固体之间存在一定的相关关系。通过建立一元线性回归方程可以确定二者之间存在的关系。本文通过对某水厂泵房水电导率和溶解性总固体的监测，对二者之间的关系做了进一步的研究，得出了一元线性回归方程和相关系数，并进行了相关系数的检验以及方差分析工作，为以后通过电导率推算溶解性总固体的研究奠定了良好的基础。1实验设备与方法1.1实验设备水浴锅；分析天平感量，0.0001,mg；电热恒温干燥箱；Sension7型电导率仪(美国HACH公司)。1.2实验方法1.2.1溶解性总固体的测定方法将干净的蒸发皿放在(105±3)℃烘箱，烘干30,min取出，冷却，如此反复至恒重，记录重量。将均匀的滤过水样于100,mL蒸发皿内，水浴锅蒸干(水浴液面不要接触皿底)。将蒸发皿放入(105±3)℃烘箱内，1,h后取出，冷却30,min称量，将称过重量的蒸发皿再放入(105±3)℃烘箱内30,min，再放入干燥器内冷却30,min称量至恒重。将两次称量结果相减得到样品中溶解性总固体含量。DOI:10.14099/j.cnki.tjkj.2017.07.0162017年7月吴舢等：电导率与溶解性总固体相关关系探讨·47·1.2.2电导率的测定方法按电导率仪使用说明，选好电极和测量条件，并调校好电导率仪，将电极用待测溶液洗涤3次后，插入盛放待测验溶液的烧杯中。选择适当量程，读出表上读数，即为待测溶液的电导率值。2实验结果与讨论2.1实验结果本文选取某水厂泵房水2014年1月～2016年4月的溶解性总固体和电导率的数据(见表1)。设x为电导率(µs/cm)，xi为电导率的每一个数据，y为溶解性总固体(mg/L)，yi为溶解性总固体的每一个数据，数据数n＝28；i＝1，…，28。表1某水厂泵房水电导率和溶解性总固体监测结果Tab.1MonitoringresultsofwaterconductivityandTDSinpumphouseinawaterplant序号电导率(x)溶解性总固体(y)序号电导率(x)溶解性总固体(y)14572511542724324522791640730734872801743129944612651852130154762811938022664682642026516374873422147328884463022251630193492182349635310403335245713431139321925539315124122732655532013423233275193141442024528500294图1电导率与溶解性总固体的线性相关关系图Fig.1LinearcorrelativityofconductivityandTDS利用表1中的数据点绘制散点图(见图1)。由图可以看出两个变量x和y呈直线趋势，所以决定建立因变量y对自变量x的回归直线方程。得出两者的回归方程如下：y＝0.517,3x+45.253R＝0.766,4式中：y为溶解性总固体，x为电导率，R为相关系数。2.2线性回归方程的检验2.2.1相关系数的检验当显著性水平α＝0.01，n＝26时，查得相关系数临界值Rmin＝0.478，上述所求回归方程R＝0.7664＞Rmin，所以说明自变量x与y之间存在密切的关系，即电导率与溶解性总固体之间存在着密切的关系。2.2.2方差分析本文采用F检验的方法对电导率和溶解性总固体二者的相关系数进行检验。离差平方和：2i1()nTiSSyy==−∑＝53,210回归平方和：()21ˆnRiSSyy==−∑＝31,215.98残差平方和：SSe＝TRSSSS−＝21,994.02自由度：总离差平方和TSS的自由度为：Tdf＝n-1＝27回归平方和SSR的自由度为：dfR＝1残差平方和SSe的自由度为：dfe＝n-2＝26均方：MSR＝31215.98RRSSdf=，MSe＝eeSSdf＝845.92F检验：F＝36.9018ReMSMS=F服从自由度(1，26)的F分布。在给定的显著性水平α＝0.01时，从F0.01分布表中查得F0.01(1，26)＝7.72。由计算得出的该线性回归的F值为36.901,8，F＞F0.01(1，26)，所以x与y有十分显著的线性关系，即电导率与溶解性总固体有十分显著的线性关系。因此一元线性回归方程成立，可以用电导率的值计算得出溶解性总固体的值。最后将计算结果列成方差分析表(见表2)。表2一元线性回归方程方差分析表Tab.2Analysisofvarianceofunarylinearregression差异源SSdfMSFF0.01(1，26)显著性回归31,215.98131,215.9836.901,87.72**误差21,994.0226845.92总和53,21027其中：SS——平方和，df——自由度，MS——均方。2.3误差分析利用自变量电导率，根据本文得出的一元线性回归方程计算溶解性总固体的值，与实验测得溶解性总固体的值进行比较，得出两个结果的误差值(见·48·天津科技第44卷第7期表3)。表3实验测得溶解性值与一元线性回归方程计算所得溶解性总固体值的比较Tab.3ComparisonofsolublenessmeasuredbytestandTDSbyunarylinearregression序号溶解性总固体值(mg/L)电导率x值(µs/cm)方程得y值(mg/L)相对偏差%,125145728212.42279452279032804872976.142654612847.252814762913.662644682878.77342487297-13.28302446276-8.692183492263.710335403254-24.2112193932488.712273412258-5.51323342326413.3142454202626.9152434272669.516307407256-16.617299431268-10.4183015213154.7192263802427.12016326518211.6212884732900.7223015163123.723353496302-14.4243435713400.9253155393242.9263205553323.8273145193140282945003043.4由表3可以明显看出，通过实验测得的溶解性总固体的值与一元线性回归方程计算得到的溶解性总固体的值之间的相对偏差只有一组高于实验室所规定的相对偏差20%,，其他27组数据相对偏差均小于20%,，可认定这两种方法的相对偏差总体上在允许范围内。因此，根据监测要求，可以根据电导率的数值，并利用一元线性回归方程估算出溶解性总固体的数值。这种方法计算简单，节约时间，大大提高了工作效率。3结论通过对2014—2016年某水厂泵房水电导率和溶解性总固体的相关性分析，建立了二者的一元线性回归方程：y＝0.517,3x+45.253，其相关系数R＝0.766,4。经过相关系数的显著性检验与方差分析，得出检验所得F值远大于F0.01(1，26)，因此二者具有十分显著的相关性。对实验得出的溶解性总固体的值与通过一元线性回归方程计算所得的溶解性总固体的值进行相对偏差分析，相对偏差总体上在允许范围内。故对于某水厂泵房溶解性总固体的值可以根据电导率的值利用一元线性回归方程估算出来。■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，1999，9(3)：15-16.［2］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].黑龙江水利科技学报，2009，37(3)：4-5，8.［3］王翠，刘涛，郑玲，等.出厂水电导率与溶解性总固体的相关性分析[J].供水技术，2012(6)：25-27.上接第45页检测。■参考文献［1］古昕玲.水中硫化物两种测定方法的比较[J].计量，2011(3)：12-14.［2］国家环保总局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2006.［3］GB/T5750—2006.生活饮用水卫生标准[S].北京：中华人民共和国卫生部，2006.