關(guān)于礦化度和溶解性固體的探討

季秀萬

(江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇 淮安 223005)

關(guān)于礦化度和溶解性固體的探討

季秀萬

(江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇 淮安 223005)

水文地質(zhì)勘察、巖土工程勘察中進(jìn)行水質(zhì)腐蝕性評價(jià)，涉及到礦化度、溶解性固體兩個(gè)主要的名稱。根據(jù)工作需要和工作中遇到的提問，甚至于權(quán)威學(xué)者、審圖工程師的意見，查閱了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、教科書、手冊，并在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行了搜索。不同行業(yè)規(guī)程的概念均對溶解性固體進(jìn)行了敘述，對礦化度作表述較少。根據(jù)搜集的代表性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):公路、鐵路、飲用水及礦泉水3個(gè)行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的試驗(yàn)過程、計(jì)算方法，進(jìn)行了對比分析，得出了結(jié)論，并在此基礎(chǔ)上提出了建議。

礦化度;溶解性固體;總?cè)芙夤腆w;溶解性總固體;溶解性固體總量;水的腐蝕性

0 引言

在現(xiàn)今水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和巖土工程勘察中，均涉及到水質(zhì)評價(jià)問題，其中一個(gè)指標(biāo)為礦化度或總礦化度，而實(shí)驗(yàn)室做出的是溶解性固體、溶解性固體總量或叫總?cè)芙夤腆w，兩者有沒有區(qū)別呢?有區(qū)別又是什么區(qū)別呢?工程實(shí)踐中幾乎每個(gè)項(xiàng)目均遇到類似問題，部分地區(qū)的審圖人員也提出意見，勘察成果編寫者經(jīng)?；煜９P者查閱了相關(guān)的專著、規(guī)范、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行對比分析，供資料編寫及巖土水評價(jià)的同行參考，也可為修訂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供一些有益的依據(jù)。

1 兩個(gè)概念(術(shù)語)

1.1 礦化度

水的礦化度，又稱水的總礦化度，指溶解于地下水中物質(zhì)的總量，即地下水中的陰離子、陽離子含量之和(莊文華等，1985)。

1.2 溶解性固體(總?cè)芙夤腆w)

溶解性固體，又稱為總?cè)芙夤腆w、溶解性固體總量，是指溶解在水中的固體(如氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、重碳酸鹽及硅酸鹽等)的總量(張留俊等，2003)。其數(shù)值近似為總含鹽量與碳酸氫根含量的一半之差。

2 幾個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容

《公路工程水質(zhì)分析試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ056—1984)(以下簡稱“公路水質(zhì)規(guī)程”)及其操作指南(張留俊等，2003)，《公路工程水質(zhì)分析試驗(yàn)操作指南》第25頁礦化度的計(jì)算公式，通常情況下:

式(1)中，C為水樣的礦化度(mg/L);W為蒸發(fā)皿及殘?jiān)目傎|(zhì)量(g);W0為蒸發(fā)皿的總質(zhì)量(g);V為水的體積(mL);C1為水樣中重碳酸根的含量(mg/L)。

并注明:水樣全分析時(shí)，可將所有離子含量相加，即為礦化度。

《公路工程水質(zhì)分析試驗(yàn)操作指南》第34頁溶解性固體總量的計(jì)算公式，通常情況下:

式(2)中，C為溶解性固體的含量(mg/L);W2為蒸發(fā)皿和溶解性固體總質(zhì)量(g);W1為蒸發(fā)皿的總質(zhì)量(g);V為水的體積(mL)。

式(3)中，ρ(DS)為溶解性固體的質(zhì)量濃度(mg/L);m1為蒸發(fā)皿和溶解性固體總質(zhì)量(g);m2為蒸發(fā)皿的總質(zhì)量(g);V為試樣的體積(mL)。

此處的計(jì)算結(jié)果大約相當(dāng)于“公路水質(zhì)規(guī)程”的溶解固體總量，不是巖土水評價(jià)的礦化度。

《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB/T5750.1—5750.13—2006)(以下簡稱“生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)”)。

該標(biāo)準(zhǔn)第8章提出了溶解性總固體(TDS)的概念，原理:水樣經(jīng)過濾后，在一定溫度下烘干，所得的固體殘?jiān)Q為溶解性總固體，包括不易揮發(fā)的可溶鹽、有機(jī)物及能通過過濾器的不溶性微粒等。計(jì)算公式如下:

《鐵路工程水質(zhì)分析規(guī)程》(TB10104—2003)(以下簡稱“鐵路水質(zhì)規(guī)程”)。該標(biāo)準(zhǔn)第4.7節(jié)“溶解性固體(總礦化度)的測定”關(guān)于溶解性固體和礦化度，認(rèn)為是相同的，其試驗(yàn)方法及計(jì)算結(jié)果一致。沒有涉及“溶解性總固體”的概念。計(jì)算公式如下:

式(4)中，ρ(TDS)為水樣中溶解性總固體的質(zhì)量濃度(mg/L);m0為蒸發(fā)皿的總質(zhì)量(g);m1為蒸發(fā)皿和溶解性總固體的質(zhì)量(g);V為試樣的體積(mL)。

《飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》(GB/T8538—2008)(以下簡稱“飲用礦泉水標(biāo)準(zhǔn)”)。

該標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于第4.8.1.2款:溶解性總固體是水中溶解的無機(jī)礦物成分的總和，……，將溶解性固體含量加上碳酸氫鹽含量的一半即為溶解性總固體。計(jì)算公式如下:

式(5)中，ρ為水樣中溶解性總固體的質(zhì)量濃度(mg/L);m1為蒸發(fā)皿質(zhì)量(mg);m2為蒸發(fā)皿和溶解性固體總質(zhì)量(mg);V為試樣的體積(mL);ρ(HCO－3)為碳酸氫鹽的質(zhì)量濃度(mg/L)。

3 分析

(1)現(xiàn)行《巖土工程勘察規(guī)范》第12章對水土腐蝕性試驗(yàn)項(xiàng)目要求和評價(jià)中所提及的是總礦化度，通常理解為就是前述的礦化度。否則概念上更混淆了。

(2)“飲用礦泉水標(biāo)準(zhǔn)”是幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對溶解性固體和溶解性總固體的關(guān)系作出明確規(guī)定的。也是現(xiàn)行國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中時(shí)間最新的，其具一定的權(quán)威性，關(guān)鍵是這兩個(gè)概念經(jīng)過這樣表述，概念明確、關(guān)系清楚。

(3)“公路水質(zhì)規(guī)程”分別表述了礦化度和溶解性固體，并列出了各自計(jì)算方法，也可以說概念明確、關(guān)系清楚。得出的結(jié)論是礦化度的值相當(dāng)于水中陰陽離子含量之和，與可溶性固體的最重要差別在于對1/2重碳酸根含量的取舍。由于重碳酸根蒸發(fā)烘干分解成碳酸根、二氧化碳和水，烘干損失的二氧化碳和水的質(zhì)量相當(dāng)于碳酸氫鹽的一半。因此，筆者理解為對同一對象而言，礦化度描述的是常溫狀態(tài)，溶解性固體描述的是烘干狀態(tài)。其數(shù)值相差碳酸氫鹽含量的一半。

(4)不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)因行業(yè)不同，時(shí)間跨度不一，涉及的表述相對雜亂。規(guī)范評價(jià)水的腐蝕性用的是礦化度，而幾種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)用的是試驗(yàn)的溶解性固體等;不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)概念均不相同，從試驗(yàn)同樣的“質(zhì)量法”試驗(yàn)結(jié)果，在“鐵路水質(zhì)規(guī)程”中為“溶解性固體(總礦化度)”，在“飲用礦泉水標(biāo)準(zhǔn)”稱“溶解性固體”，在“公路水質(zhì)規(guī)程規(guī)范”稱“溶解性固體總量”，在“生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)”中為“溶解性總固體”。雖然字?jǐn)?shù)不多，但很易混淆。

(5)現(xiàn)列出上述各規(guī)范關(guān)于礦化度和溶解性固體等描述的內(nèi)容(表1)。

由表1中結(jié)合上文內(nèi)容可見:(1)所有比較是基于同樣的實(shí)驗(yàn)方法(質(zhì)量法)進(jìn)行的。

(2)首先推薦《飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》(GB/T 8538—2008)，理由有:國家標(biāo)準(zhǔn)，頒布實(shí)施年代最新;該標(biāo)準(zhǔn)定義的溶解性固體和溶解性總固體含義清楚，計(jì)算明確;試驗(yàn)方法與其他標(biāo)準(zhǔn)相同;所作的規(guī)定與現(xiàn)行的其他規(guī)范基本沒有沖突。

(3)“鐵路水質(zhì)規(guī)程”將溶解性固體和總礦化度并為一個(gè)概念，所列試驗(yàn)方法和計(jì)算公式也相同，與其他現(xiàn)行規(guī)程不完全一致，從計(jì)算公式和概念上應(yīng)該是溶解性固體的，與總礦化度相差1/2碳酸氫鹽的含量。

(4)“生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)”是所測的指標(biāo)，實(shí)質(zhì)為溶解性固體，應(yīng)加上1/2碳酸氫鹽的含量才是溶解性總固體。

表1 關(guān)于礦化度和溶解性固體等描述的內(nèi)容對比表

(5)“公路水質(zhì)規(guī)程”，現(xiàn)用礦化度就是溶解性總固體，溶解性固體總量認(rèn)為等于溶解性固體，與現(xiàn)行《飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》(GB/T8538—2008)基本一致。

(6)對同一對象(樣品)而言，理解為礦化度描述的是常溫狀態(tài)，溶解性固體描述的是烘干狀態(tài)。礦化度主要是作定性分類、定量評價(jià)用的，除了進(jìn)行水土腐蝕性評價(jià)，礦化度也是判別地下水水質(zhì)咸淡類型的一個(gè)指標(biāo)(地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究隊(duì)，1983;劉兆昌等，2005)，溶解性總固體是實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果再計(jì)算所得指標(biāo)，溶解性固體及溶解性固體總量是試驗(yàn)直接得出指標(biāo)。

(7)在進(jìn)行地下水分類中，用到礦化概念(地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究隊(duì)，1983)，而也有用總?cè)芙夤腆w(劉兆昌等，2005)。兩個(gè)分類的級別和各級別的數(shù)值是完全相同的，但文獻(xiàn)(劉兆昌等，2005)中根據(jù)其內(nèi)容描述，分類的數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)(地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究隊(duì)，1983)中碳酸氫根含量相差1/2，需注意。

4 結(jié)語

(1)對同一對象(樣品)而言，礦化度描述的是常溫狀態(tài)，溶解性固體描述的是烘干狀態(tài)。礦化度是評價(jià)指標(biāo)，溶解性總固體是實(shí)驗(yàn)計(jì)算指標(biāo)，溶解性固體及溶解性固體總量是試驗(yàn)指標(biāo)。建議不同標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)統(tǒng)一，評價(jià)只出現(xiàn)礦化度，試驗(yàn)時(shí)可用溶解性總固體和溶解性固體兩個(gè)詞。

(2)礦化度與溶解性固體數(shù)值相差重碳酸鹽含量的一半。即各種規(guī)范規(guī)定的水質(zhì)分析試驗(yàn)方法(質(zhì)量法)試驗(yàn)所得的溶解性固體加上1/2重碳酸根含量等于礦化度。

(3)筆者得出如下幾個(gè)等式(在數(shù)值上):

溶解性總固本=總礦化度(或簡稱礦化度)

溶解性總固體=溶解性固體+1/2重碳酸鹽的含量

總?cè)芙庑怨腆w=溶解性固體=溶解性固體總量

(4)筆者建議，《鐵路工程水質(zhì)分析規(guī)程》(TB10104—2003)修編時(shí)去掉括號中的“總礦化度”，如需引入礦化度或總礦化度概念，需加上1/2碳酸氫鹽的含量?！渡铒嬘盟畼?biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB/T5750.1—5750.13—2006)在修訂時(shí)應(yīng)與《飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》(GB/T8538—2008)一致，如說明是溶解性總固體，仍需要加上1/2碳酸氫鹽的含量。

(5)高等學(xué)校教材《供水水文地質(zhì)》一書中所作出的分類與傳統(tǒng)的水文地質(zhì)分類相差1/2碳酸氫鹽的含量，作為專業(yè)水文地質(zhì)教材，再版時(shí)建議修正。

至此，筆者對這兩個(gè)概念及其相似的另外幾個(gè)術(shù)語作了理順，希望專業(yè)同行今后能正確開展工作，得出需要的參數(shù)，進(jìn)行合理的巖土水評價(jià)，也希望不同行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修訂者們能考慮使用者的實(shí)際問題。

5 致謝

成文過程中，得到丁濟(jì)金的大力協(xié)助，在此表示感謝!

地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究隊(duì).1983.水文地質(zhì)手冊［M］.北京:地質(zhì)出版社.

DZ/T 0064.1—0064.80—1993，地下水質(zhì)檢驗(yàn)方法［S］.

GB50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］.

GB/T5750.1—5750.13—2006，生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法［S］.GB/T8538—2008，飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法［S］.

劉兆昌，李廣賀，朱琨.2005.供水水文地質(zhì)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社.

TB10104—2003，鐵路工程水質(zhì)分析規(guī)程［S］.

莊文華，黃婉義.1985.定量分析及地下水分析(水文地質(zhì)專業(yè)用)［M］.武漢:武漢地質(zhì)學(xué)院化學(xué)教研室.

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

Discussions on salinity and dissolved solids

JI Xiu-wan

(Exploration Institute of Hydrogeology and Engineering Geology，Jiangsu Province，Huaian 223005，Jiangsu)

The hydro-geological investigation，geotechnical engineering investigation of corrosion of water quality assessment involves two major items:salinity and dissolved solids.According to the necessity and problems encountered in practice，even the authoritative scholars，the viewpoints of plan approval engineers，technical standard，inspection，text books，manuals and conducted search on the network.The concepts of different codes in different ranks on the dissolved solids were described.Little expression was on salinity.In accordance with the collection of technical standards for the representation of road，rail，water and mineral water standards for the three industry sectors to identify a few of the technical standards for the appropriate test procedures，calculation methods，and were compared and analyzed conclusions and recommendations on this basis.The authors sorted out the technical tests for groundwater samples and appraisal trains of thoughts for hydrogeology，engineering geology，geotechnical engineering and other professional experts.

Salinity;Dissolved solids(DS);Total dissolved solids(TDS);Dissolved total solids(DTS);Total amount of dissolved solids;Water corrosion

P642

A

1674－3636(2011)01－0082－04

10.3969/j.issn.1674-3636.2011.01.82

2010－12－09;編輯:蔣艷

季秀萬(1968—)，男，高級工程師，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，E-mail:jixiuwan@163.com