綜合分析法在工程地質(zhì)勘察水質(zhì)分析中的應(yīng)用

徐夢(mèng)佳，陳 亮，金宏杰

(浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310002)

1 工程建設(shè)項(xiàng)目水質(zhì)分析作用與內(nèi)容

1.1 水質(zhì)分析的意義

工程地質(zhì)勘察的目的是為了查明各類工程場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件，對(duì)場(chǎng)區(qū)及其有關(guān)的各種地質(zhì)問題進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、分析、預(yù)測(cè)在工程建筑作用下地質(zhì)條件可能出現(xiàn)的變化和作用，選擇最優(yōu)場(chǎng)地，并提出解決不良地質(zhì)問題的工程措施，為保證工程的合理設(shè)計(jì)、順利施工及正常使用提供可靠的科學(xué)依據(jù)。[1]環(huán)境水對(duì)工程建筑物的影響普遍存在，其中主要是由于環(huán)境水對(duì)建筑物鋼筋混凝土的侵蝕作用，影響混凝土的耐久性、可靠性，嚴(yán)重的危及工程建筑物的安全運(yùn)行，因此必須在工程地質(zhì)勘察中加強(qiáng)工程建筑物影響區(qū)環(huán)境水的水質(zhì)侵蝕性分析評(píng)價(jià)，為工程設(shè)計(jì)、施工提供相應(yīng)預(yù)防、處置方案提供依據(jù)。

1.2 工程勘察水質(zhì)分析內(nèi)容

2 綜合分析法在工程地質(zhì)勘察水質(zhì)分析中的應(yīng)用

圖1 綜合分析法在工程地質(zhì)中的水質(zhì)分析應(yīng)用

2.1 單項(xiàng)數(shù)據(jù)單項(xiàng)分析

水樣經(jīng)陽離子色譜柱交換分離，抑制型或非抑制型電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)，根據(jù)保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量，但在特定水樣分析的時(shí)候因個(gè)別離子不存在或含量極低而不會(huì)在結(jié)果圖中呈現(xiàn)(見圖2—3)。

4—K+; 5—Mg2+; 6—Ca2+圖2 6種陽離子標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖(抑制型)

4—Mg2+; 5—K+; 6—Ca2+圖3 6種陽離子標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖(非抑制型)

水樣經(jīng)陰離子色譜柱交換分離，抑制型電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)，根據(jù)保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量，但在特定水樣分析的時(shí)候因個(gè)別離子不存在或含量極低而不會(huì)在結(jié)果圖中呈現(xiàn)。

圖4 8種陰離子標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖(碳酸鹽體系Ⅰ)

圖5 8種陰離子標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖(碳酸鹽體系Ⅱ)

圖6 8種陰離子標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖(氫氧根體系)

2.1.2 用pH計(jì)測(cè)定水中的pH值

按照《水電工程地質(zhì)勘察水質(zhì)分析規(guī)程》中所提到的“玻璃電極法測(cè)定pH值的步驟”，用pH計(jì)對(duì)水樣的pH值進(jìn)行測(cè)定并記錄讀數(shù)。[3]在該實(shí)驗(yàn)中所測(cè)定的數(shù)據(jù)誤差主要與以下兩個(gè)操作有關(guān)：

(1)pH值定位：在水樣pH值測(cè)定前一定要用pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對(duì)儀器進(jìn)行校正復(fù)核，使pH值偏差控制在±0.1以內(nèi)。

(2)水樣測(cè)定：在水樣測(cè)定前不要長時(shí)間將水樣暴露在空氣中以減少空氣和水樣中二氧化碳的滲入或揮發(fā)，在水樣測(cè)定時(shí)一定要用待測(cè)水樣對(duì)電極進(jìn)行多次沖洗后再將電極浸沒在水樣中以減小測(cè)量誤差。

(2)按照《水電工程地質(zhì)勘察水質(zhì)分析規(guī)程》[3]中所提到的“酚酞指示劑滴定法測(cè)定水樣中的游離二氧化碳含量”，其中指示劑為酚酞指示劑，滴定液為0.05 mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液。

該實(shí)驗(yàn)操作基于“2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O”反應(yīng)原理，可按公式計(jì)算：

ρ(fCO2)=c(NaOH)×V1×44.0×1 000/V

式中：ρ(fCO2)—水樣中游離二氧化碳的質(zhì)量濃度,mg/L;

c(NaOH)—?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V1—滴定水樣消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;

V—所取水樣體積,mL。

若水樣中加入酚酞指示劑后立即變紅，則表明水樣中無游離二氧化碳。

③按照《水電工程地質(zhì)勘察水質(zhì)分析規(guī)程》[3]中所提到的“酸滴定法測(cè)定水樣中的侵蝕性二氧化碳含量”，其中指示劑為甲基橙指示劑，滴定液為0.05 mol/L的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。

ρ(eCO2)=c(HCl)×(V1-V2)×22.0×1 000/V

式中：ρ(eCO2)—水樣中侵蝕性二氧化碳的質(zhì)量濃度，mg/L；

c(HCl)—鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V1—滴定加碳酸鈣粉末的水樣消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

V2—滴定未加碳酸鈣粉末的水樣消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

V—所取水樣體積，mL。

若水樣中加入酚酞指示劑后立即變紅，則表明水樣中無游離二氧化碳。

2.2 多項(xiàng)數(shù)據(jù)綜合分析

基于以上“單項(xiàng)數(shù)據(jù)單項(xiàng)分析”以后，通過綜合法來最終評(píng)析水質(zhì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，以筆者所在單位對(duì)淳安縣農(nóng)村飲用水安全提升工程水質(zhì)的分析成果為例(見表1)。

表1 淳安縣農(nóng)村飲用水安全提升工程水質(zhì)分析成果表

(3)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以看出該水樣中的陽離子主要為鈣離子和鎂離子，故所對(duì)應(yīng)的水中溶解性總固體和總硬度也相對(duì)偏高，實(shí)際結(jié)果與理論相符合。

3 結(jié)語

對(duì)環(huán)境水中陰陽離子含量的測(cè)定、pH值的測(cè)定、水中游離性二氧化碳和侵蝕性二氧化碳濃度的測(cè)定等水化學(xué)成分的分析，對(duì)于研究水的礦化度、酸堿度以及水中物質(zhì)對(duì)土木工程建筑物、自然巖土的侵蝕性分析方面都具有不可或缺的作用。除用更為先進(jìn)的離子色譜儀、滴定儀、pH計(jì)等分析儀器保證水質(zhì)分析的精確性、高效性外，通過綜合分析法來確保所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。