摘要：工程地质勘察中环境水中的化学成分有可能对周围岩土造成侵蚀性破坏，影响建筑物的安全，在检测过程中必须认真对待，保证为工程勘察提供可靠的水分析数据。文章叙述了工程地质勘察中水质简分析试验的方法原理及注意事项，对从收样、试验、资料整理到结果审查的全过程进行了总结。
关键词：工程地质勘察；环境水；化学成分；水质简分析；试验要点 文献标识码：A
中图分类号：P621 文章编号：1009-2374（2015）04-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0356
工程地质勘察中环境水中的化学成分有可能对周围岩土造成侵蚀性破坏，影响建筑物的安全，我们在检测过程中必须认真对待，保证为工程勘察提供可靠的水分析数据。工程勘察中水质简分析所要求的主要检测项目包括水的pH值、总硬度、总碱度、游离CO2、侵蚀CO2、主要阴离子（OH-、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-）的含量、主要阳离子（Ca2+、Mg2+、Na+和K+）的含量以及矿化度。下面就从水样的验收开始对试验过程中要点逐一进行梳理总结。
1 水样的验收与保存
主要从四方面验收：（1）密封是否良好；（2）标签是否清晰；（3）数量是否满足试验要求；（4）测侵蚀CO2的水样中是否已加CaCO3粉末。验收合格的水样应标注唯一识别标识，并尽快安排试验人员进行检测（因为存放时间越短，分析结果越可靠）。
2 试剂的配制
常用的试剂有14种（酚酞指示剂、甲基橙指示剂、铬酸钾指示剂、铬黑T指示剂、钙指示剂；1+1盐酸、缓冲溶液、20%NaOH溶液、钡镁混合溶液、10%氯化钡溶液；NaOH标准溶液、HCl标准溶液、EDTA标准溶液、AgNO3标准溶液），如遇试验异常有干扰离子存在时，还需配制一些不常用的特殊试剂。试剂的配制应严格按照试验规程进行，标准溶液还必须每3个月标定一次。
3 pH值
测定pH值一般用酸度计法（当pH值<8.3时，还可用计算法进行验证），在测定pH值之前需先用标准缓冲溶液对酸度计进行标定，标定时应考虑温度的影响。
4 游离CO2
游离CO2绝大部分呈气体状态溶解于水中，极小部分以碳酸的形态存在，CO2极易逸出，应尽可能首先测定此项，通常用酚酞作指示剂，若加入酚酞后水样呈红色，说明水呈碱性无游离CO2，若无色则有游离CO2，需用标准NaOH溶液滴定至红色。
5 侵蚀CO2
当水中所含的游离CO2过多时会与水形成碳酸，使混凝土中的CaCO3不断被溶解，这时与CaCO3起反应的这部分游离CO2称为侵蚀CO2，侵蚀CO2的含量通常用容量法测定，以甲基橙作指示剂，用HCl标准溶液滴定，其原理是侵蚀性CO2能与CaCO3起反应而使水中的重碳酸根增加，测出水样中加CaCO3粉末后增加的重碳酸根含量，即可算出侵蚀CO2的含量。侵蚀CO2是评价环境水对混凝土侵蚀作用的重要指标。
6 总碱度
通常把总碱度分为酚酞碱度和甲基橙碱度，用酸碱滴定法进行测定，先在水样中加入酚酞指示剂，若无色表明无酚酞碱度，若显红色，则用HCl标准溶液滴定至无色，记下消耗量；再在水样中加入甲基橙指示剂，继续用HCl标准溶液滴定至黄色变为橙红色，同样记下消耗量，通过分别测定酚酞碱度和甲基橙碱度时所消耗的HCl标准溶液的量，即可推算出水中OH-、CO32-、HCO3-的含量。要注意的是，OH-与HCO3-不能同时存在。
7 总硬度
环境水中钙镁离子的含量是以硬度来表示的，硬度可分为暂时硬度、永久硬度、负硬度，永久硬度和负硬度不能同时存在。测定总硬度一般用EDTA直接滴定法，其原理为EDTA与钙镁离子生成的无色络合物比指示剂铬黑T与钙镁离子生成的酒红色络合物稳定，滴定开始时，滴入的EDTA首先与溶液中未与指示剂络合的钙镁离子生成无色的络合物，继续滴入的EDTA将夺取同铬黑T已结合的钙镁离子，所以当溶液由酒红色转变为蓝色时，说明滴入的EDTA已经把与指示剂络合的钙镁离子全部夺走，此时即为滴定终点。
8 钙离子
钙离子分布范围很广，在较浅的环境水中，最常见的是重碳酸钙水。测钙离子一般用EDTA法，其原理是在pH值≥12的溶液中，EDTA与钙离子形成无色络合物，钙指示剂则能与钙离子形成紫红色络合物，而钙离子与指示剂形成的络合物不如钙离子与EDTA形成的络合物稳定，当滴定达到终点时，钙指示剂被还原，于是溶液由红色变为蓝紫色。需注意的是，水样取出时应先加入HCl中和，除去HCO3-，以免加NaOH后生成CaCO3沉淀而使结果编低。
9 镁离子
镁离子的分布范围通常比钙小，在弱矿化的环境水中，镁的含量一般小于钙，而在高矿化的水中，镁的含量常超过钙的2～3倍。当镁的含量特别高时，对混凝土基础具有侵蚀性。镁离子的含量一般用总硬度减去钙离子的差值计算而得。
10 钠（钾）离子
钠离子广泛分布于地下水中，它主要是与氯离子共存于氯化钠水中，钾盐因受土壤岩石及植物的吸附影响，尽管溶解度比钠大，含量却比钠少。水质简分析中，一般用阴阳离子平衡法（差减法）来计算钠（及钾）的含量。
11 氯离子
氯离子通常与钠、钙、镁等化合而存在。一般用硝酸银容量法测定，采用分级沉淀的原理，以铬酸钾作指示剂，用AgNO3标准溶液滴定，当氯离子被完全沉淀后铬酸根离子才开始沉淀，等当点时，过量的AgNO3与铬酸钾指示剂作用生成红色铬酸银沉淀，到达终点时，AgNO3的用量比实际偏高，因此需要同时取蒸馏水做空白滴定减去误差。另外，铬酸银能溶解于酸中，在pH值小于6.3时，不能直接用这种方法测定，也不能在极强的碱性反应中进行，pH值不能大于10，因此，测定前有可能需要调节pH值。
12 硫酸根离子
测SO42-通常用EDTA法，在微酸溶液中加入过量氯化钡溶液使水样中的硫酸根全部生成硫酸钡沉淀，过量的钡离子在pH约等于10时以铬黑T作指示剂，用EDTA标准溶液滴定过量的钡，从而间接测出SO42-的含量，在此过程中，水样中有钙镁离子存在时也会起同样的反应，所以计算时应扣除测硬度时所消耗的EDTA的量，若SO42-的含量很大时，应少取水样用蒸馏水稀释后再测，以免产生大量的硫酸钡沉淀，使终点模糊。当硫酸根含量较高时，对混凝土基础有侵蚀破坏作用。
13 总矿化度
水质简分析中的总矿化度一般为试验分析出来的所有阴阳离子质量之和，用mg/L表示，实际的总矿化度比这种方法算出来的略高，因为还有些含量很少的离子是简分析没有测出来的。
14 资料整理
水质简分析的计算过程十分复杂，人工计算又费时又易出错，建议最好用电子表格设计一个只需输入原始数据便能得出全部分析结果的智能计算模板，在使用过程中经常用保存的标准数据对模板进行核验，以确保计算模板的可靠性。
15 分析结果的审查
可从三个方面进行分析结果的审查：（1）pH值与有关离子间的关系；（2）硬度、碱度与离子间的关系；（3）低矿化度和高矿化度水中各离子之间存在的规律。由于水的成分非常复杂，所以在审查水质分析资料时，不能只从某点来判断，而必须从多方面互相验证和核对，对资料进行全面分析后再下结论。
16 结语
综上所述，工程地质勘察中的水质简分析试验看似简单，要想做好每个环节却并不容易，需要我们试验人员不断学习、反复实践，耐心完成许多复杂细致的工作，才能保证为工程地质勘察提供可靠的分析数据。
参考文献
[1] 张忠苗.工程地质学[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
[2] 张留俊，王福胜，秦志坚.公路工程水质分析试验操作指南[M].西安：西北工业大学出版社，2003.
[3] 水工混凝土水质分析试验规程（DL/T 5152-2001）.
作者简介：马玉华（1969-），女，重庆人，供职于重庆一三六地质队，研究方向：岩土测试。
（责任编辑：蒋建华）