段艷華

摘要：本文主要圍繞著環(huán)境監(jiān)測(cè)中pH平均值的計(jì)算展開(kāi)分析，思考了環(huán)境監(jiān)測(cè)中pH平均值的計(jì)算的方法和計(jì)算的具體的措施，希望可以為今后的環(huán)境監(jiān)測(cè)中pH平均值的計(jì)算工作提供參考。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)，PH平均值，計(jì)算

在環(huán)境監(jiān)測(cè)中pH平均值的計(jì)算過(guò)程中，采取的計(jì)算方法會(huì)直接影響計(jì)算的效果，所以，一定要采取更好的計(jì)算方法，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)中pH平均值的計(jì)算的效果。

1、常用的pH平均值計(jì)算方法

1.1 算數(shù)平均值

如果對(duì)pH值取算數(shù)品均值，則會(huì)與實(shí)際情況有非常大的偏差，比如求以下三個(gè)pH值的平均值：5.00、8.00、8.00，如果以算數(shù)平均值計(jì)算，得到的結(jié)果為7。很顯然，如果將等量的以上三個(gè)不同pH值的水樣混合，在只考慮酸堿反應(yīng)的情況下得到的水樣一定是酸性，即pH<7的，因此以算數(shù)平均值求pH平均值是不可取的。

1.2 氫離子濃度[H+]水量加權(quán)法

在國(guó)家環(huán)保局1986年版《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》第二冊(cè)中規(guī)定，降水pH平均值采用氫離子濃度[H+]水量加權(quán)法計(jì)算。此方法即為求出各樣品中氫離子濃度的平均值后再由此得出pH值，此法雖然比單純求算數(shù)平均值有了一定的進(jìn)步，但是在現(xiàn)實(shí)計(jì)算中，也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。《酸沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，pH是酸沉降監(jiān)測(cè)中濕沉降監(jiān)測(cè)必測(cè)項(xiàng)目之一。在每月的降水監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表中，降水pH平均值和酸雨pH平均值是統(tǒng)計(jì)編報(bào)工作中必須計(jì)算的兩個(gè)重要指標(biāo)?！兜乇硭臀鬯O(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，pH是地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)必測(cè)項(xiàng)目，《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》也把pH作為必測(cè)項(xiàng)目之一。在所有水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作中，統(tǒng)計(jì)編報(bào)也要遇到pH平均值的計(jì)算問(wèn)題。

2、[H+][OH-]溶液體積加權(quán)中和法

本法基本原理如下：如果將n個(gè)pH值分別為pH1、pH2…pHi…pHn的溶液混合，由于各溶液的[H+]和[OH-]不同，原來(lái)各溶液自身的水電離平衡被打破，全部的氫離子和全部的氫氧根離子相互作用，中和抵消后，剩余的氫離子或氫氧根離子在混合溶液中將建立新的水電離平衡。平衡后混合溶液的pH值即為n個(gè)溶液pH值的平均值。因此，各溶液對(duì)pH平均值的貢獻(xiàn)，不僅取決于它的[H+]濃度，而且還決定于該溶液貢獻(xiàn)多大的體積。設(shè)各溶液的體積分別為V1、V2…Vi…Vn，則：

全部的氫離子的量H全+=∑[H+]iVi

全部的氫氧根離子的量OH全-=∑[OH-]iVi

其中：[H+]i=10-pHi；[OH-]i=10pHi-14。

當(dāng)H全+=OH全-，混合溶液顯中性，pH平均=7。

當(dāng)H全+>OH全-，混合溶液顯酸性，剩余氫離子的量H剩+=OH全+-OH全-，剩余的氫離子濃度為[H+]剩=H剩+V，其中V=∑Vi。

這些剩余的氫離子在混合溶液中將建立起一個(gè)新的水電離平衡?？梢岳斫鉃樵隗w積為V的純水中加入和剩余的氫離子的量H剩+等量的氫離子，水的電離平衡H2OH++OH-將向左移動(dòng)以達(dá)到新的平衡。新平衡建立后，混合溶液中總的氫離子濃度[H+]總由加入的氫離子濃度[H+]剩和水電離產(chǎn)生的氫離子濃度[H+]水組成，即[H+]總=[H+]剩+[H+]水。此時(shí)混合溶液中仍有氫氧根離子存在，其濃度為[OH-]總=10-14[H+]總。混合溶液中的氫氧根離子是由水電離產(chǎn)生的，而水電離產(chǎn)生的氫離子濃度和氫氧根離子濃度相等，因此通過(guò)公式計(jì)算有：

[OH-]總=[OH-]剩，則：pH平均=14+log[OH-]剩。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)

取相同體積的已知pH值的水溶液于燒杯中混合均勻。測(cè)定混合溶液的pH值即為這些水溶液pH平均值。

3.1.1 儀器設(shè)備

pHS-2C型精密酸度計(jì)（上海雷磁儀器廠）；雷磁E-201-C型pH復(fù)合電極；50ml大肚移液管；500ml燒杯；溫度計(jì)。

3.1.2 試劑與樣品

校正儀器用的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液；新煮沸的純凈水；五種不同pH值的水樣。

3.1.3 操作步驟

預(yù)熱酸度計(jì)30min，并用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對(duì)儀器進(jìn)行校正，同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償校正。每次測(cè)定后要用新煮沸的純凈水充分洗凈復(fù)合電極并用濾紙吸干。對(duì)預(yù)先準(zhǔn)備的五種水樣的pH進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果分別為：7.15、4.52、10.98、10.60、8.64。分別取上述五種水樣50.00ml于500ml燒杯中混合均勻，測(cè)定其pH值，pH=10.30。

3.2 討論

上述實(shí)驗(yàn)中五種水樣的pH值分別為：7.15、4.52、10.98、10.60、8.64，等體積混合水樣的實(shí)際測(cè)定值為pH=10.30。

3.2.1 如果用1986年版《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》第二冊(cè)和《四川省環(huán)境監(jiān)測(cè)編報(bào)技術(shù)規(guī)定匯編》中規(guī)定的氫離子濃度[H+]雨量（水樣體積）加權(quán)法計(jì)算：pH平均=5.22，顯然此計(jì)算結(jié)果不符合實(shí)際情況。

3.2.2 如果用算術(shù)平均法計(jì)算：pH平均=8.38，算術(shù)平均法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)定值相差近2個(gè)pH單位，也不能反映實(shí)際情況。

3.2.3 運(yùn)用本法

H全+=3.027263824×10-5

OH全-=1.3576065×10-3

溶液混合中和抵消后有OH-剩余

[OH-]剩=2.654667724×10-4>1×10-6

pH平均=14+log[OH-]剩=10.42

該計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)值非常接近，反映了實(shí)際情況。

3.2.4 對(duì)于溶液pH≈7的pH平均值的計(jì)算，運(yùn)用本方法即能得出正確結(jié)果，以6.80和7.30為例。

H全+=2.086080426×10-7

OH全-=2.626219659×10-7

[OH-]剩=2.700696167×10-8<1×10-6

[OH-]總=1.144110821×10-7

pH平均=14+log[OH-]總=7.06

計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際。

3.2.5 前面pH=6和pH=8求pH平均的例子，用本方法計(jì)算。

H全+=10-6+10-8

OH全-=106-14+108-14=10-8+10-6

H全+=OH全-，混合溶液顯中性，pH平均=7

計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況相符。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中pH平均值的計(jì)算的方法和對(duì)策進(jìn)行了分析，研究了環(huán)境監(jiān)測(cè)中pH平均值的計(jì)算的一些比較可行的手段，可供今后計(jì)算參考。

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（作者單位：安徽省界首市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站）