李永林, 馮源強, 周會東, 胡亞燕, 杜建軍, 次卓嘎, 柳 誠

(西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局中心實驗室, 西藏 拉薩 850033)

我國地?zé)豳Y源豐富, 中國熱能發(fā)展報告數(shù)據(jù)顯示(2018)我國淺層/中深層地?zé)崮芤堰B續(xù)多年位居世界第一。 地?zé)崴捎谔幱诘貧ど钐幨艿責(zé)嶙饔枚纬? 受地質(zhì)條件所影響, 不同的地質(zhì)條件下形成的地下熱水, 具有其特有的化學(xué)組成, 地?zé)崴幕瘜W(xué)成分提供有關(guān)地?zé)崴膩碓醇盁醿囟鹊刃畔1], 對其研究將有助于更好地保護和開發(fā)利用地?zé)豳Y源, 因此, 準(zhǔn)確的地?zé)崴瘜W(xué)分析測試結(jié)果的意義不言而喻。 在水化學(xué)分析過程中, 水樣從采集到分析期間, 會發(fā)生不同程度的物理、 化學(xué)、生物的變化, 出現(xiàn)了野外現(xiàn)場測試值高于實驗室測試值等問題[2], 這些問題不同程度地影響了地?zé)崴畼訙y試結(jié)果的準(zhǔn)確性。 目前, 已有國內(nèi)外學(xué)者在野外測試與實驗室測試結(jié)果對比做了研究, 周長松等[3]以云南宣威市巖溶泉水為研究對象, 探討 “測試滯后” 對巖溶水樣性質(zhì)的影響, 張國清等[4], 以鉛元素為例, 針對硬質(zhì)玻璃容器用兩種不同的清洗方法對保存水樣的影響情況對比進行實驗; 李敬杰等[5]用原位水質(zhì)監(jiān)測儀監(jiān)測某石油類污染地下水的6 項常規(guī)水化學(xué)指標(biāo), 研究不同測量方式、 測量深度對其產(chǎn)生的影響。 關(guān)于地?zé)崴畼? 因為其普遍具有較高的礦物含量, 采取與保存環(huán)節(jié)相比普通水樣, 待測項目是不是更容易發(fā)生沉淀、 吸附等變化, 相關(guān)研究工作還很少,目前進一步的研究仍具有重要價值。

本文以拉薩某典型地?zé)崴?Na-SO4-Cl-HCO3型水, 礦化度介于1.1 ~1.5 mg/L 之間)為研究對象, 主要參照現(xiàn)行地下水質(zhì)檢驗標(biāo)準(zhǔn)[6]、 飲用天然礦泉水檢驗方法[7], 用離子色譜、滴定法、 電感耦合等離子體發(fā)色光譜/質(zhì)譜、 原子熒光等多種儀器[8-9], 分析保護試劑、 保存時間等采取與保存環(huán)節(jié)指標(biāo),對地?zé)崴瘜W(xué)分析測試結(jié)果的影響, 為地?zé)崴牟杉４嫣峁?shù)據(jù)參考。

1 樣品采集與測試

用新的聚乙烯塑料瓶, 采樣前用10%硝酸浸泡一晝夜, 再用二次水進行清洗晾干, 采樣時用所采水樣蕩洗采樣瓶及瓶塞5 次。 采樣后根據(jù)實驗要求, 要添加保護劑現(xiàn)場加保護劑, 蓋好內(nèi)蓋, 旋緊外蓋, 用石蠟將瓶口封固。 運輸水樣過程中需控制好環(huán)境溫度。

測定分析方法: 溫度用水銀溫度計; 電導(dǎo)率用電導(dǎo)率計(上海三信)測定; 氧化還原電位用筆式 ORP 測定儀(美國Clean 公司)測定; K、 B、 Ca、 Li、 As、 SiO2、 Sr、 Fe 用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法; Mn、 Cu 用電感耦合等離子體質(zhì)譜譜法; As 用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定; 同時采用鹽酸滴定法測定含量, 硝酸銀容量法測定Cl-含量。

1.1 pH、 氧化還原電位、 電導(dǎo)率的測定

現(xiàn)場測定 1 次 pH 值、 電導(dǎo)率(EC)、 氧化還原電位(ORP), 取樣(原樣), 帶回實驗室室溫保存。 測試時間序列為4 h、 8 h、 12 h、 36 h、 60 h、 84 h、 108 h、 132 h, 結(jié)果見表1。

表1 pH、 氧化還原電位、 電導(dǎo)率測定結(jié)果Table 1 The testing results of pH, redox potential,electrical conductivity

由表1 可以看出: 地?zé)崴畼友趸€原電位隨放置時間而逐漸升高, 這是因為地?zé)崴砍龅乇砗? 水中氧化還原體系平衡迅速被破壞, 空氣中的氧使水的氧化性增強, 隨著放置時間增加, 水樣溫度降低并趨于室溫, 水樣溫度降低使水中各組分存在形式的含量產(chǎn)生變化, pH 值升高。 同時, 溫度直接影響到地?zé)崴娊赓|(zhì)的電離度、 溶解度, 電離是吸熱的過程, 溫度降低, 離子化傾向減弱, 離子遷移的動能減小, 運動變慢, 電離度減少, 導(dǎo)致電導(dǎo)率減小。

1.2 三種陰離子的測定

表2 HCO-3 、 Cl-測定結(jié)果Table 2 The testing results of HCO-3、 CO2-3、 CO2-3 、 Cl-測定指標(biāo)時間/天HCO-3/(mg/L) CO2-3 /(mg/L) Cl-/(mg/L)0(現(xiàn)場) 498.26 0 157.56 501.33 0 165.32 2 502.47 0 166.82 3 503.12 0 165.32 4 502.09 0 166.07 5 505.12 0 163.45 7 503.61 0 166.82 14 502.09 0 163.82 28 502.85 0 166.84 1

以礦化度<2 mg/L 的地?zé)崴? 由表2 可以看出, 按擬定保存條件所測得地?zé)崴械腃1-值, 采樣后密封保存在聚乙烯瓶中, 常溫下保存28 天, 其含量、 組份的比例未發(fā)現(xiàn)明顯變化, 容器對其穩(wěn)定性亦無較明顯影響。

1.3 Ca 等11 種指標(biāo)的測定

分別對原樣、 1%硝酸/鹽酸酸化樣。 進行測試比較, 酸化樣均為采樣現(xiàn)場酸化處理, 地?zé)崴懈鞔郎y元素的濃度隨保存時間的變化情況見表3 ~表5。

表3 原樣測定結(jié)果Table 3 The testing results of original water sample

表4 1%硝酸酸化樣測定結(jié)果Table 4 The testing results of water sample acidified with 1% nitric acid

表5 1%鹽酸酸化樣測定結(jié)果Table 5 The testing results of water sample acidified with 1% hydrochloric acid

考慮分析誤差, 分別對原樣、 1%硝酸酸化樣、 1%鹽酸酸化樣進行測試時間序列為 1 天、 2 天、 3 天、 4 天、 7 天、 14天、 21 天的測試對比, 結(jié)果顯示:SiO2無論是原樣保存, 還是酸性環(huán)境下保存, 其在地?zé)崴薪M分含量在3 周內(nèi)保存穩(wěn)定; As 原樣保存, 3 周損失約10%, 酸性條件無明顯變化; Fe 原樣保存, 3 周損失損失90%以上, 酸性條件保存, 損失較小; Mn 原樣保存, 3 周損失損失50%以上, 酸性條件保存, 損失較小; Cu 因含量較低(方法檢出限1 μg/L), 計算損失率結(jié)果不可靠, 但可以看出酸性條件下含量保持穩(wěn)定。

2 結(jié) 論

本文取拉薩某地?zé)崴疄檠芯繉ο? 通過采取、 保存時間、保存介質(zhì)對測定結(jié)果的影響實驗, 分別對原樣、 1%硝酸酸化樣、 1%鹽酸酸化樣的pH 等指標(biāo)進行了的測試對比。 結(jié)果表明pH、 氧化還原電位(ORP)、 電導(dǎo)率取樣帶回實驗室測試不能如實反映地?zé)崴恼鎸崰顟B(tài), 應(yīng)在現(xiàn)場測定;原樣保存28 天含量基本無變化; 樣品1%酸化處理保存于聚乙烯瓶可有效防止大部分元素水解沉淀或器壁吸附等造成的損失, 兩種酸化水樣測試結(jié)果相差不大, 但考慮ICP-MS 法測定時鹽酸介質(zhì)環(huán)境下Cl-存在干擾, 一般選擇1%硝酸介質(zhì)作為地?zé)崴畼悠繁４娼橘|(zhì), 同時建議酸化水樣也不要保存時間過長。地?zé)崴壳斑€沒有國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法, 地?zé)崴畽z測主要參照GB/T 8538-2016《飲用天然礦泉水檢驗方法》, 隨著地?zé)崴疃鹊拈_發(fā)利用, 要求檢測指標(biāo)越來越多, 加強對地?zé)崴畼悠凡扇『捅４鏃l件研究具有重要意義, 本文僅做了部分指標(biāo)研究, 在后續(xù)研究中需進一步對地?zé)崴畼颖４孢^程中其它指標(biāo)的測試,以及延長測試時間。