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水样分析中化学成分的对比分析吴琼

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：吴琼

[导读] 摘要：本文通过对某水源水样的研究，对水样中的化学成分进行了比较分析。

        大庆石化公司质量检验中心黑龙江省大庆市 163000
        摘要：本文通过对某水源水样的研究，对水样中的化学成分进行了比较分析。为了分析结果，采集了一个水源的样本。在采集过程中，将特殊群体和普通群体分开。通过组间离子比对和同组离子比对，对水样的化学成分进行了详细分析，并采用单变量法对变量进行控制，取得了较好的结果。并通过化学成分的对比分析得出结论：两种离子之间的相关性是否显著，与研究区岩溶水中的离子是否为主要离子有关。
        关键词：水样分析；化学成分；对比分析
        1 水源地地质条件
        本次采集的水样水源状况与A流域B河二级支流C河中上游相似。该水源地集水能力较强，地下水较为丰富。该水源地地下水主要由大气降水补给，大气降水一般通过岩溶孔隙补给，部分由河谷洪水垂直入渗补给。如果不在可溶岩分布区，则大气降水将通过其他裂隙补给。地下水补给受气候、地形、岩性等多种因素控制。也正是由于岩性的不同，地下水的径流方式也会有很大的不同。在溶岩分布区，大部分地下水会聚集在岩溶裂隙中。
        地下水的运动受补给来源和补给方式的控制，这种控制非常严格。在径流排泄区，河谷洪水由上游向下游缓慢移动，在基岩构造带逐渐转化为岩溶裂隙水。地下水主要通过两种方式排泄：侧向流出和蒸散。
        2水源地地下水化学特征
        2.1 表生带水化学成分特征
        在表生带水与碳酸盐岩的相互作用过程中，由于CO2的丰度，水对碳酸盐岩的溶解不再受CO2分压的控制，可以不断溶解碳酸盐岩的局部方解石，导致水中HCO3-浓度不断升高，而H+浓度逐渐降低。此外，水本身的电解反应使电解后的H+和oh-与其他矿物结合，从而改变了水原来的化学成分。
        2.2 深水化学成分特征
        当地下水埋深较大时，它不再只是从岩石中挤出，不再仅仅起到溶解方解石的作用。再加上电解水，H+和oh-不断与新矿物结合，促进水的合成。深层地下水足够深，所以深层地下水是一个封闭系统，所以大气中的二氧化碳不能加入到反应中。水与碳酸盐岩的反应与初始阶段岩石成分相似，但随着反应的不断发生，HCO3-和Ca2+的浓度开始显著降低。反应开始时，CO2分压相对稳定，但随着反应的发生，CO2分压会降低，水溶解碳酸盐岩的能力会越来越弱，直至完全丧失这种能力。因此，碳酸平衡强烈地控制着岩溶裂隙水化学成分的形成和发展。
        2.3不同水样的化学组成特征
        本研究共采集6组水样，其中地表水样1组，地下水样5组。
        地表水样取自C河，酸碱度属弱碱性水。水化学类型为HCO3*so4 ca*mg，盐度为320mg/L，属淡水。HCO3-含量为170mg/L，SO42-含量为61mg/L，Ca2+含量为70mg/L，Mg2+含量仅为7Mg/L。
        相比之下，其他五组的结果与本组有显著差异。五组水样的水化学类型与地表水相同，但化学成分含量不尽相同。这5组水样的酸碱度表明，水样属于中性弱碱性水，盐度小于500mg/L，也属于淡水，但HCO3-含量为200-350mg/L，SO42-含量为12-120mg/L，Ca2+含量为52-82mg/L，Mg2+含量为50%仅14-34.9mg/L。
        水的化学成分不是必然的结果，它会受到周围环境的影响。地球自身的水与岩石和土壤发生反应，产生某些化学成分，但外界因素也可能影响化学成分的形成。此外，水还需要与大气和生物圈进行交换。同时，化学成分也发生了变化。因此，水源的不同部位有其特定的化学成分。
        3水源地水样化学成分分析
        本研究共有7种化学成分，分别为K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-和HCO3-。由于K~+和Na~+的性质相似，且K~+和Na~+的含量不够，在比较中可以归为同一类，所以在浓度比较中只有6种离子。
        通过实验结果，我们可以对本研究中水源的化学成分有一定的了解。

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结果表明，Ca2+和Mg2+、Mg2+和Cl-、Ca2+和HCO3-的相关系数很低，即三对之间的相关性不显著，协同作用很弱，一个因素的变化对另一个因素的影响不显著；其余12对离子浓度表明两者之间的相关系数较高，且相关性明显。
        在这6个样品中，有4组是岩溶水样，其中一组是在河床上取样，混入一部分C河水，另外两组是非岩溶水样，也在寻找岩溶对水样化学成分的影响。将三组特殊样品与普通样品进行比较时，应分别对普通样品进行分析。单一变量后，在不同的条件下会得到不同的结果。
        3.1裂隙水
        裂隙水结果表明，该水样中Mg2+浓度为16mg/L，低于其他三组岩溶水样。其他三组数据为23-35mg/L，差异至少7Mg。与HCO3-相比，其他三组岩溶水样的HCO3-含量均达到255mg/L，最高甚至达到340mg/L，而裂隙水的HCO3-含量仅为200mg/L，且岩溶水样的HCO3含量较低，浓度远高于裂隙水。
        3.2河水
        该组水样的Mg2+浓度为7.2mg/l，其余三组岩溶水样的Mg2+浓度为23-35mg/l。岩溶水样的Mg2+含量远高于C河水，C河水的HCO3-浓度为170mg/L，低于裂隙水。因此，该水样的Mg2+含量与岩溶水样有较大差异。
        3.3岩溶水
        本组水样中Mg2+的浓度为14mg/L，与上述浓度相比，本组水样中Mg2+的含量低于其他三组，相差9mg以上。混合C饮用水的岩溶水样中HCO3-的浓度为190mg/L，其他三组岩溶水样中HCO3-的浓度远高于本组。
        将上述三组特征水样与其他三组普通岩溶水样进行对比，不难发现裂隙水、C河、C河岩溶水中Mg2+和HCO3-的含量明显低于其他三组岩溶水中的含量，这也是造成上述三组岩溶水中Mg2+和HCO3-含量降低的原因Ca2+与Mg2+、Mg2+与Cl-、Ca2+和HCO3-的相关性不明显。
        3.4三种常见岩溶水化学成分的比较
        从新一轮的检测结果来看，普通样品的检测结果与之前并不完全相同。Ca2+与Mg2+、Ca2+与HCO3-之间的相关性变高，相关性开始显著，但Mg2+与Cl-之间的相关性仍然不显著，因为Mg2+是研究区的主要离子，Cl-是次离子。
        此外，值得注意的是，将六组水样一起比较时，Ca2+、HCO3-、Mg2+和SO42-之间的相关性是明显的，但在三组普通水样的比较中，三对之间的相关性变得不显著，这说明研究中可溶岩的石膏含量面积较小，这与可溶岩本身的成分一致。
        不同水样的不同结果表明，两种离子之间的相关性是否显著，与研究区岩溶水中的离子是否为主要离子有关。
        结论
        不同水源地，采集的水样对结果有一定影响，本文针对的是C河中上游水源地。水源地的化学特征表明，水源地的不同位置会使水源地的化学成分不完全相同，如地表水和地下水，因条件不同而不同。通过对6种离子的两两对比实验，发现离子间的相关性是否显著，与该离子是否为研究区的主要离子有关，在不同的环境下，其结果会略有不同，如裂隙水、岩溶水的选择等然后选取三组普通岩溶水，为了得到更好的结果，结果表明，对水样的化学成分比较分析更为详细。
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