【入门篇】环境分析系列：化学指标的测定

化学指标的测定

1. pH

pH是一项重要的水质指标，它对化学和生物化学反应有着重大影响，在水质监测中普

遍受到重视。天然水的pH多在6.8~8.5之间，工业废水的pH因其含酸碱量不同而有较大差异，测定的方法有pH计法和pH试纸法。

(1) pH计法

此法是以饱和甘汞电极为参比电极，以玻璃电极为指示电极，与待测溶液(如水样)组成电池。此电池的电动势符合能斯特方程，电池的电动势E与试液的pH存在线性关系。因此可以通过测定电池的电动势来确定被测试液的pH。实际测定时以pH缓冲溶液对仪器校正定位，然后在测定试液时直接读取pH值。

pH计带有温度补偿装置，以校正温度对电极的影响。在测定pH> 10时产生“钠差”,使读数偏低。克服“钠差”的方法是采用低钠差玻璃电极，或用与水样的pH值相近的标准缓冲溶液对仪器进行校正。

(2) pH试纸法

pH试纸利用酸碱指示剂在不同pH值表现出不同颜色的原理制成。测定时将pH试纸沾上水样，观察试纸颜色的变化，与标准色列进行比较，确定水样pH值。pH试纸法测定快速、简便，但测定结果较为粗略，准确度差。

2. 氧化还原电位En

天然水体中存在着无机、有机物质和活的生物体，不断进行着多种复杂的化学和生物化学过程，其中氧化还原过程占有重要的地位。

水体中存在着的氧化还原体系，重要的有氧体系、铁体系、锰体系、硫体系以及各种有机物体系(包括能起氧化还原反应的有机酸类、酚类、醛类和糖类等化合物)。这些氧化还原体系中的物质所处的状态不同，决定了水体的氧化还原状况。水体的氧化还原状况，可用氧化还原电位来表达，它与三氮盐的转化以及有害物质( 如硫化氢等)的产生，都有密切的关系。

测定表明，当水体的氧化还原电位在-100mV时，就散发出恶臭。

原理：在既含氧化态又含还原态的某些物质的溶液中，若插入像铂一类的贵金属电极,电极与溶液之间便产生电位差，该电极与标准氢电极组成电池时的电动势就是该电极的电位，称为氧化还原电位，常用En表示。

En能反映水体的氧化还原状态，是水体综合指标之一。

在实际测定中，以铂电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，用毫伏计或pH计测量电动势，仪器以标准电位溶液(如硫酸亚铁铵硫酸高铁铵溶液)校正。测得的电位值要换算成相对于标准氢电极的电位值。

换算方法:

当铂电极为正极时：

Eh= E测得值十E饱和甘汞(t℃)

当铂电极为负极时：

Eh= E饱和甘汞(t℃)- E测得值

3.碱度

水的碱度是指水的中和氢离子能力的量度，该指标与水的缓冲能力有关。测定方法采用中和法，以强酸(如HCl)滴定水样，甲基橙为指示剂，根据滴定到达终点时所消耗一定浓度的盐酸体积，计算水样的碱度，单位为mol/L。若以CaCO3的mg/L表示碱度，则可通过下式进行换算:

4.硬度

水的硬度是水中钙、镁离子浓度的量度，测定方法常采用络合滴定法，以乙二胺四乙酸(EDTA)作为滴定剂，铬黑T为指示剂，滴定到水样溶液的颜色由红变蓝为终点，根据消耗一定浓度EDTA的体积，计算水样的硬度，以每升水样消耗EDTA摩尔数(即水样钙、镁离子的物质的量浓度)表示硬度。工业上也常以相当于多少CaCO3 (mg/L) 来表示硬度，它们的关系为：

还有一种常用的硬度单位是德国度，1德国度相当于1L水中含有10mg CaO，因此：

1德国度=(10/56)mmol/L(式中56为CaO的相对分子质量)。

硬度的测定也可采用原子吸收分光光度法，通过分别测定Ca、Mg离子浓度求得。