淺談減小酸雨PH和K值觀測誤差的措施

易建平　易恒　張禮林　肖研??

摘要：酸雨觀測為研究酸雨的時空分布和長期變化趨勢提供寶貴的科學數據。目前酸雨觀測站主要依靠有關儀器在人工操作下完成PH和電導率K值的測量。因此，本文從儀器使用與維護、標準緩沖溶液配制、酸雨測量儀器的標定、降水樣品采集及操作規程等方面，分析了酸雨觀測的注意事項，提出減小酸雨PH和K值觀測誤差的措施。

關鍵詞：酸雨觀測；降水樣品采集；操作規程

酸雨觀測主要包括標準緩沖溶液配制、水樣采集與存放、電極維護、儀器校準、降水酸堿度pH值及電導率K值測量等步驟，每個步驟都有可能造成觀測結果的誤差，影響觀測記錄的準確性。在酸雨研究和治理中需要正確的數據作保障。因此，如何提高酸雨觀測數據的準確性，也是科研人員和觀測員在不斷探索的方向。

1 觀測環境要求

室內溫度、濕度應達到酸雨觀測規范要求，為了保證溫度10℃～30℃、相對濕度<85%的工作環境，應配備功率不小于3匹的空調。PH計要求供電電源達到和滿足AC220±22V50±0.5Hz，交流電源應保證良好接地，否則，會導致溫度、PH讀數不穩定，影響PH值準確測量。臺面應鋪厚度為0.1cm以上塑料板或橡皮板，安置應穩固、水平，應避開太陽直射，經常保持儀器干凈整潔。配備冷藏電冰箱，用于存放降水樣品等。

2 純水、標準緩沖溶液要求

純水是配制標準緩沖溶液、3M氯化鉀溶液、清洗器皿等的溶劑，是提高酸雨觀測質量的關鍵，純水K值應≤5微西門子每厘米（μS·cm1）。嚴格按規范要求配制、使用和保存標準緩沖溶液。

3 做好設備維護保養工作

正確檢定、維護和使用儀器是減小測量誤差、提高觀測精度的關鍵。要注意保持實驗室的清潔衛生，嚴禁吸煙，吸煙使酸雨PH值降低。pH電極使用半年以后，降水樣品的pH值測量值一般會出現系統性的負偏差，且pH值越低的水樣，偏差量越大。原因是pH電極超期使用，或由于電極質量不良、保養使用不善，pH電極提前老化。為避免由于復合電極老化影響測量的準確性，須在每年4月定期更換新的復合電極，新購PH復合電極套管中的KCL溶液由于運輸途中受到顛簸可能產生氣泡，如果直接活化用于測量，則會引起PH測量誤差，可以選用下述一種方法或兩種方法交替使用來排除氣泡，然后在3MKCL溶液中浸泡24h以上，進行活化。

（1）撞擊法：用手握住復合電極的球泡部位，使球部處于掌心，然后，將此手的下端在墊有軟物的桌上自上而下撞擊（要盡量保持復合電極的垂直），直至氣泡排盡為止；或者，一手握住PH復合電極中部，球泡在下，然后用手腕在另一只手掌上自上而下撞擊，直至氣泡往上排盡為止。

（2）甩動法：站在空曠處，用手緊握復合電極上半部用力甩動，直至氣泡排盡為止。

實踐發現，一周左右應測試電導電極純水保養液K值，如果K值<5.0，應及時更換純水；檢查復合電極外參比溶液位，應保持在加液孔下10mm處，電極保護套內留約高18mm高的3M氯化鉀保護液，降低時應及時添加溶液至規定位置。

4 液態和固態降水采樣及測量操作

如果使用受灰塵污染的容器采樣，將造成降水樣品堿性增加、K值變大，因此用于降水采樣收集和存放的容器，使用前后均要清洗干凈；經常使用的器皿可用純水滌蕩。

若88時一個降水采樣日內有數次降水過程，則進行多次全樣混合采樣，水樣中如含有昆蟲、樹葉等雜物，應用潔凈的鑷子夾出，并將其合并為一個降水樣品，并加蓋。冬季出現凍雨時，采樣桶內降水呈固態，雨淞和雪難以全部融化，不能保證全樣混合采樣，測量PH、K值會出現明顯偏差。因此，冰凍地區采樣桶架應敷纏加熱帶溫控調節供酸雨桶加熱，保證桶內降水呈液態（2℃左右），以利于降水全樣混合采樣，減小PH、K值測量偏差。降水量達到1.0 mm時，必須采集一個日降水樣品（<1.0 mm時則倒凈降水樣品），視降水樣品的渾濁情況，靜置，使混濁物沉淀，再將澄清的樣品轉移到測量用的燒杯內，這樣能縮短降水樣品與室溫平衡的時間，但平衡時間一般不超過2小時，在溫度平衡過程中，應蓋上潔凈的表面皿，以防灰塵污染降水樣品。如降水樣品超過100ml，可將降水樣品置于兩個50ml的燒杯內，分別測量pH值和K值。如降水樣品總量不足100ml，則只轉移至一個燒杯內，且必須遵循“先測電導，后測pH”的操作規程。如果測量順序顛倒，那么K值測量值會出現較大正偏差。因為pH值測量過程中，pH電極存在微弱的電極液滲漏（屬正常現象），導致被測水樣電導升高。測量pH時，儀器預熱1小時左右顯示數據會相對穩定。按規范做好儀器校準工作。測量pH值時，一般適當延長溶液攪拌時間，待溶液靜止后再測定；對于測量pH4～5、pH5～6、pH6～7范圍的樣品，測量平衡時間一般分別為（1.9±0.8）min、（4.6±1.9）min、（5.6±1.3）min。

5 結語

綜上分析，為了減小酸雨觀測誤差，觀測員必須加強酸雨觀測業務規范和技術規定的自我學習，熟練掌握酸雨觀測工作的各項要求及儀器性能和日常維護方法，嚴格按照酸雨觀測業務規范操作。還要具備高度的工作責任心和職業道德，并在實際工作中認真總結觀測經驗。只有這樣，才能獲取準確可靠的酸雨觀測數據。

參考文獻：

[1]中國氣象局.酸雨觀測業務規范[M].北京：氣象出版社，2005.

[2]中國氣象局.酸雨觀測業務系統軟件操作手冊[M].北京：氣象出版社，2005.

[3]湯潔，俞向明，程紅兵，等.2010.酸雨觀測中pH 測量負偏差來源.應用氣象學報，Vol.21（4），458463.

作者簡介：易建平（1963），男，高工，長期從事地面氣象測報工作。