環(huán)境監(jiān)測中pH平均值的計算探討

段艷華

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

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測，PH平均值，計算

在環(huán)境監(jiān)測中pH平均值的計算過程中，采取的計算方法會直接影響計算的效果，所以，一定要采取更好的計算方法，提高環(huán)境監(jiān)測中pH平均值的計算的效果。

1、常用的pH平均值計算方法

1.1 算數(shù)平均值

如果對pH值取算數(shù)品均值，則會與實際情況有非常大的偏差，比如求以下三個pH值的平均值：5.00、8.00、8.00，如果以算數(shù)平均值計算，得到的結(jié)果為7。很顯然，如果將等量的以上三個不同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

在國家環(huán)保局1986年版《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》第二冊中規(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步，但是在現(xiàn)實計算中，也會出現(xiàn)一些問題?！端岢两当O(jiān)測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，pH是酸沉降監(jiān)測中濕沉降監(jiān)測必測項目之一。在每月的降水監(jiān)測統(tǒng)計表中，降水pH平均值和酸雨pH平均值是統(tǒng)計編報工作中必須計算的兩個重要指標(biāo)。《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，pH是地表水水質(zhì)監(jiān)測必測項目，《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》也把pH作為必測項目之一。在所有水質(zhì)監(jiān)測工作中，統(tǒng)計編報也要遇到pH平均值的計算問題。

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個溶液pH值的平均值。因此，各溶液對pH平均值的貢獻，不僅取決于它的[H+]濃度，而且還決定于該溶液貢獻多大的體積。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-將向左移動以達到新的平衡。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。此時混合溶液中仍有氫氧根離子存在，其濃度為[OH-]總=10-14[H+]總?；旌先芤褐械臍溲醺x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，因此通過公式計算有：

[OH-]總=[OH-]剩，則：pH平均=14+log[OH-]剩。

3、實驗結(jié)果與討論

3.1 實驗

取相同體積的已知pH值的水溶液于燒杯中混合均勻。測定混合溶液的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（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。

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30min，并用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對儀器進行校正，同時進行溫度補償校正。每次測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。對預(yù)先準(zhǔn)備的五種水樣的pH進行測定。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，測定其pH值，pH=10.30。

3.2 討論

上述實驗中五種水樣的pH值分別為：7.15、4.52、10.98、10.60、8.64，等體積混合水樣的實際測定值為pH=10.30。

3.2.1 如果用1986年版《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》第二冊和《四川省環(huán)境監(jiān)測編報技術(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)法計算：pH平均=5.22，顯然此計算結(jié)果不符合實際情況。

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

3.2.3 運用本法

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

該計算結(jié)果和實測值非常接近，反映了實際情況。

3.2.4 對于溶液pH≈7的pH平均值的計算，運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

計算結(jié)果符合實際。

3.2.5 前面pH=6和pH=8求pH平均的例子，用本方法計算。

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

計算結(jié)果和實際情況相符。

4、結(jié)束語

綜上所述，本文對環(huán)境監(jiān)測中pH平均值的計算的方法和對策進行了分析，研究了環(huán)境監(jiān)測中pH平均值的計算的一些比較可行的手段，可供今后計算參考。

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（作者單位：安徽省界首市環(huán)境保護監(jiān)測站）