碳酸根(CO?2?)、重碳酸根(HCO??)與總堿度檢測概述
水體的堿度是一個重要的水質指標，它反映了水中能夠接受氫離子（H?）以中和酸性物質的能力，主要歸因于弱酸陰離子的存在，其中碳酸根離子（CO?2?）和重碳酸根離子（HCO??）是最主要的貢獻者。總堿度（Total Alkalinity, TA）則是衡量水中所有能與強酸發生中和作用的物質的總量，通常以碳酸鈣（CaCO?）的毫克每升（mg/L）表示。準確檢測碳酸根、重碳酸根及總堿度對于評估水體緩沖能力、腐蝕性、適用性（如飲用水、工業用水、養殖用水）以及理解水化學過程（如碳酸鈣沉淀、二氧化碳溶解平衡）至關重要。在環境監測、水處理、地質勘探、水產養殖等領域具有廣泛應用。
檢測項目
核心檢測項目包括：
1. 碳酸根離子 (CO?2?) 濃度： 指示水體中強堿度部分。
2. 重碳酸根離子 (HCO??) 濃度： 指示水體中弱堿度部分，通常是最主要的堿度來源。
3. 總堿度 (TA)： 水中所有能與強酸作用的陰離子（主要是HCO??, CO?2?, 以及少量的OH?, HSiO??, H?BO??, HPO?2?, HS?等有機/無機弱酸根）的總和，以等當量的CaCO?濃度表示。
主要檢測儀器
根據選用的檢測方法，常用儀器包括：
1. 酸堿滴定法 (最常用)：
- 精密滴定管（如25mL或50mL）
- 錐形瓶或燒杯
- pH計（帶溫度補償功能）及其復合電極 - 用于電位滴定法
- 磁力攪拌器
- 自動電位滴定儀（提高精度和效率）
2. 分光光度法 (較少用于總堿度，可用于特定成分)：
3. 離子色譜法 (IC)：
- 離子色譜儀（配抑制電導檢測器） - 可同時分離測定多種陰離子，包括CO?2?和HCO??（HCO??通常以其在柱內轉化為CO?的形式間接測定）。
4. 計算法：
- 基于測得的總溶解無機碳(DIC)和pH值，結合碳酸平衡常數進行計算（需要精確的pH計和DIC分析儀）。
主要檢測方法
1. 酸堿滴定法 (適用于總堿度及區分CO?2?/HCO??)： 這是最經典和廣泛應用的標準方法。
- 原理： 用已知濃度的強酸標準溶液（通常為鹽酸或硫酸）滴定水樣至特定的理論終點（如酚酞終點pH~8.3 和 甲基橙終點pH~4.5，或用電位滴定法確定終點的pH值）。通過消耗的酸量計算總堿度。結合兩個滴定終點（酚酞堿度和總堿度）可以計算出水樣中OH?, CO?2?, HCO??各自的含量（如果存在）。電位滴定法利用pH電極連續監測pH變化，通過繪制pH-滴定體積曲線或微分曲線確定精確終點（如pH=4.5或pH=4.2用于海水），靈敏度更高，適用于有色或渾濁水樣。
- 步驟簡述： 標定酸標準溶液 → 取適量水樣 → (可選) 滴定至酚酞終點 → 記錄酸體積V1 → 繼續滴定至甲基橙終點（或電位終點pH=4.5）→ 記錄總酸體積V2 → 根據公式計算各組分濃度及總堿度。
2. 離子色譜法 (IC)：
- 原理： 利用離子交換色譜柱分離水樣中的陰離子，通過電導檢測器檢測。碳酸根（CO?2?）可直接測定，而重碳酸根（HCO??）在色譜柱的堿性淋洗液條件下會部分轉化為CO?2?，或通過特定的前處理/柱切換技術測定，有時報告為“碳酸氫鹽峰”。總堿度不能直接得出，需結合其他數據計算。
- 特點： 可同時測定多種陰離子，自動化程度高，靈敏度好。但設備成本較高，且對HCO??的直接測定不如滴定法成熟穩定。
3. 計算法：
- 原理： 如果已知水樣的pH值和總溶解無機碳（DIC，即CO?(aq) + HCO?? + CO?2?的總和）濃度，并知道不同溫度下的碳酸解離常數（K?, K?），即可通過碳酸平衡方程組精確計算出HCO??和CO?2?的濃度，進而計算出總堿度（TA = [HCO??] + 2[CO?2?] + [OH?] - [H?] ≈ [HCO??] + 2[CO?2?]）。
- 要求： 需要高精度的pH計（±0.01單位）和準確的DIC分析儀（如非色散紅外法NDIR檢測酸化后釋放的CO?）。
主要檢測標準
國內外廣泛采用的標準方法主要包括滴定法：
1. 中國國家標準 (GB) 和環境保護行業標準 (HJ)：
- HJ 84-2016 《水質 無機陰離子（F?, Cl?, NO??, Br?, NO??, PO?3?, SO?2?, SO?2?）的測定 離子色譜法》： 雖然主要針對其他陰離子，但擴展方法或特定條件下可用于CO?2?（有時包括HCO??）測定。
- 《水和廢水監測分析方法》(第四版增補版)： 其中詳細規定了酸堿滴定法（電位滴定法和指示劑法）測定總堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽的標準操作程序（方法編號： 2.2.6 電位滴定法， 2.2.5 指示劑滴定法）。這是國內環境監測最常用的依據。
2. 美國標準方法 (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater)：
- 2320 B. Alkalinity (Titration Method)： 經典的指示劑滴定法（酚酞和混合指示劑/甲基橙）。
- 2320 B. Alkalinity (Potentiometric Titration)： 電位滴定法，被視為更精確的方法，尤其適用于有色、渾濁或含余氯的水樣。
- 4110 B. Determination of Inorganic Anions by Ion Chromatography： 離子色譜法測定陰離子，包括碳酸根/重碳酸根。
3. 國際標準化組織 (ISO) 標準：
- ISO 9963-1:1994 Water quality - Determination of alkalinity - Part 1: Determination of total and composite alkalinity： 滴定法。
- ISO 14911:1998 Water quality - Determination of dissolved Li?, Na?, NH??, K?, Mn2?, Ca2?, Mg2?, Sr2? and Ba2? using ion chromatography - Method for water and waste water： 主要用于陽離子，但相關陰離子方法標準也遵循類似原則。
注意事項
- 樣品保存： 水樣應盡快分析。如需保存，應冷藏（4°C）并避免曝氣（防止CO?逸散或溶
CMA認證
檢驗檢測機構資質認定證書
證書編號：241520345370
有效期至：2030年4月15日
CNAS認可
實驗室認可證書
證書編號：CNAS L22006
有效期至：2030年12月1日
ISO認證
質量管理體系認證證書
證書編號：ISO9001-2024001
有效期至：2027年12月31日
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