4. 地下水取样与现场测试的质量控制

腐蚀性评价的结论是否可信,很大程度上不取决于室内分析仪器有多精密,而取决于水样从含水层进入取样瓶的那一刻起,是否还保持着它在地下的真实状态。地下水一旦被抽出地表,pH、温度、溶解氧、二氧化碳分压、Fe²⁺/Fe³⁺比例都会迅速改变,而这些参数恰恰是判断混凝土结晶性侵蚀、分解性侵蚀以及钢筋锈蚀性的关键依据。因此,腐蚀性评价专项取样与常规水质简分析取样在要求上有明显差别,必须按"专项"对待。

一、专项取样要求:先明确"取什么、取多少、怎么取"

腐蚀性评价所需水样通常要满足三组指标:侵蚀性CO₂、游离CO₂、HCO₃⁻、pH、总硬度、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻、Cl⁻、矿化度,以及必要时补充的NH₄⁺、NO₃⁻、OH⁻等。其中侵蚀性CO₂和游离CO₂对暴露极其敏感,是专项取样中最容易失真的项目。取样量应按检测项目确定,一般简分析不少于500 mL,若同时做侵蚀性CO₂、全分析及平行样,宜取1.5~2 L,并分瓶盛装。

取样容器优先选用硬质玻璃瓶或聚乙烯瓶。测侵蚀性CO₂、游离CO₂、pH的水样应尽量注满容器、不留顶空,用带内衬的螺旋盖密封,减少与空气接触。测溶解氧等特殊项目才需要另加固定剂,腐蚀性评价常规项目一般不加酸保存,因为加酸会改变碳酸平衡,使侵蚀性CO₂结果失去意义——这是专项取样与一般水化学取样最容易被忽视的差别。

取样前应充分洗井。对勘察钻孔,需待孔内冲洗液被地下水置换、水温与pH稳定后方可取样;对民井或观测井,应先抽水或提水一段时间,排除井内滞留水。取样时让水缓慢流入瓶底,避免曝气产生气泡;装瓶后立即密封、贴标签,标签应写明孔号、取样深度、取样日期与时刻、水温、pH、是否加固定剂等信息。

二、现场pH与温度测定:必须现场完成

pH和温度是腐蚀性评价中变化最快的两项,不能带回室内测。现场测定应使用便携式pH计,配复合电极,测定前用pH 4.00、6.86(或7.00)、9.18标准缓冲液两点或三点校准,校准温度尽量接近实测水温。测定时将电极浸入新取水样中,轻轻搅动,待读数稳定后记录,同时记录水温。若水样温度与缓冲液温度差异较大,应启用仪器的温度补偿功能,并在记录中注明实测水温。

现场还应同步记录气温、天气、取样深度、含水层类型。对于pH接近或低于5.0、或高于11.0的异常值,应复测确认,排除电极污染、校准漂移或取样曝气造成的假象。温度不仅影响pH读数,也影响CO₂溶解度与侵蚀性CO₂的计算,因此水温必须与pH同时、同点、同次测定。

三、保存运输时限与防污染、防暴露操作

水样保存的核心是"低温、避光、密封、限时"。一般水样应在4℃左右冷藏、避光保存,尽快送检。pH和温度应现场测定;侵蚀性CO₂、游离CO₂宜在取样后尽快分析,通常要求24 h内完成,条件允许时越短越好;SO₄²⁻、Cl⁻、Ca²⁺、Mg²⁺、总硬度等相对稳定项目,按规范一般可保存至7 d左右,但也不宜久置。运输过程中应使用保温箱加冰袋,瓶间填充缓冲材料防止碰撞破损,避免阳光直射和高温车厢。

防污染要点包括:取样瓶一次性使用或彻底清洗,不用手直接接触瓶口内侧;取样器、抽水管材质应不与水样反应,避免使用易溶出有机物或金属的软管;同一钻孔不同深度取样时,先浅后深或彻底清洗取样器,防止层间交叉污染;现场测定pH后的电极冲洗水不得回流入样瓶。防暴露要点则是:注满、少顶空、快密封、少倒腾,测定时取出的水样不得再倒回原瓶。

特别提醒:侵蚀性CO₂水样若在开口容器中放置、曝气或加酸保存,CO₂会逸出或碳酸平衡被破坏,测得的侵蚀性CO₂往往偏低,可能导致对混凝土侵蚀性判断偏于不安全。此类水样必须注满密封、低温、限时送达。
腐蚀性评价专项取样与现场测试质量控制链 ① 洗井与准备 充分洗井置换滞留水 水温、pH 趋于稳定 玻璃瓶/聚乙烯瓶洗净 标签、保温箱就位 ② 专项取样 缓慢流入瓶底,避免曝气 注满、少顶空、快密封 CO₂/pH 样不加酸保存 分瓶盛装,记录孔深 ③ 现场 pH / 温度 缓冲液校准 pH 计 电极浸入新样,读数稳定 同步记录实测水温 异常值复测确认 ④ 保存与运输 4℃ 冷藏、避光 保温箱加冰袋防碰撞 限时送检、交接登记 避免高温与阳光直射 样品保存时限(示例控制值,按规范与项目要求执行) pH、温度:现场测定 侵蚀性/游离 CO₂:尽快,宜≤24 h HCO₃⁻、总硬度:宜短 SO₄²⁻、Cl⁻ 等:≤7 d 暴露与污染 → 结果失真 • 开口放置、曝气:CO₂ 逸出,侵蚀性 CO₂ 偏低 • 加酸保存:碳酸平衡被破坏,CO₂ 结果失去意义 • 取样器/软管溶出物:污染水样,干扰离子测定 • 层间交叉污染:上下含水层数据混淆 • 高温、久置:pH 漂移,组分变化 正确操作 → 数据可用 • 注满密封、低温避光、限时送检 • pH、温度现场同点同次测定并记录 • 取样瓶一次性或彻底清洗,不回流 • 标签完整:孔号、深度、时刻、水温、pH • 异常值复测,平行样校核 发现异常 → 复测 / 重新取样

四、现场记录与结果判读的衔接

取样与现场测试的记录,最终要能支撑腐蚀性评价的判读。记录中至少应包含:孔号与取样深度、含水层岩性、取样日期与时刻、天气与气温、实测水温、现场pH、取样量、容器材质、是否加固定剂、送检时刻与检测单位。判读时,若发现pH与HCO₃⁻、侵蚀性CO₂之间关系异常(例如HCO₃⁻很低而侵蚀性CO₂异常偏高或偏低),应首先怀疑取样暴露或保存不当,而不是直接下结论。

以一个教学示例说明:某场地两个钻孔,A孔水样注满密封、4℃冷藏、6 h内送达,测得pH 6.4、侵蚀性CO₂ 28 mg/L、HCO₃⁻ 95 mg/L;B孔水样用开口瓶盛装、常温放置约30 h后送检,测得pH 7.1、侵蚀性CO₂ 9 mg/L。两孔含水层相近,B孔数据明显偏低,更可能是CO₂逸出所致,应重新取样复测,而不能据此判定B孔无侵蚀性。这类对比正说明:腐蚀性评价的可靠性,首先建立在取样与现场测试的质量控制之上。

可执行要点速记:洗井稳定再取样;注满密封少顶空;CO₂样不加酸;pH温度现场测;4℃避光限时送;标签记录要齐全;异常数据先复测。