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。
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。