温泉水稳定化研究

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我国温泉水资源十分丰富,分布广泛。同时我国开发利用温泉有悠久的历史,在养生、医疗、旅游等方面有着广泛的应用,温泉开采利用量以每年近10%的速度增长。按照温泉出露的情况统计,云南、西藏、广东、四川和福建温泉出露的数量最多,约占全国温泉总数的70%。其中西藏地区属于高温地热资源集中地,很多温泉水都具有很高的水温,地热资源可谓异常丰富,西藏地区的温泉水开发利用更是列为了国家规划建设的重点项目。为了充分利用开发西藏地区的地热资源国土资源部开展了西藏典型地热田地热水科学利用研究公益性项目。在人们逐渐加大温泉水的保健、医疗、养生等功能利用的同时,往往忽略了温泉水的不合理利用对环境和人体健康带来的危害。为更清楚的界定温泉水的类型及作用,区分温泉的医疗、保健、养生等功能,需要对温泉水中的各种化学元素的含量进行准确分析。由于温泉水分析没有相应的标准方法,故需要对温泉水水化学组成检测技术进行详细研究。温泉水水化学组成检测技术最为重要的一个环节是温泉水的采集及其稳定化,以确保分析测试的准确度和精密度。文章拟从三个方面对温泉水的采集及其稳定化进行详细的探讨。第一,通过对5个典型的温泉水现场采样、现场分析水温、溶解性气体、硫化氢、Eh及实验室后续对比分析,筛选出温泉水样保存及预处理的最佳方法。第二,由于温泉水水温一般高于环境温度,其温度一般在40~80℃,根据这个特点拟在5个典型的温泉水现场测定温泉水温、大气压力以及更换不同的取样方式等方法来了解外界条件对水样稳定化的影响。第三,一般温泉水中都有硫化物,高含盐量,水体水质复杂等特点,论文拟通过对5个典型温泉水中的硫化氢含量、含盐量、微量元素等的分析,详细了解水样组成对温泉水样稳定化的影响。通过深入的研究,获得结论如下:(1)为探索温泉水的保存及稳定化。参照《饮用天然矿泉水检测方法》及《水质采样样品的保存和管理技术规定》推荐的预处理和保存方法完成样品的稳定化;通过大量实验结果证明,标准推荐的部分方法简单、可行,温泉水分析样品按标准推荐方法完成稳定化处理。(2)温泉水出露地表后水温及环境氧分压的影响,破坏了温泉水的氧化还原体系。现场分析发现温泉水样随着自然放置时间的增长,水样氧化还原电位逐渐升高。这主要是由氧分压增大、硫化物逸出、温度降低而引起。在温泉水出露地表后0~20min内,引起溶液中Eh急剧增大的主要原因是温泉水温的降低。在20min~100min内,引起溶液中Eh持续增大的主要原因是温泉水中硫化氢气体的逸出和环境空气中氧气向溶液中扩散。100min后溶液Eh变化的主要原因是进入溶液中的氧气继续氧化一些低价金属离子,最终溶液的Eh慢慢趋于稳定(3)氧分压的增大导致温泉水样在自然放置条件下,样品中的砷逐渐从以三价砷为主转化为五价砷为主,约一个月后,样品中砷全部以五价砷形式存在。样品中硫离子也存在类似变化,只是负二价的硫离子转化为正六价的硫离子,形成硫酸根稳定存在于水中。铁、铬在温泉水中也存在相同的转化规律,自然放置过程中,温泉水中三价铁、六价铬浓度越来越高,二价铁、三价铬浓度相应降低,直至全部转化为高价态。这些外界条件的变化是造成温泉水中变价元素不易准确测定的基本原因。(4)大部分温泉都具有硫化氢、高含盐量、水质复杂等特点。在现场用EDTA络合滴定法测定钙时发现,由于硫离子的强还原性使指示剂滴入试样中立刻变色,无法滴定。硫离子对磺基水杨酸分光光度法测定铁产生正干扰,二氮杂菲分光光度法测定铁产生负干扰。溶解的硫化氢气体对硅钼蓝分光光度法测定偏硅酸干扰非常严重,水样中硫化氢代替了1,2,4-氨基萘酚磺酸还原剂,使测定体系抢先还原,显示出硅钼蓝颜色。上述问题均可采用水样自然放置4天,或通空气强制驱赶温泉水中硫化氢,可以消除硫离子对钙、镁、铁、偏硅酸测定的影响。
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