林國(guó)元，朱繼承

（福建省地震局水化學(xué)實(shí)驗(yàn)站，福州 350001）

可溶性硅酸比測(cè)實(shí)驗(yàn)及誤差分析

林國(guó)元，朱繼承

（福建省地震局水化學(xué)實(shí)驗(yàn)站，福州 350001）

林國(guó)元，朱繼承.可溶性硅酸比測(cè)實(shí)驗(yàn)及誤差分析[J].華南地震，2016，36（1）：83-86.[LIN Guoyuan，ZHU Jicheng.The Comparative Experiment and Error Analysis of the Soluble Silicate[J].South china journal of seismology，2016，36（1）：83-86.]

通過(guò)可溶性硅酸比測(cè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，目視比色法受肉眼觀測(cè)的影響，精度差，誤差大。分析目視比色法與光電比色法比測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩組觀測(cè)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行對(duì)比分析，且各井泉目視觀測(cè)數(shù)據(jù)的中值全部比光電觀測(cè)數(shù)據(jù)的中值小，提出以723可見(jiàn)分光光度計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)中值減去目視比色觀測(cè)數(shù)據(jù)中值的差為基數(shù)，把目視觀測(cè)的每個(gè)數(shù)據(jù)都加上各井泉相應(yīng)的基數(shù)，基本實(shí)現(xiàn)福建局各井泉兩種觀測(cè)數(shù)據(jù)的銜接。

可溶性硅酸；目視比色法；光電比色法；比測(cè)實(shí)驗(yàn)

0 引言

在福建沿海井泉水中可溶性硅酸的含量較高，可溶性硅酸測(cè)定不得不減少取樣量，采用目視比色法進(jìn)行日常觀測(cè)，一是取樣量少，對(duì)誤差起放大作用，二是人為色差影響觀測(cè)精度，使目視比色法觀測(cè)的相對(duì)誤差達(dá)到10％以上。為了改變可溶性硅酸的觀測(cè)條件，消除目視比色引起的人為觀測(cè)誤差，提高觀測(cè)精度，福建局在十.五計(jì)劃中特設(shè)立了分光光度計(jì)子項(xiàng)目。在該項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)，驗(yàn)收專家提出，由于目視比色法觀測(cè)已經(jīng)積累了十多年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，為了使目視比色的觀測(cè)數(shù)據(jù)與分光光度計(jì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)有可對(duì)比性，使目視比色法觀測(cè)數(shù)據(jù)和光電比色法觀測(cè)數(shù)據(jù)能有機(jī)地銜接，需對(duì)目視比色法與光電比色法觀測(cè)進(jìn)行比測(cè)實(shí)驗(yàn)，有利于對(duì)地震前兆數(shù)據(jù)的應(yīng)用。因此，開(kāi)展下述比測(cè)實(shí)驗(yàn)分析，并針對(duì)723可見(jiàn)分光光度計(jì)的特性，進(jìn)行系列條件實(shí)驗(yàn)，以降低可溶性硅酸的觀測(cè)誤差。

1 觀測(cè)方法簡(jiǎn)介

可溶性硅酸測(cè)量采用的比色分析法，主要有目視比色法和光電比色法。在酸性溶液（PH=1.2）中，鉬酸銨與水中可溶性硅酸反應(yīng)生成檸檬黃色硅酸絡(luò)合物，將此絡(luò)合物與一定濃度的鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行比較，測(cè)定出可溶性硅酸含量[1]。目視比色法的工作原理：通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)系列，把被測(cè)溶液在相同條件下用肉眼進(jìn)行比較，根據(jù)人對(duì)顏色的感覺(jué)判斷進(jìn)行測(cè)定。光電比色法工作原理：通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)系列，把被測(cè)溶液在相同條件下通過(guò)分光，得到的單色光通過(guò)被測(cè)溶液后投射到光電池上，光電池產(chǎn)生電流與光強(qiáng)度成正比，根據(jù)比例關(guān)系進(jìn)行計(jì)算[2-4]。兩種方法相同的是，都是以所制定的標(biāo)準(zhǔn)系列為準(zhǔn)；不同的是，前者是用肉眼同標(biāo)準(zhǔn)系列比較，來(lái)判斷顏色的深淺，是較為模糊判斷；后者是用儀器同標(biāo)準(zhǔn)系列比較，來(lái)定量顏色深淺，是較精確觀測(cè)。

下述比測(cè)實(shí)驗(yàn)如不特別說(shuō)明，是根據(jù)《地震水文地球化學(xué)技術(shù)觀測(cè)規(guī)范》[1]中制訂可溶性硅酸測(cè)定的實(shí)驗(yàn)條件和要求進(jìn)行的，選取440 nm波長(zhǎng)，5 cm比色皿，蒸餾水空白，鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為630 mg/L，配制相當(dāng)于每升含有4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0 mg的鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

2 比測(cè)實(shí)驗(yàn)及其誤差分析

福建省地下流體共有六個(gè)井泉進(jìn)行可溶性硅酸觀測(cè)，目視比色法觀測(cè)可溶性硅酸已有十多年了，從2003年8月開(kāi)始，光電比色法正式取代目視比測(cè)法進(jìn)行可溶性硅酸觀測(cè)。因廈門(mén)井在2001年更換井，所以不列入研究，其中烏鴉嘴泉（簡(jiǎn)稱烏泉）、泉州井水樣取樣量為10 mL，ZⅢ-6鉆孔（簡(jiǎn)稱鉆孔）、漳州井、華安井水樣取樣量為5 mL。

2.1 目視比色法與光電比色法測(cè)量誤差

福建局觀測(cè)可溶性硅酸，采用相當(dāng)于每升含有4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0 mg的鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，取樣量為10 mL的水樣，用50 mL比色管的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行比色的間隔為10 mL，取樣量為5 mL的水樣，用50 mL比色管的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行比色的間隔為20 mL；因此，對(duì)于烏泉和泉州井而言，目視比色法允許最大絕對(duì)誤差為10 mL，對(duì)于鉆孔、漳州井、華安井而言，目視比色法允許最大絕對(duì)誤差為20 mL。以1989年至2002年中值為基數(shù)，計(jì)算泉州、華安、鉆孔、漳州、烏泉最大相對(duì)誤差分別為：37.7％、30.1％、22.1％、17.6％、18.7％。

根據(jù)723可見(jiàn)分光光度計(jì)精度ΔT為±0.5，計(jì)算吸光度在0.155～1.00 A的相對(duì)誤差為±1～2％[2]。以2011年12月觀測(cè)數(shù)據(jù)為例，泉州、華安、鉆孔、漳州、烏泉吸光度分別為0.186、0.218、0.300、0.362、0.359，處在吸光度在0.155～1.00 A區(qū)間內(nèi)，相對(duì)誤差小于±2％。

2.2 比測(cè)實(shí)驗(yàn)

按日常觀測(cè)要求，各井泉有10組不同水樣進(jìn)行比測(cè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)同一水樣先進(jìn)行目視比色觀測(cè)（簡(jiǎn)稱目測(cè)），然后再進(jìn)行723可見(jiàn)分光光度計(jì)觀測(cè)（簡(jiǎn)稱機(jī)測(cè)），觀測(cè)結(jié)果如表1。序號(hào)4的目測(cè)數(shù)據(jù)全部比機(jī)測(cè)低，且相差較大，說(shuō)明不同觀測(cè)人員的色差對(duì)觀測(cè)值的影響較大。從目測(cè)和機(jī)測(cè)10組觀測(cè)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化上看，烏泉分別為3 mg/L 和4.6 mg/L，鉆孔為14 mg/L和6.3 mg/L，泉州為12 mg/L和8.4 mg/L，漳州為14 mg/L和17.6 mg/L，華安為36 mg/L和16.2 mg/L；烏泉目測(cè)動(dòng)態(tài)變化較為平緩，華安目測(cè)變化最大。因?yàn)闉跞^測(cè)數(shù)據(jù)變化較小，比色時(shí)，便以歷史數(shù)據(jù)60 mg/L為參照進(jìn)行比色；華安目測(cè)變化大，是由于在目測(cè)觀測(cè)時(shí)，失去以前的參照。因此，目測(cè)比色法受人為因素影響很大。因?yàn)闄C(jī)測(cè)的觀測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)誤差比很小，作為目測(cè)的真值，各井10組目測(cè)和機(jī)測(cè)觀測(cè)數(shù)據(jù)比較，計(jì)算出泉州、華安、鉆孔、漳州、烏泉最大相對(duì)誤差分別為：24.1％、19.7％、13.8％、7.1％、5.6％，泉州、華安目測(cè)誤差較大；10組比測(cè)數(shù)據(jù)各井相對(duì)誤差小于5％的水樣數(shù)分別為：泉州2個(gè)、華安4個(gè)、鉆孔8個(gè)、漳州9個(gè)、烏泉9個(gè)，說(shuō)明鉆孔、漳州、烏泉目測(cè)數(shù)據(jù)與機(jī)測(cè)數(shù)據(jù)比較接近，泉州、華安兩組數(shù)據(jù)偏離較大。泉州、華安可溶性硅酸含量最低，顯色也最淺，肉眼對(duì)淺色分辯率要較深色分辯率差，這也是造成泉州、華安目測(cè)誤差較大的原因之一。但比測(cè)實(shí)驗(yàn)的誤差處在上述分析觀測(cè)誤差允許范圍之內(nèi)，各井泉誤差變化大小與測(cè)量誤差分析是一致的。說(shuō)明目視比色觀測(cè)和723可見(jiàn)分光光度計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)是可以對(duì)比分析的。

表1 目視比色法與光電比色法比測(cè)數(shù)據(jù)Table 1 The data of the visual colorimetric and the photoelectricity colorimetric

圖1 華安井可溶性硅酸原始曲線圖Fig.1 The orginal graph of the soluble silicate of Huaan well

2.3 目視比色法與光電比色法觀測(cè)數(shù)據(jù)銜接

根據(jù)上述比測(cè)分析認(rèn)為：目視比色法受肉眼觀測(cè)的影響，精度差，誤差大；同時(shí)還有不可忽略的因素，即頭腦中原有的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比色的判斷有一定的影響，主觀上容易與原有數(shù)據(jù)比較，造成目視比色的觀測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化較為平緩。723可見(jiàn)分光光度計(jì)觀測(cè)可以提高觀測(cè)精度，能夠比較好地反映地下水中的可溶性硅酸的動(dòng)態(tài)變化。目視比色法和光電比色法觀測(cè)的數(shù)據(jù)有些差別，各井泉目視觀測(cè)數(shù)據(jù)的中值全部比光電觀測(cè)數(shù)據(jù)的中值?。▓D1），1989年1月至2002年12月目測(cè)的中值和2004年1月至2011年12月機(jī)測(cè)的中值差分別為：泉州4.2 mg/L、華安4.8 mg/L、鉆孔8.8 mg/L、漳州10.5 mg/L、烏泉4.1 mg/L，遠(yuǎn)小于目視比色觀法允許最大的絕對(duì)誤差。如果以該中值差為基數(shù)，把目視觀測(cè)的每個(gè)數(shù)據(jù)都加上各自中值差數(shù)，基本可以實(shí)現(xiàn)各井泉兩種觀測(cè)數(shù)據(jù)的銜接。如以華安井為例，修正前的原始曲線圖兩種觀測(cè)數(shù)據(jù)不在一個(gè)基準(zhǔn)線上，有明顯差別，前后數(shù)據(jù)不利于對(duì)比分析；把目視觀測(cè)的數(shù)據(jù)整體提高4.8 mg/L，修正后的原始曲線圖兩種觀測(cè)數(shù)據(jù)處在一個(gè)基準(zhǔn)線上，有利于兩種觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

3 結(jié)語(yǔ)

據(jù)比測(cè)實(shí)驗(yàn)和對(duì)兩種測(cè)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，目視比色法和光電比色法的觀測(cè)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行對(duì)比分析，具有可對(duì)比性；但兩者存在一些差別，各井泉目視觀測(cè)數(shù)據(jù)的中值全部比光電觀測(cè)數(shù)據(jù)的中值小。為了更有利于地震前兆分析，以各井目視觀測(cè)數(shù)據(jù)中值與光電觀測(cè)數(shù)據(jù)中值的差值為基數(shù)，把目視觀測(cè)的數(shù)據(jù)整體提高各自中值差數(shù)，基本可以實(shí)現(xiàn)福建局可溶性硅酸目測(cè)和機(jī)兩種測(cè)觀測(cè)數(shù)據(jù)的銜接。

目視比色法受肉眼觀測(cè)的影響，精度差，誤差大，應(yīng)盡快選用精度高的光電比色法進(jìn)行觀測(cè)。

[1]國(guó)家地震局編制.地震水文地球化學(xué)觀測(cè)技術(shù)規(guī)范[M].北京：地震出版社，1985.

[2]楊孫楷，陳昌云.儀器分析實(shí)驗(yàn)[M].廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)出版社，1996.

[3]方惠群.電化學(xué)分析[M].北京：原子能出版社，1984.

[4]劉珍.化驗(yàn)員讀本（下冊(cè)）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983.

The Comparative Experiment and Error Analysis of the Soluble Silicate

LIN Guoyuan，ZHU Jicheng
（Hydrochemical Experiment Station，Earthquake Administration of Fujian Provice，F(xiàn)uzhou 350003，China）

The comparative experiment of the soluble silicate shows that the visual colorimetric observation has lower precision and higher error affected by naked eye.It was discovered that the data of visual colorimetric and photoelectricity colorimetric can be compared，and the middle data of visual colorimetric of the wells is smaller than that of the photoelectricity colorimetric.The cardinal number is that the middle data of photoelectricity colorimetric minus the middle data of visual colorimetric，and each data of visual colorimetric observation is coupled with the cardinal number of wells in Fujian，which realized the connection between visual colorimetric and photoelectricity colorimetric.

Soluble silicate；Visual colorimetric；Photoelectricity colorimetric；Comparative experiment

P315.724

A

1001-8662（2016）01-0083-04

10.13512/j.hndz.2016.01.012

2015-03-16

“十五”重點(diǎn)項(xiàng)目-723可見(jiàn)分光光度計(jì)子項(xiàng)目

林國(guó)元（1962-），男，工程師，主要從事地震地下流體監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作.

E-mail：gylin090933@sina.com.