水質(zhì)檢測(cè)儀的電導(dǎo)率、TDS和鹽度之間的關(guān)系

在水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中經(jīng)常可以看到電導(dǎo)率，TDS，鹽度等標(biāo)準(zhǔn)，不少人對(duì)他們的定義不是很了解，甚至有認(rèn)為三者是同一個(gè)概念。今天我們就來(lái)了解下電導(dǎo)率，TDS，鹽度的定義及相關(guān)關(guān)系。

一、電導(dǎo)率：

生態(tài)學(xué)中，電導(dǎo)率是以數(shù)字表示的溶液傳導(dǎo)電流的能力，電導(dǎo)率的物理意義是表示物質(zhì)導(dǎo)電的性能。電導(dǎo)率越大則導(dǎo)電性能越強(qiáng)，反之越小。單位以西門子每米（S/m）表示。

影響因素：

1）溫度：電導(dǎo)率與溫度具有很大相關(guān)性。在一段溫度值域內(nèi)，電導(dǎo)率可以被近似為與溫度成正比。為了要比較物質(zhì)在不同溫度狀況的電導(dǎo)率，必須設(shè)定一個(gè)共同的參考溫度。

2）摻雜程度: 增加摻雜程度會(huì)造成高電導(dǎo)率。水溶液的電導(dǎo)率高低相依于其內(nèi)含溶質(zhì)鹽的濃度，或其它會(huì)分解為電解質(zhì)的化學(xué)雜質(zhì)。水樣本的電導(dǎo)率是測(cè)量水的含鹽成分、含離子成分、含雜質(zhì)成分等等的重要指標(biāo)。水越純凈，電導(dǎo)率越低（電阻率越高）。水的電導(dǎo)率時(shí)常以電導(dǎo)系數(shù)來(lái)紀(jì)錄；電導(dǎo)系數(shù)是水在 25°C 溫度的電導(dǎo)率。

3）各向異性:有些物質(zhì)會(huì)有異向性（anisotropic） 的電導(dǎo)率，必需用 3 X 3 矩陣來(lái)表達(dá)（使用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)，第二階張量，通常是對(duì)稱的）

二、TDS：

總?cè)芙夤腆w（英文：Total dissolved solids），又稱溶解性固體總量，測(cè)量單位為毫克/升（mg/L）,它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固 體。TDS值越高，表示水中含有的雜質(zhì)越多。 總?cè)芙夤腆w指水中全部溶質(zhì)的總量，包括無(wú)機(jī)物和有機(jī)物兩者的含量。一般可用電導(dǎo)率值大概了解溶液中的鹽份，一般情況下，電導(dǎo)率越高，鹽份越高，TDS越 高。在無(wú)機(jī)物中，除開(kāi)溶解成離子狀的成分外，還可能有呈分子狀的無(wú)機(jī)物。由于天然水中所含的有機(jī)物以及呈分子狀的無(wú)機(jī)物一般可以不考慮，所以一般也把含鹽 量稱為總?cè)芙夤腆w。 但是在特定水中TDS并不能有效反映水質(zhì)的情況。比如電解水，由于電解過(guò)的水中HO-等帶電離子顯著增多，相應(yīng)的導(dǎo)電量就異常加大。它和電導(dǎo)率往往存在一種相通的關(guān)系，有時(shí)候TDS也可以用來(lái)表示電導(dǎo)率，兩者的關(guān)系：1TDS=2μS

其中μS為電導(dǎo)率的單位。 

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)飲用自來(lái)水的溶解性總固體（TDS）有限量要求：溶解性總固體≤1000mg/L

 

三、鹽度：

鹽度的定義經(jīng)歷了幾個(gè)階段，

1）克紐森鹽度公式

在本世紀(jì)初，克紐森（Knudsen）等人建立了鹽度定義，當(dāng)時(shí)的鹽度定義是指在 1000g海水中，當(dāng)碳酸鹽全部變?yōu)檠趸?、溴和碘以氯代替，所有的有機(jī)物質(zhì)全部氧化之后所含固體物質(zhì)的總數(shù)。其測(cè)量方法是取一定量的海水，加鹽酸和氯水，蒸發(fā)至干，然后在380℃和480℃的恒溫下干燥48h，zui后稱所剩余固體物質(zhì)的重量。

用上述的稱量方法測(cè)量海水鹽度，操作十分復(fù)雜，測(cè)一個(gè)樣品要花費(fèi)幾天的時(shí)間，不適用于海洋調(diào)查，因此，在實(shí)踐中都是測(cè)定海水的氯度，根據(jù)海水的組成恒定性規(guī)律，來(lái)間接計(jì)算鹽度。

克紐森的鹽度公式使用時(shí)，用統(tǒng)一的硝酸銀滴定法和海洋常用表，在實(shí)際工作中顯示了極大的優(yōu)越性，一直使用了70年之久。但是，在長(zhǎng)期使用中也發(fā)現(xiàn)，克紐森的鹽度公式只是一種近似的關(guān)系，而且代表性較差；滴定法在船上操作也不方便。于是人們尋求更精確更快速的方法。

2）重新定義  鹽度與氯度的上述關(guān)系式，建立在海水組成恒比規(guī)律的基礎(chǔ)上，這是不嚴(yán)格的；況且當(dāng)時(shí)所取的水樣，多數(shù)為波羅的海表層水，難以代表整個(gè)大洋水的規(guī)律。實(shí)際上，關(guān)系式中的常數(shù)項(xiàng) 0.030，不符合大洋海水鹽度變化的實(shí)際情況。根據(jù)海水的電導(dǎo)率取決于其溫度和鹽度的性質(zhì)，通過(guò)測(cè)定其電導(dǎo)率和溫度就可以求得海水的鹽度。

1950年以后，電導(dǎo)鹽度計(jì)的研究和發(fā)展，使鹽度的測(cè)定方法得到簡(jiǎn)化，精密度也提高，比測(cè)定氯度后計(jì)算鹽度的方法，更加準(zhǔn)確和方便。因此，聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）、國(guó)際海洋考察理事會(huì)（ICES）、 海洋研究科學(xué)委員會(huì)（SCOR）和國(guó)際海洋物理科學(xué)學(xué)會(huì)（IAPSO）4個(gè)國(guó)際組織聯(lián)合發(fā)起，于1962年 5月召開(kāi)會(huì)議，成立了海水狀態(tài)方程式聯(lián)合小組。此小組于1963年第二次會(huì)議上改名為“海洋用表與標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合專家小組（JPOTS）”。經(jīng)過(guò)多次討論和研 究,為了保持歷史資料的統(tǒng)一性，將鹽度公式改為

S‰=1.80655Cl‰

R.A.考克斯等對(duì)采自各大洋和海區(qū)的135個(gè)水樣（深度在100米以內(nèi)）的氯度值進(jìn)行了準(zhǔn)確的測(cè)定，按上述公式換算成鹽度，并測(cè)定了電導(dǎo)比R15,得到S‰與R15關(guān)系的多項(xiàng)式

S‰=-0.08996+28.2970R15+12.80832R215-10.67869R315+5.98624R415-1.32311R515

式中R15 為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和 15°C條件下海水樣品與S=35.000的標(biāo)準(zhǔn)海水電導(dǎo)率的比值。1966年,JPOTS推薦這多項(xiàng)式為海水鹽度定義。同年，聯(lián)合國(guó)教科文組織和英國(guó)國(guó)立海洋研究所出版的《國(guó)際海洋用表》，其中的鹽度數(shù)據(jù)，就是采用上述測(cè)定電導(dǎo)率后換算成鹽度的方法。

3） 實(shí)用鹽度標(biāo)度  20世紀(jì)70年代以后，現(xiàn)場(chǎng)儀器如電導(dǎo)-溫度-深度儀（CTD）等的應(yīng)用，越來(lái)越多,而國(guó)際海洋用表（1966）中沒(méi)有包括10°C以下的鹽度數(shù)據(jù)，致使低于10°C的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定結(jié)果,無(wú)法統(tǒng)一。此外,測(cè)定了1967～1969年制備的標(biāo)準(zhǔn)海水，還發(fā)現(xiàn)用電導(dǎo)法測(cè)得的鹽度，和從氯度換算得到的不一致，而出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)海水作為電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)的可靠性問(wèn)題。因此 JPOTS決定使用標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀溶液標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)海水，并推薦1978年實(shí)用鹽度標(biāo)度。 
本來(lái)，絕對(duì)鹽度（SA）為海水中溶質(zhì)質(zhì)量和海水質(zhì)量的比值，但它實(shí)際上不能直接測(cè)定,故用K15定義海水的實(shí)用鹽度（S）來(lái)表達(dá)海洋觀測(cè)的結(jié)果。 
S=a0+a1K1/215+a2K15+a3K3/215+a4K215+a5K5/215 
a0=0.0080 a1=-0.1692 
a2=25.3851 a3=14.0941 
a4=-7.0261 a5=2.7081 
Σai=35.0000 2≤S≤42 
式中K15是在15°C和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下,海水樣品電導(dǎo)率和質(zhì)量比為 32.4356×10-3的氯化鉀溶液電導(dǎo)率的比值。當(dāng)K15準(zhǔn)確為1時(shí)，S 恰好等于35。 
實(shí)用鹽度值為過(guò)去鹽度值的1000倍，例如，過(guò)去鹽度值為 0.03512（即35.12‰），實(shí)用鹽度值則為35.12。 
從定義的實(shí)用鹽度公式可以看出，氯度被看作是和實(shí)用鹽度無(wú)關(guān)的一個(gè)獨(dú)立變量。 
實(shí)用鹽度的通用標(biāo)準(zhǔn)仍為標(biāo)準(zhǔn)海水，后者除標(biāo)有氯度值外，尚標(biāo)有K15值。

所以從上述文章的描述可以發(fā)現(xiàn)，電導(dǎo)率，TDS，鹽度不是同一個(gè)概念，但是三者之間是有密切的關(guān)系的。