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碳酸根、重碳酸根、氯根、鈣離子、鎂離子、鈉離子、鉀離子檢測

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發布時間：2025-07-31 12:30:40 更新時間：2025-07-30 12:30:40

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

水質基礎離子檢測：碳酸根、重碳酸根、氯根、鈣離子、鎂離子、鈉離子、鉀離子的分析

水是生命之源，其化學組成直接關系到生態環境平衡、工農業生產安全及人類健康。在水質評價體系中，溶解性無機離子的含量是核心指標。其中，碳酸根(HCO??)、重碳酸根(CO?2?)、氯根(Cl?)、鈣離子(Ca2?)、鎂離子(Mg2?)、鈉離子(Na?)、鉀離子(K?)這七種離子的檢測尤為重要。它們共同構成了水體的主要離子組成，直接影響水的酸堿性(pH值)、總溶解固體(TDS)、總硬度、堿度、腐蝕性與結垢傾向等關鍵理化性質。例如，碳酸根和重碳酸根是水體堿度的主要貢獻者，對緩沖pH變化至關重要；鈣、鎂離子決定了水的硬度；氯根常作為鹽度或污染指示；而鈉、鉀離子的濃度則與水的礦化度及適用性（如灌溉用水評估）密切相關。因此，準確測定這些離子的濃度是水質監測、環境評估、工業用水處理、飲用水安全及水文地質研究等領域不可或缺的基礎工作。

檢測項目

本檢測項目聚焦于水體中以下七種關鍵陰陽離子：

碳酸根離子 (CO?2?)
重碳酸根離子 (HCO??)
氯離子 (Cl?)
鈣離子 (Ca2?)
鎂離子 (Mg2?)
鈉離子 (Na?)
鉀離子 (K?)

檢測儀器

根據檢測方法和精度要求，主要使用的儀器包括：

滴定裝置： 用于碳酸根、重碳酸根（酸堿滴定）和氯根（沉淀滴定）的經典方法。包含精密酸式滴定管、錐形瓶、移液管、量筒、磁力攪拌器等。
離子色譜儀 (IC)： 高效分離和檢測溶液中多種陰離子（CO?2?, HCO??, Cl?）和陽離子（Na?, K?）的強大工具，具有靈敏度高、選擇性好、可同時分析多種離子的優勢。
電感耦合等離子體發射光譜儀 (ICP-OES) 或電感耦合等離子體質譜儀 (ICP-MS)： 主要用于高精度、高靈敏度地測定鈣、鎂、鈉、鉀等金屬陽離子，特別是對于痕量分析或復雜基質樣品更具優勢。
火焰原子吸收光譜儀 (FAAS)： 測定鈣、鎂離子常用的方法，設備相對普及。
自動電位滴定儀： 可用于氯根、甚至堿度（間接關聯碳酸根/重碳酸根）的測定，自動化程度高，減少人為誤差。
pH計/電導率儀： 輔助設備，用于測量樣品pH和電導率，有時可間接估算或輔助計算某些離子含量。

檢測方法

針對不同離子，常用的標準方法如下：

碳酸根(CO?2?)和重碳酸根(HCO??)：
- 酸堿滴定法： 最經典的方法。利用雙指示劑（如酚酞和甲基橙-溴甲酚綠混合指示劑）或電位滴定法，用標準酸溶液滴定水樣。通過兩個滴定終點的消耗酸量，分別計算出CO?2?和HCO??的含量。該方法操作簡便，成本較低。
- 離子色譜法(IC)： 將樣品注入色譜柱，利用離子交換分離，電導檢測器檢測。可直接測定HCO??（通常以CO?2?峰間接計算或特殊條件測定），靈敏度高，可同時分析多種陰離子。
氯根(Cl?)：
- 硝酸銀滴定法（莫爾法）： 在近中性溶液中，以鉻酸鉀為指示劑，用硝酸銀標準溶液滴定。生成磚紅色鉻酸銀沉淀指示終點。應用廣泛。
- 離子色譜法(IC)： 高效、快速、可同時分析多種陰離子，是實驗室首選方法之一。
鈣離子(Ca2?)、鎂離子(Mg2?)：
- 乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)絡合滴定法： 經典方法。在pH≈10的氨性緩沖溶液中，用EDTA標準溶液滴定鈣、鎂總量，以鉻黑T為指示劑。另取一份樣品，調節pH>12（此時鎂沉淀），用鈣指示劑單獨滴定鈣離子。鎂離子含量由總量減去鈣離子量得到。
- 原子吸收光譜法 (AAS - FAAS或GFAAS)： 利用鈣、鎂原子對特征譜線的吸收進行定量測定，選擇性好，靈敏度較高。
- 電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)： 快速、準確、可同時測定多種元素（包括Ca, Mg），適用于批量樣品和高基質樣品。
鈉離子(Na?)、鉀離子(K?)：
- 火焰原子發射光譜法(FAES)： 傳統方法。利用鈉、鉀原子在火焰中被激發時發射的特征譜線（如Na 589nm, K 766nm）強度進行測定。
- 原子吸收光譜法(AAS - FAAS)： 測定鈉、鉀的標準方法之一，選擇性好。
- 離子色譜法(IC)： 可同時分離和檢測Na?、K?以及其他陽離子（如Ca2?, Mg2?, NH??），高效便捷。
- 電感耦合等離子體發射光譜/質譜法(ICP-OES/MS)： 最常用的高精度方法，可同時測定Na?、K?及眾多其他元素，檢出限低，線性范圍寬。