你知道地下水的“脾氣”如何影響水質(zhì)嗎？

用了十幾年的那口井，打上來(lái)的水看著還算清亮，可燒開后壺底總積一層紅褐色的垢?；S舊址的地下污染修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，注入了昂貴的修復(fù)藥劑，.新的污染物濃度檢測(cè)卻居高不下。無(wú)論是清澈卻“惹事”的井水，還是投入巨大卻“失靈”的修復(fù)工程，背后可能都藏著一個(gè)容易被忽視、卻又無(wú)比關(guān)鍵的“幕后推手”——地下水中的氧化還原電位，簡(jiǎn)稱Eh值。

一、什么是氧化還原電位（Eh）？

地下水的氧化還原電位（Eh）是衡量地下水環(huán)境中氧化性或還原性強(qiáng)弱的指標(biāo)，它直接反映水中電子轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，對(duì)判斷污染物遷移轉(zhuǎn)化、微生物活動(dòng)及水質(zhì)安全性至關(guān)重要。

Eh用正負(fù)值表示（正：偏氧化環(huán)境；負(fù)：偏還原環(huán)境）。Eh值越高，表示水體越“氧化”（如富氧環(huán)境）；Eh值越低，表示水體越“還原”（如缺氧環(huán)境）。

二、Eh值如何影響地下水

1. 控制污染物形態(tài)與遷移性

重金屬：如在高Eh (氧化)下，鉻(Cr)是易溶、高毒、易遷移的六價(jià)鉻，在低Eh (還原)下是難溶、低毒、不易遷移的三價(jià)鉻。類似還有砷(As)、硒(Se)、鈾(U)等。Eh決定了它們的毒性和是否容易隨水?dāng)U散。

營(yíng)養(yǎng)鹽：低Eh下，硝酸鹽會(huì)被還原為亞硝酸鹽（有毒）、氮?dú)猓o(wú)害）或銨根離子（形態(tài)改變）。影響水質(zhì)評(píng)估和富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。

2. 影響溶解度與沉淀

如低Eh下，難溶的Fe/Mn礦物被還原為易溶的Fe2?/Mn2?，導(dǎo)致“黃水”、“黑水”問(wèn)題，影響觀感、口感，堵塞管道。高Eh下它們會(huì)氧化沉淀。如低Eh下，硫酸鹽還原產(chǎn)生硫化氫，導(dǎo)致“臭雞蛋”味，腐蝕性強(qiáng)，且硫化氫毒性大。

3. 驅(qū)動(dòng)微生物活動(dòng)

不同Eh環(huán)境下活躍的微生物群落不同（好氧菌、厭氧菌、兼性菌）。而這些微生物直接參與有機(jī)污染物降解（如石油烴、氯代溶劑）和無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化（如硝酸鹽還原、硫酸鹽還原）。Eh是生物修復(fù)技術(shù)成敗的關(guān)鍵調(diào)控因子。

4. 指示污染狀態(tài)與修復(fù)進(jìn)程

污染團(tuán)內(nèi)部和邊緣的Eh值往往不同。如有機(jī)污染物降解消耗氧氣，導(dǎo)致中心區(qū)域Eh急劇降低（強(qiáng)還原）。監(jiān)測(cè)Eh變化可以追蹤污染范圍、評(píng)估自然衰減強(qiáng)度或人工修復(fù)（如注入氧化劑/還原劑）的效果。

三、地下水Eh的關(guān)鍵意義

1. 污染物的形態(tài)與毒性

2. 微生物活動(dòng)指示

Eh > +100 mV：好氧菌主導(dǎo)（降解苯系物、石油烴）；

Eh -100 ~ +100 mV：兼性菌活躍（反硝化作用）；

Eh< -100 mV：厭氧菌主導(dǎo)（產(chǎn)甲烷、硫酸鹽還原）。

3. 水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

Eh驟降：預(yù)示有機(jī)物污染輸入（如垃圾滲濾液、工業(yè)廢水）；

Eh持續(xù)負(fù)值：可能生成硫化氫（H₂S，劇毒惡臭氣體）。

四、地下水氧化還原電位（Eh）的典型范圍
1. 一般范圍：
地下水Eh值通常在-400mV至+800mV之間，但實(shí)際中更常見的范圍為-200mV至+400mV。
氧化環(huán)境（Eh>+100mV）：溶解氧較豐富，常見于淺層地下水或滲透性強(qiáng)的含水層。
中性過(guò)渡區(qū)（Eh≈0至+100mV）：可能存在硝酸鹽、鐵錳氧化物等。
還原環(huán)境（Eh<0mV）：溶解氧匱乏，常見硫酸鹽還原、甲烷生成或有機(jī)質(zhì)分解。
2. 典型場(chǎng)景舉例：
強(qiáng)還原環(huán)境（如深層封閉含水層）：Eh可低至-300mV至-100mV（如產(chǎn)甲烷帶）。
污染地下水（如石油烴污染區(qū)）：Eh可能降至-200mV以下（硫酸鹽還原或鐵還原主導(dǎo)）。
富氧淺層地下水：Eh可達(dá)+200mV至+400mV（如石灰?guī)r裂隙水）。

五、影響地下水Eh值的關(guān)鍵因素
1. 溶解氧（DO）：
溶解氧含量高時(shí)，Eh值顯著升高（氧化環(huán)境）。
缺氧條件下，Eh值降低，可能觸發(fā)硫酸鹽還原、產(chǎn)甲烷等過(guò)程。
2. pH值：
Eh隨pH變化而變化（通常pH每升高1單位，Eh下降約59mV）。
例如，中性（pH=7）條件下的還原環(huán)境Eh可能為負(fù)值，而堿性條件下負(fù)值更顯著。
3. 地質(zhì)與化學(xué)組成：
含有機(jī)質(zhì)或硫化物的地層（如頁(yè)巖、煤礦區(qū)）易形成低Eh環(huán)境。
鐵、錳、硫等元素的氧化還原反應(yīng)會(huì)顯著影響Eh值（如Fe3?還原為Fe2?時(shí)Eh下降）。
4. 人類活動(dòng)：
污染物（如有機(jī)物、氨氮）輸入會(huì)消耗氧氣，降低Eh。
地下水開采可能改變水流路徑，引入氧化性或還原性物質(zhì)。

六、忽略Eh檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)

1. 誤判污染風(fēng)險(xiǎn)：只測(cè)污染物總量，不結(jié)合Eh判斷其形態(tài)和活性，可能嚴(yán)重低估或高估實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)（如測(cè)到總鉻高，但如果是低毒的三價(jià)鉻且Eh穩(wěn)定，風(fēng)險(xiǎn)可能可控；反之，低濃度六價(jià)鉻在高Eh下風(fēng)險(xiǎn)極高）。

2.修復(fù)方案失效：在強(qiáng)還原環(huán)境試圖用氧化技術(shù)修復(fù)，或在氧化環(huán)境用還原技術(shù)，可能無(wú)效甚至適得其反。不了解Eh導(dǎo)致技術(shù)選錯(cuò)、成本浪費(fèi)、修復(fù)失敗。

3.合規(guī)隱患：某些標(biāo)準(zhǔn)或風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南明確要求考慮污染物的形態(tài)和生物有效性，這離不開Eh數(shù)據(jù)支持。缺少Eh可能導(dǎo)致報(bào)告不完整，不符合專業(yè)要求。

4.水質(zhì)問(wèn)題根源不明：面對(duì)鐵錳超標(biāo)、異味、色度等問(wèn)題，不測(cè)Eh就難以找到根本原因和制定有效對(duì)策。

七、Eh值檢測(cè)的注意事項(xiàng)

1.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)定

Eh極易接觸空氣后變化，需用流動(dòng)密閉池或原位探頭避氧測(cè)量，禁止樣品轉(zhuǎn)運(yùn)。

標(biāo)準(zhǔn)要求：DZ/T 0064.7-1993規(guī)定“測(cè)定必須在采樣點(diǎn)完成”。

2.電極校準(zhǔn)與維護(hù)

鉑電極需定期用鐵氰化鉀標(biāo)準(zhǔn)液校正（25℃時(shí)理論值430 mV），偏差>±5 mV需凈化：鹽酸浸洗后，在硫酸溶液中電解活化。

參比電極（如飽和甘汞電極）需溫度補(bǔ)償，因電位隨溫度變化（如10℃時(shí)為258 mV，25℃時(shí)為244 mV）。

3. 多參數(shù)協(xié)同分析

Eh值需結(jié)合pH（pH每↑1單位，Eh↓約59 mV）、溶解氧（DO）、Fe²⁺/Fe³⁺、H?S等數(shù)據(jù)解讀。

4.避免人為干擾

測(cè)量容器需惰性材質(zhì)（如棕色玻璃瓶），防止電極污染；

水流速度控制在穩(wěn)定狀態(tài)，避免湍流引入氧氣。

Eh，這個(gè)看似簡(jiǎn)單的毫伏值，絕非實(shí)驗(yàn)室里的冰冷數(shù)據(jù)。它是解鎖地下水化學(xué)迷宮的金鑰匙，是揭示污染物“隱形斗篷”下真實(shí)面目的透視鏡，更是評(píng)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、指引精準(zhǔn)修復(fù)的導(dǎo)航儀。忽視Eh的檢測(cè)，就如同在迷霧中航行，對(duì)水質(zhì)的判斷可能流于表面，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的把控可能失之毫厘，.終導(dǎo)致治理的投入事倍功半，甚至埋下長(zhǎng)久的隱患。