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你知道地下水的“脾氣”如何影響水質嗎？

用了十幾年的那口井，打上來的水看著還算清亮，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現場，注入了昂貴的修復藥劑，.新的污染物濃度檢測卻居高不下。無論是清澈卻“惹事”的井水，還是投入巨大卻“失靈”的修復工程，背后可能都藏著一個容易被忽視、卻又無比關鍵的“幕后推手”——地下水中的氧化還原電位，簡稱Eh值。

一、什么是氧化還原電位（Eh）？

地下水的氧化還原電位（Eh）是衡量地下水環境中氧化性或還原性強弱的指標，它直接反映水中電子轉移的趨勢，對判斷污染物遷移轉化、微生物活動及水質安全性至關重要。

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

二、Eh值如何影響地下水

1. 控制污染物形態與遷移性

重金屬：如在高Eh (氧化)下，鉻(Cr)是易溶、高毒、易遷移的六價鉻，在低Eh (還原)下是難溶、低毒、不易遷移的三價鉻。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擴散。

營養鹽：低Eh下，硝酸鹽會被還原為亞硝酸鹽（有毒）、氮氣（無害）或銨根離子（形態改變）。影響水質評估和富營養化風險。

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?，導致“黃水”、“黑水”問題，影響觀感、口感，堵塞管道。高Eh下它們會氧化沉淀。如低Eh下，硫酸鹽還原產生硫化氫，導致“臭雞蛋”味，腐蝕性強，且硫化氫毒性大。

3. 驅動微生物活動

不同Eh環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污染物降解（如石油烴、氯代溶劑）和無機物轉化（如硝酸鹽還原、硫酸鹽還原）。Eh是生物修復技術成敗的關鍵調控因子。

4. 指示污染狀態與修復進程

污染團內部和邊緣的Eh值往往不同。如有機污染物降解消耗氧氣，導致中心區域Eh急劇降低（強還原）。監測Eh變化可以追蹤污染范圍、評估自然衰減強度或人工修復（如注入氧化劑/還原劑）的效果。

三、地下水Eh的關鍵意義

1. 污染物的形態與毒性

2. 微生物活動指示

Eh > +100 mV：好氧菌主導（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（產甲烷、硫酸鹽還原）。

3. 水質健康風險預警

Eh驟降：預示有機物污染輸入（如垃圾滲濾液、工業廢水）；

Eh持續負值：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，但實際中更常見的范圍為-200mV至+400mV。
氧化環境（Eh>+100mV）：溶解氧較豐富，常見于淺層地下水或滲透性強的含水層。
中性過渡區（Eh≈0至+100mV）：可能存在硝酸鹽、鐵錳氧化物等。
還原環境（Eh<0mV）：溶解氧匱乏，常見硫酸鹽還原、甲烷生成或有機質分解。
2. 典型場景舉例：
強還原環境（如深層封閉含水層）：Eh可低至-300mV至-100mV（如產甲烷帶）。
污染地下水（如石油烴污染區）：Eh可能降至-200mV以下（硫酸鹽還原或鐵還原主導）。
富氧淺層地下水：Eh可達+200mV至+400mV（如石灰巖裂隙水）。

五、影響地下水Eh值的關鍵因素
1. 溶解氧（DO）：
溶解氧含量高時，Eh值顯著升高（氧化環境）。
缺氧條件下，Eh值降低，可能觸發硫酸鹽還原、產甲烷等過程。
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）條件下的還原環境Eh可能為負值，而堿性條件下負值更顯著。
3. 地質與化學組成：
含有機質或硫化物的地層（如頁巖、煤礦區）易形成低Eh環境。
鐵、錳、硫等元素的氧化還原反應會顯著影響Eh值（如Fe3?還原為Fe2?時Eh下降）。
4. 人類活動：
污染物（如有機物、氨氮）輸入會消耗氧氣，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。

六、忽略Eh檢測的風險

1. 誤判污染風險：只測污染物總量，不結合Eh判斷其形態和活性，可能嚴重低估或高估實際風險（如測到總鉻高，但如果是低毒的三價鉻且Eh穩定，風險可能可控；反之，低濃度六價鉻在高Eh下風險極高）。

2.修復方案失效：在強還原環境試圖用氧化技術修復，或在氧化環境用還原技術，可能無效甚至適得其反。不了解Eh導致技術選錯、成本浪費、修復失敗。

3.合規隱患：某些標準或風險評估指南明確要求考慮污染物的形態和生物有效性，這離不開Eh數據支持。缺少Eh可能導致報告不完整，不符合專業要求。

4.水質問題根源不明：面對鐵錳超標、異味、色度等問題，不測Eh就難以找到根本原因和制定有效對策。

七、Eh值檢測的注意事項

1.現場實時測定

Eh極易接觸空氣后變化，需用流動密閉池或原位探頭避氧測量，禁止樣品轉運。

標準要求：DZ/T 0064.7-1993規定“測定必須在采樣點完成”。

2.電極校準與維護

鉑電極需定期用鐵氰化鉀標準液校正（25℃時理論值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）需溫度補償，因電位隨溫度變化（如10℃時為258 mV，25℃時為244 mV）。

3. 多參數協同分析

Eh值需結合pH（pH每↑1單位，Eh↓約59 mV）、溶解氧（DO）、Fe²⁺/Fe³⁺、H?S等數據解讀。

4.避免人為干擾

測量容器需惰性材質（如棕色玻璃瓶），防止電極污染；

水流速度控制在穩定狀態，避免湍流引入氧氣。

Eh，這個看似簡單的毫伏值，絕非實驗室里的冰冷數據。它是解鎖地下水化學迷宮的金鑰匙，是揭示污染物“隱形斗篷”下真實面目的透視鏡，更是評估環境風險、指引精準修復的導航儀。忽視Eh的檢測，就如同在迷霧中航行，對水質的判斷可能流于表面，對風險的把控可能失之毫厘，.終導致治理的投入事倍功半，甚至埋下長久的隱患。