你知道地下水的“脾气”如何影响水质吗？

用了十几年的那口井，打上来的水看着还算清亮，可烧开后壶底总积一层红褐色的垢。化工厂旧址的地下污染修复现场，注入了昂贵的修复药剂，.新的污染物浓度检测却居高不下。无论是清澈却“惹事”的井水，还是投入巨大却“失灵”的修复工程，背后可能都藏着一个容易被忽视、却又无比关键的“幕后推手”——地下水中的氧化还原电位，简称Eh值。

一、什么是氧化还原电位（Eh）？

地下水的氧化还原电位（Eh）是衡量地下水环境中氧化性或还原性强弱的指标，它直接反映水中电子转移的趋势，对判断污染物迁移转化、微生物活动及水质安全性至关重要。

Eh用正负值表示（正：偏氧化环境；负：偏还原环境）。Eh值越高，表示水体越“氧化”（如富氧环境）；Eh值越低，表示水体越“还原”（如缺氧环境）。

二、Eh值如何影响地下水

1. 控制污染物形态与迁移性

重金属：如在高Eh (氧化)下，铬(Cr)是易溶、高毒、易迁移的六价铬，在低Eh (还原)下是难溶、低毒、不易迁移的三价铬。类似还有砷(As)、硒(Se)、铀(U)等。Eh决定了它们的毒性和是否容易随水扩散。

营养盐：低Eh下，硝酸盐会被还原为亚硝酸盐（有毒）、氮气（无害）或铵根离子（形态改变）。影响水质评估和富营养化风险。

2. 影响溶解度与沉淀

如低Eh下，难溶的Fe/Mn矿物被还原为易溶的Fe²⁺/Mn²⁺，导致“黄水”、“黑水”问题，影响观感、口感，堵塞管道。高Eh下它们会氧化沉淀。如低Eh下，硫酸盐还原产生硫化氢，导致“臭鸡蛋”味，腐蚀性强，且硫化氢毒性大。

3. 驱动微生物活动

不同Eh环境下活跃的微生物群落不同（好氧菌、厌氧菌、兼性菌）。而这些微生物直接参与有机污染物降解（如石油烃、氯代溶剂）和无机物转化（如硝酸盐还原、硫酸盐还原）。Eh是生物修复技术成败的关键调控因子。

4. 指示污染状态与修复进程

污染团内部和边缘的Eh值往往不同。如有机污染物降解消耗氧气，导致中心区域Eh急剧降低（强还原）。监测Eh变化可以追踪污染范围、评估自然衰减强度或人工修复（如注入氧化剂/还原剂）的效果。

三、地下水Eh的关键意义

1. 污染物的形态与毒性

2. 微生物活动指示

Eh > +100 mV：好氧菌主导（降解苯系物、石油烃）；

Eh -100 ~ +100 mV：兼性菌活跃（反硝化作用）；

Eh< -100 mV：厌氧菌主导（产甲烷、硫酸盐还原）。

3. 水质健康风险预警

Eh骤降：预示有机物污染输入（如垃圾渗滤液、工业废水）；

Eh持续负值：可能生成硫化氢（H₂S，剧毒恶臭气体）。

四、地下水氧化还原电位（Eh）的典型范围
1. 一般范围：
地下水Eh值通常在-400mV至+800mV之间，但实际中更常见的范围为-200mV至+400mV。
氧化环境（Eh>+100mV）：溶解氧较丰富，常见于浅层地下水或渗透性强的含水层。
中性过渡区（Eh≈0至+100mV）：可能存在硝酸盐、铁锰氧化物等。
还原环境（Eh<0mV）：溶解氧匮乏，常见硫酸盐还原、甲烷生成或有机质分解。
2. 典型场景举例：
强还原环境（如深层封闭含水层）：Eh可低至-300mV至-100mV（如产甲烷带）。
污染地下水（如石油烃污染区）：Eh可能降至-200mV以下（硫酸盐还原或铁还原主导）。
富氧浅层地下水：Eh可达+200mV至+400mV（如石灰岩裂隙水）。

五、影响地下水Eh值的关键因素
1. 溶解氧（DO）：
溶解氧含量高时，Eh值显著升高（氧化环境）。
缺氧条件下，Eh值降低，可能触发硫酸盐还原、产甲烷等过程。
2. pH值：
Eh随pH变化而变化（通常pH每升高1单位，Eh下降约59mV）。
例如，中性（pH=7）条件下的还原环境Eh可能为负值，而碱性条件下负值更显著。
3. 地质与化学组成：
含有机质或硫化物的地层（如页岩、煤矿区）易形成低Eh环境。
铁、锰、硫等元素的氧化还原反应会显著影响Eh值（如Fe³⁺还原为Fe²⁺时Eh下降）。
4. 人类活动：
污染物（如有机物、氨氮）输入会消耗氧气，降低Eh。
地下水开采可能改变水流路径，引入氧化性或还原性物质。

六、忽略Eh检测的风险

1. 误判污染风险：只测污染物总量，不结合Eh判断其形态和活性，可能严重低估或高估实际风险（如测到总铬高，但如果是低毒的三价铬且Eh稳定，风险可能可控；反之，低浓度六价铬在高Eh下风险极高）。

2.修复方案失效：在强还原环境试图用氧化技术修复，或在氧化环境用还原技术，可能无效甚至适得其反。不了解Eh导致技术选错、成本浪费、修复失败。

3.合规隐患：某些标准或风险评估指南明确要求考虑污染物的形态和生物有效性，这离不开Eh数据支持。缺少Eh可能导致报告不完整，不符合专业要求。

4.水质问题根源不明：面对铁锰超标、异味、色度等问题，不测Eh就难以找到根本原因和制定有效对策。

七、Eh值检测的注意事项

1.现场实时测定

Eh极易接触空气后变化，需用流动密闭池或原位探头避氧测量，禁止样品转运。

标准要求：DZ/T 0064.7-1993规定“测定必须在采样点完成”。

2.电极校准与维护

铂电极需定期用铁氰化钾标准液校正（25℃时理论值430 mV），偏差>±5 mV需净化：盐酸浸洗后，在硫酸溶液中电解活化。

参比电极（如饱和甘汞电极）需温度补偿，因电位随温度变化（如10℃时为258 mV，25℃时为244 mV）。

3. 多参数协同分析

Eh值需结合pH（pH每↑1单位，Eh↓约59 mV）、溶解氧（DO）、Fe²⁺/Fe³⁺、H₂S等数据解读。

4.避免人为干扰

测量容器需惰性材质（如棕色玻璃瓶），防止电极污染；

水流速度控制在稳定状态，避免湍流引入氧气。

Eh，这个看似简单的毫伏值，绝非实验室里的冰冷数据。它是解锁地下水化学迷宫的金钥匙，是揭示污染物“隐形斗篷”下真实面目的透视镜，更是评估环境风险、指引精准修复的导航仪。忽视Eh的检测，就如同在迷雾中航行，对水质的判断可能流于表面，对风险的把控可能失之毫厘，.终导致治理的投入事倍功半，甚至埋下长久的隐患。