电导率、TDS、盐度到底有什么区别与联系？

在水质监测与工业流体分析领域，电导率、总溶解固体（TDS）与盐度是三个高频使用却时常被混淆的核心参数。三者均反映溶液中离子含量，但在物理定义、检测原理及应用场景上存在本质差异。本文基于仪器分析实践，结合行业标准数据，系统解析三者的技术边界与关联逻辑。

一、核心概念与物理本质

1. 电导率（EC）

• 定义：表示电解质溶液传导电流的能力，单位为西门子/厘米（S/cm）或毫西门子/厘米（mS/cm），反映溶液中自由离子浓度与迁移速率的综合指标。

• 检测原理：基于欧姆定律，通过向溶液施加恒定交流电场，测量电流强度计算电导值（( G = \kappa A/L )，其中(\kappa)为电导率，(A)为电极面积，(L)为电极间距）。

• 典型数值：纯水电导率约(0.055\ \mu S/cm)（25℃），去离子水可达(0.05\ \mu S/cm)以下；工业废水电导率通常在(100\ \mu S/cm)至数(mS/cm)范围。

2. TDS（总溶解固体）

• 定义：指水中溶解的所有无机离子、有机物及少量悬浮颗粒物的总量，单位为毫克/升（mg/L）或ppm（1ppm≈1mg/L）。

• 检测原理：通过测量电导率反推TDS值，前提是溶液中离子均为1:1价态（如NaCl）。常用公式：(TDS = k \times EC)，其中(k)为经验系数（25℃时纯水(k\approx0.55)，海水(k\approx0.7)，工业溶液(k\approx0.65)）。

• 典型数值：市政饮用水TDS通常控制在(100-300\ mg/L)，矿泉水TDS约(200-500\ mg/L)，高盐地下水TDS可达(10,000\ mg/L)以上。

3. 盐度（Salinity）

• 定义：特指海水中溶解盐类的总浓度，单位为千分比（‰）或g/kg，本质是TDS中可电离盐的贡献部分。

• 检测原理：传统采用银量法（硝酸银滴定Cl⁻），现代多通过电导法实现：(S = \frac{EC \times 1000}{55.5})（适用于NaCl为主的海水体系），或直接测量海水中溴、碘等特征离子含量进行离子平衡计算。

• 典型数值：标准海水盐度为(35\ ±1\ ‰)（即35g/kg或35000mg/L），渤海湾冬季盐度约(28-32\ ‰)，淡水湖泊盐度通常低于(0.5\ ‰)。

二、技术参数对比与应用场景

典型应用场景：

• 实验室分析：使用台式电导率仪（如梅特勒SG78-FK）配合TDS探头，可实现双参数同步监测，误差≤±2%；

• 工业制程：在反渗透系统中，通过在线电导率仪（精度±0.1% FS）实时反馈脱盐效果，TDS值可通过EC值经换算自动显示；

• 海洋观测：采用便携式盐度计（如YSI 6062），在-2℃至50℃范围内误差<±0.02 ‰，满足WHO《海洋水质标准》要求。

三、检测仪器与标准规范

1. 电导率检测仪器

• 电极类型：2电极（易极化，适用于高浓度溶液，寿命约1-3个月）；4电极（抗污染，适用于超纯水，寿命>1年）。

• 行业标准：GB/T 6908-2008《锅炉用水和冷却水分析方法》明确电导率检测需控制温度为25±1℃，温度补偿系数( \alpha = 0.02/℃ )。

2. TDS检测校准

• 药典要求：《中国药典》2020版规定注射用水TDS需≤2.0\ (\mu S/cm)（25℃），并特别强调“电导率与TDS需通过标准KCl溶液校准”。

3. 盐度检测规范

• 国际标准：ISO 7888:2017《海水盐度测定》采用氯度校正法，通过氯度与盐度的经验公式( S = 1.80655 \times CL )（CL为氯度）实现溯源。

四、数据关联与换算公式

1. 电导率与TDS的换算

• 当溶液中离子以NaCl为主时：( TDS = 0.55 \times EC )（25℃）

• 通用校正公式：( TDS = k \times EC )，其中(k)值随温度/离子组成变化，需通过标准溶液（如1413\ (\mu S/cm)的KCl溶液，对应TDS=700 mg/L）校准。

2. 盐度与TDS的平衡关系

• 海洋环境中：盐度≈TDS（NaCl）+ 部分Mg²⁺/Ca²⁺等非Cl⁻离子贡献

• 淡水体系：盐度=TDS - 悬浮颗粒物质量浓度，需通过重力法预处理去除悬浮杂质。

五、常见误区与解决方案

1. 误区：TDS=盐度（如将自来水TDS直接等同于“含盐量”）
   解析：TDS包含有机物、胶体等非盐成分，而盐度仅针对可电离盐类，采用离子色谱法（IC）可区分。

2. 解决方案：

• 纯水应用中，优先采用4电极电导率仪（低量程型号，如梅特勒S9-Meter）；

• 海水监测需叠加溴离子选择性电极，补偿Cl⁻干扰（误差降低至±0.05 ‰）。

总结

三者关系本质是“范围→子集→特定类型”：电导率是离子浓度的普适性度量，TDS是电导率的经验等价物，盐度是TDS中海洋盐类的特定表达。三者联合应用可构建完整水质分析体系，如：

• 饮用水安全：EC（实时监控）+ TDS（水质分级依据）

• 海水养殖：盐度（养殖环境）+ TDS（营养盐预警）