Torbidità e solidi totali nelle acque superficiali

La torbidità e i solidi totali sono misure correlate utilizzate per quantificare la limpidezza delle acque superficiali.

La torbidità è una misura indiretta della limpidezza dell'acqua che determina la quantità di luce che può passare attraverso l'acqua. I solidi totali sono una misura diretta che registra la massa totale delle particelle solide sospese nell'acqua.

Alti livelli di torbidità o solidi totali nell'acqua possono essere causati da molti fattori ambientali. Questi includono l'erosione del suolo, lo scarico dei rifiuti, il deflusso o i cambiamenti nelle comunità ecologiche, tra cui la crescita delle alghe o l'abbondanza di organismi bentonici che possono distruggere i sedimenti nella colonna d'acqua.

Una maggiore torbidità e solidi sospesi possono abbassare la qualità dell'acqua assorbendo calore, causando un aumento della temperatura dell'acqua e una corrispondente diminuzione dei livelli di ossigeno, poiché l'acqua calda trattiene meno ossigeno. La fotosintesi può diminuire, poiché meno luce solare è in grado di penetrare nell'acqua, rendendola incapace di sostenere alcune forme di vita acquatica. Inoltre, i solidi sospesi possono ostruire le branchie, soffocare le uova, ridurre i tassi di crescita e interrompere i microhabitat di molti organismi acquatici.

Questo video illustra come quantificare la torbidità in un ambiente di laboratorio e come calcolare i solidi totali nei campioni d'acqua.

La torbidità è causata da particelle solide sospese nell'acqua che disperdono la luce piuttosto che consentirne la trasmissione. Il grado di torbidità è determinato dalla concentrazione, dalle dimensioni e dal colore delle particelle. Le particelle più grandi si disperdono e concentrano la luce in una direzione in avanti rispetto alle particelle più piccole. Anche la dimensione delle particelle può influire sulla qualità della luce, con particelle più grandi che diffondono lunghezze d'onda più lunghe della luce più lunghe rispetto alle lunghezze d'onda più corte. Al contrario, le particelle più piccole diffondono le lunghezze d'onda corte più intensamente, pur avendo un effetto relativamente piccolo sulle lunghezze d'onda più lunghe.

Se le particelle sono densamente raggruppate in un campione, la luce entrerà in contatto con un numero maggiore di particelle e percorrerà una distanza più breve tra di loro, provocando più eventi di diffusione. Le soluzioni meno dense hanno un percorso libero medio più lungo. Le particelle più scure assorbono più luce e le particelle più chiare aumentano la dispersione, con conseguente aumento complessivo della torbidità. Nel complesso, le particelle più scure provocano una torbidità più elevata rispetto alle particelle più leggere a causa della maggiore quantità di energia luminosa assorbita.

Un metodo per misurare la torbidità è con un disco di Secchi. Per l'acqua dolce, si tratta di un disco metallico di 20 cm di diametro con quarti alternati in bianco e nero. Per l'uso marino è standard un disco bianco liscio di circa 30 cm di diametro. In entrambi i casi il disco viene attaccato a una corda segnata a intervalli noti e lasciato cadere in acqua fino a quando non può più essere visto. La lunghezza della corda nel punto di scomparsa è registrata come profondità di Secchi, che è correlata alla torbidità dell'acqua.

Tuttavia, esistono limitazioni a questo metodo di campo. Il protocollo di registrazione ideale richiede condizioni soleggiate e un'area di prova ombreggiata. Le sponde ripide, larghe o allentate dei fiumi possono rappresentare difficoltà o pericoli per gli operatori dei dischi, oppure può essere necessario l'accesso a un'imbarcazione. L'utilizzo di tubi di torbidità per raccogliere l'acqua per eseguire le analisi in laboratorio consente misurazioni più sicure e standardizzate.

Una volta che i campioni d'acqua sono tornati in laboratorio, vengono confrontati con un campione di riferimento. A tale scopo, il reagente di torbidità standard viene aggiunto all'acqua deionizzata con incrementi predeterminati per aumentare la torbidità fino a quando i campioni non vengono abbinati, in base all'osservazione di un punto fisso sul fondo delle due colonne. La quantità di reagente aggiunta per abbinare i campioni può quindi essere registrata e convertita in unità di torbidità Jackson o "JTU" utilizzando una tabella di riferimento.

I solidi totali possono essere ottenuti facendo evaporare l'acqua dal campione per isolare e pesare i solidi.

Ora che abbiamo familiarità con i principi alla base delle misurazioni della torbidità e dei solidi totali, diamo un'occhiata a come questi vengono misurati in un ambiente di laboratorio.

Una volta che l'acqua campione è stata raccolta sul campo, portarla in laboratorio per l'analisi. Innanzitutto, selezionare una colonna di torbidità pulita e riempire fino alla linea da 50 ml con l'acqua campione.

Quindi, riempire una seconda colonna di torbidità "vuota" con acqua deionizzata fino alla linea da 50 ml.

Posizionare i due tubi uno accanto all'altro e osservare il punto nero alla base della colonna di torbidità. Se il punto nero è ugualmente chiaro in entrambe le provette, la torbidità è zero. Se il punto nero nella provetta del campione è meno visibile, sarà necessario aggiungere il reagente di torbidità standard per far corrispondere la torbidità del campione di riferimento a quella del campione da analizzare.

Agitare il reagente di torbidità standard per risospendere il particolato. Aggiungere 0,5 ml di reagente al tubo dell'acqua distillata e utilizzare un'asta di agitazione per mescolare accuratamente il contenuto.

Controllare nuovamente la torbidità posizionando il tubo del campione e il tubo di riferimento uno accanto all'altro e osservando i punti neri attraverso le soluzioni. Se la torbidità dell'acqua campione è ancora maggiore di quella dell'acqua distillata, continuare ad aggiungere il reagente di torbidità standard con incrementi di 0,5 mL, fino a quando la torbidità delle due provette non appare corrispondente, registrando la quantità di reagente utilizzata e mescolando dopo ogni aggiunta. Infine, registrare la quantità totale di reagente di torbidità standard aggiunto. Utilizzare questo valore per convertire in unità di torbidità Jackson.

Oltre a misurare la torbidità, è possibile determinare anche i solidi totali contenuti nel campione. Con le mani guantate, etichettare l'abeaker con una matita grassa. Una matita grassa è l'ideale, poiché questi bicchieri verranno successivamente messi in un forno. Quindi, accendi la bilancia e tara. Usando le mani guantate per evitare di trasferire l'umidità corporea e alterare il peso del becher, posizionare uno dei becher vuoti sulla bilancia e registrare il peso.

Assicurarsi che l'acqua del campione sia ben miscelata facendola roteare delicatamente, quindi prendere un cilindro graduato e misurare 100 ml del campione d'acqua. Versare il tutto nel bicchiere. Posizionare il becher campione in un forno impostato a 100 ? C per 48 h in modo da far evaporare il liquido ed asciugare il residuo risultante. Togliete il bicchiere dal forno con le mani guantate, lasciatelo raffreddare a temperatura ambiente e pesate nuovamente il bicchiere contenente il residuo. Per determinare il peso del residuo, sottrarre il peso iniziale del becher vuoto dal peso del becher con residuo. Quindi, convertire il peso del residuo in mg/L utilizzando questo calcolo.

I campioni di torbidità con una JTU inferiore a 10 sono classificati come "Eccellente"; un intervallo da 11 a 20 JTU è classificato come "Buono", da 21 a 90 campioni JTU sono "Discreti" e in campioni superiori a 90 JTU la torbidità è classificata come "Scarsa".

I solidi totali possono essere classificati utilizzando le categorie di analisi quantitativa del monitoraggio della qualità dell'acqua per le misurazioni dei solidi totali. Qui, una misurazione dei solidi totali inferiore a 100 mg/L è classificata come "Eccellente", da 101 a 250 come "Buona", da 251 a 400 è "Discreta" e i campioni con una quantità superiore a 400 mg/L sono classificati come "Scarsi".

Le misure di torbidità e solidi totali possono essere utili in una varietà di situazioni e altri potenziali metodi per raccogliere e misurare questi dati.

Un altro metodo per misurare la torbidità utilizza un sensore ottimizzato per misurarla direttamente. In primo luogo, il sensore viene calibrato utilizzando un campione di torbidità nota e un bianco di acqua deionizzata. Successivamente, un campione d'acqua viene inserito nel sensore di torbidità e il monitor portatile visualizzerà una lettura della torbidità. Questo metodo ha vantaggi rispetto alle misurazioni di laboratorio in quanto è più veloce, più semplice e può essere eseguito sul campo, ma richiede l'acquisto di attrezzature più costose.

I solidi totali disciolti possono anche essere misurati sul campo utilizzando un dispositivo automatizzato, che utilizza una sonda di conducibilità per ottenere una lettura. In questo caso, la sonda viene calibrata manualmente e impostata per registrare il particolato in mg/L. La sonda viene immersa nel campione d'acqua e la lettura dei solidi disciolti totali viene visualizzata sul monitor portatile. Anche in questo caso, questo metodo fornisce risultati più rapidi e semplici rispetto al metodo di laboratorio, ma richiede l'acquisto di un misuratore LabQuest e di una sonda di conducibilità.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alla torbidità e ai solidi totali nelle acque superficiali. A questo punto è necessario comprendere la teoria e i principi alla base di queste due preziose misurazioni della qualità dell'acqua, come misurarle e come utilizzare queste misurazioni per determinare la qualità dei campioni d'acqua. Grazie per l'attenzione!