濁度と地表水の全固形物

濁度と全固形分は、表層水の透明度を定量化するために使用される関連する測定値です。

濁度は、水を通過する光の量を決定する水の透明度の間接的な尺度です。全固形分は直接測定であり、水中に浮遊する固体粒子の総質量を記録します。

水中の高レベルの濁りや全固形分は、多くの環境要因によって引き起こされる可能性があります。これらには、土壌侵食、廃棄物の排出、流出、または藻類の成長や水柱への堆積物を混乱させる可能性のある底生生物の豊富さなどの生態学的コミュニティの変化が含まれます。

濁度が高く、浮遊物質が多いと、熱を吸収して水質が低下し、温水の酸素保持量が少なくなるため、水温が上昇し、それに応じて酸素レベルが低下する可能性があります。光合成は、水に浸透できる日光が少なくなり、一部の水生生物を維持できなくなるため、低下する可能性があります。さらに、懸濁物質は、えらを詰まらせ、卵を窒息させ、成長率を低下させ、多くの水生生物の微小生息地を混乱させる可能性があります。

このビデオでは、実験室環境で濁度を定量化する方法と、水サンプル中の全固形分を計算する方法について説明します。

濁度は、水に浮遊する固体粒子が光を透過させるのではなく散乱させることによって引き起こされます。濁度の程度は、粒子の濃度、サイズ、および色によって決まります。大きな粒子は、小さな粒子と比較して、光を散乱させ、前方に集中させます。粒子サイズも光の品質に影響を与える可能性があり、大きな粒子は短波長よりも長波長の光を散乱させます。逆に、粒子が小さいほど短波長でより強く散乱しますが、長波長への影響は比較的小さくなります。

粒子がサンプル内に密集していると、光が接触する粒子の数が増え、粒子間を移動する距離が短くなり、複数の散乱イベントが発生します。密度の低い解析は、平均自由行程が長くなります。暗い粒子はより多くの光を吸収し、明るい粒子は散乱を増加させ、どちらも全体的な濁度の増加をもたらします。全体として、暗い微粒子は、吸収される光エネルギーの量が増えるため、明るい微粒子よりも濁度が高くなります。

濁度を測定する方法の1つは、Secchiディスクを使用することです。淡水の場合、これは直径20cmの金属製の円盤で、黒と白の四分の一が交互に並んでいます。マリンユースには、直径約30cmの真っ白な円盤が標準です。どちらの場合も、ディスクは既知の間隔でマークされたロープに取り付けられ、見えなくなるまで水中に落とされます。消失点時のロープの長さは、水の濁りに関係するセッキ深さとして記録されます。

ただし、このフィールド方法には制限があります。理想的な録音プロトコルには、日当たりの良い条件と日陰のテストエリアが必要です。急な、幅の広い、または緩い川岸は、ディスクオペレーターに困難や危険をもたらす場合があり、ボートへのアクセスが必要になる場合があります。濁度チューブを使用して水を収集し、実験室で分析を行うことで、より安全で標準化された測定が可能になります。

水サンプルがラボに戻ったら、参照サンプルと比較されます。これを行うには、標準濁度試薬を脱イオン水に所定の増分で添加し、2つのカラムの下部にある固定点の観察に基づいて、サンプルが一致するまで曇りを増加させます。サンプルに一致するように添加された試薬の量を記録し、参照テーブルを使用してジャクソン濁度単位または「JTU」に変換することができます。

総固形分は、サンプルから水分を蒸発させて固形物を分離し、秤量することで得ることができます。

濁度と全固形分の測定の背後にある原理を理解したところで、これらが実験室でどのように測定されるかを見てみましょう。

サンプル水を現場で採取したら、分析のために実験室に持ち込みます。まず、クリーンな濁度カラムを選択し、サンプル水を50 mLラインまで充填します。

次に、2 番目の「ブランク」濁度カラムを脱イオン水で 50 mL ラインまで充填します。

2本のチューブを並べて置き、濁度カラムの基部にある黒い点を観察します。黒い点が両方のチューブで等しく鮮明である場合、濁度はゼロです。サンプルチューブ内の黒い点が目立たない場合は、参照サンプルの濁度をテストサンプルの濁度に一致させるために、標準濁度試薬を追加する必要があります。

標準濁度試薬を振って、微粒子を再懸濁します。蒸留水チューブに試薬0.5mLを加え、攪拌棒を用いて内容物を十分に混合します。

サンプルチューブとリファレンスチューブを並べて置き、溶液を通して黒い点を見下ろして、濁り度を再度確認します。サンプル水の濁度が蒸留水の濁度よりもまだ大きい場合は、2つのチューブの濁度が一致しているように見えるまで、標準濁度試薬を0.5 mL刻みで添加し続け、使用した試薬の量を記録し、各添加後に混合します。最後に、添加した標準濁度試薬の総量を記録します。この値を使用して、ジャクソン濁度単位に変換します。

濁度を測定するだけでなく、サンプルに含まれる全固形分も測定できます。手袋をはめた手で、グリースペンシルでアビーカーにラベルを付けます。グリースペンシルは、後でオーブンに入れるため、理想的です。次に、天びんをオンにして風袋引きします。手袋をはめた手を使って、体の水分を移したりビーカーの重量を変えたりしないように、空のビーカーの1つを天秤に置き、重量を記録します。

サンプル水を静かに渦巻いて十分に混合されていることを確認してから、メスシリンダーを取り、100mLの水サンプルを測定します。これをビーカーに注ぎます。サンプルビーカーを100に設定されたオーブンに入れますか?液体を蒸発させ、得られた残留物を乾燥させるために、Cを48時間。手袋をはめた手でビーカーをオーブンから取り出し、室温まで冷まして、残留物を含むビーカーの重量を再検討します。残留物の重量を決定するには、残留物のあるビーカーの重量から空のビーカーの初期重量を引きます。次に、この計算を使用して残留物の重量をmg / Lに変換します。

JTUが10未満の濁度サンプルは「Excellent」に分類されます。11 から 20 JTU の範囲は「良好」、21 から 90 JTU のサンプルは「普通」、90 JTU を超えるサンプルでは JTU の濁度が「不良」に分類されます。

全固形物は、全固形物測定の水質モニタリング定量分析カテゴリを使用して分類できます。ここでは、総固形分測定値が100 mg / L未満のものを「優良」、101〜250を「良好」、251〜400を「普通」、400 mg / Lを超えるサンプルを「不良」と評価します。

濁度と全固形分の測定は、さまざまな状況で役立ち、これらのデータを収集および測定するための他の潜在的な方法に役立ちます。

濁度を測定する別の方法は、濁度を直接測定するために最適化されたセンサーを利用します。まず、センサーは、既知の濁度と脱イオン水ブランクのサンプルを使用して校正されます。次に、水サンプルを濁度センサーに入れ、ハンドヘルドモニターに濁度の読み取り値を表示します。この方法は、より速く、より簡単で、現場で実施できるという点で、実験室での測定よりも利点がありますが、より高価な機器を購入する必要があります。

総溶解固形物は、導電率プローブを使用して読み取り値を取得する自動装置を使用して、現場で測定することもできます。ここでは、プローブを手動で校正し、微粒子をmg / Lで記録するように設定されています。プローブを水サンプルに沈め、総溶解固形物の読み取り値がハンドヘルドモニターに表示されます。繰り返しになりますが、この方法はラボの方法よりも迅速かつ簡単に結果が得られますが、LabQuestメーターと導電率プローブを購入する必要があります。

JoVEの「地表水中の濁度と全固形分」の紹介をご覧になりました。これで、これら 2 つの貴重な水質測定の基礎となる理論と原理、それらの測定方法、およびこれらの測定値を使用して水サンプルの品質を判断する方法を理解できました。ご覧いただきありがとうございます!