1.7: Zmętnienie i całkowita zawartość substancji stałych w wodach powierzchniowych

1. Pomiar zmętnienia

1. Wlej zmieszaną próbkę wody do jednej kolumny mętności i napełnij próbkę wodą do linii 50 ml.
2. Napełnij drugą "pustą" kolumnę zmętnienia wodą dejonizowaną do linii 50 ml.
3. Umieść dwie rurki obok siebie i zwróć uwagę na różnicę w czystości. Jeśli czarna kropka jest równie wyraźna w obu rurkach, zmętnienie wynosi zero. Jeśli czarna kropka w probówce z próbką jest mniej wyraźna, przejdź do następnego kroku.
4. Wstrząśnij wzorcowym odczynnikiem do zmętnienia.
5. Dodać 0,5 ml odczynnika do probówki z wodą destylowaną. Użyj mieszadła, aby wymieszać zawartość.
6. Sprawdź stopień zmętnienia, patrząc w dół przez roztwór na czarną kropkę. Jeżeli zmętnienie próbki wody jest większe niż zmętnienie wody destylowanej, należy kontynuować dodawanie odczynnika do zmętnienia o standardowym zmętnieniu w odstępach co 0,5 ml do rurki z wodą destylowaną, rejestrując ilość użytego odczynnika i mieszając po każdym dodaniu, aż zmętnienie zmętnienia zrówna się z próbką.
7. Zapisać całkowitą ilość dodanego odczynnika do zmętnienia.

2. Pomiar całkowitej zawartości ciał stałych

1. Rękami w rękawiczkach oznacz zlewkę ołówkiem do smaru. Nie używaj taśmy do etykietowania, ponieważ te zlewki są wkładane do piekarnika.
2. Włącz równowagę i wytaruj ją.
3. Umieść zlewkę na wadze i zapisz masę. Upewnij się, że używasz wagi, która rejestruje z dokładnością do tysięcznych części grama. Używaj rękawiczek, aby uniknąć dotykania zlewki gołymi rękami i przenoszenia wilgoci z ciała, zmieniając w ten sposób ciężar zlewki.
4. Za pomocą cylindra z podziałką odmierzyć 100 ml próbki wody. Jeśli próbka znajdowała się, zakręć próbkę wody przed odmierzeniem 100 ml.
5. Wlej tę ilość do zlewki.
6. Umieścić zlewkę w suszarce w temperaturze 100 °C na 48 godzin w celu odparowania cieczy i wysuszenia powstałej pozostałości.
7. Po 48 godzinach ponownie zważyć zlewkę z pozostałością. Pamiętaj: Nie dotykaj zlewki gołymi rękami.
8. Odjąć początkową masę (w gramach) pustej zlewki od masy zlewki z pozostałościami, aby uzyskać wzrost masy lub masy pozostałości.
9. Przelicz masę pozostałości na mg/l, wykonując następujące obliczenia
   Masa pozostałości x 1,000 mg x 1,000 mL = ? mg
   100 ml 1 g 1 L L

3. Metoda LabQuest do pomiaru zmętnienia

1. Włącz ręczny monitor LabQuest i podłącz czujnik zmętnienia do kanału 1, jednostki powinny być NTU.
2. Jeśli jednostki nie są w NTU, użyj rysika, aby dotknąć czerwonego obszaru ekranu, wybierz zmień jednostki i wybierz NTU.
3. Jeśli urządzenia są w NTU, otwórz pokrywę czujnika i wytrzyj (za pomocą chusteczki laboratoryjnej), a następnie włóż butelkę, która jest już napełniona czarnym nadrukiem (100 NTU), zamknij pokrywkę.
4. Użyj rysika, aby dotknąć czerwonego obszaru ekranu i wybierz opcję Kalibruj. Gdy pojawi się ekran kalibracji, wybierz przycisk Kalibruj teraz (w lewym górnym rogu ekranu).
5. Kursor powinien był przeskoczyć do pierwszego pola wartości. Obserwuj napięcie w prawym górnym rogu ekranu. Gdy się uspokoi, użyj rysika i klawiatury numerycznej, aby wpisać 100. Następnie wybierz przycisk Keep poniżej.
6. Kursor powinien był przeskoczyć do drugiego pola wartości. Teraz napełnij drugą butelkę wodą DI (do linii), zakręć ją i ostrożnie zetrzyj chusteczką laboratoryjną. Włóż butelkę z wodą DI do czujnika i zamknij pokrywę. Gdy napięcie się ustabilizuje, wpisz 0 i naciśnij przycisk Keep.
7. Następnie naciśnij przycisk OK w prawym dolnym rogu ekranu. Kalibracja została zakończona.
8. Wylej wodę DI z drugiej butelki i wlej tylko odrobinę próbki wody, aby przepłukać butelkę i wypłukać pozostałą wodę DI, a następnie wyrzuć próbkę wody do płukania. Następnie ponownie napełnij butelkę do linii próbką wody, ponownie zakręć nakrętką, wytrzyj (za pomocą chusteczek laboratoryjnych) i włóż do czujnika. Zamknij pokrywę, a gdy odczyt wydaje się ustabilizować, zapisz pomiar.

4. Metoda LabQuest do pomiaru całkowitej ilości rozpuszczonych ciał stałych za pomocą przewodności

1. Dla całkowitej ilości rozpuszczonych ciał stałych (TDS) przy użyciu przewodności: Upewnij się, że przełącznik na pudełku (podłączony do przewodu sondy) jest ustawiony na dolne ustawienie (0-2,000).
2. Podłącz sondę do kanału 1. Jednostki powinny być podane w miligramach na litr (mg / L).
3. Jeśli jednostki nie są w mg/L, użyj rysika, aby dotknąć czerwonego obszaru ekranu, wybierz zmień jednostki i wybierz mg/L.
4. Jeśli jednostki są w mg/L, zanurz sondę w próbce wody, a gdy odczyty pojawią się w celu ustabilizowania się, zapisz pomiar.

Zmętnienie i całkowita zawartość ciał stałych są powiązanymi pomiarami stosowanymi do ilościowego określania czystości wód powierzchniowych.

Zmętnienie jest pośrednią miarą przejrzystości wody, która określa ilość światła, które może przejść przez wodę. Całkowita zawartość ciał stałych to bezpośredni pomiar, który rejestruje całkowitą masę cząstek stałych zawieszonych w wodzie.

Wysoki poziom zmętnienia lub całkowitej zawartości ciał stałych w wodzie może być spowodowany wieloma czynnikami środowiskowymi. Należą do nich erozja gleby, odprowadzanie odpadów, spływ lub zmiany w zbiorowiskach ekologicznych, w tym wzrost glonów lub obfitość organizmów bentosowych, które mogą zakłócać przedostawanie się osadów do słupa wody.

Wyższe zmętnienie i zawiesiny mogą obniżać jakość wody poprzez pochłanianie ciepła, powodując wzrost temperatury wody i odpowiedni spadek poziomu tlenu, ponieważ ciepła woda zawiera mniej tlenu. Fotosynteza może się zmniejszyć, ponieważ mniej światła słonecznego jest w stanie przeniknąć do wody, co uniemożliwia jej utrzymanie niektórych organizmów wodnych. Ponadto zawieszone ciała stałe mogą zatykać skrzela, dusić jaja, zmniejszać tempo wzrostu i zakłócać mikrosiedliska wielu organizmów wodnych.

Ten film pokaże, jak określić ilościowo zmętnienie w warunkach laboratoryjnych oraz jak obliczyć całkowitą zawartość ciał stałych w próbkach wody.

Zmętnienie jest spowodowane przez cząstki stałe zawieszone w wodzie, które rozpraszają światło, zamiast je przepuszczać. Stopień zmętnienia zależy od stężenia, wielkości i koloru cząstek. Większe cząstki rozpraszają i koncentrują światło w kierunku do przodu w porównaniu z mniejszymi cząstkami. Wielkość cząstek może również wpływać na jakość światła, przy czym większe cząstki rozpraszają dłuższe fale światła bardziej niż krótsze. I odwrotnie, mniejsze cząstki rozpraszają krótkie fale bardziej intensywnie, mając jednocześnie stosunkowo niewielki wpływ na dłuższe fale.

Jeśli cząstki są gęsto zgrupowane w próbce, światło wejdzie w kontakt ze zwiększoną liczbą cząstek i pokona krótszą odległość między nimi, co spowoduje wielokrotne rozpraszanie. Mniej gęste roztwory mają dłuższą średnią drogę swobodną. Ciemniejsze cząstki pochłaniają więcej światła, a jaśniejsze cząstki zwiększają rozpraszanie, co powoduje ogólne zwiększenie zmętnienia. Ogólnie rzecz biorąc, ciemniejsze cząstki powodują wyższe zmętnienie niż jaśniejsze cząstki ze względu na zwiększoną ilość pochłoniętej energii świetlnej.

Jedną z metod pomiaru zmętnienia jest użycie dysku Secchiego. W przypadku wody słodkiej jest to metalowy dysk o średnicy 20 cm z naprzemiennymi czarnymi i białymi ćwiartkami. Do użytku morskiego standardem jest zwykły biały dysk o średnicy około 30 cm. W obu przypadkach dysk jest przymocowany do liny oznaczonej w znanych odstępach czasu i wrzucany do wody, aż przestanie być widoczny. Długość liny w momencie zaniku jest rejestrowana jako głębokość Secchiego, która jest związana ze zmętnieniem wody.

Istnieją jednak ograniczenia dotyczące tej metody pólowej. Idealny protokół nagrywania wymaga słonecznych warunków i zacienionego obszaru testowego. Strome, szerokie lub luźne brzegi rzeki mogą stwarzać trudności lub niebezpieczeństwo dla operatorów dysków, a dostęp do łodzi może być konieczny. Używanie probówek do pomiaru zmętnienia do zbierania wody w celu przeprowadzenia analizy w laboratorium pozwala na bezpieczniejsze i bardziej ustandaryzowane pomiary.

Gdy próbki wody znajdą się z powrotem w laboratorium, są one porównywane z próbką referencyjną. Aby to zrobić, odczynnik do zmętnienia standardowego dodaje się do wody dejonizowanej w określonych odstępach, aby zwiększyć zmętnienie, aż próbki zostaną dopasowane, w oparciu o obserwację stałego punktu na dnie dwóch kolumn. Ilość odczynnika dodanego w celu dopasowania próbek może być następnie zapisana i przeliczona na jednostki zmętnienia Jacksona lub "JTU" przy użyciu tabeli referencyjnej.

Całkowitą zawartość substancji stałych można uzyskać, odparowując wodę z próbki w celu wyizolowania i zważenia ciał stałych.

Teraz, gdy jesteśmy już zaznajomieni z zasadami stojącymi za pomiarami zmętnienia i całkowitej zawartości ciał stałych, przyjrzyjmy się, jak są one mierzone w warunkach laboratoryjnych.

Po pobraniu próbki wody w terenie należy ją przynieść do laboratorium w celu analizy. Najpierw wybierz czystą kolumnę mętności i napełnij próbkę wodą do linii 50 ml.

Następnie napełnij drugą "pustą" kolumnę mętności wodą dejonizowaną do linii 50 ml.

Umieść dwie rurki obok siebie i obserwuj czarną kropkę u podstawy kolumny zmętnienia. Jeśli czarna kropka jest równie wyraźna w obu rurkach, zmętnienie wynosi zero. Jeżeli czarna kropka w probówce z próbką jest mniej widoczna, konieczne będzie dodanie odczynnika do standardowego zmętnienia w celu dopasowania zmętnienia próbki referencyjnej do zmętnienia próbki badanej.

Potrząśnij odczynnikiem do zmętnienia wzorcowego, aby ponownie zawiesić cząstki stałe. Dodaj 0,5 ml odczynnika do probówki z wodą destylowaną i za pomocą mieszadła dokładnie wymieszaj zawartość.

Ponownie sprawdź zmętnienie, umieszczając probówkę z próbką i probówkę referencyjną obok siebie i patrząc w dół przez roztwory na czarne kropki. Jeżeli zmętnienie próbki wody jest nadal większe niż w przypadku wody destylowanej, kontynuuj dodawanie odczynnika do standardowego zmętnienia w odstępach co 0,5 ml, aż zmętnienie dwóch probówek wydaje się zgodne, zapisując ilość użytego odczynnika i mieszając po każdym dodaniu. Na koniec zapisz całkowitą ilość dodanego odczynnika do zmętnienia standardowego. Użyj tej wartości, aby przeliczyć na jednostki zmętnienia Jacksona.

Oprócz pomiaru zmętnienia można również oznaczyć całkowitą zawartość substancji stałych w próbce. Rękami w rękawiczkach oznacz zlewkę ołówkiem do smaru. Ołówek do tłuszczu jest idealny, ponieważ te zlewki zostaną później umieszczone w piekarniku. Następnie włącz wagę i wytaruj ją. Używając rąk w rękawiczkach, aby uniknąć przenoszenia wilgoci z ciała i zmiany masy zlewki, umieść jedną z pustych zlewek na wadze i zapisz wagę.

Upewnij się, że woda z próbki jest dobrze wymieszana, delikatnie ją obracając, a następnie weź cylinder z podziałką i odmierz 100 ml próbki wody. Wlej to do zlewki. Umieść zlewkę na próbkę w piekarniku ustawionym na 100 ? C przez 48 godzin w celu odparowania cieczy i wysuszenia powstałej pozostałości. Wyjmij zlewkę z piekarnika rękami w rękawiczkach, pozwól jej ostygnąć do temperatury pokojowej i ponownie zważyj zlewkę zawierającą pozostałość. W celu określenia masy pozostałości należy odjąć początkową masę pustej zlewki od masy zlewki z pozostałością. Następnie należy przeliczyć masę pozostałości na mg/l, korzystając z tego obliczenia.

Próbki zmętnienia o JTU mniejszym niż 10 są klasyfikowane jako "doskonałe"; zakres od 11 do 20 JTU jest klasyfikowany jako "dobry", od 21 do 90 próbek JTU jest klasyfikowany jako "dostateczny", a w próbkach o zmętnieniu większym niż 90 JTU jest klasyfikowany jako "słaby".

Całkowita zawartość ciał stałych może być kategoryzowana przy użyciu kategorii Analiza ilościowa monitorowania jakości wody dla pomiarów całkowitej zawartości ciał stałych. W tym przypadku całkowity pomiar zawartości substancji stałych poniżej 100 mg/l jest klasyfikowany jako "doskonały", od 101 do 250 jako "dobry", od 251 do 400 jako "dostateczny", a próbki o zawartości większej niż 400 mg/l są oceniane jako "słabe".

Pomiary zmętnienia i całkowitej zawartości ciał stałych mogą być przydatne w różnych sytuacjach, a także inne potencjalne metody gromadzenia i pomiaru tych danych.

Inna metoda pomiaru zmętnienia wykorzystuje czujnik zoptymalizowany do jego bezpośredniego pomiaru. Najpierw czujnik jest kalibrowany przy użyciu próbki o znanym zmętnieniu i ślepej próbie wody dejonizowanej. Następnie próbka wody jest umieszczana w czujniku zmętnienia, a ręczny monitor wyświetli odczyt zmętnienia. Metoda ta ma zalety w porównaniu z pomiarami laboratoryjnymi, ponieważ jest szybsza, prostsza i może być przeprowadzana w terenie, ale wymaga zakupu droższego sprzętu.

Całkowite rozpuszczone ciała stałe można również mierzyć w terenie za pomocą zautomatyzowanego urządzenia, które wykorzystuje sondę przewodności do uzyskania odczytu. W tym przypadku sonda jest ręcznie kalibrowana i ustawiana na rejestrowanie cząstek stałych w mg/l. Sonda jest zanurzana w próbce wody, a całkowity odczyt rozpuszczonych ciał stałych jest wyświetlany na monitorze ręcznym. Ponownie, ta metoda zapewnia szybsze i łatwiejsze wyniki niż metoda laboratoryjna, ale wymaga zakupu miernika LabQuest i sondy przewodności.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do zmętnienia i całkowitej zawartości ciał stałych w wodach powierzchniowych. Powinieneś teraz zrozumieć teorię i zasady leżące u podstaw tych dwóch cennych pomiarów jakości wody, jak je mierzyć i jak wykorzystywać te pomiary do określania jakości próbek wody. Dzięki za oglądanie!