$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Мутность и общее содержание твердых веществ являются взаимосвязанными измерениями, используемыми для количественной оценки прозрачности поверхностных вод.
Мутность — это косвенная мера прозрачности воды, которая определяет количество света, которое может пройти через воду. Общее количество твердых частиц — это прямое измерение, которое фиксирует общую массу твердых частиц, взвешенных в воде.
Высокий уровень мутности или общего содержания твердых частиц в воде может быть вызван многими факторами окружающей среды. К ним относятся эрозия почвы, сброс отходов, сток или изменения в экологических сообществах, включая рост водорослей или обилие бентосных организмов, которые могут разрушать отложения в толще воды.
Более высокая мутность и взвешенные твердые частицы могут снижать качество воды, поглощая тепло, что приводит к повышению температуры воды и соответствующему снижению уровня кислорода, поскольку теплая вода содержит меньше кислорода. Фотосинтез может снижаться, так как меньше солнечного света способно проникать в воду, что делает ее неспособной поддерживать водную жизнь. Кроме того, взвешенные твердые частицы могут закупоривать жабры, душить яйца, снижать темпы роста и нарушать микросреду обитания многих водных организмов.
В этом видео показано, как количественно измерить мутность в лабораторных условиях и как рассчитать общее содержание твердых веществ в пробах воды.
Мутность возникает из-за взвешенных в воде твердых частиц, которые рассеивают свет, а не пропускают его. Степень помутнения определяется концентрацией, размером и цветом частиц. Более крупные частицы рассеиваются и концентрируют свет в прямом направлении по сравнению с более мелкими частицами. Размер частиц также может влиять на качество света, поскольку более крупные частицы рассеивают свет на более длинных волнах больше, чем на более коротких. И наоборот, более мелкие частицы рассеивают короткие волны более интенсивно, оказывая при этом относительно небольшое влияние на более длинные волны.
Если частицы плотно сгруппированы в образце, свет будет вступать в контакт с увеличенным числом частиц и проходить между ними более короткое расстояние, что приведет к многократному рассеянию. Менее плотные решения имеют более длинный средний свободный путь. Более темные частицы поглощают больше света, а более светлые частицы увеличивают рассеяние, что приводит к общему увеличению мутности. В целом, более темные частицы приводят к более высокой мутности, чем более светлые, из-за повышенного количества поглощаемой световой энергии.
Одним из методов измерения мутности является использование диска Секки. Для пресной воды это металлический диск диаметром 20 см с чередующимися черными и белыми четвертями. Для морского использования стандартным является простой белый диск диаметром около 30 см. В обоих случаях диск прикрепляют к веревке, отмеченной через известные промежутки времени, и опускают в воду до тех пор, пока его больше не видно. Длина веревки в точке исчезновения записывается как глубина Секки, которая связана с мутностью воды.
Однако у этого метода полей есть ограничения. Идеальный протокол записи требует солнечных условий и затененной тестовой зоны. Крутые, широкие или рыхлые берега могут представлять трудности или опасность для операторов дисковых дисков, или может потребоваться доступ к лодке. Использование трубок с мутностью для сбора воды для проведения анализа в лаборатории позволяет проводить более безопасные и стандартизированные измерения.
Как только образцы воды возвращаются в лабораторию, их сравнивают с эталонным образцом. Для этого стандартный реагент мутности добавляется в деионизированную воду с заранее заданным шагом для увеличения мутности до тех пор, пока образцы не будут совпадать, основываясь на наблюдении фиксированной точки в нижней части двух столбцов. Количество добавленного реагента в соответствии с образцами может быть затем зарегистрировано и преобразовано в единицы мутности Джексона или «JTU» с помощью справочной таблицы.
Общее количество твердых веществ может быть получено путем испарения воды из образца для изоляции и взвешивания твердых веществ.
Теперь, когда мы знакомы с принципами, лежащими в основе измерений мутности и общего содержания твердых веществ, давайте рассмотрим, как они измеряются в лабораторных условиях.
После того, как проба воды будет собрана в поле, принесите ее в лабораторию для анализа. Сначала выберите столбец с чистым помутнением и заполните образец воды до линии 50 мл.
Далее заполните вторую «пустую» колонку мутности деионизированной водой до отметки 50 мл.
Поместите две трубки рядом и обратите внимание на черную точку у основания столбца мутности. Если черная точка одинаково четкая в обеих трубках, мутность равна нулю. Если черная точка в пробирке с образцом менее заметна, необходимо добавить стандартный реагент мутности, чтобы привести мутность эталонного образца в соответствие с мутностью испытуемого образца.
Встряхните стандартный реагент для мутности, чтобы повторно суспендировать твердые частицы. Добавьте 0,5 мл реагента в пробирку с дистиллированной водой, и с помощью стержня для перемешивания тщательно перемешайте содержимое.
Проверьте мутность еще раз, поместив пробирку с образцом и контрольную трубку рядом друг с другом и глядя вниз через растворы на черные точки. Если мутность исследуемой воды все еще выше, чем мутность дистиллированной воды, продолжайте добавлять стандартный реагент мутности с шагом 0,5 мл до тех пор, пока мутность двух пробирок не станет одинаковой, записывая количество используемого реагента и перемешивая после каждого добавления. Наконец, запишите общее количество добавленного стандартного реагента для мутности. Используйте это значение для конвертации в единицы мутности Джексона.
Помимо измерения мутности, можно также определить общее содержание твердых веществ в образце. Руками в перчатках наклейте этикетку жирным карандашом. Идеально подойдет жирный карандаш, так как эти мензурки позже будут помещены в духовку. Далее включаем баланс и проводим его. Используя руки в перчатках, чтобы избежать переноса влаги из тела и изменения веса стакана, положите один из пустых стаканов на весы и запишите вес.
Убедитесь, что проба воды хорошо перемешана, осторожно взболтав ее, затем возьмите градуированный цилиндр и отмерьте 100 мл пробы воды. Вылейте это в стакан. Поместите образец стакана в духовку, установленную на 100 ? С в течение 48 ч для того, чтобы выпарить жидкость и высушить образовавшийся остаток. Выньте стакан из духовки руками в перчатках, дайте ему остыть до комнатной температуры и снова взвесьте стакан, содержащий остатки. Чтобы определить вес остатка, вычтите начальный вес пустого стакана из веса стакана с остатком. Далее с помощью этого расчета переведите вес остатка в мг/л.
Образцы мутности с JTU менее 10 классифицируются как «Отлично»; Диапазон от 11 до 20 JTU классифицируется как «Хороший», образцы от 21 до 90 JTU — «Удовлетворительный», а в образцах с более чем 90 JTU мутность классифицируется как «Плохая».
Общее содержание твердых веществ может быть классифицировано с помощью категорий количественного анализа мониторинга качества воды для измерения общего содержания твердых веществ. При этом общее содержание твердых веществ менее 100 мг/л оценивается как «Отлично», от 101 до 250 — как «Хорошо», от 251 до 400 — «Удовлетворительно», а образцы с концентрацией более 400 мг/л оцениваются как «Плохо».
Измерения мутности и общего содержания твердых веществ могут быть полезны в различных ситуациях, а также в других потенциальных методах сбора и измерения этих данных.
Другой метод измерения мутности использует датчик, оптимизированный для ее непосредственного измерения. Во-первых, датчик калибруется с использованием образца с известной мутностью и деионизированной воды бланка. Затем проба воды помещается в датчик мутности, и портативный монитор отображает показания мутности. Этот метод имеет преимущества перед лабораторными измерениями в том, что он быстрее, проще и может быть проведен в полевых условиях, но требует покупки более дорогого оборудования.
Общее количество растворенных твердых веществ также может быть измерено в полевых условиях с помощью автоматизированного устройства, которое использует датчик проводимости для получения показаний. В этом случае зонд калибруется вручную и настраивается на регистрацию твердых частиц в мг/л. Зонд погружается в пробу воды, и показания общего содержания растворенных твердых веществ отображаются на портативном мониторе. Опять же, этот метод дает более быстрые и простые результаты, чем лабораторный метод, но требует покупки измерителя LabQuest и датчика проводимости.
Вы только что посмотрели вводную статью JoVE о мутности и общем содержании твердых веществ в поверхностных водах. Теперь вы должны понять теорию и принципы, лежащие в основе этих двух ценных измерений качества воды, как их измерять и как использовать эти измерения для определения качества ваших проб воды. Спасибо за просмотр!
