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표층수의 탁도 및 총 고형분

Overview

출처: 마가렛 노동자와 킴벌리 프라이의 실험실 - 데폴 대학

탁도 및 총 고체는 표면 물의 선명도를 측정하는 관련 측정입니다. 탁도는 물을 통과할 수 있는 빛의 양을 결정하는 물 선명도의 간접적인 척도입니다. 총 고체는 무게에 의해 결정된 물에 매달린 고체 입자를 직접 측정합니다.

높은 수준의 탁도와 총 고형물은 토양 침식, 폐기물 배출, 유출 또는 조류 성장 또는 물 속으로 퇴적물을 방해 할 수있는 벤딕 생물의 풍부를 포함한 생태 공동체의 변화로 인해 발생합니다. 높은 수준의 탁도 및 부유 고체는 열을 흡수하여 수질을 낮출 수 있으며, 이로 인해 수온이 증가하고 산소 수치가 감소합니다(따뜻한 물은 산소를 적게 보유함). 이러한 조건은 또한 적은 햇빛이 물에 침투로 광합성의 감소를 일으킬 수 있습니다, 물이 일부 수생 생활을 지원할 수 없게. 일시 중단 된 고형체는 또한 아가미를 막고, 계란을 질식시키고, 성장 속도를 감소시키고, 많은 수생 생물의 미세 서식지를 방해 할 수 있습니다.

탁도를 측정하는 한 가지 방법은 Secchi 디스크를 사용하는 것을 포함합니다. 세치 디스크는 대체 흑백 분기가있는 금속 디스크입니다(그림 1). 그것은 그것을 따라 한 발 표시가 밧줄에 부착되어 있습니다. 디스크가 더 이상 보이지 않을 때까지 물에 떨어지게됩니다(그림 2). 이 방법의 단점은 현장에서 수행해야하며 이상적인 프로토콜은 햇볕이 잘 드는 조건이 필요하며 테스트 영역을 그늘을 드린다는 것입니다. 또한, 강둑과 수위 사이에 먼 거리가 있는 경우, 세치 디스크를 사용하기 어렵다. 탁도 튜브를 사용하여 물을 수집한 다음 실험실에서 탁도 측정을 수행할 수 있습니다.

Figure 1
그림 1. 담수에 사용되는 수정 된 Secchi 디스크 디자인.

Figure 2
그림 2. 세치 디스크의 다른 종류. 왼쪽에 있는 해양 스타일과 오른쪽에 있는 담수 버전

Principles

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탁도는 물 샘플을 통과할 수 있는 빛의 양을 측정하여 결정되는 상대측정입니다. 탁도가 높을수록 빛이 샘플을 통과하고 물이 "흐린" 물이 나타납니다. 높은 탁도 수준은 물을 통해 전달되는 것을 허용하지 않고 빛을 산란하는 물에 매달린 고체 입자에 의해 발생합니다. 일시 중단된 입자의 물리적 특성은 전체 탁도에 영향을 줄 수 있습니다. 큰 크기의 입자는 빛을 분산시키고 전진 방향을 농축하여 물을 통한 광 전달간섭을 생성하여 탁도를 높일 수 있습니다. 입자 크기는 빛의 품질에도 영향을 줄 수 있습니다. 입자 크기가 클수록 파장이 짧을수록 더 긴 파장을 산란하는 경향이 있는 반면, 작은 입자는 파장에 더 많은 산란 효과를 냅니다. 입자 농도가 증가하면 빛이 입자 의 증가수와 접촉할 때 광 투과를 낮출 수 있으며 입자 사이에 짧은 거리를 이동하여 각 입자와 여러 산란을 유발합니다. 어두운 색의 입자는 더 많은 빛을 흡수하는 반면, 밝은 색입자는 빛 산란을 증가시킬 수 있으며 둘 다 탁도 측정이 증가합니다. 전반적으로 어두운 미립자는 색상에 흡수되는 빛 에너지의 양이 증가하기 때문에 밝은 색의 미립자보다 더 높은 탁도를 초래할 것입니다. 수집된 알 수 없는 물 샘플은 0의 탁도 값을 나타내는 디이온화(DI) 워터 블랭크 샘플과 비교된다. 구매한 표준 탁도 시약(<1% 카올린, 질산 마그네슘 <0.1%, 염화 마그네슘 <0.1%, < 0.1% 2-메틸-4-이소티아졸린-3-1, < 0.1% 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-1)은 2개의 고정된 기둥에 근거하여 고정된 기둥의 관측도에 근거하여 빈 및 알 수 없는 표본일치까지 공지된 증분에서 흐림을 증가시키기 위해 미리 정해진 측정값으로 빈 테스트 컬럼에 첨가된다. 일치하는 샘플을 달성하는 데 필요한 시약의 양은 다음 잭슨 탁도 단위로 테이블로 변환 할 수 있습니다 (JTUs), 조명 촛불 위에 긴 유리 "잭슨"튜브를 들고원래 방법의 이름을 따서 명명.

토탈 솔리드(Total Solids)는 수질 샘플에서 부유된 고체 물질을 직접 측정합니다. 고형물의 질량은 오븐을 사용하여 시료로부터 물을 증발시키고 고체를 분리하고 계량하여 결정됩니다.

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Procedure

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1. 탁도 측정

  1. 혼합 시료물을 하나의 탁도 컬럼에 붓고 샘플 워터로 50mL 라인에 채웁니다.
  2. 두 번째 "빈" 탁도 열을 50mL 선으로 탈온된 물로 채웁니다.
  3. 두 개의 튜브를 나란히 놓고 선명도의 차이를 주목하십시오. 두 튜브 모두에서 검은 점이 똑같이 선명한 경우 탁도가 0입니다. 샘플 튜브의 검은 점이 덜 명확하면 다음 단계로 진행하십시오.
  4. 표준 탁도 시약을 흔들어 주세요.
  5. 증류수관에 시약0.5mL를 추가합니다. 교반 봉을 사용하여 내용을 저어줍니다.
  6. 검은 점의 용액을 내려다 보면서 탁도의 양을 확인합니다. 시료물의 탁도가 증류수보다 크면, 증류수관에 0.5mL 증분에 표준 탁도 시약을 계속 첨가하고, 각 첨가 후 사용 및 혼합의 양을 기록하여 식도가 샘플의 것과 같을 때까지 기록한다.
  7. 추가된 탁도 시약의 총 량을 기록합니다.

2. 총 고형지 측정

  1. 장갑을 낀 손으로 비커에 그리스 연필로 라벨을 붙입니다. 이 비커가 오븐에 들어가기 때문에 라벨 테이프를 사용하지 마십시오.
  2. 균형을 켜고 그것을 타고.
  3. 비커를 균형에 놓고 무게를 기록합니다. 그램의 천분의 기록균형을 사용해야 합니다. 장갑을 사용하여 맨손으로 비커를 만지거나 체질을 전달하지 않도록 하여 비커의 무게를 변경합니다.
  4. 졸업한 실린더를 사용하여 물 샘플의 100mL를 측정합니다. 샘플이 앉아 있는 경우 100mL를 측정하기 전에 샘플 물을 소용돌이치게 합니다.
  5. 이 금액을 비커에 붓습니다.
  6. 비커를 48h의 오븐에 넣고 액체를 증발시키고 그로 인한 잔류물을 건조시다.
  7. 48 h 후, 잔류물로 비커를 재질. 기억하십시오: 맨손으로 비커를 만지지 마십시오.
  8. 잔류물이 있는 비커의 무게에서 빈 비커의 초기 중량(그램)을 빼서 잔류물의 증가 또는 중량을 얻습니다.
  9. 다음 계산을 사용하여 잔류물의 중량을 mg/l로 변환합니다.
    잔류물 x 1,000 mg x 1,000 mL = ? mg
    100 mL 1 g 1 L L

3. 탁도 측정을 위한 LabQuest 방법

  1. LabQuest 핸드헬드 모니터를 켜고 탁도 센서를 채널 1에 연결하면 단위는 NTU여야 합니다.
  2. 단위가 NTU에 없는 경우 스타일러스를 사용하여 화면의 빨간색 영역을 터치하고 변경 단위를 선택하고 NTU를 선택합니다.
  3. 장치가 NTU에 있는 경우 센서 뚜껑을 열고 닦아냅니다(실험실 닦아 사용) 이미 검은 인쇄로 채워진 병을 삽입합니다(100 NTU), 닫기 뚜껑.
  4. 스타일러스를 사용하여 화면의 빨간색 영역을 터치하고 교정을 선택합니다. 교정 화면이 나타나면 교정 지금 버튼(화면 왼쪽 상단)을 선택합니다.
  5. 커서는 첫 번째 값 상자로 뛰어 들어야 합니다. 화면 의 오른쪽 상단 모서리에 있는 전압을 보십시오. 정착하면 스타일러스와 숫자 키패드를 사용하여 100으로 입력합니다. 그런 다음 아래 의 유지 버튼을 선택합니다.
  6. 커서는 두 번째 값 상자로 뛰어 들어야 합니다. 이제 두 번째 병을 DI 워터(선까지) 채우고, 캡-그것까지, 실험실 닦아서 조심스럽게 닦아냅니다. DI 물병을 센서에 삽입하고 뚜껑을 닫습니다. 전압이 가라앉으면 0으로 입력하고 유지 버튼을 누릅니다.
  7. 그런 다음 화면 오른쪽 하단의 확인 버튼을 누릅니다. 교정이 완료되었습니다.
  8. 두 번째 병에서 DI 물을 버리고 물 샘플의 단지 스플래시에 부어 남은 DI 물을 헹구고 샘플을 헹구십시오. 그런 다음 물 샘플로 병을 다시 채우고, 다시 캡하고, 닦아 (실험실 물티슈사용) 센서에 삽입하십시오. 뚜껑을 닫고 판독값이 정산된 것처럼 나타나면 측정값을 기록합니다.

4. 전도도를 사용하여 총 용존 고체를 측정하기위한 LabQuest 방법

  1. 전도도를 사용하는 총 용존 고체(TDS)의 경우: 상자의 스위치(프로브 코드에 부착)가 아래쪽 설정(0-2,000)으로 설정되어 있는지 확인합니다.
  2. 프로브를 채널 1에 연결합니다. 단위리터 당 밀리 그램에 있어야 한다 (mg/L).
  3. 단위가 mg/L에 없는 경우 스타일러스를 사용하여 화면의 빨간색 영역을 터치하고 변경 단위를 선택하고 mg/L을 선택합니다.
  4. 단위가 mg/L에 있는 경우 프로브를 물 샘플에 담그고 판독값이 안정화되어 측정 기록을 안정화하는 것처럼 보입니다.

탁도 및 총 고체는 표면 물의 선명도를 정량화하는 데 사용되는 관련 측정입니다.

탁도는 물을 통과할 수 있는 빛의 양을 결정하는 물 선명도의 간접적인 척도입니다. 총 고형물은 물에 매달린 고체 입자의 총 질량을 기록하는 직접 측정입니다.

높은 수준의 탁도 또는 물의 총 고형물은 많은 환경 적 요인에 의해 발생할 수 있습니다. 여기에는 토양 침식, 폐기물 배출, 유출 또는 조류 성장 또는 물 기둥으로의 퇴적물을 방해할 수 있는 벤딕 생물의 풍부를 포함한 생태 공동체의 변화가 포함됩니다.

높은 탁도 및 부유 고체는 열을 흡수하여 수질을 낮출 수 있으며, 따뜻한 물이 산소를 적게 보유하기 때문에 수온이 증가하고 산소 수치가 그에 상응하는 감소를 초래할 수 있습니다. 광합성은 감소할 수 있습니다,적은 햇빛이 물을 관통 할 수 있기 때문에, 일부 수생 생활을 지원할 수 없습니다. 또한, 중단 된 고형체는 아가미를 막고, 계란을 질식시키고, 성장 속도를 감소시키고, 많은 수생 생물의 미세 서식지를 방해 할 수 있습니다.

이 비디오는 실험실 환경에서 탁도를 정량화하는 방법과 물 샘플의 총 고형물을 계산하는 방법을 설명합니다.

탁도는 물을 매립시키는 고체 입자에 의해 발생하며, 이는 빛을 분산시키는 것이 아니라 전달될 수 있도록 허용합니다. 탁도의 정도는 입자의 농도, 크기 및 색상에 의해 결정됩니다. 더 큰 입자는 작은 입자에 비해 빛을 전진 방향으로 분산시키고 집중합니다. 입자 크기는 또한 더 큰 입자가 더 짧은 파장보다 더 긴 파장을 산란하는 빛의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 반대로, 작은 입자는 짧은 파장을 더 강렬하게 산란하지만, 더 긴 파장에 는 상대적으로 적은 영향을 미칩니다.

입자가 샘플에 조밀하게 클러스터된 경우 빛이 증가하는 파티클수와 접촉하고 그 사이의 짧은 거리를 이동하여 여러 번 산란하는 이벤트가 발생합니다. 밀도가 낮을 수록 자유 경로가 더 길어집니다. 어두운 입자는 더 많은 빛을 흡수하고, 더 가벼운 입자는 산란을 증가, 둘 다 전반적인 증가 탁도의 결과로. 전반적으로, 어두운 미립자는 흡수된 빛 에너지의 증가량 때문에 가벼운 미립자 보다는 더 높은 탁도 귀착됩니다.

탁도를 측정하는 한 가지 방법은 Secchi 디스크입니다. 담수의 경우, 이것은 번갈아 검은 색과 흰색 분기와 직경 20cm 금속 디스크입니다. 해양용 직경 약 30cm의 일반 흰색 디스크가 표준입니다. 두 경우 모두 디스크가 알려진 간격으로 표시된 로프에 부착되어 더 이상 볼 수 없을 때까지 물에 떨어지릅니다. 실종 시점의 로프 길이는 물의 탁도와 관련된 세치 깊이로 기록됩니다.

그러나 이 필드 메서드에는 제한이 있습니다. 이상적인 기록 프로토콜에는 햇볕이 잘 드는 조건과 그늘진 테스트 영역이 필요합니다. 가파른, 폭 또는 느슨한 강둑은 디스크 운영자에게 어려움이나 위험을 초래할 수 있으며 보트에 접근해야 할 수도 있습니다. 탁도 튜브를 사용하여 물을 수집하여 실험실에서 다시 분석을 수행하면 보다 안전하고 표준화된 측정이 가능합니다.

물 샘플이 실험실에 다시 들어가면 참조 샘플과 비교됩니다. 이를 위해, 표준 탁도 시약은 두 컬럼의 하단에 고정된 점을 관찰하여 샘플이 일치할 때까지 흐림을 증가시키기 위해 소정의 증분에 있는 탈이온수에 첨가된다. 그런 다음 샘플에 맞게 추가된 시약의 양을 참조 테이블을 사용하여 잭슨 탁도 단위 또는 "JTU"로 기록하고 변환할 수 있습니다.

총 고체는 고체를 분리하고 계량하기 위해 시료로부터 물을 증발시킴으로써 얻을 수 있다.

이제 탁도 및 총 고형물의 측정 뒤에 있는 원리에 익숙해지므로 실험실 환경에서 이러한 원리를 측정할 수 있습니다.

현장에서 샘플 물이 수집되면 분석을 위해 실험실로 가져 오십시오. 먼저 깨끗한 탁도 컬럼을 선택하고 샘플 워터로 50mL 선으로 채웁니다.

다음으로 두 번째 "빈" 탁도 열을 50mL 선으로 탈온화된 물로 채웁니다.

두 개의 튜브를 나란히 놓고 탁도 기둥의 베이스에 검은 점을 관찰합니다. 두 튜브 모두에서 검은 점이 똑같이 선명한 경우 탁도가 0입니다. 샘플 튜브의 검은 점이 덜 보이는 경우 참조 샘플의 탁도와 일치하는 표준 탁도 시약을 추가하여 테스트 샘플의 탁도에 맞춰야 합니다.

미립자를 다시 중단하기 위해 표준 탁도 시약을 흔들어. 시약의 0.5mL를 증류수튜브에 넣고 교반봉을 사용하여 내용물을 철저히 섞습니다.

샘플 튜브와 참조 튜브를 나란히 배치하고 검은 점의 솔루션을 내려다 보면서 탁도를 다시 확인합니다. 시료물의 탁도가 증류수보다 여전히 크면, 2개의 튜브의 탁도가 일치할 때까지 표준 탁도 시약을 0.5mL 증분에 계속 추가하여 각 첨가 후 사용 및 혼합시 시약의 양을 기록한다. 마지막으로 추가된 표준 탁도 시약의 총 금액을 기록합니다. 이 값을 사용하여 잭슨 탁도 단위로 변환합니다.

탁도 측정 외에도 시료에 포함된 총 고체도 결정할 수 있습니다. 장갑을 낀 손으로, 그리스 연필로 아베커를 라벨로 붙인다. 이 비커는 나중에 오븐에 배치될 것이기 때문에 그리스 연필이 이상적입니다. 다음으로, 균형을 켜고 그것을 타고. 장갑을 낀 손을 사용하여 체분을 옮기고 비커의 무게를 바꾸는 것을 피하고 빈 비커 중 하나를 균형에 놓고 무게를 기록합니다.

샘플 물이 부드럽게 소용돌이에 의해 잘 혼합되어 있는지 확인하고, 졸업 한 실린더를 가지고 물 샘플의 100 mL을 측정합니다. 이것을 비커에 붓습니다. 액체를 증발시키고 생성된 잔류물을 건조시키기 위해 샘플 비커를 48h에 대해 100°C로 설정된 오븐에 놓습니다. 장갑을 낀 손으로 오븐에서 비커를 제거하고 실온으로 식히고 잔류물이 들어 있는 비커의 무게를 재질합니다. 잔류물의 무게를 결정하기 위해, 잔류물이있는 비커의 무게에서 빈 비커의 초기 무게를 뺍니다. 다음으로, 이 계산을 사용하여 잔류물의 무게를 mg/L로 변환합니다.

10 미만의 JTU를 가진 탁도 샘플은 "우수"로 분류됩니다. 11~20개의 JTU의 범위는 "Good"으로 분류되며, 21~90개의 JTU 샘플은 "공정"이며, 90개 이상의 JTU 탁도가 "불량"으로 분류됩니다.

총 고형물은 총 고형물 측정을 위해 수질 모니터링 정량 분석 범주를 사용하여 분류할 수 있습니다. 여기서, 100 mg/L 미만의 총 고형체 측정은 "우수"로 분류되고, 101에서 250까지 "좋음", 251~400은 "공정"이며, 400 mg/L 이상의 샘플은 "불량"으로 평가된다.

탁도 및 총 고형물의 측정은 다양한 상황에서 유용할 수 있으며 이러한 데이터를 수집하고 측정하는 기타 잠재적 방법도 유용할 수 있습니다.

탁도를 측정하는 또 다른 방법은 직접 측정하도록 최적화된 센서를 활용합니다. 첫째, 센서는 알려진 탁도 및 탈이온화된 물 공백샘플을 사용하여 보정됩니다. 다음으로, 물 샘플은 탁도 센서에 배치되고, 핸드헬드 모니터는 탁도의 판독을 표시합니다. 이 방법은 실험실 측정에 비해 더 빠르고 간단하며 현장에서 수행 할 수 있지만 더 비싼 장비를 구입해야한다는 점에서 이점을 제공합니다.

총 용존 고형체는 전도도 프로브를 사용하여 판독값을 얻는 자동화된 장치를 사용하여 현장에서 측정할 수도 있습니다. 여기서 프로브는 수동으로 보정되고 mg/L에서 미립자를 기록하도록 설정됩니다. 프로브는 물 샘플에 침수되고 총 용존 고체 판독값이 핸드헬드 모니터에 표시됩니다. 다시 말하지만,이 방법은 실험실 방법보다 빠르고 쉬운 결과를 제공하지만 LabQuest 미터 및 전도도 프로브를 구입해야합니다.

당신은 방금 지표수에서 탁도 및 총 고체에 대한 JoVE의 소개를 보았습니다. 이제 수질의 이 두 가지 중요한 측정의 기본 이론과 원리, 이를 측정하는 방법 및 이러한 측정을 사용하여 수질 샘플의 품질을 결정하는 방법을 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!

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Results

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아래 표는 시약 양을 탁도 단위(JTU)로 변환하는 데 사용됩니다. (표1)
혼탁도
우수한 < 10 JTUs
좋은 11 – 20 JTUs
페어 21 – 90 JTUs
불쌍한 > 90 JTUs

총 고형물은 총 고형물 측정을 위해 수질 모니터링 정량 분석 범주를 사용하여 평가할 수 있습니다.
토탈 솔리드(mg/L)
우수한 <100
좋은 101 – 250
페어 251 – 400
가난한 > 400

측정된 추가 횟수 mL의 양 탁도 (JTUs)
1 0.5 5
2 1.0 10
3 1.5 15
4 2.0 20
5 2.5 25
6 3.0 30
7 3.5 35
8 4.0 40
9 4.5 45
10 5.0 50
15 7.5 75
20 10.0 100

표 1. 탁도 테스트 결과 표는 낙하 수(탁도 시약)를 탁도 단위(JTU) 및 탁도에 대한 수질 모니터링 정량 분석 범주로 변환합니다.

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Applications and Summary

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탁도 및 총 고형물은 수원을 "깨끗하게" 하는 방법에 대한 가장 눈에 띄는 지표이기 때문에 수질의 중요한 측정입니다. 높은 탁도 수준과 총 고형물은 박테리아, 원생동물,영양분(예: 질산염 및 인), 살충제, 수은, 납 및 기타 금속을 포함한 인간, 동물 및 식물 생활에 악영향을 미치는 수질 오염물질의 존재를 나타낼 수 있습니다. 표면 수의 탁도 및 총 고형물은 사람의 사용을 심미적으로 사용할 수 없으며, 또한 크립토스포리디오증, 콜레라 및 자르디아증과 같은 수성 병원균을 재배하기 위해 질병을 유발하는 미생물을 위한 물 속의 표면을 제공할 수 있습니다. 입자가 물에 산소 호흡 동물의 아가미에 박혀되는 경우 부유 고체의 높은 양은 물에 살고있는 다른 종에 문제가 될 수 있습니다. 중단된 입자는 또한 빛 주기와 광합성을 방해하여 물 속의 산소 농도를 변경하고 수중 시스템 식품 웹을 방해할 수 있습니다. 탁도와 총 고체는 조류 의 성장이 높은 시기또는 폭풍우가 몰아치는 동안 퇴적물이 물에 들어 올릴 때 모두 증가합니다. 둘 다 산업, 농업 및 주거 유출을 포함한 수질 오염과 같은 인간의 활동에 대한 응답으로 증가 할 수 있습니다. 하수 시스템, 도시 유출 및 개발로 인한 토양 침식의 폐수는 높은 수준의 탁도 및 총 고체에 기여할 수 있습니다. 수질 수집 현장에서 수행하기 쉬운 이 두 가지 간단한 측정은 수질에 대한 광범위한 위협에 대한 광범위한 지표이며, 이 모든 측정은 표면 수를 인간의 목적에 덜 유용하게 만들고 수생 생태계로서 스스로를 지원할 수 없게 만듭니다.

총 고형물은 하수 처리장, 산업 플랜트 또는 광범위한 작물 관개에서 배출되는 모니터링 테스트로 사용하는 것이 중요합니다. 담수 수치가 낮은 지역은 증발률이 높고 고체 농도가 더 높은 지역에 더 취약한 경향이 있습니다. 탁도 및 총 고체 농도는 강우량 이벤트 기간 동안 증가하는 경향이 있으며, 특히 불침투성 표면과 도시 유출량이 증가하는 고도로 발달된 지역에서는 더욱 심화됩니다.

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