Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Turbid" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Мутный (значения) .
Стандарты мутности 5, 50 и 500 NTU

Мутность является помутнение или помутнение из жидкости , вызванной большим количеством отдельных частиц , которые , как правило , невидимы для невооруженного глаза , похожие на дым в воздухе . Измерение мутности - ключевой тест качества воды .

Жидкости могут содержать взвешенное твердое вещество, состоящее из частиц самых разных размеров. В то время как некоторый взвешенный материал будет достаточно большим и достаточно тяжелым, чтобы быстро осесть на дно контейнера, если жидкий образец оставлен стоять ( затвердевающие твердые вещества ), очень мелкие частицы будут оседать очень медленно или совсем не оседать, если образец регулярно перемешивают или частицы имеют коллоидный вид . Эти мелкие твердые частицы делают жидкость мутной.

Мутность (или помутнение) также распространяется на прозрачные твердые вещества, такие как стекло или пластик. В производстве пластика дымка определяется как процент света, который отклоняется более чем на 2,5 ° от направления падающего света. [1]

Причины [ править ]

Мутность в открытой воде может быть вызвана ростом фитопланктона . Человеческая деятельность, нарушающая почву, например строительство , горнодобывающая промышленность и сельское хозяйство , может привести к попаданию большого количества отложений в водоемы во время ливневых ливней из-за стока ливневых вод . Области , склонные к высоким тарифам банка эрозии, а также урбанизированных районах также способствует большое количество мути в близлежащих водах, через ливневой загрязнения с твердым покрытием поверхностей , таких как дороги, мосты, парковок и аэропортов. [2] Некоторые отрасли, такие как разработка карьеров , горнодобывающая промышленность а добыча угля может привести к очень высоким уровням мутности из коллоидных частиц породы.

Чем выше уровень мутности питьевой воды, тем выше риск развития желудочно-кишечных заболеваний . [3] Это особенно проблематично для людей с ослабленным иммунитетом, поскольку такие загрязнители, как вирусы или бактерии, могут присоединяться к взвешенным веществам. Взвешенные твердые частицы препятствуют дезинфекции воды хлором, поскольку частицы действуют как защита для вирусов и бактерий. Точно так же взвешенные твердые частицы могут защитить бактерии от стерилизации воды ультрафиолетом (УФ) . [4]

В водоемах, таких как озера , реки и водохранилища , высокие уровни мутности могут уменьшить количество света, достигающего более низких глубин, что может препятствовать росту погруженных водных растений и, следовательно, затронуть виды, которые зависят от них, такие как рыба и моллюски . Высокий уровень мутности также может повлиять на способность жабр рыб поглощать растворенный кислород. Это явление регулярно наблюдается по всему Чесапикскому заливу на востоке США. [5] [6]

Во многих мангровых зарослях требуется высокая мутность для поддержания определенных видов, например, для защиты молоди рыбы от хищников. Для большинства мангровых зарослей восточного побережья Австралии , в частности залива Мортон , для надлежащего здоровья экосистемы необходимы уровни мутности до 600 нефелометрических единиц мутности (NTU) .

Измерение [ править ]

Мутная вода в ручье из-за проливных дождей.

Наиболее широко используемой единицей измерения мутности является единица измерения мутности формазина (FTU). ISO называет свои единицы FNU (Formazin Nephelometric Units). ISO 7027 обеспечивает метод определения мутности воды по качеству. Он используется для определения концентрации взвешенных частиц в образце воды путем измерения падающего света, рассеянного под прямым углом от образца. Рассеянный свет улавливается фотодиодом , который выдает электронный сигнал, который преобразуется в мутность. Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом было разработано в соответствии с методом ISO 7027 для надежного измерения мутности с использованием микроконтроллера Arduino и недорогихСветодиоды . [7]

Существует несколько практических способов проверки качества воды, самый прямой из которых - это некоторая мера ослабления (то есть уменьшение силы) света, когда он проходит через образец воды. [8] Альтернативно используемый метод Джексона Кэндла (единицы измерения: единица мутности Джексона или JTU) по сути является обратной мерой длины столба воды, необходимой, чтобы полностью скрыть пламя свечи, просматриваемое сквозь него. Чем больше нужно воды (чем длиннее столб воды), тем вода чище. Конечно, вода сама по себе производит некоторое ослабление, и любые вещества, растворенные в воде, которые дают цвет, могут ослаблять волны некоторых длин. В современных приборах свечи не используются, но такой подход к ослаблению светового луча через столб воды следует откалибровать и указать в JTU. [8]

Склонность частиц рассеивать сфокусированный на них световой луч теперь считается более значимым показателем мутности воды. Для измерения мутности таким образом используется инструмент, называемый нефелометром, с детектором, установленным сбоку от светового луча. В детектор попадает больше света, если луч источника рассеивается большим количеством мелких частиц, чем если их мало. Единицы измерения мутности откалиброванного нефелометра называются нефелометрическими единицами мутности ( NTU ). В некоторой степени, количество отраженного света для данного количества частиц зависит от свойств частиц, таких как их форма, цвет и отражательная способность. По этой причине (а также по той причине, что более тяжелые частицы оседают быстро и не влияют на показания мутности), корреляция между мутностью иобщее количество взвешенных твердых частиц (TSS) несколько необычно для каждого местоположения или ситуации. [8]

Мутность в озерах, водохранилищах, каналах и океане можно измерить с помощью диска Секки . Этот черно-белый диск опускается в воду до тех пор, пока его больше не видно; затем записывается глубина (глубина Секки) как мера прозрачности воды (обратно пропорциональная мутности). Диск Секки имеет преимущества, заключающиеся в объединении мутности по глубине (при наличии слоев переменной мутности), быстроте, простоте использования и невысокой стоимости. Он может дать приблизительное представление о глубине эвфотической зоны с трехкратным делением глубины Секки , однако его нельзя использовать на мелководье, где диск все еще виден на дне. [9]

Дополнительным устройством, которое может помочь в измерении мутности на мелководье, является трубка для измерения мутности. [10] [9] Трубка для определения мутности конденсирует воду в градиентную трубку, которая позволяет определять мутность на основе контрастного диска в ее дне, аналогичного диску Секки.

Мутность воздуха, вызывающая ослабление солнечного света, используется в качестве меры загрязнения. Чтобы смоделировать ослабление освещенности пучка, были введены несколько параметров мутности, включая коэффициент мутности Линке (T L ). [11] [12]

Стандарты и методы испытаний [ править ]

Турбидиметры используются на водоочистных установках для измерения мутности (в NTU) сырой и чистой воды после фильтрации.

Стандарты питьевой воды [ править ]

Правительства установили стандарты допустимой мутности питьевой воды. В США системы, в которых используются обычные или прямые методы фильтрации, не должны иметь мутность выше 1,0 нефелометрических единиц мутности (NTU) на выходе из установки, а мутность всех проб должна быть меньше или равна 0,3 NTU как минимум на 95 процентов. образцов в любой месяц. Системы, которые используют фильтрацию, отличную от обычной или прямой фильтрации, должны соответствовать государственным ограничениям, которые должны включать мутность, не превышающую 5 NTU. Многие коммунальные предприятия питьевого водоснабжения стремятся достичь уровня всего 0,1 NTU. [13] Европейские стандарты мутности гласят, что она не должна превышать 4 NTU. [14]

Стандарты окружающей воды [ править ]

Соединенные Штаты [ править ]

США Агентство по охране окружающей среды (EPA) опубликовало критерии качества воды на мутность. [15] Эти критерии представляют собой научные оценки воздействия мутности, которые используются государствами для разработки стандартов качества воды для водных объектов. (Государства также могут публиковать свои собственные критерии.) В некоторых штатах приняты стандарты качества воды по мутности, включая:

  • Луизиана . 25, 50 или 150 NTU или фон плюс 10 процентов, в зависимости от водоема. [16]
  • Вермонт . 10 NTU или 25 NTU, в зависимости от классификации водоема. [17]
  • Вашингтон . 5 NTU по сравнению с фоном (когда фон составляет 50 NTU или меньше) или на 10 процентов больше, когда фон превышает 50 NTU. [18]

Аналитические методы [ править ]

Опубликованные аналитические методы испытаний на мутность включают:

  • ISO 7027 «Качество воды: определение мутности» [19]
  • Метод № 180.1 Агентства по охране окружающей среды США «Мутность» [20]
  • «Стандартные методы» № 2130Б. [21]

Лечение [ править ]

Мутность обычно обрабатывают с помощью процесса отстаивания или фильтрации. В зависимости от области применения химические реагенты будут дозироваться в поток сточных вод для повышения эффективности процесса отстаивания или фильтрации. Очистные сооружения питьевой воды и городские сточные воды часто удаляют мутность с помощью фильтрации песка, отстойников и осветлителей.

Обработка воды на месте или прямое дозирование для устранения мутности является обычным явлением, когда затронутые водные объекты рассредоточены (т.е. есть многочисленные водные объекты, разбросанные по географической области, например, небольшие резервуары с питьевой водой), когда проблема не является постоянной. (например, когда в водоеме присутствует мутность только во время и после сезона дождей) или когда требуется дешевое решение. Обработка помутнения на месте включает добавление реагента, обычно флокулянта , равномерно распределяемого по поверхности воды. Затем хлопья оседают на дне водоема, где они остаются или удаляются при опорожнении водоема. Этот метод обычно используется на угольных шахтах.и угольные погрузочные сооружения, где в прудах для сбора ливневых стоков возникают сезонные проблемы с мутностью. Ряд компаний предлагают портативные системы очистки для очистки воды на месте или прямого дозирования реагентов.

Реагенты [ править ]

Существует ряд химических реагентов , доступных для лечения помутнения. Реагенты , доступные для лечения мутности , включают сульфат алюминия или квасцы (Al 2 (SO 4 ) 3 · нГн 2 O), хлорид железа (FeCl 3 ), гипс (CaSO 4 · 2H 2 O), поли хлорид aluminum , с длинной цепью acrylamide - полимеры на основе и многочисленные патентованные реагенты. [22]При дозировании химикатов необходимо тщательно учитывать химический состав воды, так как некоторые реагенты, такие как квасцы, изменяют pH воды.

При использовании реагентов также следует учитывать процесс дозирования, поскольку хлопья могут быть разделены на части из-за чрезмерного перемешивания.

См. Также [ править ]

  • Стандарты МакФарланда - справочник по микробиологическому анализу
  • Прозрачность и полупрозрачность

Ссылки [ править ]

  1. ^ Haze техническое определение архивации 22 августа 2015, в Wayback Machine
  2. ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Вашингтон, округ Колумбия "Национальные меры управления по контролю загрязнения из неточечных источников из городских районов". Главы 7 и 8. Документ № EPA 841-B-05-004. Ноябрь 2005 г.
  3. ^ А. Манн, CC Tam, CD Хиггинс & LC Lodrigues. (2007). Связь между мутностью питьевой воды и желудочно-кишечными заболеваниями: систематический обзор. BMC Public Health . 7 (256): 1–7
  4. ^ «Мутность воды и ее измерение [sic] - дезинфекция невозможна без удаления взвешенных частиц» .
  5. ^ Служба рыбы и дикой природы США. Аннаполис, Мэриленд. «Упадок затопленных растений в Чесапикском заливе».
  6. ^ EPA. Программа Чесапикского залива. Аннаполис, Мэриленд. «Осадки». Архивировано 27 сентября 2011 года на Wayback Machine.
  7. ^ Бас Вийнен, GC Anzalone и Джошуа М. Пирс, мобильная платформа для тестирования качества воды с открытым исходным кодом. Журнал «Вода, санитария и гигиена в целях развития», 4 (3) стр. 532–537 (2014). doi : 10.2166 / washdev.2014.137 , препринт в открытом доступе
  8. ^ a b c «Измерение мутности, TSS и прозрачности воды» . www.fondriest.com . Fondriest окружающей среды, Inc . Проверено 1 февраля 2021 года .
  9. ^ a b [ мертвая ссылка ] Майр, Э., Шоу, Р. Трубка для измерения мутности: простое и точное измерение мутности в полевых условиях. "Трубка мутности"
  10. ^ [ мертвая ссылка ] Waterwatch Australia, Модуль 4 - физико-химические параметры «Методы мутности»
  11. ^ HelioClim (Центр энергетики и процессов). Париж, Франция. «Фактор мутности Линке». Архивировано 23 июля 2011 года в Wayback Machine.
  12. ^ Kasten, F. Коэффициент мутности линка, основанный на улучшенных значениях интегральной оптической толщины Рэлея. Солнечная энергия 56: 3, 269 (1996) DOI : 10.1016 / 0038-092X (95) 00114-7 .
  13. ^ EPA. Вашингтон, округ Колумбия. «Загрязнение питьевой воды». 2009-09-11.
  14. ^ http://dwi.defra.gov.uk/consumers/advice-leaflets/standards.pdf
  15. ^ EPA. Вашингтон, округ Колумбия. «Критерии качества воды». (Обычно известна как «Золотая книга».) 1986. Документ № EPA-440 / 5-86-001.
  16. ^ Департамент качества окружающей среды Луизианы. Батон-Руж, Луизиана. «Стандарты качества поверхностных вод». Административный кодекс Луизианы (LAC). Раздел 33, Часть IX, Глава 11. 6 августа 2007 г.
  17. ^ Совет по водным ресурсам Вермонта. Монтпилиер, Вермонт. «Стандарты качества воды Вермонта». Архивировано 31 декабря 2013 года в Wayback Machine 25 января 2006 года.
  18. ^ Вашингтонский Департамент экологии. Олимпия, Вашингтон. «Стандарты качества воды для поверхностных вод штата Вашингтон». Административный кодекс Вашингтона (WAC). Глава 173-201A. 18 ноября 1997 г.
  19. ^ Международная организация по стандартизации. Женева, Швейцария. «ISO 7027-1: 2016 Качество воды - Определение мутности - Часть 1: Количественные методы». 2016 и «ISO 7027-2: 2019 Качество воды - Определение мутности - Часть 2: Полуколичественные методы оценки прозрачности воды». 2019.
  20. ^ EPA. Лаборатория систем экологического мониторинга. Цинциннати, Огайо. «Метод 180.1: Определение мутности нефелометрией; Версия 2.0». Август 1993 г.
  21. ^ Clescearl, Леонора S (редактор), Гринберг, Арнольд Э. (редактор), Eaton, Эндрю Д. (редактор). Стандартные методы исследования воды и сточных вод (20-е изд.) Американской ассоциации общественного здравоохранения, Вашингтон, округ Колумбия. ISBN 0-87553-235-7 . Это также доступно на компакт-диске и в Интернете по подписке. 
  22. ^ Earth Systems, информационный бюллетень Clear Solutions - Focus on Turbidity [1] 2003.

Внешние ссылки [ править ]

  • Вода в Интернете: "Мутность" (Университет Миннесоты, Дулут и Колледж Лейк-Супериор)
  • «Понимание мутности». Геологическая служба США (USGS)
  • Полевое руководство USGS по измерению мутности
  • Качество воды - Стормвотер, штат Вашингтон
  • Качество воды - ливневые воды, строительство, штат Вашингтон