Мутность
Часть серии на |
Загрязнение |
---|
![]() |
Мутность - это облачность или невозмутимость жидкости , вызванной большим количеством отдельных частиц , которые, как правило, невидимы для невооруженного глаза , аналогично дыму в воздухе . Измерение мутности является ключевым испытанием как ясности воды , так и качества воды .
Жидкости могут содержать сусплентное твердое вещество, состоящее из частиц разных размеров. чтобы быстро оседание на дно контейнера, если оставляют образец жидко В то время как какой -то подвесной материал будет достаточно большим и достаточно тяжелым , Регулярно взволнованы или частицы являются коллоидными . Эти небольшие твердые частицы приводят к тому, что жидкость выглядит мутной.
Мутность (или дымка) также применяется к прозрачным твердым веществам, таким как стекло или пластик. В пластиковом производстве дымка определяется как процент света, который отклоняется более чем 2,5 ° от направления входящего света. [ 1 ]
Причины и следствия
[ редактировать ]Мутность в открытой воде может быть вызвана ростом фитопланктона . Человеческая деятельность, которая нарушает землю, такую как строительство , добыча полезных ископаемых и сельское хозяйство , может привести к тому, что высокий уровень осадков попадают в водоема во время ливных штормов из -за ливневой воды стока . Районы, склонные к высоким уровням эрозии банка, а также урбанизированные районы, также вносят большой вклад в большую мутность в близлежащие воды за счет загрязнения ливневых вод с мощеных поверхностей, таких как дороги, мосты, парковки и аэропорты. [ 2 ] Некоторые отрасли промышленности, такие как карьер , добыча полезных ископаемых и восстановление угля, могут генерировать очень высокий уровень мутности из коллоидных пород.
В питьевой воде, чем выше уровень мутности, тем выше риск того, что у людей могут развиться желудочно -кишечные заболевания . [ 3 ] Это особенно проблематично для людей с ослабленным иммунитетом, потому что загрязнители, такие как вирусы или бактерии, могут прикрепляться к суспендированным твердым веществам. Суспендированные твердые вещества мешают дезинфекции воды с хлором, потому что частицы действуют как щиты для вирусов и бактерий. Аналогичным образом, суспендированные твердые вещества могут защищать бактерии от ультрафиолетовой (УФ) стерилизации воды. [ Цитация необходима ]
В таких водоемах, как озера , реки и резервуары , высокие уровни мутности могут уменьшить количество света, достигающего более низких глубин, что может ингибировать рост затопленных водных растений и, следовательно, влиять на виды, которые зависят от них, таких как рыба и моллюсков . Высокие уровни мутности могут также повлиять на способность рыбных жабр поглощать растворенный кислород. Это явление регулярно наблюдалось во всем заливе Чесапик в восточной части Соединенных Штатов. [ 4 ] [ 5 ]
Для многих мангровых областей необходима высокая мутность, чтобы поддержать определенные виды, такие как защита ювенильной рыбы от хищников. Для большинства мангровых лесов вдоль восточного побережья Австралии , в частности залива Моретон , уровни мутности до 600 нефелометрических единиц мутности (NTU) необходимы для правильного здоровья экосистемы . [ Цитация необходима ]
Измерение
[ редактировать ]
Измерение мутности является ключевым испытанием как ясности воды , так и качества воды . [ Цитация необходима ] Существуют два стандартных единица для сообщения о мутности: нефелометрические единицы формазина (FNU) из ISO 7027 и нефелометрических единиц мутности (NTU) из метода USEPA 180.1. ISO 7027 и FNU в основном широко используются в Европе, тогда как NTU в основном широко используется в США, ISO 7027 обеспечивает метод качества воды для определения мутности. Он используется для определения концентрации суспендированных частиц в образце воды путем измерения падающего света, разбросанного под прямым углом от образца. Разбросанный свет фиксируется фотодиодом , который дает электронный сигнал, который преобразуется в мутность. аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом В соответствии с методом ISO 7027 было разработано для надежного измерения мутности с использованием микроконтроллера Arduino и недорогих светодиодов . [ 6 ]
Существует несколько практических способов проверки качества воды, наиболее прямой является некоторая мера затухания (то есть снижение прочности) света, когда он проходит через колонну воды с водой. [ 7 ] В качестве альтернативы использованный метод свечи Джексона (единицы мутности Джексона или JTU ) является по сути обратной мерой длины столбца воды, необходимой для полного скрытия пламени свечи, просматриваемого через него. Чем больше воды необходимо (чем дольше толща воды), тем яще больше воды. Конечно, только вода производит некоторое затухание, и любые вещества, растворенные в воде, которые производят цвет, могут ослабить некоторые длины волн. Современные инструменты не используют свечи, но этот подход к ослаблению светового луча через колонну воды должен быть калиброван и сообщен в JTU. [ 7 ]
Склонность частиц к рассеянию светового луча, сфокусированной на них, теперь считается более значимой мерой мутности в воде. Мутность, измеренная в этом пути, использует прибор, называемый нефелометром, с детектором, установленным в стороне от луча света. Больше света достигает детектора, если есть много мелких частиц, разбросанных исходного луча, чем если бы их мало. Единицы мутности от калиброванного нефелометра могут быть NTU или FTU, в зависимости от используемого стандартного метода. В некоторой степени, сколько света отражается для данного количества частиц, зависит от свойств частиц, таких как их форма, цвет и отражательная способность. По этой причине (и причина, по которой более тяжелые частицы быстро оседают и не способствуют чтению мутности), корреляция между мутностью и общим взвешенным твердым веществом (TSS) несколько необычна для каждого местоположения или ситуации. [ 7 ]
Мутность в озерах, водохранилищах, каналах и океане можно измерить с помощью диска Secchi . Этот черно -белый диск опускается в воду, пока его больше не видят; Глубина (глубина Secchi) затем регистрируется как мера прозрачности воды (обратно связанной с мутностью). Диск Secchi имеет преимущества интеграции мутности в глубине (где присутствуют переменные слои мутности), быстро и простые в использовании и недорого. Это может дать грубое указание на глубину эвфотической зоны с 3-кратным делением глубины SECCHI , однако это не может быть использовано в мелких водах, где диск все еще можно увидеть на дне. [ 8 ]
Дополнительным устройством, которое может помочь измерению мутности в мелких водах, является трубка мутности. [ 9 ] [ 8 ] Трубка мутности конденсирует воду в градуированной трубке, которая позволяет определять мутность на основе контрастного диска на дне, аналогично диску Secchi.
Мутность в воздухе, которая вызывает затухание солнечной энергии, используется в качестве меры загрязнения. Чтобы моделировать ослабление излучения луча, было введено несколько параметров мутности, включая коэффициент мутности Линке (T l ). [ 10 ] [ 11 ]
Стандарты и методы испытаний
[ редактировать ]Стандарты питьевой воды
[ редактировать ]Правительства установили стандарты на допустимую мутность в питьевой воде. В Соединенных Штатах общественные системы водоснабжения , которые используют традиционные или прямые методы фильтрации, не должны иметь мутность, превышающая 1,0 Нту. в любой месяц. Системы, которые используют фильтрацию, кроме обычной или прямой фильтрации, должны соблюдать ограничения состояния, которые должны включать мутность, не превышая 5 NTU. Многие коммунальные услуги питьевой воды стремятся достичь уровней до 0,1 нту. [ 12 ] Европейский стандарт мутности составляет 4 NTU. [ 13 ]
Стандарты окружающей среды
[ редактировать ]Соединенные Штаты
[ редактировать ]США Агентство по охране окружающей среды (EPA) опубликовало критерии качества воды для мутности. [ 14 ] Этими критериями являются научные оценки воздействия мутности, которые используются государствами для разработки стандартов качества воды для водоемов. (Государства могут также опубликовать свои собственные критерии.) Некоторые штаты обнародовали стандарты качества воды для мутности, включая:
- Луизиана . 25, 50 или 150 NTU, или фон плюс 10 процентов, в зависимости от корпуса воды. [ 15 ]
- Вермонт . 10 NTU или 25 NTU, в зависимости от классификации воды. [ 16 ]
- Вашингтон . 5 NTU на фоне (когда фон составляет 50 NTU или меньше), или на 10 процентов увеличивается, когда фон превышает 50 NTU. [ 17 ]
Аналитические методы
[ редактировать ]Опубликованные аналитические методы испытания на мутность включают:
- ISO 7027 "Качество воды: определение мутности" [ 18 ]
- Метод EPA США № 180.1, "Гурбатность" [ 19 ]
- «Стандартные методы», № 2130b. [ 20 ]
Уход
[ редактировать ]Мутность обычно обрабатывается с использованием процесса оседания или фильтрации, или как урегулирования, так и фильтрации. В зависимости от применения, флокулянты могут быть дозированы в воде, чтобы повысить эффективность процесса оседания или фильтрации. [ 21 ] [ 22 ] Очистка питьевой воды и муниципальные заводы сточных вод часто удаляют мутность с помощью комбинации расщепленных резервуаров, гранулярной фильтрации среды и осветлителей .
Очистка воды на месте или прямое дозирование для обработки мутности часто встречается, когда пострадавшие водоемы рассеиваются (то есть существует множество водоемов, распределенных по географической территории, такие как резервуары для малых питьевых вод), когда проблема не является последовательной (т. Е. Когда в воде есть мутность только во время и после влажного сезона) или когда требуется низкое затратное решение. Обработка мутности на месте включает в себя добавление реагента, как правило, флокулянт , равномерно распределенного над поверхностью водоема. Затем хлопья оседают на дне воды, где они остаются или удаляются, когда водопроводной тел осушится. Этот метод обычно используется на угольных шахтах и нагрузочных заведениях угля, где пруды для сбора ливневой воды имеют сезонные проблемы с мутностью. Ряд компаний предлагают портативные системы обработки для обработки воды на месте или прямого дозирования реагентов.
Реагенты
[ редактировать ]Существует ряд химических реагентов , которые доступны для лечения мутности. Реагенты, которые доступны для лечения мутности, включают сульфат алюминия или квасцы (Al 2 (SO 4 ) 3 · NH 2 O), хлорид железа (FECL 3 ), гипс (CASO 4 · 2H 2 O), поли- алюминий хлорид , длинная цепь Акриламидные полимеры . и многочисленные запатентованные реагенты [ 23 ] Химия воды должна быть тщательно рассмотрена при химической дозировании, поскольку некоторые реагенты, такие как квасцы, изменят рН воды.
Процесс дозирования также должен быть рассмотрен при использовании реагентов, поскольку хлопья могут быть разбиты на части при чрезмерном смешивании.
Смотрите также
[ редактировать ]- Стандарты McFarland - Шкала для измерения мутности - ссылка на микробиологический анализ
- Океанская оптика
- Прозрачность и полупрозрачность - свойство объекта или вещества для передачи света с минимальным рассеянием
- Ясность воды
- Качество воды
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ThermallaminationFilms.com. Haze Техническое определение архивировано 22 августа 2015 года на машине Wayback
- ^ Национальные меры управления по контролю за загрязнением неточечного источника из городских районов (отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Ноябрь 2005 г. EPA 841-B-05-004. Главы 7-8.
- ^ Манн, Аг; Там, CC; Хиггинс, CD; Lodrigues, LL (2007-09-21). «Связь между мутностью питьевой воды и желудочно -кишечной болезнью: систематический обзор» . BMC Public Health . 7 (256). Springer Nature: 256. DOI : 10.1186/1471-2458-7-256 . PMC 2174477 . PMID 17888154 .
- ^ Стивенсон, Дж. Корт; Пайпер, Кэтрин Б.; Confer, Nedra (1979). «Упадок затопленных растений в Чесапикском заливе» . Аннаполис, доктор медицинских наук: американская рыба и дикая природа. Архивировано из оригинала 2019-04-28.
- ^ «Отложения» . Аннаполис, доктор медицинских наук: Программа Чесапикского залива . 2009-08-06. Архивировано из оригинала 2011-09-27.
- ^ Wijnen, BAS; Анзалоне, GC; Пирс, Джошуа М. (2014-05-09). «Платформа тестирования качества качества мобильной воды с открытым исходным кодом» . Журнал воды, санитарии и гигиены для развития . 4 (3). Лондон: IWA Publishing: 532–537. doi : 10.2166/washdev.2014.137 . S2CID 111183462 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в «Измерение мутности, TSS и ясности воды» . Fairborn, OH: Lonthest Environmental, Inc. Получено 1 февраля 2021 года .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Myre, E, Shaw, R. Трубка мутности: простое и точное измерение мутности в полевых условиях. «Трубка мутности» архив 2015-10-17 на машине Wayback
- ^ Waterwatch Australia, модуль 4 - физические и химические параметры «Методы мутности» [ мертвая ссылка ]
- ^ Гелиоклим (Центр энергии и процессов). Париж, Франция. «Коэффициент мутности Линке». Архивированный 2011-07-23 на машине Wayback
- ^ Кастен Ф. (март 1996 г.). «Коэффициент мутности Линке, основанный на улучшенных значениях интегральной оптической толщины Рэлея». Солнечная энергия . 56 (3). Elsevier: 239–244. Bibcode : 1996.soen ... 56..239k . doi : 10.1016/0038-092x (95) 00114-7 . Полем
- ^ «Национальные правила первичной питьевой воды» . Эпэ 2022-01-26.
- ^ "Каковы стандарты питьевой воды?" (PDF) . Лондон: Инспекция питьевой воды (Великобритания). Июнь 2017 года. Архивировано из оригинала (PDF) 2020-11-11.
- ^ Критерии качества для воды (PDF) (отчет). Эпэ 1986. EPA 440/5-86-001. (Обычно известный как «золотая книга».).
- ^ Департамент качества окружающей среды Луизианы. Батон -Руж, Луизиана. «Стандарты качества поверхностной воды». Административный кодекс Луизианы (LAC). Раздел 33, Часть IX, Глава 11. 6 августа 2007 г.
- ^ Вермонт Совет по водным ресурсам. Монтпилиер, Вермонт. «Стандарты качества воды в Вермонте». Архив 2013-12-31 на машине Wayback 25 января 2006 г.
- ^ Вашингтонский отдел экологии. Олимпия, Вашингтон. «Стандарты качества воды для поверхностных вод штата Вашингтон». Вашингтонский административный кодекс (WAC). Глава 173-201а. 18 ноября 1997 года.
- ^ 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 для оценки прозрачности воды». 2019.
- ^ Epa. Лаборатория систем мониторинга окружающей среды. Цинциннати, Огайо. «Метод 180.1: Определение мутности с помощью нефелометрии; ревизия 2.0». Август 1993.
- ^ Итон, Эндрю Д.; Гринберг, Арнольд Э.; Райс, Юджин У.; Clesceri, Lenore S.; Франсон, Мэри Энн Х., ред. (2005). Стандартные методы для изучения воды и сточных вод (21 изд.). Американская ассоциация общественного здравоохранения. ISBN 978-0-87553-047-5 Полем Также доступен на CD-ROM и онлайн по подписке.
- ^ Очистка воды, 1 класс . Денвер, Колорадо, США: Американская ассоциация водных работ. 2016
- ^ Даршан Сингх Сарай (2006). Очистка воды стала простой для операторов . Джон Уайли.
- ^ Земные системы, Информационный бюллетень Clear Solutions - Фокус на мутности [1] 2003.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Вода в Интернете: «Мутность» (Университет Миннесоты, Дулут и Лейк -Верхний Колледж)
- Геологическая служба «мутности и вода» (USGS)
- Полевое руководство по USGS об измерении мутности
- Качество воды - ливневая вода, штат Вашингтон