epäpuhtaudet vedessä. Meriveden kirkkaus Luonnollista alkuperää olevat tuoksut

Läpinäkyvyys merivettä on suuntaa muuttamatta veden läpi kulkeneen säteilyvuon, yksikköä vastaavan polun, suhde säteilyvuon, joka on tullut veteen yhdensuuntaisena säteenä. Meriveden läpinäkyvyys liittyy läheisesti meriveden läpäisevyyteen T, jolla tarkoitetaan tietyn vesikerroksen I z välittämän säteilyvirran suhdetta tälle kerrokselle osuvaan säteilyvirtaan I 0, ts. T \u003d \u003d e - kirjaimella z. Läpäisevyys on valon vaimennuksen vastakohta, ja läpäisy on mitta siitä, kuinka paljon valoa kulkee tietyn matkan merivedessä. Tällöin meriveden läpinäkyvyys on Θ=e - c, mikä tarkoittaa, että se on suhteessa valonvaimennusindeksiin c.

Ilmoitetun läpinäkyvyyden fyysisen määritelmän ohella käytetään käsitettä ehdollinen (tai suhteellinen) n läpinäkyvyys, joka ymmärretään halkaisijaltaan 30:n valkoisen levyn näkyvyyden lakkaamisen syvyyteen cm (Secchin levy).

Valkoisen kiekon katoamisen syvyys tai suhteellinen läpinäkyvyys liittyy läpinäkyvyyden fysikaaliseen käsitteeseen, koska molemmat ominaisuudet riippuvat valon vaimennuskertoimesta.

Levyn katoamisen fyysinen luonne tietyllä syvyydellä on, että kun valovirta tunkeutuu vesipatsaan, se heikkenee sironnan ja absorption vuoksi. Samanaikaisesti syvyyden kasvaessa sironneen valon virtaus sivuille lisääntyy (korkeamman asteen sironnan vuoksi). Jossain syvyydessä sivuille hajallaan oleva virtaus on yhtä suuri kuin suoran valon virtaus. Näin ollen, jos kiekko lasketaan tämän syvyyden alapuolelle, niin sivuille hajallaan oleva virtaus on suurempi kuin alaspäin menevä päävirtaus ja kiekko lakkaa olemasta näkyvissä.

Akateemikko V.V. Shuleikinin laskelmien mukaan syvyys, jossa päävirran ja sivuille hajallaan olevan virran energiat tasautuvat, mikä vastaa kiekon katoamisen syvyyttä, on yhtä suuri kuin kaksi luonnollista valon vaimennuksen pituutta. kaikki meret. Toisin sanoen sirontaindeksin ja läpinäkyvyyden tulo on vakioarvo, joka on yhtä suuri kuin 2, eli k λ × z = 2, missä z - valkoisen levyn katoamisen syvyys. Tämä suhde mahdollistaa meriveden ehdollisen ominaisuuden - suhteellisen läpinäkyvyyden yhdistämisen fysikaaliseen ominaisuuteen - sirontaindeksiin k λ . Koska sirontaindeksi on olennainen osa vaimennusindeksiä, on myös mahdollista suhteuttaa suhteellinen läpinäkyvyys vaimennusindeksiin ja siten läpinäkyvyyden fysikaalisiin ominaisuuksiin. Mutta koska absorptio- ja sirontaindeksien välillä ei ole suoraa suhteellisuutta, niin jokaisessa meressä vaimennusindeksin ja läpinäkyvyyden välinen suhde on erilainen.

Suhteellinen läpinäkyvyys riippuu korkeudesta, josta havainnot tehdään, merenpinnan tilasta ja valaistusolosuhteista.

Havaintokorkeuden kasvaessa suhteellinen läpinäkyvyys kasvaa johtuen merenpinnasta heijastuneen valovirran vaikutuksen vähenemisestä, mikä häiritsee havainnointia.

Aaltojen aikana heijastuva virtaus lisääntyy ja meren syvyyksiin tunkeutuva virtaus heikkenee, mikä johtaa suhteellisen läpinäkyvyyden vähenemiseen. Tämän huomasivat antiikin helmenetsijät, jotka sukelsivat meren pohjassa oliiviöljyä suussaan. Niiden suusta vapauttama öljy kellui meren pintaan, tasoitti pieniä aaltoja ja paransi pohjan valaistusta.

Pilvien puuttuessa suhteellinen läpinäkyvyys pienenee, koska havainnointi on vaikeaa. auringon häikäisy. Voimakkaat kumpupilvet vähentävät merkittävästi meren pinnalle tulevaa valovirtaa, mikä vähentää myös suhteellista läpinäkyvyyttä. Edullisimmat valaistusolosuhteet syntyvät cirruspilvien läsnäollessa.

Suurin osa optisista havainnoista liittyy suhteellisen läpinäkyvyyden mittauksiin valkoisella levyllä.

Suhteellinen läpinäkyvyys vaihtelee suuresti meriveden suspendoituneiden hiukkasten pitoisuuden mukaan. Planktonia sisältävillä rannikkovesillä suhteellinen läpinäkyvyys ei ylitä muutamaa metriä, kun taas avomerellä se on kymmeniä metrejä.

Kirkkaimmat vedet löytyvät sieltä subtrooppinen vyöhyke Maailman valtameri. Sargassomerellä suhteellinen läpinäkyvyys on 66,5 m, ja tätä merta pidetään läpinäkyvyyden standardina. Tällainen korkea läpinäkyvyys subtrooppisessa vyöhykkeessä liittyy lähes täydelliseen suspendoituneiden hiukkasten puuttumiseen ja planktonin heikkoon kehitykseen. Weddell-merellä ja Tyyni valtameri Tongan saarten lähellä mitattiin vielä suurempi läpinäkyvyys - 67 m. Lauhkeilla ja korkeilla leveysasteilla suhteellinen läpinäkyvyys on 10-20 m.

Merillä läpinäkyvyys vaihtelee huomattavasti. Joten Välimerellä se saavuttaa 60 metriä, Japanissa - 30 metriä m, Musta - 28 m, Itämeren - 11-13 m. Lahdeissa ja erityisesti jokien suiden lähellä läpinäkyvyys vaihtelee useista sentteistä useisiin kymmeniin senttimetreihin.

Meren värikysymystä tarkasteltaessa erotetaan kaksi käsitettä: meren väri ja meriveden väri.

Meren värin alla viittaa sen pinnan näennäiseen väriin. Meren väri vahvalla tavalla riippuu itse veden optisista ominaisuuksista ja ulkoisista tekijöistä . Siksi se vaihtelee ulkoisten olosuhteiden mukaan (meren valaistus suoralla auringonvalolla ja hajavalolla, näkökulmasta, aalloista, epäpuhtauksien esiintymisestä vedessä ja muista syistä).

Meriveden oma väri on seurausta selektiivisestä absorptiosta ja sironnasta, ts. se riippuu veden optisista ominaisuuksista ja tarkasteltavan vesikerroksen paksuudesta, mutta ei riipu ulkoisista tekijöistä. Ottaen huomioon meren valikoivan valon vaimenemisen voidaan laskea, että jopa 25 metrin syvyydessä olevalla kirkkaalla valtamerivedellä auringonvalo menettää koko spektrin punaisen osan, jolloin syvyyden kasvaessa keltainen osa jää. katoavat ja veden väri näyttää vihertävältä, vain sininen osa jää 100 metrin syvyyteen ja veden väri on sininen. Siksi on mahdollista puhua veden väristä, kun tarkastellaan vesipatsasta. Tässä tapauksessa veden väri on erilainen vesipatsaasta riippuen, vaikka sen optiset ominaisuudet eivät muutu.

Meriveden väriä arvioidaan vesiväriasteikolla (Forel-Uhle-asteikko), joka koostuu sarjasta koeputkia väriliuoksilla. Veden värin määritys koostuu koeputken visuaalisesta valinnasta, jonka liuoksen väri on lähinnä veden väriä. Veden väri ilmaistaan ​​vastaavan koeputken numerolla väriasteikolla.

Rannalla seisova tai laivasta katsova tarkkailija ei näe veden, vaan meren väriä. Tässä tapauksessa meren väri määräytyy tarkkailijan silmään tulevan kahden päävalovirran voimakkuuksien ja spektrikoostumuksen suhteen. Ensimmäinen niistä on meren pinnasta heijastuvan valon virtaus, joka putoaa Auringosta ja taivaanvahvista, toinen on meren syvyyksistä tulevan hajavalon valovirta. Niin kun heijastuva virta on valkoinen, sen kasvaessa meren väri muuttuu vähemmän kylläiseksi (valkeaksi). Kun tarkkailija katsoo pystysuunnassa alas pintaan, hän näkee hajavalon virran, ja heijastunut virta on pieni - meren väri on kylläinen. Kun katse siirretään horisonttiin, meren väri muuttuu vähemmän kylläiseksi (valkeaksi) ja lähestyy taivaan väriä heijastuneen virtauksen lisääntymisen vuoksi.

Valtamerissä on valtavia tummansinistä vettä (valtameren aavikon väriä), mikä osoittaa vieraiden epäpuhtauksien puuttumisen vedessä ja sen poikkeuksellista läpinäkyvyyttä. Kun lähestyt rannikkoa, siirtyy asteittain sinivihreäksi ja rannikon välittömässä läheisyydessä vihreisiin ja kelta-vihreisiin sävyihin (biologisen tuottavuuden väri). Keltaiseen mereen virtaavan Keltaisen joen suulla vallitsee keltainen ja jopa ruskea veden sävy, koska joki on poistanut valtavan määrän keltaista lössiä.

Veden läpinäkyvyys hydrologiassa ja valtameritutkimuksessa on vesikerroksen läpi kulkevan valon voimakkuuden suhde veteen tulevan valon voimakkuuteen. Veden läpinäkyvyys on arvo, joka osoittaa epäsuorasti suspendoituneiden hiukkasten ja kolloidien määrän vedessä.

Veden läpinäkyvyys määräytyy sen selektiivisen kyvyn absorboida ja hajottaa valonsäteitä ja riippuu pinnan valaistusolosuhteista, spektrikoostumuksen muutoksista ja valovirran vaimenemisesta sekä elävän ja elottoman suspension pitoisuudesta ja luonteesta. Suurella läpinäkyvyydellä vesi saa intensiivisen Sininen väri mikä on tyypillistä avomerelle. Huomattavan määrän suspendoituneita hiukkasia, jotka hajottavat voimakkaasti valoa, vedessä on sinivihreä tai vihreä väri rannikkoalueille ja joillekin matalille merille ominaista. Yhtymäkohdassa suuret joet, laakeri suuri määrä suspendoituneita hiukkasia, veden väri muuttuu keltaiseksi ja ruskeat sävyt. Huumus- ja fulvohapoilla kyllästetty joen valuma voi aiheuttaa meriveden tummanruskean värin.

Luonnonvesien läpinäkyvyys (tai valonläpäisevyys) johtuu niiden väristä ja sameudesta, ts. erilaisten värillisten ja suspendoituneiden orgaanisten ja mineraaliaineiden pitoisuus niissä.

Veden läpinäkyvyyden määrittäminen on pakollinen osa seurantaohjelmia vesistöjä. Läpinäkyvyys on veden ominaisuus päästää valonsäteet läpi. Valovirran vähentäminen heikentää fotosynteesin tehokkuutta ja sitä kautta vesistöjen biologista tuottavuutta.

Edes puhtaimmat, epäpuhtaudettomat vedet eivät ole täysin läpinäkyviä ja imevät täysin valoa riittävän paksussa kerroksessa. kuitenkin luonnonvesiä eivät ole koskaan täysin puhtaita - ne sisältävät aina liuenneita ja suspendoituneita aineita. Suurin läpinäkyvyys havaitaan talvikausi. Kevättulvan myötä läpinäkyvyys vähenee huomattavasti. Minimiläpinäkyvyysarvot havaitaan yleensä kesällä, kasviplanktonin massan kehittymisen ("kukinnan") aikana.

Valko-Venäjän järvien, joissa on luonnollinen hydrokemiallinen järjestelmä, läpinäkyvyysarvot (Secchi-kiekon mukaan) vaihtelevat useista kymmenistä senttimetreistä

jopa 2-3 metriä. Paikoissa, joihin jätevettä pääsee sisään, erityisesti luvattomien päästöjen yhteydessä, läpinäkyvyys voidaan vähentää useisiin senttimetreihin.

Läpinäkyvyysasteesta riippuen vesi jaetaan perinteisesti kirkkaaseen, hieman sameaan, keskisameaan, sameaan, erittäin sameaan (taulukko 1.4). Läpinäkyvyyden mitta on veteen lasketun Secchi-kiekon kaapelin korkeus. tietyt koot.

Taulukko 1.4

Vesien ominaisuudet läpinäkyvyyden kannalta

Johtopäätös: Järvet - tekoaltaat miehittää luonnollinen masennus maanpinta. Seisovan veden altaille on olemassa useita luokituksia, joiden pilaantumisen tärkeimmät indikaattorit ovat saprobiteettiaste ja troofinen tila. Järvien luokittelu yhdeksi tai toiseksi vesistöksi saprobisuuden ja troofisuuden, niiden fysikaalisten indikaattoreiden ja lajikoostumus makropohjaeliöstö.

Veden läpinäkyvyys Secchi-kiekon mukaan, ristin mukaan, fontin mukaan. Veden sameus. Veden tuoksu. Vesiväri.

Vedessä on suspendoituneita kiintoaineita, jotka vähentävät sen läpinäkyvyyttä. Veden läpinäkyvyyden määrittämiseen on useita menetelmiä.

1. Secchin levyn mukaan. Jokiveden läpinäkyvyyden mittaamiseen käytetään halkaisijaltaan 30 cm:n Secchi-kiekkoa, joka lasketaan veteen köydellä, johon on kiinnitetty paino niin, että kiekko menee pystysuoraan alas. Secchi-levyn sijasta voit käyttää ritilälle asetettua lautasta, kantta, kulhoa. Levyä lasketaan alas, kunnes se tulee näkyviin. Syvyys, johon laskit levyn, on osoitus veden läpinäkyvyydestä.
2. Ristin luona. Etsi vesipatsaan maksimikorkeus, jonka läpi näkyy mustan ristin kuvio valkoisella taustalla, jonka viivan paksuus on 1 mm, ja neljä mustaa ympyrää, joiden halkaisija on 1 mm. Sylinterin, jossa määritys suoritetaan, korkeuden tulee olla vähintään 350 cm, jonka pohjassa on posliinilautanen, jossa on risti. Alaosa sylinteri tulee valaista 300 W lampulla.
3. Fontin mukaan. Normaali fontti asetetaan 60 cm korkean ja halkaisijaltaan 3-3,5 cm sylinterin alle 4 cm etäisyydelle pohjasta, testinäyte kaadetaan sylinteriin niin, että fontti on luettavissa, ja maksimikorkeus vesipatsas määritetään. Läpinäkyvyyden kvantitatiivinen määritysmenetelmä perustuu vesipatsaan korkeuden määrittämiseen, jossa on edelleen mahdollista visuaalisesti erottaa (lukea) musta 3,5 mm korkea ja 0,35 mm viivanleveys valkoisella taustalla tai nähdä säätömerkki (esimerkiksi musta risti valkoisella paperilla) . Käytetty menetelmä on yhtenäinen ja ISO 7027 -standardin mukainen.

Vesi on lisännyt sameutta johtuen karkeasti dispergoituneiden epäorgaanisten ja orgaaniset epäpuhtaudet. Veden sameus määritetään gravimetrisellä menetelmällä ja valosähköisellä kolorimetrillä. Painomenetelmä on 500-1000 ml mutainen vesi suodatetaan tiheän suodattimen läpi, jonka halkaisija on 9-11 cm. Suodatin kuivataan alustavasti ja punnitaan analyyttisellä vaa'alla. Suodatuksen jälkeen suodatinta sedimentin kanssa kuivataan 105-110 asteen lämpötilassa 1,5-2 tuntia, jäähdytetään ja punnitaan uudelleen. Suspendoituneiden kiintoaineiden määrä testivedessä lasketaan suodattimen massojen erotuksesta ennen suodatusta ja sen jälkeen.

Venäjällä veden sameus määritetään fotometrisesti vertaamalla tutkitusta vedestä otettuja näytteitä standardisuspensioihin. Mittaustulos ilmaistaan ​​mg / dm 3:na käyttämällä kaoliinin päästandardisuspensiota (sameus kaoliinille) tai MU/dm 3 (sameusyksikköä per dm 3) käytettäessä formatsiinin perussuspensiota. Viimeistä mittayksikköä kutsutaan myös sameusyksiköksi. Formazinin mukaan(EMF) tai länsimaisessa terminologiassa FTU (formazine Turbidity Unit). 1FTU=1EMF=1EM/dm3.

AT viime aikoina Formatsiinin sameuden mittaamiseen käytettävä fotometrinen menetelmä on vakiinnutettu pääasialliseksi kaikkialla maailmassa, mikä näkyy ISO 7027 -standardissa (Water quality - Determination of sameness). Tämän standardin mukaan sameuden mittayksikkö on FNU (formazine Nephelometric Unit). Suojeluvirasto Ympäristö USA (US EPA) ja Maailman järjestö Maailman terveysjärjestö (WHO) käyttää sameuden mittaamiseen Nefelometristä sameusyksikköä (NTU).

Sameuden perusyksiköiden välinen suhde on seuraava:

1 FTU(EMF)=1 FNU=1 NTU

WHO ei kuitenkaan standardoi sameutta terveysvaikutusten perusteella ulkomuoto suosittelee, että sameus on enintään 5 NTU (nefelometrinen sameusyksikkö) ja dekontaminaatiotarkoituksiin enintään 1 NTU.

Veden haju voi liittyä elintärkeään toimintaan vesieliöt tai ilmestyvät kuollessaan - nämä ovat luonnollisia tuoksuja. Säiliön veden haju voi johtua myös jätevesien sisäänpääsystä, teollisuusjätteet ovat keinotekoisia hajuja. Ensin annetaan laadullinen arvio hajusta asiaankuuluvien ominaisuuksien mukaan:

• suo,
• maanläheinen,
• kalastaa,
• mädäntynyt,
• aromaattinen,
• öljyä jne.

Tuoksun voimakkuutta arvioidaan 5 pisteen asteikolla. Pullo, jossa on jauhettu tulppa, täytetään 2/3 vedellä ja suljetaan välittömästi, ravistetaan voimakkaasti, avataan ja hajun voimakkuus ja luonne kirjataan välittömästi.

Värin laadullinen arviointi tehdään vertaamalla näytettä tislattuun veteen. Tätä varten värittömästä lasista valmistettuihin lasiin taustaa vasten kaadetaan erikseen tutkittua ja tislattua vettä valkoinen arkki päivänvalossa niitä tarkastellaan ylhäältä ja sivulta, kromaattisuus arvioidaan havaittuna värinä, värin puuttuessa vettä pidetään värittömänä.

Meriveden läpinäkyvyys- indikaattori, joka kuvaa veden kykyä siirtää valonsäteitä. Riippuu suspendoituneiden kiintoaineiden koosta, määrästä ja luonteesta. Veden läpinäkyvyyden kuvaamiseksi käytetään "suhteellisen läpinäkyvyyden" käsitettä.

Tarina

Ensimmäistä kertaa meriveden läpinäkyvyysaste pystyi määrittämään italialainen pappi ja tähtitieteilijä Pietro Angelo Secchi vuonna 1865 halkaisijaltaan 30 cm:n kiekolla, joka laskettiin veteen vinssillä meren varjoiselta puolelta. alus. Tämä menetelmä nimettiin myöhemmin hänen mukaansa. AT Tämä hetki on olemassa ja käytetään laajalti elektronisia laitteita veden läpinäkyvyyden mittaamiseen (transmissometrit)

Menetelmät veden läpinäkyvyyden määrittämiseksi

Veden läpinäkyvyyden mittaamiseen on kolme päämenetelmää. Kaikkiin niihin liittyy veden optisten ominaisuuksien määrittäminen sekä ultraviolettispektrin parametrien huomioon ottaminen.

Käyttöalueet

Ensinnäkin veden läpinäkyvyyslaskelmat ovat olennainen osa hydrologian, meteorologian ja oceanologian tutkimusta, läpinäkyvyys/sameusindeksi määrittää liukenemattomien ja kolloidisten epäorgaanista ja orgaanista alkuperää olevien aineiden esiintymisen vedessä, mikä vaikuttaa saastumiseen. meriympäristö, ja voit myös arvioida planktonin kertymistä, sameuspitoisuutta vedessä ja lietettä. Merenkulussa meriveden läpinäkyvyys voi olla ratkaiseva tekijä havaittaessa matalaa vettä tai esineitä, jotka voivat aiheuttaa vahinkoa alukselle.

Lähteet

• Mankovsky V. I. Peruskaava meriveden valonvaimennusindeksin arvioimiseksi valkoisen kiekon näkyvyyssyvyydestä (venäjäksi) // Oceanology. - 1978. - T. 18 (4). - S. 750–753.
• Smith, R. C., Baker, K. S. Kirkkaimpien luonnonvesien (200-800 nm) optiset ominaisuudet
• Gieskes, W. W. C., Veth, C., Woehrmann, A., Graefe, M. Secchi levyn näkyvyyden maailmanennätys särkynyt
• Berman, T., Walline, P. D., Schneller, A. Secchi levyn syvyystietue: Väite itäiselle Välimerelle
• Ohjeita. Lämpötilan, hajun, värin (värin) ja läpinäkyvyyden määritys jätevettä mukaan lukien käsitellyt jätevedet, myrskyt ja sulat. PND F 12.16.1-10