piemaisījumi ūdenī. Jūras ūdens dzidrums Dabiskas izcelsmes smakas

Pārredzamība jūras ūdens ir starojuma plūsmas attiecība, kas ir izgājusi cauri ūdenim, nemainot virzienu, ceļš, kas vienāds ar vienotību, pret starojuma plūsmu, kas ir ieplūdusi ūdenī paralēla stara veidā. Jūras ūdens caurspīdīgums ir cieši saistīts ar jūras ūdens caurlaidību T, ko saprot kā noteikta ūdens slāņa I z pārraidītās radiācijas plūsmas attiecību pret starojuma plūsmu, kas krīt uz šo slāni I 0, t.i. T \u003d \u003d e - ar z. Caurlaidība ir pretstats gaismas vājinājumam, un caurlaidība ir mērs, cik daudz gaismas šķērso noteiktu ceļa garumu jūras ūdenī. Tad jūras ūdens caurspīdīgums būs Θ=e - c, kas nozīmē, ka tas ir saistīts ar gaismas vājināšanās indeksu c.

Kopā ar norādīto caurspīdīguma fizisko definīciju tiek izmantots jēdziens nosacīts (vai relatīvs) n caurspīdīgums, ar ko saprot baltā diska ar 30 diametru redzamības pārtraukšanas dziļumu cm (Secchi disks).

Baltā diska vai relatīvās caurspīdīguma pazušanas dziļums ir saistīts ar caurspīdīguma fizisko jēdzienu, jo abi raksturlielumi ir atkarīgi no gaismas vājināšanās koeficienta.

Diska pazušanas fiziskā būtība noteiktā dziļumā ir tāda, ka gaismas plūsmai iekļūstot ūdens stabā, tā tiek vājināta izkliedes un absorbcijas dēļ. Tajā pašā laikā, palielinoties dziļumam, palielinās izkliedētās gaismas plūsma uz sāniem (augstākas pakāpes izkliedes dēļ). Noteiktā dziļumā uz sāniem izkliedētā plūsma ir vienāda ar tiešas gaismas plūsmu. Līdz ar to, ja disks ir nolaists zem šī dziļuma, tad uz sāniem izkliedētā plūsma būs lielāka nekā galvenā plūsma, kas iet uz leju, un disks vairs nebūs redzams.

Pēc akadēmiķa V. V. Šuleikina aprēķiniem, dziļums, kurā tiek izlīdzinātas galvenās plūsmas un uz sāniem izkliedētās plūsmas enerģijas, kas atbilst diska pazušanas dziļumam, ir vienāds ar diviem dabiskajiem gaismas vājināšanās garumiem. visas jūras. Citiem vārdiem sakot, izkliedes indeksa un caurspīdīguma reizinājums ir nemainīga vērtība, kas vienāda ar 2, t.i., k λ × z = 2, kur z - baltā diska pazušanas dziļums. Šī attiecība ļauj saistīt jūras ūdens nosacīto raksturlielumu - relatīvo caurspīdīgumu ar fizisko raksturlielumu - izkliedes indeksu k λ . Tā kā izkliedes indekss ir vājināšanās indeksa neatņemama sastāvdaļa, relatīvo caurspīdīgumu var saistīt arī ar vājinājuma indeksu un līdz ar to arī caurspīdīguma fiziskajām īpašībām. Bet, tā kā nav tiešas proporcionalitātes starp absorbcijas un izkliedes indeksiem, tad katrā jūrā attiecības starp vājinājuma indeksu un caurspīdīgumu būs atšķirīgas.

Relatīvais caurspīdīgums ir atkarīgs no augstuma, no kura tiek veikti novērojumi, jūras virsmas stāvokļa un apgaismojuma apstākļiem.

Palielinoties novērošanas augstumam, relatīvā caurspīdīgums palielinās, jo samazinās no jūras virsmas atstarotās gaismas plūsmas ietekme, kas traucē novērojumiem.

Viļņu laikā palielinās atstarotā plūsma un vājinās plūsma, kas iekļūst jūras dzīlēs, kā rezultātā samazinās relatīvā caurspīdīgums. To senatnē pamanīja pērļu meklētāji, kuri nira tālāk jūras dibens ar olīveļļu mutē. To izdalītā eļļa no mutes peldēja uz jūras virsmu, izlīdzināja nelielus viļņus un uzlaboja dibena apgaismojumu.

Ja nav mākoņu, relatīvā caurspīdīgums samazinās, jo novērojumi ir sarežģīti. saules atspīdums. Spēcīgi gubu mākoņi ievērojami samazina gaismas plūsmu, kas krīt uz jūras virsmas, kas arī samazina relatīvo caurspīdīgumu. Vislabvēlīgākie apgaismojuma apstākļi tiek radīti spalvu mākoņu klātbūtnē.

Lielākais optisko novērojumu skaits attiecas uz relatīvās caurspīdīguma mērījumiem ar baltu disku.

Relatīvais caurspīdīgums ievērojami atšķiras atkarībā no suspendēto daļiņu satura jūras ūdenī. Ar planktonu bagātajos piekrastes ūdeņos relatīvais caurspīdīgums nepārsniedz dažus metrus, savukārt atklātā okeānā tas sasniedz desmitiem metru.

Dzidrākie ūdeņi ir atrodami subtropu zona Pasaules okeāns. Sargaso jūrā relatīvā caurredzamība ir 66,5 m, un šī jūra tiek uzskatīta par caurspīdīguma standartu. Tik augsta caurredzamība subtropu joslā ir saistīta ar gandrīz pilnīgu suspendēto daļiņu neesamību un vāju planktona attīstību. Vedela jūrā un Klusais okeāns pie Tongas salām tika izmērīts vēl augstāks caurspīdīgums - 67 m. Mērenā un augstajos platuma grādos relatīvais caurspīdīgums sasniedz 10-20 m.

Jūrās caurspīdīgums ievērojami atšķiras. Tātad Vidusjūrā tas sasniedz 60 m, japāņu - 30 m, Melnā - 28 m, Baltijas - 11-13 m Līčos un īpaši pie upju grīvām caurspīdīgums svārstās no vairākiem centimetriem līdz vairākiem desmitiem centimetru.

Apsverot jautājumu par jūras krāsu, tiek izdalīti divi jēdzieni: jūras krāsa un jūras ūdens krāsa.

Zem jūras krāsas attiecas uz tās virsmas šķietamo krāsu. Jūras krāsa spēcīgā veidā atkarīgs no paša ūdens optiskajām īpašībām un no ārējiem faktoriem . Tāpēc tas mainās atkarībā no ārējiem apstākļiem (jūras apgaismojums ar tiešiem saules stariem un izkliedētu gaismu, skata leņķis, viļņi, piemaisījumu klātbūtne ūdenī un citi iemesli).

Sava jūras ūdens krāsa ir selektīvās absorbcijas un izkliedes sekas, t.i. tas ir atkarīgs no ūdens optiskajām īpašībām un aplūkojamā ūdens slāņa biezuma, bet nav atkarīgs no ārējiem faktoriem. Ņemot vērā selektīvo gaismas vājināšanos jūrā, var aprēķināt, ka pat dzidram okeāna ūdenim 25 m dziļumā saules gaismai tiks atņemta visa sarkanā spektra daļa, tad, palielinoties dziļumam, dzeltenā daļa tiks atņemta. pazudīs un ūdens krāsa parādīsies zaļgana, 100 m dziļumā paliks tikai zilā daļa un ūdens krāsa būs zila. Tāpēc ir iespējams runāt par ūdens krāsu, ja ņem vērā ūdens stabu. Šajā gadījumā, atkarībā no ūdens staba, ūdens krāsa būs atšķirīga, lai gan tā optiskās īpašības nemainās.

Jūras ūdens krāsu novērtē, izmantojot ūdens krāsu skalu (Forel-Uhle skalu), kas sastāv no mēģeņu komplekta ar krāsu šķīdumiem. Ūdens krāsas noteikšana sastāv, vizuāli izvēloties mēģeni, kuras šķīduma krāsa ir vistuvākā ūdens krāsai. Ūdens krāsu norāda atbilstošās mēģenes numurs krāsu skalā.

Novērotājs, kas stāv krastā vai vēro no kuģa, redz nevis ūdens, bet gan jūras krāsu. Šajā gadījumā jūras krāsu nosaka divu galveno gaismas plūsmu, kas nonāk novērotāja acī, lielumu un spektrālā sastāva attiecība. Pirmā no tām ir jūras virsmas atstarotās gaismas plūsmas plūsma, kas krīt no Saules un debess klājuma, otrā ir izkliedētās gaismas gaismas plūsma, kas nāk no jūras dzīlēm. Tātad tā kā atstarotā straume ir balta, tai pieaugot, jūras krāsa kļūst mazāk piesātināta (bālgana). Kad novērotājs skatās vertikāli uz leju uz virsmu, viņš redz izkliedētas gaismas plūsmu, un atstarotā straume ir maza - jūras krāsa ir piesātināta. Virzot skatienu uz horizontu, jūras krāsa kļūst mazāk piesātināta (bālgana), tuvojoties debesu krāsai, jo palielinās atstarotā plūsma.

Okeānos ir milzīgi tumši zila ūdens (okeāna tuksneša krāsa) plašumi, kas liecina par svešu piemaisījumu neesamību ūdenī un tā izcilo caurspīdīgumu. Tuvojoties piekrastei, notiek pakāpeniska pāreja uz zilgani zaļiem, bet tiešā krasta tuvumā - uz zaļajiem un dzeltenzaļajiem toņiem (bioloģiskās produktivitātes krāsa). Netālu no Dzeltenās upes ietekas, kas ietek Dzeltenajā jūrā, dominē dzeltens un pat brūns ūdens nokrāsa, jo upe aizvāc milzīgu daudzumu dzeltenās lesas.

Ūdens caurspīdīgums hidroloģijā un okeanoloģijā ir caur ūdens slāni izejošās gaismas intensitātes attiecība pret ūdenī ieplūstošās gaismas intensitāti. Ūdens caurspīdīgums ir vērtība, kas netieši norāda ūdenī suspendēto daļiņu un koloīdu daudzumu.

Ūdens caurspīdīgumu nosaka tā selektīvā spēja absorbēt un izkliedēt gaismas starus un ir atkarīga no virsmas apgaismojuma apstākļiem, spektrālā sastāva izmaiņām un gaismas plūsmas vājināšanās, kā arī dzīvās un nedzīvās suspensijas koncentrācijas un rakstura. Ar augstu caurspīdīgumu ūdens iegūst intensīvu Zilā krāsa kas ir raksturīgi atklātajam okeānam. Ja ir ievērojams daudzums suspendētu daļiņu, kas spēcīgi izkliedē gaismu, ūdenim ir zili zaļš vai zaļa krāsa, kas raksturīgs piekrastes zonām un dažām seklām jūrām. Satekā lielākās upes, gultnis liels skaits suspendētās daļiņas, ūdens krāsa iegūst dzeltenu un brūni toņi. Upes notece, kas piesātināta ar humīnskābēm un fulvoskābēm, var izraisīt jūras ūdens tumši brūno krāsu.

Dabisko ūdeņu caurspīdīgums (vai gaismas caurlaidība) ir saistīts ar to krāsu un duļķainību, t.i. dažādu krāsainu un suspendētu organisko un minerālvielu saturs tajos.

Ūdens caurspīdīguma noteikšana ir obligāta monitoringa programmu sastāvdaļa ūdens ķermeņi. Caurspīdība ir ūdens īpašība izlaist gaismas starus. Gaismas plūsmas samazināšana samazina fotosintēzes efektivitāti un līdz ar to arī ūdensteču bioloģisko produktivitāti.

Pat tīrākie, bez piemaisījumiem, ūdeņi nav absolūti caurspīdīgi un pilnībā absorbē gaismu pietiekami biezā slānī. Tomēr dabiskie ūdeņi nekad nav pilnīgi tīri - tie vienmēr satur izšķīdušas un suspendētas vielas. Tiek ievērota maksimāla caurspīdīgums ziemas periods. Pārejot pavasara plūdiem, caurspīdīgums ievērojami samazinās. Caurspīdības minimālās vērtības parasti tiek novērotas vasarā, fitoplanktona masveida attīstības ("ziedēšanas") periodā.

Baltkrievijas ezeriem ar dabisku hidroķīmisko režīmu caurspīdīguma vērtības (saskaņā ar Secchi disku) svārstās no vairākiem desmitiem centimetru

līdz 2-3 metriem. Vietās, kur nokļūst notekūdeņi, īpaši neatļautas novadīšanas laikā, caurspīdīgumu var samazināt līdz vairākiem centimetriem.

Ūdeni atkarībā no caurspīdīguma pakāpes nosacīti iedala dzidrajā, nedaudz duļķainā, vidēji duļķainā, duļķainā, ļoti duļķainā (1.4. tabula). Caurspīdības mērs ir ūdenī nolaista Secchi diska kabeļa augstums. noteikti izmēri.

1.4. tabula

Ūdeņu raksturojums caurspīdīguma ziņā

Secinājums: Ezeri - rezervuāri, kas aizņem dabisku ieplaku zemes virsma. Pastāv vairākas ūdenskrātuvju klasifikācijas ar stāvošu ūdeni, kuru galvenie piesārņojuma rādītāji ir saprobitātes pakāpe un trofiskais stāvoklis. Klasificēt ezerus vienā vai citā ūdenstilpē pēc saprobitātes un trofiskuma, to fizikālo rādītāju un sugu sastāvs makrozoobentoss.

Ūdens caurspīdīgums pēc Secchi diska, pēc krusta, pēc fonta. Ūdens duļķainība. Ūdens smarža. Ūdens krāsa.

Ūdenī ir suspendētas cietās vielas, kas samazina tā caurspīdīgumu. Ir vairākas metodes ūdens caurspīdīguma noteikšanai.

1. Saskaņā ar Secchi disku. Upes ūdens caurspīdīguma mērīšanai tiek izmantots Secchi disks ar diametru 30 cm, kas tiek nolaists ūdenī uz virves, kuram piestiprināts atsvars, lai disks iet vertikāli uz leju. Secchi diska vietā varat izmantot šķīvi, vāku, bļodu, kas ievietota režģī. Disks ir nolaists, līdz tas ir redzams. Dziļums, līdz kuram jūs nolaidāt disku, būs ūdens caurspīdīguma rādītājs.
2. Pie krusta. Atrodiet maksimālo ūdens staba augstumu, caur kuru uz balta fona ir redzams melna krusta raksts ar līnijas biezumu 1 mm, un četri melni apļi ar diametru 1 mm. Cilindra augstumam, kurā veic noteikšanu, jābūt vismaz 350 cm.Tā apakšā ir porcelāna plāksne ar krustiņu. Apakšējā daļa Cilindram jābūt apgaismotam ar 300 W lampu.
3. Pēc fonta. Zem 60 cm augsta un 3-3,5 cm diametra cilindra 4 cm attālumā no apakšas novieto standarta fontu, analizējamo paraugu ielej cilindrā tā, lai fonts būtu nolasāms, un maksimālais augstums tiek noteikts ūdens stabs. Caurspīdības kvantitatīvās noteikšanas metode balstās uz ūdens staba augstuma noteikšanu, kurā joprojām ir iespējams vizuāli atšķirt (nolasīt) melnu fontu 3,5 mm augstu un līnijas platumu 0,35 mm uz balta fona vai redzēt regulēšanas atzīme (piemēram, melns krusts uz balta papīra) . Izmantotā metode ir vienota un atbilst ISO 7027.

Ūdenim ir palielinājies duļķainums, jo tajā ir rupji izkliedēti neorganiskie un organiskie piemaisījumi. Ūdens duļķainību nosaka ar gravimetrisko metodi un fotoelektrisko kolorimetru. Svara metode ir tāda, ka 500-1000 ml dubļains ūdens filtrē caur blīvu filtru ar diametru 9-11 cm Filtru iepriekš izžāvē un nosver uz analītiskajiem svariem. Pēc filtrēšanas filtru ar nogulsnēm žāvē 105-110 grādu temperatūrā 1,5-2 stundas, atdzesē un vēlreiz nosver. Suspendēto daļiņu daudzumu testa ūdenī aprēķina no starpības starp filtra masām pirms un pēc filtrēšanas.

Krievijā ūdens duļķainību nosaka fotometriski, salīdzinot pētāmā ūdens paraugus ar standarta suspensijām. Mērījumu rezultātu izsaka mg / dm 3, izmantojot galveno kaolīna standarta suspensiju (duļķainība par kaolīnu) vai MU/dm 3 (duļķainības vienības uz dm 3), ja tiek izmantota formazīna izejvielu standarta suspensija. Pēdējo mērvienību sauc arī par duļķainības vienību. saskaņā ar Formazīnu(EMF) vai Rietumu terminoloģijā FTU (formazine Turbidity Unit). 1FTU=1EMF=1EM/dm3.

AT pēdējie laiki Fotometriskā metode duļķainuma mērīšanai ar formazīnu ir nostiprinājusies kā galvenā visā pasaulē, kas atspoguļota ISO 7027 standartā (Ūdens kvalitāte - Duļķainības noteikšana). Saskaņā ar šo standartu duļķainuma mērvienība ir FNU (formazīna nefelometriskā vienība). Aizsardzības aģentūra Vide ASV (ASV EPA) un Pasaules organizācija Pasaules Veselības organizācija (PVO) duļķainības noteikšanai izmanto nefelometriskās duļķainības vienību (NTU).

Attiecības starp duļķainības pamatvienībām ir šādas:

1 FTU(EMF)=1 FNU=1 NTU

PVO nestandartizē duļķainību pēc norādēm par ietekmi uz veselību, tomēr no viedokļa izskats iesaka, lai duļķainība nepārsniegtu 5 NTU (nefelometriskās duļķainības vienība) un dekontaminācijas nolūkos – ne vairāk kā 1 NTU.

Smakas ūdenī var būt saistītas ar dzīvībai svarīgu darbību ūdens organismiem vai parādās, kad viņi nomirst - tās ir dabiskas smaržas. Ūdens smaku rezervuārā var izraisīt arī notekūdeņu iekļūšana tajā, rūpniecības notekūdeņi ir mākslīgas smakas.Pirmkārt, tiek dots kvalitatīvs smakas novērtējums pēc attiecīgajām pazīmēm:

• purvs,
• zemisks,
• zivis,
• pūšanas,
• aromātisks,
• eļļa utt.

Smaržas stiprumu vērtē 5 ballu skalā. Kolbu ar slīpētu aizbāzni piepilda ar ūdeni 2/3 un nekavējoties aizver, enerģiski sakrata, atver un nekavējoties atzīmē smakas intensitāti un raksturu.

Krāsas kvalitatīvu novērtējumu veic, salīdzinot paraugu ar destilētu ūdeni. Lai to izdarītu, glāzēs no bezkrāsaina stikla uz fona ielej atsevišķi izpētītu un destilētu ūdeni. balta lapa dienas gaismā tos skatās no augšas un no sāniem, hromatiskums tiek novērtēts kā novērotā krāsa, ja nav krāsas, ūdens tiek uzskatīts par bezkrāsainu.

Jūras ūdens caurspīdīgums- indikators, kas raksturo ūdens spēju pārraidīt gaismas starus. Atkarīgs no suspendēto vielu lieluma, daudzuma un veida. Lai raksturotu ūdens caurspīdīgumu, tiek izmantots jēdziens "relatīvā caurspīdīgums".

Stāsts

Pirmo reizi jūras ūdens caurspīdīguma pakāpi spēja noteikt itāļu priesteris un astronoms Pjetro Andželo Seki 1865. gadā, izmantojot disku ar 30 cm diametru, kas nolaists ūdenī uz vinčas no ēnas puses. kuģis. Šī metode vēlāk tika nosaukta viņa vārdā. AT Šis brīdis ir un tiek plaši izmantotas elektroniskās ierīces ūdens caurspīdīguma mērīšanai (transmisometri)

Ūdens caurspīdīguma noteikšanas metodes

Ir trīs galvenās ūdens caurspīdīguma mērīšanas metodes. Tie visi ietver ūdens optisko īpašību noteikšanu, kā arī ultravioletā spektra parametru ņemšanu vērā.

Lietošanas jomas

Pirmkārt, ūdens caurspīdīguma aprēķini ir hidroloģijas, meteoroloģijas un okeanoloģijas pētījumu neatņemama sastāvdaļa, caurredzamības / duļķainības indekss nosaka nešķīdinātu un koloidālu neorganiskas un organiskas izcelsmes vielu klātbūtni ūdenī, tādējādi ietekmējot piesārņojumu. jūras vidi, kā arī ļauj spriest par planktona uzkrāšanos, duļķainības saturu ūdenī, dūņu veidošanos. Kuģniecībā jūras ūdens caurspīdīgums var būt noteicošais faktors, lai noteiktu seklu ūdeni vai objektus, kas var izraisīt kuģa bojājumus.

Avoti

• Mankovskis V. I. Elementāra formula gaismas vājināšanās indeksa novērtēšanai jūras ūdenī no baltā diska redzamības dziļuma (krievu val.) // Okeanoloģija. - 1978. - T. 18(4). - S. 750–753.
• Smith, R. C., Baker, K. S. Skaidrāko dabisko ūdeņu (200–800 nm) optiskās īpašības
• Gieskes, W. W. C., Veth, C., Woehrmann, A., Graefe, M. Secchi diska redzamības pasaules rekords sagrauts
• Berman, T., Walline, P. D., Schneller, A. Secchi diska dziļuma ieraksts: prasība par Vidusjūras austrumiem
• Vadlīnijas. Temperatūras, smaržas, krāsas (krāsas) un caurspīdīguma noteikšana kanalizācija, ieskaitot attīrītos notekūdeņus, vētru un kausējumu. PND F 12.16.1-10