zanieczyszczenia w wodzie. Przezroczystość wody w jeziorze Charakterystyka wód wg wartości twardości całkowitej
Przezroczystość wody zależy od ilości zawartej w niej zawiesiny mechanicznej i zanieczyszczeń chemicznych. Mętna woda jest zawsze podejrzana pod względem epizootycznym i sanitarnym. Istnieje kilka metod określania przezroczystości wody.
metoda porównawcza. Do jednego cylindra wykonanego z bezbarwnego szkła wlewa się wodę testową, a do drugiego wlewa się wodę destylowaną. Wodę można ocenić jako czystą, lekko przezroczystą, lekko opalizującą, opalizującą, lekko mętną, mętną i silnie mętną.
metoda dyskowa. Aby określić przezroczystość wody bezpośrednio w zbiorniku, stosuje się biały emaliowany dysk - dysk Secchi (ryc. 2). Kiedy dysk jest zanurzony w wodzie, odnotowuje się głębokość, na której przestaje być widoczny i na której staje się ponownie widoczny po wyjęciu. Średnia z tych dwóch wartości pokazuje przezroczystość wody w zbiorniku. W czystej wodzie dysk pozostaje widoczny na głębokości kilku metrów: w bardzo mętna woda znika na głębokości 25-30 cm.
Metoda czcionki (Snellen). Dokładniejsze wyniki uzyskuje się za pomocą kalorymetru szklanego z płaskim dnem (rys. 3). Kalorymetr montowany jest na wysokości 4 cm od standardowej czcionki nr 1:
Badaną wodę po wstrząśnięciu wlewa się do cylindra. Następnie spoglądają w dół przez słup wody na chrzcielnicę, stopniowo wypuszczając wodę z kranu kalorymetru, aż będzie można wyraźnie zobaczyć czcionkę nr 1. Miarą przezroczystości jest wysokość cieczy w cylindrze wyrażona w centymetrach. Woda jest uważana za przezroczystą, jeśli czcionka jest wyraźnie widoczna przez słup wody o wysokości 30 cm Woda o przezroczystości od 20 do 30 cm jest uważana za lekko mętną, od 10 do 20 cm - mętną, do 10 cm nie nadaje się do picia . Dobrze czysta woda po odstawieniu nie daje kaucji.
metoda pierścieniowa. Przezroczystość wody można określić za pomocą pierścienia (rys. 3). Aby to zrobić, użyj pierścienia z drutu o średnicy 1-1,5 cm i przekroju drutu 1 mm. Trzymając za uchwyt, druciany pierścień jest opuszczany do cylindra z badaną wodą, aż jego kontury staną się niewidoczne. Następnie za pomocą linijki zmierz głębokość (w cm), na której pierścień będzie wyraźnie widoczny po zdjęciu. Za wskaźnik akceptowalnej przezroczystości uważa się 40 cm, dane uzyskane „po pierścieniu” można przeliczyć na wskazania „po czcionce” (tabela 1).
Tabela 1
Tłumaczenie wartości przezroczystości wody „na pierścieniu” na wartość „na czcionce”
Przezroczystość wody według tarczy Secchiego, według krzyża, według czcionki. Zmętnienie wody. Zapach wody. Kolor wody.
W wodzie znajdują się zawieszone ciała stałe, które zmniejszają jej przezroczystość. Istnieje kilka metod określania przezroczystości wody.
- Według dysku Secchiego. Do pomiaru przezroczystości wody rzecznej stosuje się krążek Secchi o średnicy 30 cm, który zanurza się w wodzie na linie z przymocowanym do niej ciężarkiem tak, aby krążek opadał pionowo w dół. Zamiast krążka Secchi możesz użyć talerza, pokrywki, miski, umieszczonych w siatce. Dysk jest opuszczany, aż będzie widoczny. Głębokość, na jaką obniżyłeś dysk, będzie wskaźnikiem przezroczystości wody.
- Pod krzyżem. Znajdź maksymalną wysokość słupa wody, przez który widoczny jest wzór czarnego krzyża na białym tle o grubości linii 1 mm oraz cztery czarne kółka o średnicy 1 mm. Wysokość cylindra, w którym przeprowadza się oznaczenie, musi wynosić co najmniej 350 cm, na dole znajduje się porcelanowy talerz z krzyżem. Dolna część cylinder powinien być oświetlony lampą o mocy 300 W.
- Według czcionki. Standardową czcionkę umieszcza się pod cylindrem o wysokości 60 cm i średnicy 3-3,5 cm w odległości 4 cm od dna, próbkę badaną wlewa się do cylindra tak, aby można było odczytać czcionkę, a maksymalna wysokość określa się słup wody. Metoda ilościowego oznaczania przezroczystości polega na określeniu wysokości słupa wody, przy której nadal można wizualnie odróżnić (odczytać) czarną czcionkę o wysokości 3,5 mm i grubości linii 0,35 mm na białym tle lub zobaczyć znak korekty (np. czarny krzyżyk na białym papierze) . Zastosowana metoda jest ujednolicona i zgodna z normą ISO 7027.
Woda ma zwiększone zmętnienie ze względu na zawartość grubo rozproszonych substancji nieorganicznych i zanieczyszczenia organiczne. Zmętnienie wody określa się metodą grawimetryczną oraz kolorymetrem fotoelektrycznym. Metoda wagowa polega na tym, że 500-1000 ml mętnej wody filtruje się przez gęsty filtr o średnicy 9-11 cm, który wstępnie suszy się i waży na wadze analitycznej. Po przefiltrowaniu filtr z osadem suszy się w temperaturze 105-110 stopni przez 1,5-2 godziny, schładza i ponownie waży. Ilość zawieszonych ciał stałych w wodzie testowej oblicza się z różnicy między masami filtra przed i po filtracji.
W Rosji zmętnienie wody określa się fotometrycznie, porównując próbki badanej wody ze standardowymi zawiesinami. Wynik pomiaru wyrażono w mg/dm 3 przy użyciu zawiesiny wzorca głównego kaolinu (zmętnienie dla kaolinu) lub w MU/dm3 (jednostki zmętnienia na dm3) przy zastosowaniu standardowej zawiesiny formazyny. Ostatnia jednostka miary nazywana jest również jednostką mętności. według Formazyna(EMF) lub w terminologii zachodniej FTU (Formazine Turbidity Unit). 1FTU=1EMF=1EM/dm 3 .
W ostatnie czasy Fotometryczna metoda pomiaru zmętnienia przez formazynę została uznana za najważniejszą na świecie, co znajduje odzwierciedlenie w normie ISO 7027 (Jakość wody - Oznaczanie zmętnienia). Zgodnie z tym standardem jednostką miary zmętnienia jest FNU (Formazine Nefelometric Unit). Agencja Ochrony Środowisko USA (amerykańska EPA) i Światowa OrganizacjaŚwiatowa Organizacja Zdrowia (WHO) wykorzystuje Nefelometryczną Jednostkę Zmętnienia (NTU) do badania zmętnienia.
Zależność między podstawowymi jednostkami mętności jest następująca:
1 FTU(EMF)=1 FNU=1 NTU
WHO nie standaryzuje zmętnienia według wskazań skutków zdrowotnych, jednak z punktu widzenia wygląd zewnętrzny zaleca, aby mętność nie była wyższa niż 5 NTU (nefelometryczna jednostka zmętnienia) oraz, do celów dekontaminacji, nie większa niż 1 NTU.
Zapachy w wodzie mogą być związane z aktywnością życiową organizmy wodne lub pojawiają się, gdy umierają - to naturalne zapachy. Zapach wody w zbiorniku może być również spowodowany przez wpływające do niego ścieki ściekowe, ścieki przemysłowe to sztuczne zapachy Najpierw dokonuje się jakościowej oceny zapachu według odpowiednich cech:
- bagno,
- ziemisty,
- ryba,
- gnilny,
- aromatyczny,
- olej itp.
Siłę zapachu ocenia się w 5-stopniowej skali. Kolbę ze zmielonym korkiem napełnia się wodą w 2/3 i natychmiast zamyka, energicznie wstrząsa, otwiera i natychmiast odnotowuje intensywność i charakter zapachu.
Jakościowej oceny koloru dokonuje się porównując próbkę z wodą destylowaną. Aby to zrobić, oddzielnie zbadaną i destylowaną wodę wlewa się do szklanek wykonanych z bezbarwnego szkła, na tle Biała kartka w świetle dziennym ogląda się je z góry iz boku, chromatyczność ocenia się jako obserwowany kolor, przy braku koloru woda jest uważana za bezbarwną.
Temperatura w źródłach wody jest określana za pomocą miarki lub konwencjonalnego termometru owiniętego kilkoma warstwami gazy. Termometr trzyma się w wodzie przez 15 minut na głębokości pobierania próbek, po czym dokonuje się odczytów.
Najkorzystniejsza temperatura wody pitnej to 8-16°C.
Definicja przejrzystości
Przezroczystość wody zależy od ilości zawartej w niej zawiesiny mechanicznej i zanieczyszczeń chemicznych. Mętna woda jest zawsze podejrzana pod względem epizootycznym i sanitarnym. Istnieje kilka metod określania przezroczystości wody.
metoda porównawcza. Do jednego cylindra wykonanego z bezbarwnego szkła wlewa się wodę testową, a do drugiego wlewa się wodę destylowaną. Wodę można ocenić jako czystą, lekko przezroczystą, lekko opalizującą, opalizującą, lekko mętną, mętną i silnie mętną.
Ryż. 2. Dysk Secchiego.
metoda dyskowa. Aby określić przezroczystość wody bezpośrednio w zbiorniku, stosuje się biały emaliowany dysk - dysk Secchi (ryc. 2). Kiedy dysk jest zanurzony w wodzie, odnotowuje się głębokość, na której przestaje być widoczny i na której staje się ponownie widoczny po wyjęciu. Średnia z tych dwóch wartości pokazuje przezroczystość wody w zbiorniku. W czystej wodzie dysk pozostaje widoczny na głębokości kilku metrów, w bardzo mętnej wodzie znika na głębokości 25-30 cm.Ryż. 3. Kalorymetr.
Badaną wodę po wstrząśnięciu wlewa się do cylindra. Następnie spoglądają w dół przez słup wody na chrzcielnicę, stopniowo wypuszczając wodę z kranu kalorymetru, aż będzie można wyraźnie zobaczyć czcionkę nr 1. Miarą przezroczystości jest wysokość cieczy w cylindrze wyrażona w centymetrach. Woda jest uważana za przezroczystą, jeśli czcionka jest wyraźnie widoczna przez słup wody o wysokości 30 cm Woda o przezroczystości od 20 do 30 cm jest uważana za lekko mętną, od 10 do 20 cm - mętną, do 10 cm nie nadaje się do picia . Dobra czysta woda po odstawieniu nie wytrąca się.
Ryż. 3. Oznaczanie przezroczystości wody metodą pierścieniową.
metoda pierścieniowa. Przezroczystość wody można określić za pomocą pierścienia (rys. 3). Aby to zrobić, użyj pierścienia z drutu o średnicy 1-1,5 cm i przekroju drutu 1 mm. Trzymając za uchwyt, druciany pierścień jest opuszczany do cylindra z badaną wodą, aż jego kontury staną się niewidoczne. Następnie za pomocą linijki zmierz głębokość (w cm), na której pierścień będzie wyraźnie widoczny po zdjęciu. Za wskaźnik akceptowalnej przezroczystości uważa się 40 cm, dane uzyskane „po pierścieniu” można przeliczyć na wskazania „po czcionce” (tabela 1).Tabela 1
Tłumaczenie wartości przezroczystości wody „na pierścieniu” na wartość „na czcionce”
Główne zanieczyszczenia obecne w Ścieki ah miejskie zakłady lecznicze, zgrupowane i przedstawione na Schemacie 1
Materia organiczna w ściekach kondycja fizyczna mogą być w stanie nierozpuszczonym, koloidalnym i rozpuszczonym, w zależności od wielkości ich cząstek składowych (tabela 1). W miarę zmiany wielkości cząstek zanieczyszczeń są one sekwencyjnie usuwane na wszystkich etapach oczyszczania biologicznego (Schemat 2).
Tabela 1 Skład materia organiczna w ściekach surowych według wielkości cząstek
Schemat 1
Przezroczystość wody
Przezroczystość ścieków wynika z obecności w nich nierozpuszczonych i koloidalnych zanieczyszczeń. Miarą przezroczystości jest wysokość słupa wody, na którym można odczytać czcionkę. pewien rozmiar i typ. Ścieki komunalne dopływające do oczyszczalni mają przezroczystość 1-5 cm Efekt oczyszczania najszybciej i najprościej szacuje się na podstawie przezroczystości uzdatnianej wody, która zależy od jakości oczyszczania, a także obecności w wodzie małe płatki osadu czynnego, które nie osiadają w ciągu dwóch godzin oraz rozproszone bakterie. Kruszenie płatków osadu może być wynikiem rozpadu większych, starszych płatków, konsekwencją ich rozerwania przez gazy lub pod wpływem toksycznych ścieków. Małe płatki mogą się ponownie sklejać, ale po osiągnięciu pewnego małego rozmiaru nie rosną dalej. Przejrzystość jest najszybszym, wrażliwym na naruszenia wskaźnikiem jakości sprzątania. Ewentualne, nawet niewielkie, niekorzystne zmiany w składzie ścieków oraz w sposobie technologicznym ich oczyszczania prowadzą do dyspersji płatków osadów, zakłócenia flokulacji, a w konsekwencji do spadku przezroczystości uzdatnianej wody.
Biologiczne oczyszczanie ścieków powinno zapewniać co najmniej 12 cm przezroczystości oczyszczonej wody. Przy całkowitym, zadowalającym oczyszczeniu biologicznym przezroczystość wynosi 30 centymetrów lub więcej, a przy takiej przezroczystości wszystkie inne wskaźniki sanitarne zanieczyszczenia z reguły odpowiadają wysoki stopień czyszczenie.
Przezroczystość oznacza się w próbkach wstrząśniętych (charakteryzuje obecność substancji zawieszonych i koloidalnych) i osadzonych (obecność substancji koloidalnych). Przezroczystość w osadzonej próbce charakteryzuje pracę aerozbiorników, w wstrząsanej przezroczystość charakteryzuje pracę osadników wtórnych.
Przykłady. Jeżeli przezroczystość wody oczyszczonej w próbce wstrząśniętej wynosi 19 cm, a w osiadłej 28 cm, możemy stwierdzić, że napowietrzacze działają zadowalająco (substancje koloidalne są dobrze usuwane) i osadniki wtórne (można oczekiwać, że usuwanie zawiesina w wodzie oczyszczonej nie przekroczy 15 mg/dm3 ),
Schemat 2 Sekwencyjne usuwanie cząstek organicznych (w zależności od ich wielkości) na różne kroki oczyszczanie ścieków
Jeżeli zgodnie z wynikami analiz przezroczystość w próbce wstrząśniętej wynosi 10 cm, a w próbce osiadłej 30 cm, oznacza to, że substancje koloidalne są dobrze usuwane ze ścieków w napowietrzaczach, ale osadniki wtórne nie działają w sposób zadowalający i zapewniają niską przezroczystość uzdatnionej wody.
Zmiana przezroczystości nadil wody może służyć jako sygnał operacyjny o zmianach w procesie oczyszczania, nawet gdy inne metody kontroli fizykochemicznej nie rejestrują jeszcze odchyleń, ponieważ wszystkim naruszeniom towarzyszy kruszenie płatków osadu czynnego, co jest natychmiast utrwalone przez zmniejszoną przezroczystość powyższej wody międzywęzłowej.
Przezroczystość woda morska jest stosunkiem strumienia promieniowania, który przeszedł przez wodę bez zmiany kierunku, ścieżki równej jedności, do strumienia promieniowania, który wszedł do wody w postaci wiązki równoległej. Przezroczystość wody morskiej jest ściśle związana z przepuszczalnością T wody morskiej, rozumianą jako stosunek strumienia promieniowania przepuszczanego przez określoną warstwę wody I z do strumienia promieniowania padającego na tę warstwę I 0 , tj. T \u003d \u003d e - z z. Przepuszczalność jest przeciwieństwem tłumienia światła, a przepuszczalność jest miarą tego, ile światła pokonuje daną długość ścieżki w wodzie morskiej. Wtedy przezroczystość wody morskiej wyniesie Θ=e – c, co oznacza, że jest ona związana ze współczynnikiem tłumienia światła c.
Wraz ze wskazaną fizyczną definicją przezroczystości stosuje się pojęcie warunkowy (lub względny) n przezroczystość, przez którą rozumie się głębokość ustania widoczności białego krążka o średnicy 30 cm (płyta Secchiego).
Głębokość zanikania białego krążka lub przezroczystość względna jest związana z fizyczną koncepcją przezroczystości, ponieważ obie cechy zależą od współczynnika tłumienia światła.
Fizyczna natura zaniku dysku na pewnej głębokości polega na tym, że gdy strumień światła wnika w słup wody, jest on osłabiany z powodu rozpraszania i pochłaniania. Jednocześnie wraz ze wzrostem głębokości następuje wzrost przepływu światła rozproszonego na boki (ze względu na rozpraszanie wyższego rzędu). Na pewnej głębokości przepływ rozproszony na boki jest równy przepływowi światła bezpośredniego. W konsekwencji, jeśli dysk zostanie opuszczony poniżej tej głębokości, wówczas przepływ rozproszony na boki będzie większy niż przepływ główny schodzący w dół, a dysk przestanie być widoczny.
Według obliczeń akademika V.V. Shuleikina głębokość, na której energie głównego strumienia i strumienia rozproszonego na boki są wyrównane, odpowiadająca głębokości zniknięcia dysku, jest równa dwóm naturalnym długościom tłumienia światła dla wszystkie morza. Innymi słowy, iloczynem współczynnika rozproszenia i przezroczystości jest stała wartość równa 2, czyli k λ × z = 2, gdzie z - głębokość zniknięcia białego krążka. Stosunek ten umożliwia powiązanie warunkowej charakterystyki względnej przezroczystości wody morskiej z charakterystyką fizyczną - współczynnikiem rozproszenia k λ . Ponieważ wskaźnik rozpraszania jest integralną częścią wskaźnika tłumienia, możliwe jest również powiązanie względnej przezroczystości ze wskaźnikiem tłumienia, a w konsekwencji z fizycznymi właściwościami przezroczystości. Ale ponieważ nie ma bezpośredniej proporcjonalności między współczynnikiem absorpcji i rozpraszania, to w każdym morzu zależność między współczynnikiem tłumienia a przezroczystością będzie inna.
Względna przezroczystość zależy od wysokości, z której prowadzone są obserwacje, stanu powierzchni morza oraz warunków oświetleniowych.
Wraz ze wzrostem wysokości obserwacji wzrasta względna przezroczystość ze względu na zmniejszenie wpływu strumienia światła odbitego od powierzchni morza, który zakłóca obserwacje.
Podczas falowania następuje wzrost przepływu odbitego i osłabienie przepływu penetrującego w głąb morza, co prowadzi do zmniejszenia względnej przezroczystości. Zostało to zauważone w starożytności przez poszukiwaczy pereł, którzy nurkowali dalej dno morza z oliwą z oliwek w ustach. Olej uwalniany przez nich z ust wypływał na powierzchnię morza, wygładzał drobne fale i poprawiał oświetlenie dna.
W przypadku braku chmur względna przezroczystość spada, ponieważ obserwacje są trudne. blask słońca. Potężne cumulusy znacznie zmniejszają strumień światła padający na powierzchnię morza, co również zmniejsza względną przezroczystość. Najkorzystniejsze warunki oświetleniowe powstają w obecności chmur cirrus.
Największa liczba obserwacji optycznych dotyczy pomiarów względnej przezroczystości z białym dyskiem.
Przezroczystość względna jest bardzo zróżnicowana w zależności od zawartości zawieszonych cząstek w wodzie morskiej. W wodach przybrzeżnych bogatych w plankton względna przezroczystość nie przekracza kilku metrów, podczas gdy na otwartym oceanie sięga kilkudziesięciu metrów.
Najczystsze wody znajdują się w strefa subtropikalna Ocean świata. W Morzu Sargassowym względna przezroczystość wynosi 66,5 m, a to morze jest uważane za standard przejrzystości. Tak wysoka przezroczystość w strefie podzwrotnikowej wiąże się z prawie całkowitym brakiem zawieszonych cząstek i słabym rozwojem planktonu. na Morzu Weddella i Pacyfik w pobliżu wysp Tonga zmierzono jeszcze wyższą przezroczystość - 67 m. W umiarkowanych i wysokich szerokościach geograficznych względna przezroczystość sięga 10-20 m.
W morzach przejrzystość jest bardzo zróżnicowana. Tak więc na Morzu Śródziemnym dochodzi do 60 m, po japońsku - 30 m, Czarna - 28 m, Bałtyk - 11-13 m. W zatokach, a zwłaszcza przy ujściach rzek, przezroczystość waha się od kilku centymetrów do kilkudziesięciu centymetrów.
Rozważając kwestię koloru morza, wyróżnia się dwa pojęcia: kolor morza i kolor wody morskiej.
Pod kolorem morza odnosi się do widocznego koloru jego powierzchni. Kolor morza w mocny sposób zależy od właściwości optycznych samej wody oraz od czynników zewnętrznych . W związku z tym zmienia się w zależności od warunków zewnętrznych (oświetlenie morza bezpośrednim światłem słonecznym i światłem rozproszonym, kąt widzenia, fale, obecność zanieczyszczeń w wodzie i inne).
Własny kolor wody morskiej jest konsekwencją selektywnej absorpcji i rozpraszania, tj. zależy od właściwości optycznych wody i grubości rozpatrywanej warstwy wody, ale nie zależy od czynników zewnętrznych. Biorąc pod uwagę selektywne tłumienie światła w morzu można obliczyć, że nawet dla czystej wody oceanicznej na głębokości 25 m światło słoneczne zostanie pozbawione całej czerwonej części widma, a wraz ze wzrostem głębokości część żółta będzie znikną, a kolor wody stanie się zielonkawy, tylko niebieska część pozostanie na głębokości 100 m, a kolor wody będzie niebieski. Dlatego można mówić o kolorze wody, biorąc pod uwagę słup wody. W tym przypadku, w zależności od słupa wody, kolor wody będzie inny, chociaż nie zmienią się jej właściwości optyczne.
Barwę wody morskiej ocenia się za pomocą skali barwy wody (skala Forela-Uhlego), która składa się z zestawu probówek z roztworami barwnymi. Oznaczenie barwy wody polega na wizualnym doborze probówki, której barwa roztworu jest najbardziej zbliżona do barwy wody. Kolor wody jest wskazywany przez numer odpowiedniej probówki na skali kolorów.
Obserwator stojący na brzegu lub obserwujący ze statku widzi nie kolor wody, ale kolor morza. W tym przypadku kolor morza zależy od stosunku wielkości i składu spektralnego dwóch głównych strumieni światła, które wpadają do oka obserwatora. Pierwszym z nich jest strumień światła odbitego od powierzchni morza, padającym od Słońca i firmamentu, drugi to strumień światła rozproszonego pochodzącego z głębin morskich. Więc ponieważ odbity strumień jest biały, wraz ze wzrostem, kolor morza staje się mniej nasycony (białawy). Gdy obserwator patrzy pionowo w dół na powierzchnię, widzi strumień rozproszonego światła, a odbity strumień jest niewielki - kolor morza jest nasycony. Przenosząc wzrok ku horyzoncie, kolor morza staje się mniej nasycony (białawy), zbliżając się do koloru nieba, ze względu na wzrost strumienia odbitego.
W oceanach występują ogromne przestrzenie ciemnoniebieskiej wody (kolor oceanicznej pustyni), co wskazuje na brak obcych zanieczyszczeń w wodzie i jej wyjątkową przezroczystość. W miarę zbliżania się do wybrzeża następuje stopniowe przejście do niebiesko-zielonej, aw bezpośrednim sąsiedztwie wybrzeża - do zielonych i żółto-zielonych odcieni (kolor produktywności biologicznej). W pobliżu ujścia Rzeki Żółtej, która wpada do Morza Żółtego, panuje żółty, a nawet brązowy odcień wody, co wynika z usunięcia przez rzekę ogromnej ilości żółtego lessu.