zanieczyszczenia w wodzie. Czystość wody morskiej Zapachy pochodzenia naturalnego

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 określoną 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 pasie podzwrotnikowym jest związana 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 będzie 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 wchodzą 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.

Przezroczystość wody w hydrologii i oceanologii to stosunek natężenia światła przechodzącego przez warstwę wody do natężenia światła wpadającego do wody. Przezroczystość wody to wartość pośrednio wskazująca na ilość zawieszonych cząstek i koloidów w wodzie.

Przezroczystość wody zależy od jej selektywnej zdolności do pochłaniania i rozpraszania promieni świetlnych i zależy od warunków oświetlenia powierzchni, zmian składu spektralnego i tłumienia strumienia świetlnego oraz stężenia i charakteru zawiesiny żywej i nieożywionej. Dzięki wysokiej przezroczystości woda nabiera intensywnego niebieski kolor co jest typowe dla otwartego oceanu. W obecności znacznej ilości zawieszonych cząstek, które silnie rozpraszają światło, woda ma niebiesko-zielony lub zielony kolor, charakterystyczne dla obszarów przybrzeżnych i niektórych płytkich mórz. U zbiegu główne rzeki, łożysko duża liczba zawieszone cząsteczki, kolor wody nabiera żółtego i brązowe odcienie. Spływy rzeczne bogate w kwasy humusowe i fulwowe mogą powodować ciemnobrązowy kolor wody morskiej.

Przezroczystość (lub przepuszczalność światła) wód naturalnych wynika z ich barwy i zmętnienia, tj. zawartość w nich różnych barwnych i zawieszonych substancji organicznych i mineralnych.

Oznaczanie przezroczystości wody jest obowiązkowym elementem programów monitoringu zbiorniki wodne. Przezroczystość jest właściwością wody, która przepuszcza promienie światła. Zmniejszenie strumienia świetlnego zmniejsza wydajność fotosyntezy, a w konsekwencji produktywność biologiczną cieków wodnych.

Nawet najczystsze, wolne od zanieczyszczeń wody nie są całkowicie przezroczyste i całkowicie pochłaniają światło wystarczająco grubą warstwą. Jednakże wody naturalne nigdy nie są całkowicie czyste - zawsze zawierają substancje rozpuszczone i zawieszone. Maksymalna przejrzystość jest obserwowana w okres zimowy. Wraz z przejściem wiosennej powodzi zauważalnie zmniejsza się przezroczystość. Minimalne wartości przezroczystości obserwuje się zwykle latem, w okresie masowego rozwoju („kwitnienia”) fitoplanktonu.

W przypadku jezior białoruskich z naturalnym reżimem hydrochemicznym wartości przezroczystości (według dysku Secchiego) wahają się od kilkudziesięciu centymetrów

do 2-3 metrów. W miejscach, do których dostają się ścieki, zwłaszcza podczas nieautoryzowanych zrzutów, przezroczystość można zmniejszyć do kilku centymetrów.

Wodę w zależności od stopnia przezroczystości umownie dzieli się na czystą, lekko mętną, średnio mętną, mętną, bardzo mętną (tab. 1.4). Miarą przezroczystości jest wysokość kabla dysku Secchiego opuszczonego do wody. niektóre rozmiary.

Tabela 1.4

Charakterystyka wód pod względem przezroczystości

Wniosek: Jeziora – zbiorniki zajmujące naturalne obniżenie terenu na powierzchnia ziemi. Istnieje szereg klasyfikacji zbiorników ze stojącą wodą, których głównymi wskaźnikami zanieczyszczenia są stopień saprobiczności i stan troficzny. Aby sklasyfikować jeziora jako ten lub inny zbiornik wodny pod względem saprobiczności i trofii, ich parametrów fizycznych i skład gatunkowy makrozoobentos.

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.

1. Według dysku Secchiego. Do pomiaru przezroczystości wody rzecznej stosuje się dysk Secchi o średnicy 30 cm, który opuszcza się na linie do wody, dołączając do niego ciężarek tak, aby dysk 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.
2. 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.
3. 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 to 500-1000 ml mętna woda filtrowany przez gęsty filtr o średnicy 9-11 cm Filtr jest wstępnie suszony i ważony 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 przedostawaniem się do niego ścieków, ścieki przemysłowe są sztucznymi zapachami.W pierwszej kolejności 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.

Przejrzystość wody morskiej- wskaźnik charakteryzujący zdolność wody do przepuszczania promieni świetlnych. Zależy od wielkości, ilości i charakteru zawieszonych ciał stałych. Do scharakteryzowania przezroczystości wody stosuje się pojęcie „przezroczystości względnej”.

Fabuła

Po raz pierwszy stopień przezroczystości wody morskiej był w stanie określić włoski ksiądz i astronom Pietro Angelo Secchi w 1865 roku za pomocą dysku o średnicy 30 cm, opuszczonego do wody na wyciągarce od zacienionej strony statek. Ta metoda została później nazwana jego imieniem. W ten moment istnieją i powszechnie stosowane urządzenia elektroniczne do pomiaru przezroczystości wody (transmisometry)

Metody określania przezroczystości wody

Istnieją trzy główne metody pomiaru przezroczystości wody. Wszystkie z nich dotyczą określania właściwości optycznych wody, a także uwzględniania parametrów widma ultrafioletowego.

Obszary zastosowania

Przede wszystkim obliczenia przezroczystości wody są integralną częścią badań w hydrologii, meteorologii i oceanologii, wskaźnik przezroczystości/mętności określa obecność w wodzie nierozpuszczalnych i koloidalnych substancji pochodzenia nieorganicznego i organicznego, wpływając tym samym na zanieczyszczenie środowisko morskie, a także pozwala ocenić akumulację planktonu, zawartość zmętnienia w wodzie, tworzenie się mułu. W żegludze przezroczystość wody morskiej może być czynnikiem decydującym o wykrywaniu płytkiej wody lub obiektów mogących spowodować uszkodzenie statku.

Źródła

• Mankovsky V. I. Podstawowy wzór do szacowania wskaźnika tłumienia światła w wodzie morskiej z głębokości widoczności białego dysku (rosyjski) // Oceanologia. - 1978. - T.18(4). - S. 750–753.
• Smith, RC, Baker, K.S. Właściwości optyczne najczystszych wód naturalnych (200-800 nm)
• Gieskes, W.W.C., Veth, C., Woehrmann, A., Graefe, M. Secchi pobity rekord widoczności płyt
• Berman, T., Walline, P.D., Schneller, A. Secchi rekord głębokości dysku: roszczenie dla wschodniej części Morza Śródziemnego
• Wytyczne. Oznaczanie temperatury, zapachu, koloru (koloru) i przezroczystości w ścieki, w tym oczyszczone ścieki, burze i roztopy. PND F 12.16.1-10