föroreningar i vatten. Havsvattnets klarhet Lukter av naturligt ursprung

Genomskinlighet havsvatten är förhållandet mellan det strålningsflöde som passerat genom vattnet utan att ändra riktning, vägen lika med enhet, och det strålningsflöde som har kommit in i vattnet i form av en parallell stråle. Genomskinligheten av havsvatten är nära relaterad till transmittansen T för havsvatten, vilket förstås som förhållandet mellan strålningsflödet som sänds av ett visst skikt av vatten Iz och strålningsflödet som infaller på detta skikt I 0 , dvs. T \u003d \u003d e - med z. Transmittans är motsatsen till ljusdämpning, och transmittans är ett mått på hur mycket ljus som färdas en given längd av vägen i havsvatten. Då blir havsvattnets transparens Θ=e - c, vilket betyder att det är relaterat till ljusdämpningsindexet c.

Tillsammans med den specificerade fysiska definitionen av transparens används begreppet villkorlig (eller relativ) n genomskinlighet, vilket förstås som djupet av upphörande av synlighet för en vit skiva med en diameter på 30 cm (skiva av Secchi).

Djupet av försvinnande av den vita skivan eller relativ transparens är relaterat till det fysiska konceptet transparens, eftersom båda egenskaperna beror på ljusdämpningskoefficienten.

Den fysiska karaktären av att skivan försvinner på ett visst djup är att när ljusflödet tränger in i vattenpelaren försvagas det på grund av spridning och absorption. Samtidigt, med ökande djup, ökar flödet av spritt ljus åt sidorna (på grund av högre ordningsspridning). På något djup är flödet spritt åt sidorna lika med flödet av direkt ljus. Följaktligen, om skivan sänks under detta djup, kommer flödet som är spritt åt sidorna att vara större än huvudflödet som går ner, och skivan kommer att sluta vara synlig.

Enligt beräkningarna av akademikern V.V. Shuleikin är djupet vid vilket energierna i huvudströmmen och strömmen som sprids åt sidorna utjämnas, motsvarande djupet av skivans försvinnande, lika med två naturliga längder av ljusdämpning för alla hav. Med andra ord är produkten av spridningsindex och transparens ett konstant värde lika med 2, dvs k λ × z = 2, där z - Djup av försvinnande av den vita skivan. Detta förhållande gör det möjligt att koppla den villkorliga egenskapen hos havsvatten - relativ transparens med en fysisk egenskap - spridningsindexet k λ . Eftersom spridningsindexet är en integrerad del av dämpningsindexet är det också möjligt att relatera den relativa transparensen till dämpningsindexet och följaktligen till transparensens fysiska egenskaper. Men eftersom det inte finns någon direkt proportionalitet mellan absorptions- och spridningsindex, så kommer förhållandet mellan dämpningsindex och transparens att vara olika i varje hav.

Relativ transparens beror på höjden från vilken observationer görs, havsytans tillstånd och ljusförhållandena.

När observationshöjden ökar, ökar den relativa transparensen på grund av minskningen av påverkan av ljusflödet som reflekteras från havsytan, vilket stör observationerna.

Under vågor sker en ökning av det reflekterade flödet och en försvagning av flödet som tränger in i havets djup, vilket leder till en minskning av relativ transparens. Detta uppmärksammades i antiken av pärlsökare som dök vidare havets botten med olivolja i munnen. Oljan som de släppte ut från munnen flöt upp till havsytan, jämnade ut små vågor och förbättrade bottenbelysningen.

I frånvaro av moln minskar den relativa transparensen, eftersom observationer är svåra. solbländning. Kraftfulla cumulusmoln minskar avsevärt ljusflödet som faller in på havsytan, vilket också minskar den relativa transparensen. De mest gynnsamma ljusförhållandena skapas i närvaro av cirrusmoln.

Det största antalet optiska observationer avser mätningar av relativ transparens med en vit skiva.

Den relativa transparensen varierar mycket beroende på innehållet av suspenderade partiklar i havsvattnet. I kustvatten rika på plankton överstiger den relativa transparensen inte några meter, medan den i det öppna havet når tiotals meter.

De klaraste vattnen finns i subtropisk zon Världshavet. I Sargassohavet är den relativa transparensen 66,5 m, och detta hav anses vara standarden för transparens. En sådan hög transparens i den subtropiska zonen är förknippad med den nästan fullständiga frånvaron av suspenderade partiklar och den svaga utvecklingen av plankton. i Weddellhavet och Stilla havet nära öarna Tonga uppmättes en ännu högre transparens - 67 m. I tempererade och höga breddgrader når den relativa transparensen 10-20 m.

I haven varierar transparensen avsevärt. Så i Medelhavet når den 60 m, i japanskan - 30 m, Svart - 28 m, Östersjön - 11-13 m. I vikarna och särskilt nära flodmynningarna sträcker sig genomskinligheten från flera centimeter till flera tiotals centimeter.

När man överväger frågan om havets färg särskiljs två begrepp: havets färg och havsvattnets färg.

Under havets färg hänvisar till den skenbara färgen på dess yta. Havets färg på ett starkt sätt beror på de optiska egenskaperna hos själva vattnet och på yttre faktorer . Därför varierar det beroende på yttre förhållanden (belysning av havet med direkt solljus och diffust ljus, på synvinkeln, vågor, förekomsten av föroreningar i vattnet och andra skäl).

Egen färg på havsvatten är en följd av selektiv absorption och spridning, dvs. det beror på vattnets optiska egenskaper och tjockleken på det övervägda vattenskiktet, men beror inte på yttre faktorer. Med hänsyn till den selektiva dämpningen av ljus i havet kan det beräknas att även för klart havsvatten på ett djup av 25 m kommer solljus att berövas hela den röda delen av spektrumet, sedan med ökande djup kommer den gula delen att försvinner och vattnets färg kommer att se grönaktig ut, bara den blå delen kommer att finnas kvar på 100 m djup och vattnets färg blir blå. Därför är det möjligt att prata om färgen på vatten när vattenpelaren beaktas. I det här fallet, beroende på vattenpelaren, kommer vattnets färg att vara annorlunda, även om dess optiska egenskaper inte förändras.

Havsvattnets färg bedöms med hjälp av vattenfärgsskalan (Forel-Uhle-skalan), som består av en uppsättning provrör med färglösningar. Bestämning av vattnets färg består i det visuella urvalet av ett provrör, vars färg på lösningen är närmast vattnets färg. Vattnets färg indikeras av numret på motsvarande rör i färgskalan.

En observatör som står på stranden eller tittar på från ett fartyg ser inte färgen på vattnet utan havets färg. I det här fallet bestäms havets färg av förhållandet mellan magnituderna och den spektrala sammansättningen av de två huvudsakliga ljusflödena som kommer in i betraktarens öga. Den första av dem är flödet av ljusflödet som reflekteras av havets yta, som faller från solen och himlavalvet, det andra är ljusflödet av diffust ljus som kommer från havets djup. Så när den reflekterade strömmen är vit, när den ökar, blir havets färg mindre mättad (vitaktig). När betraktaren tittar vertikalt ner mot ytan ser han en ström av diffust ljus, och den reflekterade strömmen är liten - havets färg är mättad. När man flyttar blicken mot horisonten blir havets färg mindre mättad (vitaktig), närmar sig himlens färg, på grund av ökningen av det reflekterade flödet.

I haven finns enorma vidder av mörkblått vatten (färgen på havsöknen), vilket indikerar frånvaron av främmande föroreningar i vattnet och dess exceptionella genomskinlighet. När du närmar dig kusten sker en gradvis övergång till blågrönt, och i omedelbar närhet av kusten - till gröna och gulgröna toner (färgen på biologisk produktivitet). Nära mynningen av Gula floden, som rinner ut i Gula havet, råder en gul och till och med brun nyans av vatten, på grund av att en enorm mängd gul löss avlägsnas vid floden.

Vattnets transparens i hydrologi och oceanologi är förhållandet mellan intensiteten av ljus som passerar genom ett vattenlager och intensiteten av ljus som kommer in i vattnet. Vattentransparens är ett värde som indirekt indikerar mängden suspenderade partiklar och kolloider i vatten.

Vattnets transparens bestäms av dess selektiva förmåga att absorbera och sprida ljusstrålar och beror på ytbelysningsförhållandena, förändringar i den spektrala sammansättningen och dämpningen av ljusflödet, samt koncentrationen och naturen hos levande och livlösa suspensioner. Med hög transparens får vatten en intensiv blå färg vilket är typiskt för det öppna havet. I närvaro av en betydande mängd suspenderade partiklar som starkt sprider ljus, har vattnet en blågrön eller grön färg, karakteristisk för kustområden och vissa grunda hav. Vid sammanflödet stora floder, lager Ett stort antal suspenderade partiklar, färgen på vattnet antar gult och bruna nyanser. Flodavrinning, mättad med humus- och fulvinsyror, kan orsaka den mörkbruna färgen på havsvattnet.

Transparensen (eller ljusgenomsläppligheten) hos naturliga vatten beror på deras färg och grumlighet, d.v.s. innehållet i dem av olika färgade och suspenderade organiska och mineraliska ämnen.

Bestämning av vattentransparens är en obligatorisk komponent i övervakningsprogram vatten kroppar. Transparens är vattnets egenskap att släppa igenom ljusstrålar. Att minska ljusflödet minskar effektiviteten av fotosyntesen och följaktligen vattendragens biologiska produktivitet.

Även de renaste, fria från föroreningar, vatten är inte helt genomskinliga och absorberar helt ljus i ett tillräckligt tjockt lager. dock naturliga vattenär aldrig helt rena - de innehåller alltid lösta och suspenderade ämnen. Maximal transparens observeras i vinterperiod. Med passagen av vårfloden minskar transparensen märkbart. De minsta transparensvärdena observeras vanligtvis på sommaren, under massutvecklingsperioden ("blomning") av växtplankton.

För vitryska sjöar med en naturlig hydrokemisk regim varierar transparensvärdena (enligt Secchi-skivan) från flera tiotals centimeter

upp till 2-3 meter. På platser där avloppsvatten kommer in, särskilt vid otillåtna utsläpp, kan insynen minskas till flera centimeter.

Vatten, beroende på graden av transparens, delas konventionellt in i klar, lätt grumlig, medel grumlig, grumlig, mycket grumlig (tabell 1.4). Måttet på transparens är höjden på kabeln till Secchi-skivan sänkt i vattnet. vissa storlekar.

Tabell 1.4

Karakteristika för vatten när det gäller transparens

Slutsats: Sjöar - reservoarer som upptar en naturlig depression på jordens yta. Det finns ett antal klassificeringar av reservoarer med stillastående vatten, vars huvudindikatorer för förorening är graden av saprobity och trofisk status. Att klassificera sjöar som en eller annan vattenförekomst i termer av saprobity och troficity, deras fysiska indikatorer och artsammansättning makrozoobentos.

Genomskinlighet av vatten enligt Secchi-skivan, enligt korset, enligt typsnittet. Grumlighet i vattnet. Doften av vatten. Vattenfärg.

Det finns suspenderade fasta ämnen i vattnet, vilket minskar dess transparens. Det finns flera metoder för att bestämma vattens transparens.

1. Enligt skivan av Secchi. För att mäta flodvattnets genomskinlighet används en Secchi-skiva med en diameter på 30 cm, som sänks ner i vattnet på ett rep, med en tyngd fäst på den så att skivan går vertikalt nedåt. Istället för en Secchi-skiva kan du använda en tallrik, lock, skål, placerad i ett galler. Skivan sänks tills den syns. Djupet till vilket du sänkte skivan kommer att vara en indikator på vattnets genomskinlighet.
2. Vid korset. Hitta den maximala höjden på vattenpelaren, genom vilken mönstret av ett svart kors är synligt på en vit bakgrund med en linjetjocklek på 1 mm och fyra svarta cirklar med en diameter på 1 mm. Höjden på cylindern som bestämningen görs i måste vara minst 350 cm. Längst ner på den finns en porslinsplatta med ett kors. Nedre delen cylindern ska vara upplyst av en 300 W lampa.
3. Efter typsnitt. Ett standardtypsnitt placeras under en cylinder 60 cm hög och 3-3,5 cm i diameter på ett avstånd av 4 cm från botten, testprovet hälls i cylindern så att typsnittet kan avläsas och den maximala höjden på vattenpelare bestäms. Metoden för kvantitativ bestämning av transparens bygger på att bestämma vattenpelarens höjd, där det fortfarande är möjligt att visuellt urskilja (läsa) en svart font 3,5 mm hög och en linjebredd på 0,35 mm på en vit bakgrund eller se en justeringsmärke (till exempel ett svart kors på vitt papper) . Metoden som används är enhetlig och uppfyller ISO 7027.

Vatten har ökad grumlighet på grund av innehållet av grovt dispergerat oorganiskt och organiska föroreningar. Vattnets grumlighet bestäms av den gravimetriska metoden och av en fotoelektrisk kolorimeter. Viktmetoden är att 500-1000 ml grumligt vatten filtreras genom ett tätt filter med en diameter av 9-11 cm Filtret torkas preliminärt och vägs på en analytisk våg. Efter filtrering torkas filtret med sediment vid en temperatur av 105-110 grader i 1,5-2 timmar, kyls och vägs igen. Mängden suspenderat fast material i testvattnet beräknas från skillnaden mellan filtrets massor före och efter filtrering.

I Ryssland bestäms vattnets grumlighet fotometriskt genom att jämföra prover av det studerade vattnet med standardsuspensioner. Mätresultatet uttrycks i mg / dm 3 med användning av huvudstandardsuspensionen av kaolin (grumlighet för kaolin) eller i MU/dm 3 (turbiditetsenheter per dm 3) vid användning av formazin standardsuspension. Den sista måttenheten kallas även för turbiditetsenheten. enligt Formazin(EMF) eller i västerländsk terminologi FTU (formazine Turbidity Unit). 1FTU=1EMF=1EM/dm 3 .

PÅ senare tid Den fotometriska metoden för att mäta grumlighet med formazin har etablerats som den främsta över hela världen, vilket återspeglas i ISO 7027-standarden (Water quality - Determination of turbidity). Enligt denna standard är måttenheten för grumlighet FNU (formazine Nephelometric Unit). Myndigheten för skydd Miljö USA (U.S. EPA) och Världsorganisationen Världshälsoorganisationen (WHO) använder Nephelometric Turbidity Unit (NTU) för grumlighet.

Förhållandet mellan de grundläggande grumlighetsenheterna är som följer:

1 FTU(EMF)=1 FNU=1 NTU

WHO standardiserar inte grumlighet efter indikationer på hälsoeffekter, dock ur synvinkel utseende rekommenderar att grumligheten inte är högre än 5 NTU (nephelometric turbidity unit) och, för dekontamineringsändamål, inte mer än 1 NTU.

Lukter i vattnet kan vara förknippade med vital aktivitet vattenlevande organismer eller dyker upp när de dör - det är naturliga lukter. Lukten av vatten i en reservoar kan också orsakas av att avloppsvatten kommer in i den, industriella avloppsvatten är konstgjorda lukter. Först ges en kvalitativ bedömning av lukten enligt relevanta egenskaper:

• kärr,
• jordnära,
• fisk,
• förruttnande,
• aromatisk,
• olja osv.

Luktens styrka utvärderas på en 5-gradig skala. Kolven med en mald propp fylls 2/3 med vatten och stängs omedelbart, skakas kraftigt, öppnas och intensiteten och karaktären av lukten noteras omedelbart.

En kvalitativ bedömning av färgen görs genom att jämföra provet med destillerat vatten. För att göra detta hälls separat undersökt och destillerat vatten i glas gjorda av färglöst glas, mot bakgrunden vitt lakan i dagsljus ses de uppifrån och från sidan, kromaticiteten utvärderas som den observerade färgen, i frånvaro av färg anses vattnet vara färglöst.

Insyn i havsvatten- en indikator som kännetecknar vattnets förmåga att överföra ljusstrålar. Beror på storleken, mängden och arten av suspenderade partiklar. För att karakterisera vattnets insyn används begreppet "relativ transparens".

Berättelse

För första gången kunde graden av genomskinlighet av havsvatten bestämma den italienske prästen och astronomen vid namn Pietro Angelo Secchi 1865 med hjälp av en skiva med en diameter på 30 cm, sänkt i vattnet på en vinsch från den skuggiga sidan av fartyg. Denna metod fick senare sitt namn efter honom. PÅ det här ögonblicket det finns och finns ofta använda elektroniska enheter för att mäta genomskinligheten av vatten (transmissometrar)

Metoder för att bestämma vattens transparens

Det finns tre huvudmetoder för att mäta vattentransparens. Alla av dem involverar bestämning av de optiska egenskaperna hos vatten, såväl som att ta hänsyn till parametrarna för det ultravioletta spektrumet.

Användningsområden

Först och främst är beräkningar av vattengenomskinlighet en integrerad del av forskning inom hydrologi, meteorologi och oceanologi, transparens-/turbiditetsindexet bestämmer förekomsten av olösta och kolloidala ämnen av oorganiskt och organiskt ursprung i vatten, vilket påverkar föroreningar marina miljön, och låter dig också bedöma ansamlingen av plankton, innehållet av grumlighet i vattnet, bildandet av silt. Inom sjöfarten kan havsvattnets insyn vara en avgörande faktor vid upptäckten av grunt vatten eller föremål som kan orsaka skada på fartyget.

Källor

• Mankovsky V. I. En elementär formel för att uppskatta ljusdämpningsindexet i havsvatten från siktdjupet för en vit skiva (ryska) // Oceanologi. - 1978. - T. 18 (4). - S. 750–753.
• Smith, R. C., Baker, K. S. Optiska egenskaper hos de klaraste naturliga vattnen (200-800 nm)
• Gieskes, W. W. C., Veth, C., Woehrmann, A., Graefe, M. Secchi världsrekord i synlighet för skivor krossades
• Berman, T., Walline, P. D., Schneller, A. Secchi skivdjupsrekord: Ett anspråk på östra Medelhavet
• Riktlinjer. Bestämning av temperatur, lukt, färg (färg) och transparens i avlopp, inklusive renat avloppsvatten, storm och smälta. PND F 12.16.1-10