Turbiditate - Turbidity

Standarde de turbiditate de 5, 50 și 500 NTU

Turbiditatea este tulburarea sau tulburarea unui fluid cauzată de un număr mare de particule individuale , care sunt în general invizibile cu ochiul liber , asemănătoare fumului din aer . Măsurarea turbidității este un test cheie al calității apei .

Fluidele pot conține materie solidă suspendată formată din particule de multe dimensiuni diferite. În timp ce unele materiale suspendate vor fi suficient de mari și suficient de grele pentru a se așeza rapid pe fundul recipientului dacă o probă lichidă este lăsată să stea în picioare ( solidele stabilizabile), particulele foarte mici se vor depune doar foarte lent sau deloc dacă proba este agitate regulat sau particulele sunt coloidale . Aceste particule solide mici fac ca lichidul să pară tulbure.

Turbiditatea (sau ceața) se aplică și solidelor transparente precum sticla sau plasticul. În producția de plastic, ceața este definită ca procentul de lumină care este deviată la mai mult de 2,5 ° față de direcția luminii de intrare.

Cauze

Turbiditatea în apele deschise poate fi cauzată de creșterea fitoplanctonului . Activitățile umane care perturbă terenurile, cum ar fi construcțiile , mineritul și agricultura , pot duce la niveluri ridicate de sedimente care intră în corpurile de apă în timpul furtunilor de ploaie din cauza scurgerii apei pluviale . Zonele predispuse la rate mari de eroziune a malurilor, precum și zonele urbanizate contribuie, de asemenea, cu cantități mari de turbiditate apelor din apropiere, prin poluarea apelor pluviale de pe suprafețe pavate , cum ar fi drumuri, poduri, parcări și aeroporturi. Unele industrii precum carierele , mineritul și recuperarea cărbunelui pot genera niveluri foarte ridicate de turbiditate din particulele de rocă coloidală.

În apa potabilă, cu cât este mai mare nivelul de turbiditate, cu atât este mai mare riscul ca oamenii să dezvolte boli gastro - intestinale . Acest lucru este deosebit de problematic pentru persoanele imunodeprimate, deoarece contaminanții precum virusurile sau bacteriile se pot atașa la solidele suspendate. Solidele suspendate interferează cu dezinfecția apei cu clor, deoarece particulele acționează ca scuturi pentru virus și bacterii. În mod similar, solidele suspendate pot proteja bacteriile de sterilizarea ultravioletă (UV) a apei.

În corpurile de apă, cum ar fi lacurile , râurile și rezervoarele , nivelurile ridicate de turbiditate pot reduce cantitatea de lumină care ajunge la adâncimi mai mici, ceea ce poate inhiba creșterea plantelor acvatice scufundate și, în consecință, poate afecta speciile care sunt dependente de acestea, cum ar fi peștii și crustaceele . Nivelurile ridicate de turbiditate pot afecta, de asemenea, capacitatea branhiilor de pești de a absorbi oxigenul dizolvat. Acest fenomen a fost observat în mod regulat în Golful Chesapeake din estul Statelor Unite.

Pentru multe zone de mangrove , este necesară o turbiditate ridicată pentru a susține anumite specii, cum ar fi protejarea peștelui juvenil de prădători. Pentru majoritatea mangrovelor de-a lungul coastei de est a Australiei , în special în Golful Moreton , sunt necesare niveluri de turbiditate de până la 600 de unități de turbiditate nefelometrică (NTU) pentru o sănătate adecvată a ecosistemului .

Măsurare

Apă tulbure de pârâu cauzată de ploi abundente.

Unitatea de măsurare cea mai utilizată pentru turbiditate este Formazin Turbidity Unit (FTU). ISO se referă la unitățile sale ca FNU (Formazin Nephelometric Units). ISO 7027 furnizează metoda calității apei pentru determinarea turbidității. Se utilizează pentru a determina concentrația particulelor în suspensie într-o probă de apă prin măsurarea luminii incidente împrăștiate în unghi drept de probă. Lumina împrăștiată este captată de o fotodiodă , care produce un semnal electronic care este transformat într-o turbiditate. Hardware-ul open source a fost dezvoltat urmând metoda ISO 7027 pentru a măsura fiabilitatea turbidității folosind un microcontroler Arduino și LED-uri ieftine .

Există mai multe modalități practice de verificare a calității apei, cea mai directă fiind o măsură de atenuare (adică reducerea puterii) a luminii pe măsură ce trece printr-o coloană de probă de apă. Metoda alternativă Jackson Candle utilizată (unități: Jackson Turbidity Unit sau JTU ) este în esență măsura inversă a lungimii unei coloane de apă necesară pentru a ascunde complet o flacără de lumânare privită prin ea. Cu cât este nevoie de mai multă apă (cu cât este mai lungă coloana de apă), cu atât este mai limpede apa. Desigur, apa singură produce o anumită atenuare, iar orice substanță dizolvată în apă care produce culoare poate atenua unele lungimi de undă. Instrumentele moderne nu folosesc lumânări, dar această abordare de atenuare a unui fascicul de lumină printr-o coloană de apă ar trebui calibrată și raportată în JTU-uri.

Tendința particulelor de a împrăștia un fascicul de lumină concentrat asupra lor este acum considerată o măsură mai semnificativă a turbidității în apă. Turbiditatea măsurată în acest fel folosește un instrument numit nefelometru cu detectorul instalat în partea laterală a fasciculului de lumină. Mai multă lumină ajunge la detector dacă există multe particule mici care împrăștie fasciculul sursă decât dacă sunt puține. Unitățile de turbiditate dintr-un nefelometru calibrat se numesc Unități de turbiditate nefelometrică ( NTU ). Într-o anumită măsură, cât de multă lumină reflectă pentru o anumită cantitate de particule depinde de proprietățile particulelor, cum ar fi forma, culoarea și reflectivitatea lor. Din acest motiv (și motivul pentru care particulele mai grele se instalează rapid și nu contribuie la citirea turbidității), o corelație între turbiditate și solidele totale suspendate (TSS) este oarecum neobișnuită pentru fiecare locație sau situație.

Turbiditatea în lacuri, rezervoare, canale și ocean poate fi măsurată cu ajutorul unui disc Secchi . Acest disc alb-negru este coborât în ​​apă până nu mai poate fi văzut; adâncimea (adâncimea Secchi) este apoi înregistrată ca o măsură a transparenței apei (invers legată de turbiditate). Discul Secchi are avantajele de a integra turbiditatea peste adâncime (acolo unde sunt prezente straturi variabile de turbiditate), fiind rapid și ușor de utilizat și ieftin. Poate oferi o indicație aproximativă a adâncimii zonei eufotice cu o împărțire de 3 ori a adâncimii Secchi , totuși aceasta nu poate fi utilizată în apele puțin adânci unde discul poate fi văzut în continuare pe fund.

Un dispozitiv suplimentar, care poate ajuta la măsurarea turbidității în apele puțin adânci, este tubul de turbiditate. Tubul de turbiditate condensează apa într-un tub gradat care permite determinarea turbidității pe baza unui disc de contrast în fundul său, fiind analog discului Secchi.

Turbiditatea din aer, care provoacă atenuarea solară, este utilizată ca măsură a poluării. Pentru a modela atenuarea iradianței fasciculului, au fost introduși mai mulți parametri de turbiditate, inclusiv factorul de turbiditate Linke (T L ).

Standarde și metode de încercare

Turbidimetre utilizate la o instalație de purificare a apei pentru a măsura turbiditatea (în NTU) a apei brute și a apei limpezi după filtrare.

Standarde de apă potabilă

Guvernele au stabilit standarde privind turbiditatea admisibilă în apa potabilă. În Statele Unite, sistemele care utilizează metode de filtrare convenționale sau directe nu trebuie să aibă o turbiditate mai mare de 1,0 unități de turbiditate nefelometrică (NTU) la ieșirea plantei și toate probele pentru turbiditate trebuie să fie mai mici sau egale cu 0,3 NTU pentru cel puțin 95% a probelor în orice lună. Sistemele care utilizează filtrarea, altele decât filtrarea convențională sau directă, trebuie să respecte limitele de stare, care trebuie să includă turbiditate în niciun moment care să depășească 5 NTU. Multe companii de apă potabilă se străduiesc să atingă niveluri de până la 0,1 NTU. Standardele europene pentru turbiditate prevăd că nu trebuie să depășească 4 NTU.

Standarde de apă ambientale

Statele Unite

Agenția SUA pentru Protecția Mediului (EPA) a publicat criteriile de calitate a apei pentru turbiditate. Aceste criterii sunt evaluări științifice ale efectelor turbidității, care sunt utilizate de state pentru a elabora standarde de calitate a apei pentru corpurile de apă. (Statele pot publica și propriile criterii.) Unele state au promulgat standarde de calitate a apei pentru turbiditate, inclusiv:

  • Louisiana . 25, 50 sau 150 NTU sau fundal plus 10%, în funcție de corpul de apă.
  • Vermont . 10 NTU sau 25 NTU, în funcție de clasificarea corpului de apă.
  • Washington . 5 NTU peste fundal (când fundalul este de 50 NTU sau mai puțin) sau crește cu 10% atunci când fundalul depășește 50 NTU.

metode de analiză

Metodele de testare analitică publicate pentru turbiditate includ:

  • ISO 7027 "Calitatea apei: determinarea turbidității"
  • Metoda US EPA nr. 180.1, "Turbiditate"
  • „Metode standard”, nr. 2130B.

Tratament

Turbiditatea este tratată în mod obișnuit utilizând fie un proces de decantare, fie filtrare. În funcție de aplicație, reactivii chimici vor fi dozați în fluxul de apă uzată pentru a crește eficiența procesului de decantare sau filtrare. Tratarea apei potabile și stațiile de apă uzată municipale elimină deseori turbiditatea cu o combinație de filtrare a nisipului, rezervoare de decantare și clarificatoare.

Tratamentul in-situ al apei sau dozarea directă pentru tratarea turbidității este obișnuit atunci când corpurile de apă afectate sunt dispersate (adică există numeroase corpuri de apă răspândite pe o zonă geografică, cum ar fi rezervoarele mici de apă potabilă), atunci când problema nu este consecventă (adică atunci când există turbiditate într-un corp de apă numai în timpul și după sezonul umed) sau când este necesară o soluție cu costuri reduse. Tratamentul in-situ al turbidității implică adăugarea unui reactiv, în general un floculant , distribuit uniform pe suprafața corpului de apă. Flocurile se așează apoi la fundul corpului de apă unde rămân sau sunt îndepărtate atunci când corpul de apă este drenat. Această metodă este utilizată în mod obișnuit la minele de cărbune și la instalațiile de încărcare a cărbunelui în care iazurile de colectare a apelor pluviale au probleme sezoniere cu turbiditate. O serie de companii oferă sisteme portabile de tratare pentru tratarea in situ a apei sau dozarea directă a reactivilor.

Reactivi

Există o serie de reactivi chimici care sunt disponibili pentru tratarea turbidității. Reactivii disponibili pentru tratarea turbidității includ sulfat de aluminiu sau alum (Al 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O), clorură ferică (FeCl 3 ), gips (CaSO 4 · 2H 2 O), clorură de poli- aluminiu , lanț lung polimeri pe bază de acrilamidă și numeroși reactivi proprietari. Chimia apei trebuie luată în considerare cu atenție atunci când dozarea chimică, deoarece unii reactivi, cum ar fi alum, vor modifica pH - ul apei.

Procesul de dozare trebuie luat în considerare și atunci când se utilizează reactivi, deoarece flocurile pot fi rupte prin amestecare excesivă.

Vezi si

Referințe

linkuri externe