Co je to zákal?
Definice zákalu je zakalenost nebo zákal kapaliny způsobené nerozpuštěnými látkami, které jsou obvykle pouhým okem neviditelné. Měření zákalu je důležitým testem při pokusu o stanovení kvality vody. Jedná se o agregovanou optickou vlastnost vody a neidentifikuje jednotlivé látky; jen říká, že tam něco je.
Voda téměř vždy obsahuje nerozpuštěné látky, které se skládají z mnoha různých částic různých velikostí. Některé částice jsou dostatečně velké a dostatečně těžké, aby se nakonec usadily na dně nádoby, pokud je ponechán stát (jedná se o usazené pevné látky). Menší částice se usazují jen pomalu, pokud vůbec (jedná se o koloidní pevné látky). Právě tyto částice způsobují, že voda vypadá zakalená.
Termín Zákal (také nazývaný zákal) lze použít na průhledné pevné látky, jako je plast a sklo.
Co způsobuje zákal?
Organizace jako fytoplankton mohou přispívat k zákalu v otevřené vodě . Eroze a odpadní vody z vysoce urbanizovaných zón přispívají k zakalení vod v těchto oblastech. Stavebnictví, těžba a zemědělství narušují půdu a mohou vést ke zvýšení hladiny sedimentu, který během bouří odtéká do vodních toků. K zakalení přispívá také dešťová voda ze zpevněných povrchů, jako jsou silnice, mosty a parkoviště.
Čím vyšší je zákal pitné vody, tím větší je šance, že u těch, kteří ji používají, se mohou objevit gastrointestinální onemocnění. Kontaminující látky, jako jsou viry a patogenní bakterie, se mohou připojit k nerozpuštěným látkám. Tyto pevné látky pak interferují s dezinfekcí.
Vysoký stupeň zákalu může snížit množství světla dosahujícího nižších hloubek ve vodních útvarech, jako jsou řeky, jezera a nádrže, což inhibuje růst některé formy vodních rostlin a mohou negativně ovlivnit druhy, které jsou na nich závislé, jako jsou ryby a korýši. Vysoký zákal také znemožní rybám schopnost absorbovat rozpuštěný kyslík. Tento stav byl pozorován a dokumentován v celém zálivu Chesapeake Bay ve středoatlantickém regionu USA.
Jak se měří zákal?
Nejběžnějším měřením zákalu ve Spojených státech jsou nefelometrické jednotky zákalu (NTU).
Existuje několik způsobů, jak můžete zkontrolovat zákal ve vodě, nejpřímější je míra útlumu nebo snížení pevnosti světelného zdroje při průchodu vzorkem vody. Starší systém byl nazýván metodou Jackson Candle, přičemž jednotky byly vyjádřeny jako JTU nebo Jacksonské jednotky zákalu. Používal plamen svíčky viděný přes čirý sloupec naplněný vodou. Délka vody, kterou bylo možné svíčku vidět, se vztahovala k zákalu ve vzorku vody. S příchodem technologie elektronických měřidel se tato metoda již nepoužívá.
Částice suspendované ve vodě rozptýlí světelný paprsek zaměřený na ně. Rozptýlené světlo se poté měří v různých úhlech od dráhy dopadajícího světla. To je nyní přijímáno jako přesnější měřítko zákalu. K měření zákalu tímto způsobem použijte nefelometr, jako je LaMotte 2020we. Nephele je řecké slovo pro „cloud“; metrický znamená „míra“. Nefelometrický tedy znamená „měření oblačnosti“. Většina nefelometrů měří rozptýlené světlo při 90 °. Pokud je více světla schopno dosáhnout detektoru, znamená to, že mnoho malých částic rozptyluje zdrojový paprsek, méně světla dopadajícího na detektor znamená méně částic. Nefelometrické jednotky zákalu (NTU) jsou měrné jednotky používané nefelometrem splňujícím konstrukční kritéria EPA. Množství rozptýleného světla je ovlivněno mnoha aspekty částic, jako je barva, tvar a odrazivost. Z tohoto důvodu a skutečnost, že se těžší částice mohou rychle usadit a nemusí přispívat ke čtení zákalu, se může vztah mezi zákalem a celkovým obsahem nerozpuštěných látek (TSS) změnit v závislosti na místě, kde byl testovaný vzorek odebrán.
K měření zákalu v environmentálních aplikacích, jako jsou oceány, řeky a jezera, lze použít disk Secchi. Jedná se o černobílý disk, který se spouští do vody, dokud jej již není možné vidět. V této hloubce (nazývané Secchi hloubka) je korelační číslo zaznamenáno jako měřítko jasnosti ve vodě. Výhodou použití tohoto zařízení na otevřených vodách je schopnost měřit zákal v různých hloubkách, kde je přítomno více vrstev zákalu. Toto zařízení je také snadno použitelné a relativně levné.
Standardy pitné vody a zkušební metody
Mnoho věcí může ovlivnit kvalita pitné vody, takže vládní nařízení stanoví úroveň zákalu, která je přípustná. Ve Spojených státech nesmí veřejné systémy pitné vody, které používají k regulaci zákalu flokulaci nebo přímou filtraci, překročit 1,0 nefelometrické jednotky zákalu (NTU) opouštějící čistírnu. Ve vzorcích odebraných pro měření zákalu by zákal měl zůstat menší nebo rovný 0,3 NTU po dobu nejméně 95 procent vzorků odebraných v kterémkoli měsíci. Pokud veřejný systém pitné vody používá jinou filtraci než vločkování nebo přímou filtraci, podléhá jejich individuálnímu státnímu limitu, ale ani ten nesmí překročit úroveň zákalu 5 NTU. Utility se obvykle pokusí udržet úroveň zákalu přibližně 0,1 NTU.
Analytické metody
Publikované analytické testovací metody zákalu zahrnují:
Nefelometry a turbidimetry
V této diskusi se zaměříme na používání nefelometrů a turbidimetrů k analýze zákalu v pitné vodě a v environmentálních a průmyslových aplikacích. Rozdíl ve dvou je jemný. Pokud je detektor světla v úhlu 90 ° ke světelnému zdroji, je měřič považován za nefelometr, pokud je v úhlu 180 °, jedná se o turbidimetr. Protože světelný zdroj nebo zdroje ve většině přenosných měřičů obsahují oba typy detektorů, měřiče se obvykle nazývají turbidimetry.
Jak již bylo uvedeno, měření zákalu v pitné vodě je důležité, protože možnosti, že bakterie mohou použít suspendované částice k „úkrytu“ před chemickými látkami, které používají společnosti k dezinfekci. Samotné částice také interagují s dezinfekčními prostředky, což ztěžuje udržování dostatečně vysokého zbytku pro účinnou neutralizaci přítomných patogenů.
Většina přenosných měřičů zákalu se liší podle typu použitého světelného zdroje. Obvykle se vyskytují dva typy žárovkových wolframových žárovek (bílé světlo ) a infračervené LED žárovky.
Zákal vzorku se zvyšuje s množstvím přítomných nerozpuštěných pevných látek. Měření světla, které rozptyluje vzorek při 90 ° C ° úhel je lepší a přesnější metoda při měření zvonit v nižších rozsazích, < 40 NTU. Ve vyšších rozsazích je úhel 180 ° přesnější. Mezi 500 a 1 000 NTU se většina měřičů přepne z měření v úhlu 90 ° v NTU na jednotky úhlu 180 ° a útlumové jednotky neboli AU. Tyto dvě jednotky jsou přímo srovnatelné.
Měřič zákalu se specifikovaným designem ISO používá infračervenou LED (IR-LED) s vlnovou délkou 860 nm a kolimovanou světelnou dráhou požadovanou pro metody: ISO 7027 / DIN EN 27027 (EN ISO 7027).
Měřiče zákalu se specifikovaným designem EPA používají žárovku typu wolframu a jsou vyžadovány pro vzorkování shody podle metody EPA 180.1 pro stanovení zákalu nefelometrií, kde se uvádí:
„Rozdíly ve fyzickém provedení turbidimetrů způsobí rozdíly v naměřených hodnotách zákalu, i když se ke kalibraci používá stejná suspenze. Aby se tyto rozdíly minimalizovaly, musí být dodržena následující konstrukční kritéria je třeba dodržovat:
- Světelný zdroj: Žárovka fungovala při teplotě barev mezi 2200–3000 ° K.
- Vzdálenost procházející dopadajícím světlem a rozptýleným světlem ve zkumavce se vzorkem: Celková hodnota nesmí překročit 10 cm.
- Detektor: Vycentrován na 90 ° k dopadajícímu světlu dráha a nesmí přesáhnout ± 30 ° od 90 °. Detektor a filtrační systém, pokud se používá, musí mít spektrální špičkovou odezvu mezi 400 nm a 600 nm.
Citlivost přístroje by měla umožnit detekci rozdílu zákalu 0,02 NTU nebo méně ve vodách s turbiditou menší než 1 jednotka. Přístroj by měl měřit zákal 0-40 jednotek. Pro dosažení adekvátního pokrytí a dostatečné citlivosti pro nízké zákaly může být zapotřebí několik rozsahů. “
Před zakoupením je důležité určit, který typ měřiče použít. Společnost poskytující pitnou vodu, která musí vyhovovat metodě EPA 180.1, by měla používat nefelometr wolframového typu. Pro většinu ostatních aplikací by měl být použit ISO turbidimetr typu IR-LED.
Důvodem je to, že infračervený světelný zdroj minimalizuje nebo možná eliminuje vliv zbarvení ve vzorku.Při této vlnové délce 860 nm mohou ztratit určitou citlivost menších částic, protože menší částice mají tendenci rozptylovat méně světla při 860 nm než při viditelných vlnových délkách. Měřič „bílého světla“ wolframového typu bude mít vyšší citlivost pro tyto malé částice, ale ztratí přesnost, pokud je ve vzorku jakákoli barva.
Je důležité pamatujte, že u obou typů přenosných měřičů zákalu mohou plovoucí a pohybující se částice způsobovat nepatrné odchylky měření. Aby tyto měřiče poskytovaly nejlepší možné výsledky, měli byste vzorek měřit vždy okamžitě, protože částice se časem usadí. udržujte konstantní teplotu lampy tím, že nebudete mezi analyzováním vzorků měřič často zapínat a vypínat. Rovněž by měla být označena poloha na buňkách vzorků, když jsou umístěny v komoře na vzorky, aby se vyloučily odchylky ve skleněných lahvičkách.
Vzorkování , Kalibrace a analýza
Pro účely této diskuse bude měřič zákalu LaMotte 2020we / wi použít jako příklad. Většina přenosných měřičů zákalu bude postupovat podobně postupy pro kalibraci a zkoušení. Je důležité vždy dodržovat doporučení výrobce pro používání, péči a skladování měřiče.
Měřič by měl být dodáván se souborem norem zákalu. Pokud tomu tak není, zakupte normy, které výrobce pro tuto jednotku doporučuje. Měřiče 2020we / wi jsou dodávány s prázdným nebo standardem 0 NTU, standardem 1 NTU a standardem 10 NTU. Další standardy na úrovni NTU lze zakoupit samostatně. Vždy volte standardy blízké rozsahu vzorků zákalu, které mají být testovány. Pro nejpřesnější výsledky vyberte standardy v nejmenším možném rozsahu. Měřič by měl být kalibrován alespoň jednou za měsíc, ale kalibrace by měla být kontrolována denně, aby byla zajištěna jeho přesnost. Kontrolu lze provést naskenováním vzorku jedné ze standardů, aby se zjistilo, zda měřič stále čte pravdivost.
Testování zákalu v regulovaných vodních systémech je kritické krok v zajištění souladu a účinnosti léčby. Nejlepších výsledků dosáhnete pečlivou pozorností věnovanou postupu a technice. Údržba zařízení, včetně měřiče, zkumavek a komory na vzorky, stejně jako pečlivé zacházení se vzorky minimalizuje interference a poskytne nejpřesnější výsledky. Pravidelně kontrolujte komoru na vzorky v glukometru, abyste zjistili, zda nedošlo k poškrábání. Pokud ano, nechte komoru co nejdříve vyměnit. Totéž platí pro zkumavky se vzorky, pokud jsou poškrábané. Nanášení silikonového oleje na poškrábané skleněné povrchy se nedoporučuje, protože by to mohlo způsobit nerovný povrch oleje na trubici a změnit konečné hodnoty.
Bez ohledu na to, jak dobře měřič je navržen, může fungovat správně, pouze pokud budete dodržovat tyto podrobnosti a dodržovat správné kalibrace.