¿Qué es la turbidez?
La definición de turbidez es la turbidez o nebulosidad de un fluido causada por sólidos en suspensión suelen ser invisibles a simple vista. La medición de la turbidez es una prueba importante cuando se trata de determinar la calidad del agua. Es una propiedad óptica agregada del agua y no identifica sustancias individuales; simplemente dice que hay algo.
El agua casi siempre contiene sólidos en suspensión que consisten en muchas partículas diferentes de diferentes tamaños. Algunas de las partículas son lo suficientemente grandes y pesadas para eventualmente depositarse en el fondo de un recipiente si se deja una muestra en reposo (estos son los sólidos sedimentables). Las partículas más pequeñas solo se asentarán lentamente, si es que lo hacen (estos son los sólidos coloidales). Son estas partículas las que hacen que el agua se vea turbia.
El término Turbidez (también llamado neblina) también se puede aplicar a sólidos transparentes como plástico y vidrio.
¿Qué causa la turbidez?
Organismos como el fitoplancton pueden contribuir a la turbidez en aguas abiertas . La erosión y los efluentes de zonas muy urbanizadas contribuyen a la turbidez de las aguas en esas áreas. La construcción, la minería y la agricultura alteran el suelo y pueden provocar niveles elevados de sedimentos que se escurren a los cursos de agua durante las tormentas. Las aguas pluviales de superficies pavimentadas como carreteras, puentes y estacionamientos también contribuyen a la turbidez.
En el agua potable, cuanto mayor es el nivel de turbidez, mayor es la probabilidad de que quienes lo usan desarrollen enfermedades gastrointestinales. Los contaminantes como virus y bacterias patógenas pueden adherirse a los sólidos suspendidos. Estos sólidos luego interfieren con la desinfección.
Los altos niveles de turbidez pueden reducir la cantidad de luz que llega a profundidades más bajas en cuerpos de agua como ríos, lagos y embalses, lo que inhibe el crecimiento de algunas formas de plantas acuáticas y pueden afectar negativamente a especies que dependen de ellas, como el pescado y el marisco. Los altos niveles de turbidez también obstaculizarán la capacidad del pez para absorber el oxígeno disuelto. Esta condición se ha observado y documentado en toda la Bahía de Chesapeake en la región del Atlántico Medio de los EE. UU.
¿Cómo se mide la turbidez?
La medida más común de turbidez en los Estados Unidos son las Unidades de Turbidez Nefelométrica (NTU).
Hay varias formas de verificar la turbidez en el agua, la más directa es una medida de atenuación o reducción de la fuerza de una fuente de luz cuando pasa a través de una muestra de agua. Un sistema más antiguo se llamaba método Jackson Candle, con unidades expresadas como JTU o unidades de turbidez Jackson. Utilizaba la llama de una vela vista a través de una columna transparente llena de agua. La longitud de agua a través de la cual se podía ver la vela estaba relacionada con la turbidez en la muestra de agua. Con el advenimiento de la tecnología de medidores electrónicos, este método ya no se utiliza.
Las partículas suspendidas en el agua dispersarán un haz de luz enfocado en ellas. Luego, la luz dispersa se mide en varios ángulos desde la trayectoria de la luz incidente. Esto ahora se acepta como una medida más precisa de turbidez. Para medir la turbidez de esta manera use un nefelómetro, como el LaMotte 2020we. Nephele es la palabra griega para «nube»; métrico significa «medida». Nefelométrico, por lo tanto, significa «medir la nubosidad». La mayoría de los nefelómetros miden la luz dispersa a 90 °. Si más luz puede llegar al detector, significa que hay muchas partículas pequeñas que dispersan el haz de la fuente, menos luz que llega al detector significa menos partículas. Las Unidades de Turbidez Nefelométrica (NTU) son las unidades de medida utilizadas por un nefelómetro que cumple con los criterios de diseño de la EPA. La cantidad de luz dispersada está influenciada por muchos aspectos de las partículas como el color, la forma y la reflectividad. Debido a esto, y al hecho de que las partículas más pesadas pueden sedimentarse rápidamente y no contribuir a la lectura de turbidez, la relación entre la turbidez y los sólidos suspendidos totales (TSS) puede cambiar dependiendo de la ubicación donde se tomó la muestra de prueba.
Al medir la turbidez en aplicaciones ambientales, como océanos, ríos y lagos, se puede utilizar un disco Secchi. Este es un disco blanco y negro que se baja al agua hasta que ya no se puede ver. A esa profundidad (llamada profundidad de Secchi), el número correlativo se registra como una medida de la claridad en el agua. La ventaja de usar este dispositivo en aguas abiertas es la capacidad de medir la turbidez a varias profundidades donde están presentes múltiples capas de turbidez. Este dispositivo también es fácil de usar y relativamente económico.
Estándares y métodos de prueba del agua potable
Muchas cosas pueden afectar la calidad del agua potable, por lo que las regulaciones gubernamentales establecen el nivel de turbidez permitido. En los Estados Unidos, los sistemas públicos de agua potable que usan floculación o filtración directa para el control de la turbidez no pueden exceder 1.0 unidad nefelométrica de turbidez (NTU) que sale de la planta de tratamiento. En las muestras recolectadas para medir la turbidez, la turbidez debe permanecer menor o igual a 0.3 NTU durante al menos el 95 por ciento de las recolectadas en cualquier mes. Si un sistema público de agua potable utiliza cualquier filtración que no sea la floculación o la filtración directa, entonces están sujetos a su límite estatal individual, pero incluso estos no deben exceder un nivel de turbidez de 5 NTU. Por lo general, las empresas de servicios públicos intentarán mantener un nivel de turbidez de aproximadamente 0,1 NTU.
Métodos analíticos
Los métodos de prueba analíticos publicados para la turbidez incluyen:
Nefelómetros y turbidímetros
En esta discusión nos centraremos en el uso de nefelómetros y turbidímetros para analizar la turbidez en el agua potable y en aplicaciones ambientales e industriales. La diferencia entre los dos es sutil. Si el detector de luz está en un ángulo de 90 ° con respecto a la fuente de luz, el medidor se considera un nefelómetro, si está en un ángulo de 180 °, entonces es un turbidímetro. Como la fuente o fuentes de luz en la mayoría de los medidores portátiles contienen ambos tipos de detectores, los medidores generalmente se denominan turbidímetros.
Como se indicó anteriormente, la medición de la turbidez en el agua potable es importante porque de la posibilidad de que las bacterias puedan utilizar las partículas suspendidas para «esconderse» de los productos químicos que utilizan las empresas de servicios públicos para la desinfección. Las propias partículas también interactúan con los desinfectantes, lo que dificulta mantener un residuo lo suficientemente alto para neutralizar eficazmente los patógenos presentes.
La mayoría de los medidores de turbidez portátiles se diferencian por el tipo de fuente de luz que emplean. Los dos tipos que se encuentran normalmente son las bombillas incandescentes de tungsteno (luz blanca ) y bombillas LED de infrarrojos.
La turbidez de una muestra aumentará con la cantidad de sólidos no disueltos presentes. Midiendo la luz a medida que se dispersa en la muestra a 90 El ángulo de ° es un método mejor y más preciso cuando se mide suena en los rangos inferiores, < 40 NTU. En rangos más altos, el ángulo de 180 ° es más preciso. Entre 500 y 1000 NTU, la mayoría de los medidores pasarán de medir en un ángulo de 90 ° en NTU a unidades de atenuación y ángulo de 180 °, o AU. Estas dos unidades son directamente comparables.
Un medidor de turbidez con un diseño especificado por ISO utiliza un LED infrarrojo (IR-LED) con una longitud de onda de 860 nm y una trayectoria de luz colimada requerida para los métodos: ISO 7027 / DIN EN 27027 (EN ISO 7027).
Los medidores de turbidez con diseños especificados por la EPA usan una lámpara de tungsteno incandescente y son requeridos para el muestreo de cumplimiento bajo el método EPA 180.1 para la determinación de turbidez por nefelometría, que establece:
«Las diferencias en el diseño físico de los turbidímetros causarán diferencias en los valores medidos de turbidez, aunque se utilice la misma suspensión para la calibración. Para minimizar tales diferencias, los siguientes criterios de diseño debe observarse:
- Fuente de luz: lámpara de tungsteno que funciona a una temperatura de color entre 2200-3000 ° K.
- Distancia atravesada por la luz incidente y la luz dispersa dentro del tubo de muestra: El total no debe exceder los 10 cm.
- Detector: Centrado a 90 ° de la luz incidente camino y no debe exceder ± 30 ° desde 90 °. El detector, y el sistema de filtro, si se usa, debe tener una respuesta de pico espectral entre 400 nm y 600 nm.
La sensibilidad del instrumento debe permitir la detección de una diferencia de turbidez de 0.02 NTU o menos en aguas con turbidez menor a 1 unidad. El instrumento debe medir de 0 a 40 unidades de turbidez. Pueden ser necesarios varios rangos para obtener una cobertura adecuada y una sensibilidad suficiente para turbidez baja ”.
Es importante determinar qué tipo de medidor usar antes de comprar. Una empresa de agua potable que debe cumplir con el método EPA 180.1 debe usar un nefelómetro de tungsteno. Para la mayoría de las otras aplicaciones, se debe utilizar el turbidímetro ISO de tipo IR-LED.
La razón de esto es que una fuente de luz infrarroja minimizará o posiblemente eliminará la influencia de la coloración en una muestra.Estos pueden perder algo de sensibilidad de las partículas más pequeñas a esta longitud de onda de 860 nm porque las partículas más pequeñas tienden a dispersar menos luz a 860 nm que a las longitudes de onda visibles. El medidor de «luz blanca» de tungsteno tendrá una mayor sensibilidad para esas partículas pequeñas, pero perderá precisión cuando haya cualquier color en la muestra.
Es importante recuerde que con ambos tipos de medidores de turbidez portátiles, las partículas flotantes y en movimiento pueden causar ligeras desviaciones de medición. Para que estos medidores proporcionen los mejores resultados posibles, siempre se debe medir la muestra inmediatamente, ya que las partículas se asentarán con el tiempo. Mantenga una temperatura constante de la lámpara al no encender y apagar el medidor con frecuencia entre análisis de muestras. Además, la posición de las celdas de muestra debe marcarse cuando se coloquen en la cámara de muestras para eliminar variaciones en los viales de vidrio.
Muestreo , Calibración y Análisis
Para los propósitos de esta discusión, el Medidor de Turbidez LaMotte 2020we / wi ser usado como ejemplo. La mayoría de los medidores de turbidez portátiles seguirán similares procedimientos de calibración y prueba. Es importante seguir siempre las recomendaciones del fabricante para el uso, cuidado y almacenamiento del medidor.
El medidor debe venir con un conjunto de estándares de turbidez. Si no es así, compre los estándares que recomienda el fabricante para esa unidad. Los medidores 2020we / wi vienen con un estándar en blanco o de 0 NTU, un estándar de 1 NTU y un estándar de 10 NTU. Los estándares de nivel NTU adicionales se pueden comprar por separado. Elija siempre estándares cercanos al rango de muestras de turbidez a analizar. Para obtener los resultados más precisos, seleccione estándares en el rango más pequeño posible. El medidor debe calibrarse al menos una vez al mes, pero la calibración debe comprobarse diariamente para asegurarse de que sigue siendo precisa. Se puede realizar una verificación escaneando una muestra de uno de los estándares para ver que el medidor sigue leyendo verdadero.
La prueba de turbidez en sistemas de agua regulada es fundamental paso para asegurar el cumplimiento y la eficacia del tratamiento. Los mejores resultados se obtienen con una cuidadosa atención al procedimiento y la técnica. El mantenimiento del equipo, incluido el medidor, los tubos y la cámara de muestras, así como el manejo cuidadoso de las muestras, minimizarán las interferencias y proporcionarán resultados más precisos. Revise periódicamente la cámara de muestra en el medidor para determinar si se ha producido algún rayado. Si es así, reemplace la recámara lo antes posible. Lo mismo se aplica a los tubos de muestra si se rayan. No se recomienda la aplicación de aceite de silicona en superficies de vidrio rayadas, ya que esto puede producir una superficie irregular de aceite en el tubo y alterar las lecturas finales.
No importa qué tan bien El medidor está diseñado, solo puede funcionar correctamente si se presta atención a estos detalles y se siguen las calibraciones adecuadas.