Mikä on sameus?
sameuden määritelmä on nesteen samea tai sameus, joka johtuu suspendoituneista kiinteistä aineista, jotka ovat yleensä näkymättömiä paljaalla silmällä. Sameuden mittaus on tärkeä testi, kun yritetään määrittää veden laatua. Se on veden optinen ominaisuus, eikä se tunnista yksittäisiä aineita; se vain sanoo, että jotain on olemassa.
Vesi sisältää melkein aina suspendoituneita kiintoaineita, jotka koostuvat monista erilaisista erikokoisista hiukkasista. Jotkut hiukkasista ovat riittävän suuria ja riittävän painavia lopulta laskeutumaan astian pohjaan, jos näyte jätetään seisomaan (nämä ovat laskeutuvia kiinteitä aineita). Pienemmät hiukkaset asettuvat vain hitaasti, jos ollenkaan (nämä ovat kolloidisia kiinteitä aineita). Nämä hiukkaset saavat veden näyttämään samealta.
Termiä sameus (jota kutsutaan myös hazeeksi) voidaan käyttää myös läpinäkyviin kiinteisiin aineisiin, kuten muoviin ja lasiin.
Mikä aiheuttaa sameutta?
Kasviplanktonin kaltaiset organismit voivat lisätä sameutta avoimessa vedessä . Erittäin kaupungistuneiden alueiden eroosio ja jätevedet lisäävät näiden alueiden vesien sameutta. Rakentaminen, kaivostoiminta ja maatalous häiritsevät maaperää ja voivat nostaa sedimenttiä, joka valuu myrskyjen aikana vesistöihin. Kivettyjen pintojen, kuten teiden, siltojen ja pysäköintialueiden, myrskyvesi lisää myös sameutta.
Mitä korkeampi sameus juomavedessä on, sitä suurempi on mahdollisuus, että sitä käyttävät voivat kehittää maha-suolikanavan sairauksia. Epäpuhtaudet, kuten virukset ja patogeeniset bakteerit, voivat kiinnittyä suspendoituneisiin kiintoaineisiin. Nämä kiinteät aineet häiritsevät sitten desinfiointia.
Korkea sameus voi vähentää valon määrää, joka saavuttaa pienempiä syvyyksiä vesistöissä, kuten jokissa, järvissä ja säiliöissä, mikä estää vesien kasvua. jotkut vesikasvien muodot ja voivat vaikuttaa kielteisesti niistä riippuvaisiin lajeihin, kuten kaloihin ja äyriäisiin. Korkea sameustaso estää myös kalan kykyä imeä liuennutta happea. Tätä ehtoa on havaittu ja dokumentoitu kaikkialla Chesapeaken lahdella Keski-Atlantin alueella Yhdysvalloissa.
Kuinka sameutta mitataan?
Yleisimmät sameuden mittaukset Yhdysvalloissa ovat nefelometriset sameusyksiköt (NTU).
On olemassa useita tapoja, joilla voit tarkistaa veden sameuden, suorin on valonlähteen vaimennuksen tai voimakkuuden vähenemisen mitta, kun se kulkee vesinäytteen läpi. Vanhempaa järjestelmää kutsuttiin Jackson Candle -menetelmäksi, jonka yksiköt ilmaistiin JTU- tai Jackson-sameusyksiköinä. Siinä käytettiin kynttilän liekkiä katsottuna kirkkaan, vedellä täytetyn pylvään läpi. Veden pituus, jonka kynttilä saattoi nähdä, liittyi vesinäytteen sameuteen. Sähköisen mittaritekniikan myötä tätä menetelmää ei enää käytetä.
Vedessä suspendoidut hiukkaset sirottavat niihin kohdennetun valonsäteen. Sitten sironnut valo mitataan eri kulmissa tulevasta valopolusta. Tämä on nyt hyväksytty tarkemmaksi sameuden mittariksi. Mittaa sameus tällä tavalla käyttämällä nefelometriä, kuten LaMotte 2020we. Nephele on kreikkalainen sana ”pilvi”; metrinen tarkoittaa ”mittaa”. Nefelometrinen tarkoittaa siis ”pilvisyyden mittaamista”. Suurin osa nefelometreistä mittaa hajavaloa 90 °: ssa. Jos detektoriin pääsee enemmän valoa, se tarkoittaa, että lähdesädettä sirottaa paljon pieniä hiukkasia, vähemmän ilmaisinta saavuttaen valoa tarkoittaa vähemmän hiukkasia. Nefelometriset sameusyksiköt (NTU) ovat nefelometrin mittayksiköitä, jotka täyttävät EPA: n suunnittelukriteerit. Hajavalon määrään vaikuttavat monet hiukkasten näkökohdat, kuten väri, muoto ja heijastavuus. Tämän vuoksi ja se, että raskaammat hiukkaset voivat laskeutua nopeasti eivätkä välttämättä edistä sameuden lukemista, sameuden ja suspendoituneen kiinteän aineen (TSS) suhde voi muuttua riippuen testinäytteen keräyspaikasta. div id = ”f83c5d6bd6”> Secchi-levyä voidaan käyttää ympäristösovellusten, kuten valtamerien, jokien ja järvien, sameuden mittaamiseen. Tämä on mustavalkoinen levy, joka lasketaan veteen, kunnes sitä ei enää voi nähdä. Tuossa syvyydessä (jota kutsutaan Secchin syvyydeksi) korreloiva luku kirjataan veden kirkkauden mittana. Tämän laitteen käytön etuna avoimilla vesillä on kyky mitata sameutta eri syvyydessä, joissa on useita sameuskerroksia. Tämä laite on myös helppokäyttöinen ja suhteellisen halpa.
Juomaveden standardit ja testausmenetelmät
Monet asiat voivat vaikuttaa juomaveden laatua, joten hallituksen säännöissä asetetaan sallittu sameuden taso. Yhdysvalloissa julkiset juomavesijärjestelmät, jotka käyttävät höytälöintiä tai suoraa suodatusta sameuden hallintaan, eivät saa ylittää 1,0 nefelometristä sameusyksikköä (NTU), joka poistuu puhdistamosta. Sameuden mittausta varten kerätyissä näytteissä sameuden tulisi olla pienempi tai yhtä suuri kuin 0,3 NTU vähintään 95 prosentilla kerätyistä kuukaudessa. Jos julkisessa juomavesijärjestelmässä käytetään muuta suodatusta kuin flokkulointia tai suoraa suodatusta, niihin sovelletaan niiden yksittäistä tilarajaa, mutta edes nämä eivät saa ylittää 5 NTU: n sameustasoa. Yleensä apuohjelmat yrittävät ylläpitää sameustasoa noin 0,1 NTU.
Analyysimenetelmät
Julkaistut sameuden testausmenetelmät sisältävät:
Nefelometrit ja sameusmittarit
Tässä keskustelussa keskitymme käyttämään nefelometrejä ja sameusmittareita juomaveden ja ympäristön ja teollisuuden sovellusten sameuden analysointiin. Ero näissä kahdessa on hienovarainen. Jos valonilmaisin on 90 °: n kulmassa valonlähteeseen nähden, mittaria pidetään nefelometrinä, jos se on 180 °: n kulmassa, se on sameusmittari. Koska valonlähde tai lähteet useimmissa kannettavissa mittareissa sisältävät molempia ilmaisimia, mittareita kutsutaan yleensä sameusmittareiksi.
Kuten edellä todettiin, juomaveden sameuden mittaus on tärkeää, koska mahdollisuudesta, että bakteerit voivat käyttää suspendoituneita hiukkasia ”piiloutumaan” kemikaaleilta, joita apuohjelmat käyttävät desinfiointiin. Hiukkaset itse ovat myös vuorovaikutuksessa desinfiointiaineiden kanssa, mikä vaikeuttaa riittävän suuren jäännöksen ylläpitämistä läsnä olevien taudinaiheuttajien neutraloimiseksi.
Useimmat kannettavat sameusmittarit eroavat käyttämiensä valonlähteiden tyypistä. Kaksi tyypillistä tyyppiä ovat hehkulamput volframilamput (valkoinen valo ) ja infrapuna-LED-lamput.
Näytteen sameus kasvaa mukana olevien liukenemattomien kiintoaineiden määrän kanssa. Valon mittaaminen hajottaessa näytettä 90 ° C: ssa ° kulma on parempi ja tarkempi menetelmä mittauksessa soi alemmilla alueilla, < 40 NTU. Suuremmilla alueilla 180 ° kulma on tarkempi. 500–1000 NTU: n välillä suurin osa metreistä siirtyy mittauksesta 90 asteen kulmassa NTU-yksiköissä 180 asteen kulma- ja vaimennusyksiköihin tai AU: han. Nämä kaksi yksikköä ovat suoraan vertailukelpoisia.
ISO-määritellyn mallin mukainen sameusmittari käyttää infrapuna-LEDiä (IR-LED), jonka aallonpituus on 860 nm, ja menetelmille vaadittavaa kollimoitua valopolkua: ISO 7027 / DIN EN 27027 (EN ISO 7027).
EPA-määritellyissä malleissa käytetyissä sameusmittareissa käytetään hehkuvaa volframityyppistä lamppua, ja niitä vaaditaan EPA 180.1 -menetelmän mukaisessa näytteenotossa sameuden määrittämiseksi nefelometrialla, jossa todetaan: / p>
”Turbidimetrien fyysisen rakenteen erot aiheuttavat eroja sameuden mitatuissa arvoissa, vaikka kalibroinnissa käytetään samaa suspensiota. Tällaisten erojen minimoimiseksi seuraavat suunnittelukriteerit tulisi huomioida:
- Valonlähde: volframilamppu, jonka värilämpötila on välillä 2200-3000 ° K.
- Tulevan valon ja sironneen valon läpi kulkeva etäisyys näyteputkessa: Kokonaisuudessaan enintään 10 cm.
- Ilmaisin: Keskitetty 90 °: een tulevaan valoon Detektorin ja suodatinjärjestelmän, jos sitä käytetään, spektrisen huippuvasteen on oltava välillä 400-600 nm.
Laitteen herkkyyden tulisi mahdollistaa 0,02 NTU: n tai pienemmän sameuseron havaitseminen vesistä, joiden sameus on alle 1 yksikkö. Instrumentin tulisi mitata 0 – 40 yksikön sameudesta. Useat alueet voivat olla tarpeen, jotta saavutetaan sekä riittävä peitto että riittävä herkkyys matalille sameuksille. ”
On tärkeää määrittää, minkä tyyppistä mittaria käytetään ennen ostamista. Juomavesilaitoksen, jonka on noudatettava EPA 180.1 -menetelmää, tulisi käyttää volframityyppistä nefelometriä. Useimmissa muissa sovelluksissa tulisi käyttää IR-LED-tyyppistä ISO-sameusmittaria.
Syynä tähän on, että infrapunavalolähde minimoi tai mahdollisesti eliminoi värin vaikutuksen. näytteessä.Nämä voivat menettää jonkin verran pienempien hiukkasten herkkyyttä tällä 860 nm: n aallonpituudella, koska pienemmillä hiukkasilla on taipumus sirottaa vähemmän valoa 860 nm: ssä kuin näkyvillä aallonpituuksilla. Volframityyppisellä ”valkoisen valon” mittarilla on suurempi herkkyys näille pienille hiukkasille, mutta se menettää tarkkuuden, kun näytteessä on värejä.
On tärkeää Muista, että kummankin tyyppisten kannettavien sameusmittareiden kohdalla kelluvat ja liikkuvat hiukkaset voivat aiheuttaa pieniä poikkeamia mittauksessa. Jotta nämä mittarit saisivat parhaan mahdollisen tuloksen, näyte on aina mitattava välittömästi, koska hiukkaset asettuvat ajan myötä. ylläpitää lampun vakiolämpötilaa kytkemättä mittaria päälle ja pois päältä usein analysoitavien näytteiden välillä. Myös näytekennojen sijainti on merkittävä, kun se asetetaan näytekammioon lasipullojen variaatioiden poistamiseksi.
Näytteenotto , Kalibrointi ja analyysi
Tätä keskustelua varten LaMotte 2020we / wi-sameusmittari Useimpia kannettavia sameusmittareita noudatetaan samalla tavalla kalibrointi- ja testausmenettelyt. On tärkeää noudattaa aina valmistajan suosituksia mittarin käytöstä, hoidosta ja säilytyksestä.
Mittarissa on oltava joukko sameusstandardeja. Jos näin ei ole, osta standardit, joita valmistaja suosittelee kyseiselle yksikölle. 2020we / wi-mittareissa on tyhjä eli 0 NTU-standardi, 1 NTU-standardi ja 10 NTU-standardi. Muita NTU-tason standardeja voi ostaa erikseen. Valitse aina testattavien sameusnäytteiden lähellä olevat standardit. Saadaksesi tarkimmat tulokset, valitse standardit pienimmällä mahdollisella alueella. Mittari on kalibroitava vähintään kuukausittain, mutta kalibrointi on tarkistettava päivittäin sen tarkkuuden varmistamiseksi. Tarkastus voidaan suorittaa skannaamalla näyte jostakin standardista sen varmistamiseksi, että mittari näyttää edelleen tosi.
Häiriön testaus säännellyissä vesijärjestelmissä on kriittinen vaihe noudattamisen ja hoidon tehokkuuden varmistamiseksi. Paras tulos saavutetaan huolella menettelystä ja tekniikasta. Laitteiden, kuten mittarin, putkien ja näytekammion, ylläpito sekä huolellinen näytteen käsittely minimoivat häiriöt ja antavat tarkimmat tulokset. Tarkista säännöllisesti mittarin näytekammio sen selvittämiseksi, onko naarmuja tapahtunut. Jos on, vaihda kammio mahdollisimman pian. Sama koskee näyteputkia, jos ne naarmuuntuvat. Silikoniöljyn levittämistä naarmuuntuneille lasipinnoille ei suositella, koska se voi tuottaa epätasaisen öljypinnan putkeen ja muuttaa lopullisia lukemia.
Ei väliä kuinka hyvin mittari on suunniteltu, se voi toimia kunnolla vain, jos näitä yksityiskohtia ja kalibrointeja noudatetaan.