O que é Turbidez?
A definição de Turbidez é a nebulosidade ou nebulosidade de um fluido causado por sólidos suspensos que geralmente são invisíveis a olho nu. A medição da Turbidez é um teste importante ao tentar determinar a qualidade da água. É uma propriedade ótica agregada da água e não identifica substâncias individuais; apenas diz que algo está lá.
A água quase sempre contém sólidos suspensos que consistem em muitas partículas diferentes de tamanhos variados. Algumas das partículas são grandes e pesadas o suficiente para eventualmente se depositar no fundo de um recipiente se uma amostra for deixada em pé (estes são os sólidos sedimentáveis). As partículas menores só se assentam lentamente, se é que o fazem (esses são os sólidos coloidais). São essas partículas que fazem com que a água pareça turva.
O termo Turbidez (também chamado de neblina) também pode ser aplicado a sólidos transparentes como plástico e vidro.
O que causa turbidez?
Organismos como o fitoplâncton podem contribuir para a turbidez em águas abertas . A erosão e os efluentes de zonas altamente urbanizadas contribuem para a turbidez das águas nessas áreas. A construção, a mineração e a agricultura perturbam o solo e podem levar a níveis elevados de sedimentos que escorrem para os cursos de água durante as tempestades. As águas pluviais de superfícies pavimentadas como estradas, pontes e estacionamentos também contribuem para a turbidez.
Na água potável, quanto maior o nível de turbidez, maior a chance de que aqueles que a usam possam desenvolver doenças gastrointestinais. Contaminantes como vírus e bactérias patogênicas podem se ligar aos sólidos suspensos. Esses sólidos, então, interferem na desinfecção.
Níveis elevados de turbidez podem reduzir a quantidade de luz que atinge profundidades menores em corpos dágua como rios, lagos e reservatórios, o que inibe o crescimento de algumas formas de plantas aquáticas e podem afetar negativamente as espécies que delas dependem, como peixes e crustáceos. Altos níveis de turbidez também prejudicam a capacidade do peixe de absorver oxigênio dissolvido. Essa condição foi observada e documentada em toda a Baía de Chesapeake, na região do Meio-Atlântico dos EUA.
Como a turbidez é medida?
A medição mais comum de turbidez nos Estados Unidos são as unidades de turbidez nefelométrica (NTU).
Existem várias maneiras de verificar a turbidez na água, a mais direta sendo uma medida de atenuação ou redução na força de uma fonte de luz à medida que ela passa por uma amostra de água. Um sistema mais antigo era chamado de método Jackson Candle, com unidades expressas como JTU ou unidades de turbidez Jackson. Usava a chama de uma vela vista através de uma coluna transparente cheia de água. O comprimento de água que a vela pode ser visto está relacionado à turbidez na amostra de água. Com o advento da tecnologia do medidor eletrônico, este método não é mais usado.
As partículas suspensas na água espalharão um feixe de luz focalizado nelas. A luz espalhada é então medida em vários ângulos a partir do caminho da luz incidente. Isso agora é aceito como uma medida mais precisa de turbidez. Para medir a turbidez dessa forma, use um nefelômetro, como o LaMotte 2020we. Nephele é a palavra grega para “nuvem”; métrica significa “medir”. Nefelométrico, portanto, significa “medir a nebulosidade”. A maioria dos nefelômetros mede a luz espalhada a 90 °. Se mais luz é capaz de atingir o detector, significa que há muitas partículas pequenas espalhando o feixe de origem, menos luz atingindo o detector significa menos partículas. Unidades de turbidez nefelométrica (NTU) são as unidades de medida usadas por um nefelômetro que atende aos critérios de projeto da EPA. A quantidade de luz espalhada é influenciada por muitos aspectos das partículas, como cor, forma e refletividade. Por causa disso, e do fato de partículas mais pesadas poderem sedimentar rapidamente e não contribuir para a leitura de turbidez, a relação entre turbidez e sólidos suspensos totais (SST) pode mudar dependendo do local em que a amostra de teste foi coletada.
Medindo a turbidez em aplicações ambientais, como oceanos, rios e lagos, um disco de Secchi pode ser usado. Este é um disco preto e branco que é abaixado na água até não poder mais ser visto. Nessa profundidade (chamada de profundidade de Secchi), o número correspondente é registrado como uma medida da clareza da água. A vantagem de usar este dispositivo em águas abertas é a capacidade de medir a turbidez em várias profundidades, onde várias camadas de turbidez estão presentes. Este dispositivo também é fácil de usar e relativamente barato.
Padrões de água potável e métodos de teste
Muitas coisas podem afetar o qualidade da água potável, de modo que as regulamentações governamentais definem o nível de turbidez permitido. Nos Estados Unidos, os sistemas públicos de água potável que usam floculação ou filtração direta para controle de turbidez não podem exceder 1,0 unidade de turbidez nefelométrica (NTU) saindo da estação de tratamento. Nas amostras coletadas para medição de turbidez, a turbidez deve permanecer menor ou igual a 0,3 NTU por pelo menos 95% daquelas coletadas em qualquer mês. Se um sistema público de água potável usa qualquer filtração diferente de floculação ou filtração direta, então eles estão sujeitos ao seu limite de estado individual, mas mesmo estes não devem exceder um nível de turbidez de 5 NTU. Normalmente os utilitários tentarão manter um nível de turbidez de cerca de 0,1 NTU.
Métodos analíticos
Os métodos de teste analítico publicados para turbidez incluem:
Nefelômetros e turbidímetros
Nesta discussão, iremos nos concentrar no uso de nefelômetros e turbidímetros para analisar a turbidez em água potável e em aplicações ambientais e industriais. A diferença entre os dois é sutil. Se o detector de luz estiver em um ângulo de 90 ° em relação à fonte de luz, o medidor é considerado um nefelômetro; se estiver em um ângulo de 180 °, é um turbidímetro. Como a fonte ou fontes de luz na maioria dos medidores portáteis contêm os dois tipos de detectores, os medidores são geralmente chamados de turbidímetros.
Como afirmado antes, a medição de turbidez em água potável é importante porque da possibilidade de que as bactérias podem usar as partículas suspensas para “se esconder” dos produtos químicos que os utilitários usam para desinfecção. As próprias partículas também interagem com os desinfetantes, tornando difícil manter um resíduo alto o suficiente para neutralizar com eficácia os patógenos presentes.
A maioria dos medidores de turbidez portáteis diferem pelo tipo de fonte de luz que utilizam. Os dois tipos normalmente encontrados são lâmpadas incandescentes de tungstênio (luz branca ) e lâmpadas LED infravermelho.
A turbidez de uma amostra aumentará com a quantidade de sólidos não dissolvidos presentes. Medir a luz conforme ela se espalha pela amostra a 90 Ângulo ° é um método melhor e mais preciso quando medido anel nas faixas inferiores, < 40 NTU. Em faixas mais altas, o ângulo de 180 ° é mais preciso. Entre 500 e 1000 NTU, a maioria dos medidores mudará da medição no ângulo de 90 ° em NTUs para o ângulo de 180 ° e unidades de atenuação, ou AUs. Essas duas unidades são diretamente comparáveis.
Um turbidímetro com um design especificado pela ISO usa um LED infravermelho (IR-LED) com um comprimento de onda de 860nm e caminho de luz colimado necessário para os métodos: ISO 7027 / DIN EN 27027 (EN ISO 7027).
Os medidores de turbidez com designs especificados pela EPA usam uma lâmpada incandescente do tipo tungstênio e são necessários para amostragem de conformidade sob o método EPA 180.1 para determinação de turbidez por nefelometria, que afirma:
“Diferenças no design físico dos turbidímetros causarão diferenças nos valores medidos de turbidez, embora a mesma suspensão seja usada para calibração. Para minimizar essas diferenças, os seguintes critérios de design deve ser observado:
- Fonte de luz: lâmpada de tungstênio operada em uma temperatura de cor entre 2200-3000 ° K.
- Distância percorrida pela luz incidente e luz espalhada dentro do tubo de amostra: total não deve exceder 10 cm.
- Detector: centralizado em 90 ° em relação à luz incidente e não deve exceder ± 30 ° de 90 °. O detector e o sistema de filtro, se usado, devem ter uma resposta de pico espectral entre 400 nm e 600 nm.
A sensibilidade do instrumento deve permitir a detecção de uma diferença de turbidez de 0,02 NTU ou menos em águas com turbidez menor que 1 unidade. O instrumento deve medir de 0-40 unidades de turbidez. Vários intervalos podem ser necessários para obter cobertura adequada e sensibilidade suficiente para baixa turbidez. ”
É importante determinar que tipo de medidor usar antes de comprar. Uma empresa de água potável que deve estar em conformidade com o método EPA 180.1 deve usar um nefelômetro do tipo tungstênio. Para a maioria das outras aplicações, o turbidímetro IR-LED tipo ISO deve ser usado.
A razão para isso é que uma fonte de luz infravermelha irá minimizar ou possivelmente eliminar a influência da coloração em uma amostra.Eles podem perder alguma sensibilidade de partículas menores neste comprimento de onda de 860nm porque as partículas menores tendem a espalhar menos luz em 860nm do que em comprimentos de onda visíveis. O medidor de “luz branca” do tipo tungstênio terá uma sensibilidade maior para essas partículas pequenas, mas perderá a precisão quando qualquer cor estiver na amostra.
É importante lembre-se que com os dois tipos de turbidímetros portáteis, partículas flutuantes e em movimento podem causar pequenos desvios de medição. Para que esses medidores forneçam os melhores resultados possíveis, deve-se sempre medir a amostra imediatamente, pois as partículas irão se depositar com o tempo. mantenha uma temperatura constante da lâmpada, não ligando e desligando o medidor frequentemente entre as amostras de análise. Além disso, a posição nas células de amostra deve ser marcada quando colocada na câmara de amostra para eliminar variações nos frascos de vidro.
Amostragem , Calibração e análise
Para os fins desta discussão, o medidor de turbidez LaMotte 2020we / wi ser usado como um exemplo. A maioria dos medidores de turbidez portáteis seguirá procedimentos de calibração e teste. É importante sempre seguir as recomendações do fabricante para o uso, cuidado e armazenamento do medidor.
O medidor deve vir com um conjunto de padrões de turbidez. Caso contrário, compre os padrões que o fabricante recomenda para essa unidade. Os medidores 2020we / wi vêm com um branco ou padrão 0 NTU, um padrão 1 NTU e um padrão 10 NTU. Padrões de nível NTU adicionais podem ser adquiridos separadamente. Sempre escolha padrões próximos à faixa de amostras de turbidez a serem testadas. Para obter os resultados mais precisos, selecione os padrões no menor intervalo possível. O medidor deve ser calibrado pelo menos mensalmente, mas a calibração deve ser verificada diariamente para garantir que ainda seja precisa. Uma verificação pode ser realizada digitalizando uma amostra de um dos padrões para ver se a leitura do medidor ainda está correta.
O teste de turbidez em sistemas regulados de água é fundamental passo para garantir a adesão e eficácia do tratamento. Os melhores resultados são obtidos por uma atenção cuidadosa ao procedimento e à técnica. A manutenção do equipamento, incluindo medidor, tubos e câmara de amostra, bem como o manuseio cuidadoso da amostra, minimizará as interferências e fornecerá resultados mais precisos. Verifique periodicamente a câmara de amostra no medidor para determinar se ocorreu algum arranhão. Em caso afirmativo, substitua a câmara o mais rápido possível. O mesmo se aplica a tubos de amostra se eles ficarem arranhados. A aplicação de óleo de silicone em superfícies de vidro arranhadas não é recomendada, pois pode produzir uma superfície irregular de óleo no tubo e alterar as leituras finais.
Não importa o quão bem medidor é projetado, ele só pode funcionar corretamente se a atenção a esses detalhes e calibrações adequadas forem seguidas.