Определение прозрачности воды

Прозрачность (гидрология)

Прозрачность — показатель, характеризующий способность материала пропускать свет.

Прозра́чность воды в гидрологии и океанологии — это отношение интенсивности света, прошедшего через слой воды, к интенсивности света, входящего в воду. Прозрачность воды — величина, косвенно обозначающая количество взвешенных частиц и коллоидов в воде.

Прозрачность воды определяется её избирательной способностью поглощать и рассеивать световые лучи и зависит от условий освещения поверхности, изменения спектрального состава и ослабления светового потока, а также концентрации и характера живой и неживой взвеси. При большой прозрачности вода приобретает интенсивный синий цвет, который характерен для открытого океана. При наличии значительного количества взвешенных частиц, сильно рассеивающих свет, вода имеет сине-зелёный или зелёный цвет, характерный для прибрежных районов и некоторых мелководных морей (например, Азовское море). В местах впадения крупных рек, несущих большое количество взвешенных частиц, цвет воды принимает жёлтые и коричневые оттенки. Речной сток, насыщенный гуминовыми и фульвокислотами, может обусловливать темно-коричневый цвет морской воды (характерный, например, для вод Белого моря).

Прозрачность определяется качественно и количественно. Качественно прозрачность определяется путём сравнения испытуемой пробы воды с дистиллированной водой. При количественном определении прозрачности питьевой воды по «кресту» или по «шрифту», в лабораторных условиях за прозрачность принимается толщина слоя воды в градуированной стеклянной трубке или цилиндре Снеллена, через который различим стандартный шрифт с высотой букв 3,5 мм или юстировочная метка (определение по кресту)[1][2]. Если шрифт не виден, высоту столба воды в цилиндре уменьшают, выпуская воду через нижнюю трубку с зажимом, пока шрифт не станет видимым. Высота столба воды в сантиметрах, при которой возможно чтение шрифта, выражает прозрачность воды по методу Снеллена. Между прозрачностью по кресту, прозрачностью по шрифту и содержанием взвешенных веществ существует определенная взаимосвязь, позволяющая приблизительно определеть концентрацию взвеси в воде[3] Этот же метод используется и при полевых исследованиях вод суши, особенно при санитарно-гигиенических исследованиях и оценке эффективности очистки воды. Однако, согласно ГОСТ 3351-74[4], вместо измерений прозрачности для питьевой воды стандартными являются фотоколориметрические измерения мутности.

Диск Секки

Классический полевой метод определения прозрачности в глубоких водоемах — по глубине исчезновения из вида плоского диска белой или чёрно-белой окраски диаметром 20-40 см (диска Секки), предложенного как стандартный метод итальянским священником и астрономом Анджело Секки. Его опускают на такую глубину, чтобы он полностью исчез из виду, эта глубина и считается показателем прозрачности в гидрологии и океанологии. Для более точного определения записывают два отсчета: глубину исчезновения и глубину появления диска вновь при поднятии троса. Средняя величина этих значений принимается за относительную прозрачность воды в данном районе.

Диск Секки для измерения прозрачности был впервые применён капитаном Чиальди (итал. Alessandro Cialdi), командующим Папским флотом 20 апреля 1865 года[5]. Однако, первые регулярные измерения прозрачности морской воды были сделаны в Тихом океане во время русской кругосветной экспедиции на бриге «Рюрик» (1815 — 1818 годы) под командованием лейтенанта О. Е. Коцебу путём опускания на глубину белой тарелки на тросе[6]. В настоящее время диск Секки используется при рутинных измерениях, несмотря на то, что существуют и широко применяются также электронные приборы для измерения прозрачности воды (трансмиссометры).

Максимальная величина прозрачности океанических вод (80 м) отмечена в море Уэдделла у берегов Антарктиды осенью (антарктической весной) 1986 г. немецкими учёными в экспедиции на научно-исследовательском ледоколе «Полярная звезда» («Поларштерн»)[7]. Наибольшие измеренные величины прозрачности в Саргассовом море (Атлантический океан) — 66 м, в Индийском океане 40-50 м, в Тихом океане 62 м[8], восточной части Средиземного моря — 53 м[9].

Теоретически, в дистиллированной воде диск Секки должен исчезать из вида на глубине около 80 м[10][11].

Ссылки

1. ↑ Мутность и прозрачность
2. ↑ Методические рекомендации. Определение температуры, запаха, окраски (цвета) и прозрачности в сточных водах, в том числе очищенных сточных, ливневых и талых. ПНД Ф 12.16.1-10
3. ↑ Прозрачность
4. ↑ «ГОСТ 3351-74. Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности»
5. ↑ Tyler, J. E. The Secchi disc (англ.) // Limnology and Oceanography. — 1968. — Vol. 13. — P. 1-6.
6. ↑ Союз Кругосветчиков России. Хроника кругосветок россиян 1806—1821 г.г.
7. ↑ Gieskes, W. W. C., Veth, C., Woehrmann, A., Graefe, M. Secchi disc visibility world record shattered (англ.) // EOS. Transactions, American Geophysical Union. — 1987. — Vol. 68(9). — P. 123. — DOI:10.1029/EO068i009p00123-01.
8. ↑ Маньковский В. И. Элементарная формула для оценки показателя ослабления света в морской воде по глубине видимости белого диска (рус.) // Океанология. — 1978. — Т. 18(4). — С. 750–753.
9. ↑ Berman, T., Walline, P. D., Schneller, A. Secchi disk depth record: A claim for the eastern Mediterranean (англ.) // Limnology and Oceanography. — 1985. — Vol. 30(2). — P. 447-448.
10. ↑ Парсонс Т. Р., Такахаши М., Харгрейв Б. Биологическая океанография. — Москва: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. — С. 432.
11. ↑ Smith, R. C., Baker, K. S. Optical properties of the clearest natural waters (200-800 nm) (англ.) // Applied optics. — 1981. — Vol. 20(2). — P. 177-184. — DOI:10.1364/AO.20.000177.

ru.wikipedia.org

А = е – α · ( т1 – т2 ) · в

где А – абсолютная влажность воздуха, г/ м 3 ; Е – максимальная влажность воздуха по показаниям влажного термометра; α – психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха; Т₁ – температура по сухому термометру,оС; Т₂– температура по влажному термометру,оС; В – барометрическое давление в момент определения, мм. рт. ст.

Таблица психрометрических коэффициентов

Аспирационный психрометр Ассмана состоит из двух одинаковых термометров, резервуары которых окружены двумя металлическими гильзами для защиты от тепловой радиации, а также фибровой прослойкой для защиты от теплопроводности оправы. Гильзы переходят в общую трубку с небольшим аспирационным вентилятором у верхнего конца. Вентилятор приводится в движение пружиной, которую заводят ключом и покрыт колпачком. При работе вентилятора воздух просасывается снизу через гильзу в общий воздухопровод с постоянной скоростью 4 м/с.

Отсчет показаний сухого и влажного термометров с точностью до 0,10 С производят через 10-15 мин. Запись показаний термометров психрометра производят летом через 4-5 минут, а зимой через 15 минут после начала работы.

Абсолютная влажность определенная психрометром Ассмана, рассчитывается по формуле:

А = е – 0,5 · ( т1 – т2 ) · в/755

где 0,5 – постоянный психрометрический коэффициент; 755 – среднее барометрическое давление /мм. рт. ст./.

После определения абсолютной влажности вычисление относительной влажности /R/ производят по приведенной ранее формуле. Можно получить суточные или недельные данные об относительной влажности воздуха непосредственно, без дополнительных вычислений, с помощью гигрографов на специальной диаграмной ленте. Принцип работы гигрографа основан на свойстве обезжиренного пучка волос в арфовой системе, изменять длину в зависимости от повышения или снижения влажности воздуха.

Изменения длины пучка волос через передаточный механизм действует на стрелку с пером в виде лодочки заполненной специальными чернилами, которое поднимаясь и опускаясь, чертит на ленте вращающегося барабана гигрограмму. Лента гигрографа разграфлена по горизонтали на недели, дни и часы, а по вертикали на показатели относительной влажности от 0 % до 100 %.

Рис.4. Психрометры. А – Августа (статический); б – Ассмана (динамический)

StudFiles.ru

Соотношение данных, полученных при определении прозрачности воды по кольцу и по шрифту Снеллена

При оценке мутности особое внимание обращают на характер осадка, который определяют визуально: хлопьевидный, илистый, песчаный, серый, бурый, черный, незначительный, большой, очень большой. В последнем случае из­меряют его толщину (мм).

Между прозрачностью и мутностью воды существует определенная зави­симость. Зная величину прозрачности воды, можно сделать перерасчет на мутность, и наоборот (табл. 37).

Таблица 37

Показатели прозрачности и мутности воды

Определение взвешенных веществ. Не менее 1 л воды пропускают через беззольный фильтр диаметром 9 см, предварительно его высушивают при температуре 150°С до постоянной массы с точностью 0,0002 г. После филь­трации его снова высушивают при той же температуре до постоянной массы. По разнице и массе фильтра определяют содержание взвешенных частиц в исследуемой воде (мг/л). Для установления содержания минеральных веществ в 1 л исследуемой воды фильтр с осадком помещают во взвешенный фарфоровый тигель, осто­рожно сжигают, прокаливают, а затем охлаждают и взвешивают. Уровень органических соединений в исследуемой воде находят, вычитая из общего показателя взвешенных веществ количество минеральных. В последнее вре­мя для этой цели применяют мембранные фильтры (вместо беззольных), используемые при бактериологическом анализе воды.

Определение содержания сухого остатка. Пропущенные через без­зольный фильтр 500 мл воды выпаривают на водяной бане при постепенном подливании. Для выпаривания используют платиновую или фарфоровую чашку диаметром 7-8 см, взвешенную с точностью до 0,001 г.

Чашку с сухим остатком переносят в сушильный шкаф при температуре 1100С. Высушивают до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не больше 0,001 г. Сухой остаток (X) определяют по формуле (мг/л):

где М — масса чашки с сухим остатком, мг; М₁ — масса пустой чашки, мг; Y — объем воды, взятой для выпаривания, мл; 1000 — перерасчет на 1 л.

Активная реакция (рН). Под активной реакцией среды понимают содер­жание свободных активных ионов водорода. Концентрацию их принято вы­ражать величиной рН, которая представляет собой десятичный логарифм количества ионов водорода, взятый с обратным знаком. Уровень водородных ионов определяют в интервале от 1 до 10 в 14-й степени, что соответствует рН от 1 до 14. Величина рН 7 отвечает нейтральному состоянию раствора. Меньшее ее значение — кислотное, а более высокое — щелочное.

Н₂О → Н+ + ОН-

Величину рН определяют колориметрическим и электрометрическим методами.

Для ориентировочного определения рН применяют универсальный инди­катор (РКС) со шкалой сравнения, а также различные лакмусовые бумажки. Последние смачивают водой и цвет сравнивают с бумажной цветной шкалой (для рН от 1 до 10).

Индикаторные бумажки «Рифан», «Фан» обильно увлажняют водой и сравнивают цвет средней части (полоски без цифр) с цветной шкалой, имею­щей цифровое обозначение величины рН.

Универсальный индикатор выпускают в виде порошка или спиртового раствора для определения рН от 2 до 10. При отсутствии готового индикато­ра его можно приготовить из 0,1%-го раствора: метилового красного — 5 мл, диметиламиназобензола — 15 мл, бромтимолового синего — 20 мл, фенолфталеина — 20 мл и тимолфталеина — 20 мл.

В чистую пробирку наливают 3-5 мл исследуемой воды и добавляют 2-3 капли индикатора, перемешивают и определяют рН: 2 — соответствует красно-розовой окраске, 3 — красно-оранжевой, 4 — оранжевой, 5 — желто- оранжевой, 6 — лимонно-желтой, 7 — желто-зеленой, 8 — зеленой, 9 — сине-зеленой, 10 — фиолетовой.

Для наиболее точного определения рН пользуются лабораторным рН-метром или потенциометром. Принцип их работы основан на том, что между двумя электродами, погруженными в исследуемую воду, возникает разность потенциалов, пропорциональная концентрации ионов водорода. Величину потенциала отсчитывают по шкале прибора в единицах рН.

StudFiles.ru

Метод количественного определения прозрачности

Метод количественного определения прозрачности (метод Снеллена) основан на измерении высоты водяного столба, при которой еще можно визуально различить (прочесть) черный шрифт высотой 3,5 мм и шириной линии 0,35 мм на белом фоне или увидеть метку (например, черный крест на белой бумаге).

Образец шрифта для определения прозрачности:

«Настоящий стандарт устанавливает методы определения общих физических свойств хозяйственно-питьевой воды: запаха, вкуса и привкуса, температуры, прозрачности, мутности, взвешенных веществ и цветности.

5 4 1 7 8 3 0 9»

Примечание - Проведению анализа могут мешать вещества, окрашивающие воду, а также пузырьки воздуха.

Оборудование:

- ламинированный образец шрифта, образец исследуемой воды;

- цилиндр, высотой не менее 30 см.

Выполнение анализа:

- пробу воды тщательно взболтать;

- налить воду в цилиндр на высоту, предположительно отвечающую прозрачности воды;

- поставить цилиндр неподвижно над шрифтом так, чтобы он находился в 4 см от дна. Смотря сверху через толщу воды, добавлять или отливать воду для нахождения предельной высоты столба воды, при которой чтение шрифта ещё возможно. Прозрачность по Снеллену выражается в сантиметрах, высота столба с точностью до 0,5 см;

- по окончании определения пробу воды из цилиндра перелить в колбу, цилиндр сполоснуть чистой водой.

Международный стандарт ИСО 7027 описывает также полевой метод определения мутности (а также прозрачности) воды с использованием специального диска (диск Секки), который отлит из бронзы (или другого металла с большим удельным весом), покрытый белым пластиком или белой краской и прикрепленный к цепи (стержню, нерастягивающемуся шнуру и т.п.).

Диск обычно имеет диаметр 200 мм с шестью отверстиями, каждое диаметром 55 мм, расположенными по кругу диаметром 120 мм (рисунок 1). При определении мутности с помощью диска его опускают в воду настолько, чтобы он был едва заметен.

Рисунок 1 - Определение прозрачности воды с помощью диска Секи

Измеряют максимальную длину погруженной цепи (шнура), при которой диск ещё заметен. Измерения повторяют несколько раз, т.к. возможно мешающее влияние отражения света от водной поверхности. Данный метод удобен тем, что позволяет использовать для анализа мосты, наклоненные над водой деревья, обрывистые берега и др.

studopedia.ru

Вот как определить прозрачность воды по"кольцу"- я знаю, а кто-нить знает как это делается "по шрифту"?

Алексей бараев

Я вот не знаю - как это "по кольцу", но вот по диску Секки и по шрифту определял неоднократно :)
-------------------------
Прозрачность воды по диску Секки, по кресту, по шрифту. Мутность воды. Запах воды. Цветность воды.
# Прозрачность воды

В воде находятся взвешенные вещества, которые уменьшают ее прозрачность. Существуют несколько методов определения прозрачности воды.

1. По диску Секки. Чтобы измерить прозрачность речной воды, применяют диск Секки диаметром 30 см, который опускают на веревке в воду, прикрепив к нему груз, чтобы диск уходил вертикально вниз. Вместо диска Секки можно применять тарелку, крышку, миску, положенные в сетку. Диск опускается до тех пор, пока он не будет виден. Глубина, на которую вы опустили диск, и будет показателем прозрачности воды.
2. По кресту. Находят предельную высоту столба воды, через которую просматривается рисунок черного креста на белом фоне с толщиной линий равной 1 мм, и четырех черных кружочков диаметром равным 1 мм. Высота цилиндра, в котором проводится определение, должно быть не менее 350 см. На дне его расположена фарфоровая пластинка с крестом. Нижняя часть цилиндра должна быть освещена лампой в 300 Вт.
3. По шрифту. Под цилиндр высотой 60 см и диаметром 3-3,5 см подкладывают стандартный шрифт на расстоянии 4 см от дна, исследуемую пробу наливают в цилиндр, так чтобы можно было прочитать шрифт, и определяют предельную высоту столба воды. Метод количественного определения прозрачности основан на определении высоты водяного столба, при которой еще можно визуально различить (прочесть) черный шрифт высотой 3,5 мм и шириной линии 0,35 мм на белом фоне или увидеть юстировочную метку (например, черный крест на белой бумаге) . Используемый метод является унифицированным и соответствует ИСО 7027.