Прозрачность воды
Прозрачность - величина, косвенно обозначающая количество взвешенных частиц и других загрязнителей в океанической воде. Определяется по глубине исчезновения плоского белого диска диаметром 30 см. Прозрачность воды определяются её избирательной способностью поглощать и рассеивать световые лучи и зависят от условий освещения поверхности, изменения спектрального состава и ослабления светового потока. 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 замкнутых морей. В местах впадения крупных рек, несущих большое количество взвешенных частиц, цвет воды принимает жёлтые и коричневые оттенки. Максимальная величина относительной прозрачности (66 м) отмечена в Саргассовом море (Атлантический океан); в Индийском океане она составляет 40-50 м, в Тихом океане 59 м. В общем, в открытой части океана прозрачность уменьшается от экватора к полюсам, но и в полярных районах она может быть значительной.
Прозра́чность воды́ - показатель, характеризующий способность воды пропускать свет . В лабораторных условиях за прозрачность принимается толщина слоя воды, через который различим стандартный шрифт.
В естественных водоёмах для оценки прозрачности пользуются диском Секки. Это белый металлический диск диаметром 30 см. Его опускают на такую глубину, чтобы он полностью исчез из виду, эта глубина и считается прозрачностью. Подобный способ измерения был впервые применён в ВМС США в году. В настоящее время существует также ряд электронных приборов для измерения прозрачности воды.
Прозрачность обычно определяется мутностью воды и её цветом.
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Мимоза
- Мантия
Смотреть что такое "Прозрачность воды" в других словарях:
ПРОЗРАЧНОСТЬ ВОДЫ - способность воды пропускать свет. Обычно измеряется диском Секки. Зависит в основном от концентрации взвешенных и растворенных в воде органических и неорганических веществ. Может резко снижаться в результате антропогенного загрязнения и… … Экологический словарь
Прозрачностью морской воды называют отношение потока излучения, прошедшего в воде без изменения направления путь, равный единице, к потоку излучения, вошедшему в воду в виде параллельного пучка. Прозрачность морской воды тесно связана с коэффициентом пропускания Т морской воды, под которым понимается отношение потока излучения, пропущенного некоторым слоем воды I z , к потоку излучения, упавшему на этот слой I 0 , т.е. Т = =e - с z . Способность пропускать свет противоположна ослаблению света, а коэффициент пропускания является мерой того, сколько света проходит путь определенной длины в морской воде. Тогда прозрачность морской воды будет Θ=e - с, это означает, что она связана с показателем ослабления света с.
Наряду с указанным физическим определением прозрачности используется понятие условной (или относительной) n розрачности, под которым понимают глубину прекращения видимости белого диска диаметром 30 см (диска Секки).
Глубина исчезновения белого диска или относительная прозрачность связана с физическим понятием прозрачности, поскольку та и другая характеристики зависят от коэффициента ослабления света.
Физическая природа исчезновения диска на определенной глубине заключается в том, что при проникновении светового потока в толщу воды происходит его ослабление за счет рассеяния и поглощения. При этом с увеличением глубины происходит увеличение потока рассеянного света в стороны (за счет рассеяния высших порядков). На некоторой глубине рассеянный в стороны поток оказывается равным потоку прямого света. Следовательно, если опускать диск ниже этой глубины, то поток, рассеянный в стороны, будет больше основного потока, идущего вниз, и диск перестает быть видимым.
По расчетам академика В.В.Шулейкина, глубина, на которой выравниваются энергии основного потока и потока, рассеянного в стороны, соответствующая глубине исчезновения диска, равна для всех морей двум натуральным длинам ослабления света. Иными словами, произведение показателя рассеяния на прозрачность есть величина постоянная и равная 2, т. е. k λ × z = 2, где z - глубина исчезновения белого диска. Это соотношение дает возможность связать условную характеристику морской воды - относительную прозрачность с физической характеристикой - показателем рассеяния k λ . Так как показатель рассеяния входит составной частью в показатель ослабления, оказывается возможным связать также относительную прозрачность и с показателем ослабления, а, следовательно, и с физическими характеристиками прозрачности. Но поскольку между показателями поглощения и рассеяния нет прямой пропорциональности, то в каждом море связь показателя ослабления с прозрачностью будет своя.
Относительная прозрачность зависит от высоты, с которой производятся наблюдения, состояния поверхности моря, условий освещенности.
С увеличением высоты наблюдений относительная прозрачность увеличивается благодаря уменьшению влияния отраженного от поверхности моря светового потока, который мешает наблюдениям.
При волнении происходит увеличение отраженного потока и ослабление потока, проникающего в глубь моря, что приводит к уменьшению относительной прозрачности. Это было замечено еще в древности искателями жемчуга, которые ныряли на дно моря с набранным в рот оливковым маслом. Масло, выпущенное ими изо рта, всплывало на поверхность моря, сглаживало мелкие волны и улучшало освещенность дна.
При отсутствии облачности относительная прозрачность уменьшается, так как наблюдения затрудняются солнечными бликами. Мощная кучевая облачность значительно уменьшает падающий на поверхность моря световой поток, что также уменьшает относительную прозрачность. Наиболее благоприятные условия освещения создаются при наличии перистых облаков.
Наибольшее количество оптических наблюдений относится к измерениям относительной прозрачности белым диском.
Относительная прозрачность сильно меняется в зависимости от содержания взвешенных частиц в морской воде. В прибрежных богатых планктоном водах относительная прозрачность не превышает нескольких метров, а в открытом океане достигает десятков метров.
Самые прозрачные воды наблюдаются в субтропическом поясе Мирового океана. В Саргассовом море относительная прозрачность составляет 66.5 м, и это море считается эталоном прозрачности. Такая высокая прозрачность в субтропическом поясе связана с почти полным отсутствием взвешенных частиц и слабым развитием планктона. В море Уэдделла и в Тихом океане вблизи островов Тонга была измерена еще более высокая прозрачность – 67 м. В умеренных и высоких широтах относительная прозрачность достигает 10-20 м.
В морях прозрачность колеблется в значительных пределах. Так, в Средиземном море она достигает 60 м, Японском - 30 м, Черном – 28 м, Балтийском - 11-13 м. В бухтах и особенно вблизи устьев рек прозрачность составляет от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров.
При рассмотрении вопроса о цвете моря различают два понятия: цвет моря и цвет морской воды.
Под цветом моря понимается видимый цвет его поверхности. Цвет моря в сильной степени зависит от оптических свойств самой воды и от внешних факторов . Поэтому он изменяется в зависимости от внешних условий (освещенности моря прямым солнечным и рассеянным светом, от угла зрения, волнения, наличия примесей в воде и др. причин).
Собственный цвет морской воды есть следствие избирательного поглощения и рассеяния, т.е. он зависит от оптических свойств воды и толщины рассматриваемого слоя воды, но не зависит от внешних факторов . Учитывая избирательное ослабление света в море, можно рассчитать, что даже для чистой океанской воды на глубине 25 м солнечный свет будет лишен всей красной части спектра, затем при увеличении глубины отпадет желтая часть и цвет воды покажется зеленоватым, к глубине 100 м останется только синяя часть и цвет воды будет синим. Поэтому говорить о цвете воды можно тогда, когда рассматривается толща воды. При этом в зависимости от толщи воды цвет воды будет различным, хотя ее оптические свойства и не меняются.
Цвет морской воды оценивается с помощью шкалы цветности воды (шкала Фореля-Уле), которая состоит из набора пробирок с цветными растворами. Определение цвета воды состоит в визуальном подборе пробирки, цвет раствора которой ближе других к цвету воды. Цвет воды при этом обозначается номером соответствующей пробирки шкалы цветности.
Наблюдатель, стоящий на берегу или наблюдающий с борта судна, видит не цвет воды, а цвет моря. В этом случае цвет моря определяется соотношением величин и спектральным составом двух основных световых потоков, попадающих в глаз наблюдателя. Первый из них - это поток отраженного поверхностью моря светового потока, падающего от Солнца и небесного свода, второй - световой поток диффузного света, исходящего из глубин моря. Так как отраженный поток является белым, при его возрастании цвет моря становится менее насыщенным (белесоватым). Когда наблюдатель смотрит по вертикали вниз на поверхность, он видит поток диффузного света, а отраженный поток мал - цвет моря насыщенный. При перемещении взгляда к горизонту цвет моря становится менее насыщенным (белесоватым), приближаясь к цвету небосвода, благодаря возрастанию отраженного потока.
В океанах имеются огромные пространства воды темно-голубого цвета (цвет океанской пустыни), свидетельствующие об отсутствии в воде посторонних примесей и ее исключительной прозрачности. С приближением к берегам наблюдается постепенный переход к голубовато-зеленым, а в непосредственной близости от берегов - к зеленым и желто-зеленым тонам (цвет биологической продуктивности). Вблизи устья реки Хуанхэ, впадающей в Желтое море, преобладает желтый и даже бурый оттенок воды, обусловленный выносом рекой огромного количества желтого лесса.
Температура в водоисточниках определяется черпательным или обычным термометром, обернутым несколькими слоями марли. Термометр выдерживают в воде 15 минут на глубине взятия проб, после чего снимают показания.
Наиболее благоприятной температурой питьевой воды является 8-16°С.
Определение прозрачности
Прозрачность воды зависит от количества содержащихся в ней механических взвешенных веществ и химических примесей. Мутная вода всегда подозрительна в эпизоотическом и санитарном отношении. Существует несколько методов определения прозрачности воды.
Метод сравнения. В один цилиндр из бесцветного стекла наливают исследуемую воду, а в другой – дистиллированную. Вода может быть оценена как прозрачная, слабо прозрачная, слабо опалесцирующая, опалесцирующая, слабо мутная, мутная и сильно мутная.
Рис. 2. Диск Секки.
Метод диска. Для определения прозрачности воды непосредственно в водоеме пользуются белым эмалированным диском – диском Секки (рис. 2). При погружении в воду диска отмечают глубину, на которой он перестает быть видимым и при которой становится вновь заметным при извлечении. Средняя из этих двух величин показывает прозрачность воды в водоеме. В прозрачной воде диск остается видимым на глубине нескольких метров: в очень мутной воде он исчезает на глубине 25-30 см.Рис. 3. Калориметр.
Исследуемую воду после взбалтывания наливают в цилиндр. Затем смотрят сверху вниз через столб воды на шрифт, постепенно выпуская воду из крана калориметра, пока не станет возможным ясно видеть шрифт №1. Высота жидкости в цилиндре, выраженная в сантиметрах, является мерилом прозрачности. Вода считается прозрачной, если отчетливо виден шрифт через столб воды в 30 см. Вода с прозрачностью от 20 до 30 см считается слабо мутной, от 10 до 20 см – мутной, до 10 см для питьевых целей непригодна. Хорошая прозрачная вода после стояния не дает осадка.
Рис. 3. Определение прозрачности воды методом кольца.
Метод
кольца.
Прозрачность воды можно
определить при помощи кольца (рис. 3).
Для этого пользуются проволочным кольцом
диаметром 1-1,5 см и сечением проволоки
1 мм. Держа за рукоятку, проволочное
кольцо опускают в цилиндр с исследуемой
водой до тех пор, пока контуры его не
станут невидимыми. Затем линейкой
измеряют глубину (см), на которой кольцо
становится отчетливо видимым при
извлечении. Показателем допустимой
прозрачности считают 40 см. Полученные
данные «по кольцу» можно перевести в
показания «по шрифту» (табл. 1).Таблица 1
Перевод значений прозрачности воды «по кольцу» на значение «по шрифту»
Прозрачность воды по диску Секки, по кресту, по шрифту. Мутность воды. Запах воды. Цветность воды.
В воде находятся взвешенные вещества, которые уменьшают ее прозрачность. Существуют несколько методов определения прозрачности воды.
- 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.
- 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.
- 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.
Повышенную мутность вода имеет за счет содержания в ней грубодисперсных неорганических и органических примесей. Определяют мутность воды весовым методом, и фотоэлектрическим колориметром. Весовой метод заключается в том, что 500-1000 мл мутной воды профильтровывают через плотный фильтр диаметром 9-11 см. Фильтр предварительно высушивается и взвешивается на аналитических весах. После фильтрования фильтр с осадком высушивают при температуре 105- 110 градусов в течение 1,5 - 2 часов, охлаждают и вновь взвешивают. По разности масс фильтра до и после фильтрования рассчитывают количество взвешенных веществ в исследуемой воде.
В России мутность воды определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результат измерений выражают в мг/дм 3 при использовании основной стандартной суспензии каолина (мутность по каолину ) или в ЕМ/дм 3 (единицы мутности на дм 3) при использовании основной стандартной суспензии формазина. Последнюю единицу измерения называют также Единица Мутности по Формазину (ЕМФ) или в западной терминологии FTU (formazine Turbidity Unit). 1FTU=1ЕМФ=1ЕМ/дм 3 .
В последнее время в качестве основной во всем мире утвердилась фотометрическая методика измерения мутности по формазину, что нашло свое отражение в стандарте ISO 7027 (Water quality - Determination of turbidity). Согласно этому стандарту, единицей измерения мутности является FNU (formazine Nephelometric Unit). Агентство по Охране Окружающей Среды США (U.S. EPA) и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) используют единицу измерения мутности NTU (Nephelometric Turbidity Unit).
Соотношение между основными единицами измерения мутности следующее:
1 FTU(ЕМФ)=1 FNU=1 NTU
ВОЗ по показаниям влияния на здоровье мутность не нормирует, однако с точки зрения внешнего вида рекомендует, чтобы мутность была не выше 5 NTU (нефелометрическая единица мутности), а для целей обеззараживания - не более 1 NTU.
Запахи в воде могут быть связаны с жизнедеятельностью водных организмов или появляться при их отмирании - это естественные запахи. Запах воды в водоеме может обуславливаться также попадающими в него стоками канализации, промышленными стоками - это искусственные запахи.Сначала дают качественную оценку запаха по соответствующим признакам:
- болотный,
- землистый,
- рыбный,
- гнилостный,
- ароматический,
- нефтяной и т.д.
Силу запаха оценивают по 5 балльной шкале. Колбу с притертой пробкой заполняют на 2/3 водой и тотчас закрывают, интенсивно встряхивают, открывают и тотчас отмечают интенсивность и характер запаха.
Качественную оценку цветности производят, сравнивая образец с дистиллированной водой. Для этого в стаканы из бесцветного стекла наливают отдельно исследуемую и дистиллированную воду, на фоне белого листа при дневном освещении рассматривают сверху и сбоку, оценивают цветность как наблюдаемый цвет, при отсутствии окраски вода считается бесцветной.