Оценка формирования поля мутности, страница 7

По принципу действия приборы разделяются на три группы: нефелометры, турбидиметры и приборы, построенные на принципе светорассеяния под малыми углами.

В нефелометрических измерениях характер взаимодействия света и взвешенных частиц зависит от относительного показателя преломления коэффициента поглощения вещества частиц, размеров частиц, длины волны падающего света и условий измерения. Известно, что уравнение Релея характеризует интенсивность рассеянного излучения частицами, имеющими размер, меньший длины волны света. В этом случае преобладает доля рассеянной энергии по сравнению с отраженной.

С увеличением размера частиц доля рассеянной энергии уменьшается и при достижении частицами размера, соизмеримого с длиной волны, определяется теорией Ми []. При более крупных частицах влияние волновой природы света сказывается меньше, и действуют в основном свойства и формулы геометрического отражения. В этом  случае некоторая доля света, падающего на частицу, отражается, а остальная часть проходит внутрь частицы, где делится в свою очередь, на доли поглощенную и прошедшую свободно. Эксперименты показывают, что при повышении концентрации суспензии более 0,2 кг/м3 чувствительность нефелометра значительно снижается и его использование в этом диапазоне нецелесообразно.

В отличие от нефелометров турбидиметры, измеряющие интенсивность проходящего через суспензию светового потока, нечувствительны к малым мутностям, а их максимальный сигнал соответствует "нулевой" мутности. Показания турбидиметрических приборов зависит от длины волны света. Турбидиметры требуют индивидуальной градуировки с использованием конкретных технологических суспензий. Статические характеристики турбидиметров нелинейны.

Метод светорассеяния под малыми углами основан на связи индикатрисы рассеянного частицами света с их функцией распределения по размерам. Этот метод дает не только информацию о концентрации частиц, но и об их гранулометрическом составе.

В России мутность воды определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результат измерений выражают в мг/дм3 при использовании основной стандартной суспензии каолина или в ЕМ/дм3 (единицы мутности на дм3) 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/дм3 ( см. рисунки 3.2 – 3.3 ).

Рисунок 3.2 – Типовой вертикальный профиль температуры, солености и мутности на одной из станций. Пролив Бьеркезунд, сентябрь 2004 год.


                           

Распределение мутности в поверхностном слое                               Распределение мутности в придонном слое.

Рисунок 3.3 - Распределение оптической мутности (FTU) в поверхностном и придонном слоях. Пролив Бьеркезунд, октябрь 2004 год.


3.2.2. Стандартное определение мутности (отбор проб)

Отбор проб воды осуществляется при помощи батометров. Пробы не консервируют и определение взвешенных веществ проводят в лабораторных условиях, как можно в более короткий срок после отбора проб.

Определение взвешенных веществ основано на фильтровании пробы воды через мембранный фильтр или бумажный фильтр и взвешивании полученного осадка после высушивания его до постоянной массы [].

Таким образом, массовую концентрацию взвешенных веществ в воде, мг/дм3, рассчитывают по формуле:

                                                                                            (3.8)

где Сх - массовая концентрация взвешенных веществ, мг/ дм3;

 - масса фильтра с осадком взвешенных веществ, г;

 - масса фильтра без осадка, г;

V- объем профилированной пробы воды, дм3

Нормы погрешности при выполнении измерений массовой концентрации взвешенных веществ в природных водах в диапазоне 1-10 мг/дм3 составляют +25 %, свыше 10-100 мг/дм3 составляют +15%, свыше 100 мг/дм3 составляют +5%; при измерении в сточных водах нормы погрешности составляют +20% в диапазоне 5-50 мг/дм3, +10%- свыше 50-5000 мг/дм3 и +5% свыше 5000 мг/дм3 .