کدورت یک شاخص کلیدی کیفیت آب است که منعکس کننده شفافیت یا تیرگی آب ناشی از ذرات معلق مانند گل و لای، جلبک و میکروارگانیسمها میباشد. این ذرات نور را پراکنده و جذب میکنند، شفافیت را کاهش میدهند و به طور بالقوه آلایندههای مضر را در خود جای میدهند. اندازه گیری کدورت در آب برای نظارت بر سلامت محیط زیست، اطمینان از آب آشامیدنی سالم و مدیریت فرآیندهای تصفیه فاضلاب ضروری است. در این بررسی از وبسایت «رسوب آب» در مورد اهمیت و روشهای اندازه گیری کدورت در آب صحبت میکنیم.
کدورت در آب چیست؟
کدورت (Turbidity) در آب به تیرگی یا کدورت آن اشاره دارد که ناشی از وجود ذرات معلق مانند گل و لای، خاک رس، مواد آلی، جلبکها و میکروارگانیسمها است. این ذرات نور را پراکنده میکنند و شفافیت آب را کاهش میدهند. کدورت با استفاده از واحدهای کدورت نفلومتریک (NTU) اندازه گیری میشود، که مقادیر بالاتر NTU نشان دهنده کدورت بیشتر آب است. منابع رایج کدورت شامل فرسایش خاک، رواناب شهری، تخلیه فاضلاب و فعالیت بیولوژیکی در بدنه آب است.
سطح بالای کدورت میتواند پیامدهای زیست محیطی و بهداشتی قابل توجهی داشته باشد. در اکوسیستمهای آبی، افزایش کدورت نفوذ نور را کاهش میدهد، مانع فتوسنتز در گیاهان غوطه ور میشود و زنجیرههای غذایی را مختل میکند. برای انسان، آب کدر میتواند میزبان عوامل بیماری زای مضر باشد، زیرا ذرات معلق ممکن است میکروارگانیسمها را از فرآیندهای ضدعفونی محافظت کنند و خطراتی را برای ایمنی آب آشامیدنی ایجاد کنند. بنابراین، نظارت و مدیریت کدورت برای محافظت از سلامت محیط زیست و عمومی بسیار مهم است.
اهمیت اندازه گیری کدورت در آب
اندازه گیری کدورت برای ارزیابی کیفیت آب ضروری است زیرا نشان دهنده وجود ذرات معلق مانند گل و لای، خاک رس، جلبک و میکروارگانیسمهایی است که نور را پراکنده میکنند و شفافیت آب را کاهش میدهند. سطح بالای کدورت میتواند مانع نفوذ نور خورشید شود، فتوسنتز گیاهان آبزی را تحت تأثیر قرار دهد و اکوسیستمها را مختل کند. علاوه بر این، کدورت بالا میتواند باکتریهای مضر را از فرآیندهای ضدعفونی محافظت کند و خطراتی را برای سلامت انسان ایجاد کند. بنابراین، نظارت بر کدورت برای اطمینان از آب آشامیدنی سالم و حفظ تعادل اکولوژیکی بسیار مهم است.
روشهای مختلفی برای اندازه گیری کدورت استفاده میشود، از ابزارهای سادهای مانند دیسک سچی گرفته تا ابزارهای پیشرفتهای مانند نفلومتر. این دستگاهها پراکندگی نور ناشی از ذرات معلق را تشخیص میدهند و خوانشهای کمی کدورت را ارائه میدهند. نظارت منظم بر کدورت به شناسایی منابع آلودگی، ارزیابی اثربخشی فرآیندهای تصفیه آب و رعایت مقررات زیست محیطی کمک میکند. با ردیابی سطح کدورت، مدیران کیفیت آب میتوانند تصمیمات آگاهانهای برای محافظت از سلامت عمومی و حفظ محیطهای آبی بگیرند.
روشهای اندازه گیری کدورت در آب
اندازه گیری کدورت در آب برای ارزیابی کیفیت آب ضروری است، زیرا نشان دهنده وجود ذرات معلق است که میتوانند بر زندگی آبزیان و سلامت انسان تأثیر بگذارند. روشهای مختلفی برای اندازه گیری کدورت وجود دارد که هر کدام اصول، کاربردها، مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند. در زیر برخی از روشهای رایج استفاده شده آمده است:
1. روش نفلومتری
روش نفلومتری به طور گسترده شناخته شده است و به عنوان استاندارد اندازه گیری کدورت، به ویژه در تجزیه و تحلیل آب آشامیدنی، در نظر گرفته میشود. این روش شامل تاباندن پرتو نور از طریق یک نمونه آب و اندازه گیری شدت نور پراکنده شده با زاویه 90 درجه توسط ذرات موجود در آب است. نور پراکنده شده توسط یک آشکارساز نوری شناسایی میشود و کدورت بسته به منبع نور مورد استفاده، در واحدهای کدورت نفلومتری (NTU) یا واحدهای نفلومتری فرمازین (FNU) تعیین میشود. این روش بسیار حساس است و اندازه گیریهای دقیقی را، به ویژه برای سطوح کدورت پایین، ارائه میدهد.
اندازه گیریهای نفلومتری با استانداردهای نظارتی، مانند روش EPA 180.1، مطابقت دارند و آنها را برای کاربردهایی که نیاز به رعایت دقیق دستورالعملهای کیفیت آب دارند، مناسب میکنند. با این حال، دقت این روش میتواند تحت تأثیر وجود ذرات رنگی یا موادی که نور را جذب میکنند، قرار گیرد و به طور بالقوه منجر به تخمین کمتر از حد کدورت شود. کالیبراسیون منظم با محلولهای استاندارد برای حفظ دقت اندازه گیری ضروری است.
2. روش کدورت سنجی
روش کدورت سنجی از روشهای اندازه گیری کدورت در آب است ه کاهش شدت نور را هنگام عبور از یک نمونه آب اندازه گیری میکند و بر میزان نوری که جذب یا منتقل میشود به جای پراکندگی تمرکز دارد. این رویکرد به ویژه برای نمونههایی با سطوح کدورت بالاتر مفید است، جایی که پراکندگی نور در مقایسه با جذب، اهمیت کمتری پیدا میکند. نتایج معمولاً با واحدهایی مانند واحدهای کدورت فرمازین (FTU) بیان میشوند.
در حالی که روش کدورت سنجی ساده و مقرون به صرفه است و آن را برای کاربردهای صنعتی مناسب میکند، در سطوح کدورت پایینتر دقت کمتری دارد. علاوه بر این، وجود مواد رنگی در نمونه میتواند با جذب نور در اندازه گیری اختلال ایجاد کند و منجر به عدم دقت بالقوه شود. بنابراین، این روش در مواردی که کدورت بالا مورد انتظار است و دقت در سطوح پایین اهمیت کمتری دارد، به بهترین شکل اعمال میشود.
۳. روش کدورت نسبی
روش کدورت نسبی با ارزیابی نور پراکنده و عبوری، جنبههایی از اندازه گیریهای نفلومتری و کدورت سنجی را ترکیب میکند. با محاسبه نسبت این اندازه گیری ها، این روش درک جامع تری از کدورت، به ویژه در نمونههایی با اندازه و ترکیب ذرات متفاوت، ارائه میدهد. این رویکرد دقت اندازه گیری را در طیف وسیعی از سطوح کدورت افزایش میدهد.
روش نسبی به ویژه در شرایطی که نمونهها ممکن است حاوی ذرات رنگی یا ترکیبی از اندازه ذرات باشند، مفید است، زیرا تأثیر چنین متغیرهایی را بر اندازه گیری کاهش میدهد. با این حال، پیچیدگی و هزینه ابزارهایی که قادر به انجام اندازه گیریهای نسبی هستند در مقایسه با دستگاههای استاندارد نفلومتری یا کدورت سنجی بیشتر است. بنابراین، استفاده از آن اغلب در کاربردهایی که دقت بالا در شرایط مختلف نمونه مورد نیاز است، توجیه میشود.
۴. روش پراش لیزر
روش پراش لیزر از روشهای اندازه گیری کدورت در آب است که از پرتو لیزر برای اندازه گیری زاویه و شدت نور پراکنده شده توسط ذرات در یک نمونه آب استفاده میکند. این تکنیک نه تنها کدورت را ارزیابی میکند، بلکه اطلاعات دقیقی در مورد توزیع اندازه ذرات نیز ارائه میدهد و آن را در تحقیقات و محیطهای صنعتی که درک ویژگیهای ذرات ضروری است، ارزشمند میسازد.
در حالی که پراش لیزر دقت بالا و بینشهای دقیقی ارائه میدهد، تجهیزات مورد نیاز معمولاً گران و پیچیده هستند. در نتیجه، این روش کمتر برای پایش معمول کدورت استفاده میشود و بیشتر برای کاربردهای تخصصی که در آنها تجزیه و تحلیل دقیق ذرات ضروری است، مناسب است.
۵. روش پراکندگی برگشتی
روش پراکندگی برگشتی نوری را اندازه گیری میکند که به سمت منبع نور پراکنده میشود، نه با زاویه ۹۰ درجه. این رویکرد به ویژه برای اندازه گیری سطوح بالای کدورت مؤثر است، زیرا میتواند نور پراکنده شده را حتی زمانی که نمونه برای اندازه گیریهای سنتی نفلومتری بیش از حد کدر است، تشخیص دهد.
حسگرهای پراکندگی برگشتی معمولاً در پایش دریایی و محیطی استفاده میشوند، جایی که نمونههای آب اغلب به دلیل رسوبات معلق و مواد آلی کدورت بالایی دارند. با این حال، این روش برای سطوح کدورت پایین دقت کمتری دارد و میتواند تحت تأثیر نوع و شکل ذرات موجود در آب قرار گیرد. بنابراین، اگرچه در زمینههای خاص مفید است، اما ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به اندازه گیری دقیق در کدورت پایین دارند، مناسب نباشد.
6. روش دیسک سچی
دیسک سچی از روشهای اندازه گیری کدورت در آب است. این روش یک تکنیک ساده و کم هزینه است که برای تخمین شفافیت آب استفاده میشود، که به طور غیرمستقیم به کدورت مربوط میشود. یک دیسک دایره ای، معمولاً به قطر 30 سانتی متر و با ربعهای سیاه و سفید متناوب رنگ آمیزی شده، تا زمانی که دیگر قابل مشاهده نباشد، در آب فرو میرود. عمقی که در آن دیسک ناپدید میشود، که به عنوان عمق سچی شناخته میشود، تخمینی از شفافیت آب ارائه میدهد.
در حالی که روش دیسک سچی آسان برای استفاده است و به حداقل تجهیزات نیاز دارد، فقط یک تخمین تقریبی از کدورت ارائه میدهد و تحت تأثیر عواملی مانند شرایط نور محیط و تغییرپذیری ناظر قرار میگیرد. این روش برای نظارت بر آبهای بزرگ، مانند دریاچهها و اقیانوس ها، که در آنها ارزیابی سریع شفافیت آب مورد نیاز است، به جای اندازه گیری دقیق کدورت، مناسبتر است.
۷. روش شمع جکسون
روش شمع جکسون یکی از اولین تکنیکهای توسعه یافته برای اندازه گیری کدورت است. در این روش، یک شمع زیر یک لوله شفاف پر از نمونه آب قرار میگیرد. آب تا زمانی که شعله دیگر از بالا قابل مشاهده نباشد، اضافه میشود و کدورت بر اساس ارتفاع ستون آب تخمین زده میشود.
اگرچه از نظر تاریخی قابل توجه است، اما روش شمع جکسون به دلیل ذهنی بودن و عدم دقت آن تا حد زیادی منسوخ شده است. تغییرات در درک ناظر و شرایط روشنایی محیط میتواند منجر به نتایج متناقض شود. ابزارهای مدرن جایگزین این روش شده اند، اما همچنان بخش قابل توجهی از تاریخ ارزیابی کیفیت آب است.
اندازه گیری کدورت در آب در آزمایشگاههای رسوب آب