JoVE Logo

Sign In

עמידות וסך מוצקים במים על פני השטח

Overview

מקור: מעבדות של מרגרט וורקמן וקימברלי פריי - אוניברסיטת דפול

עופרת ומוצקים כוללים הם מדידות קשורות המתייחסות לבהירות של מי פני השטח. עכוז הוא מדד עקיף של בהירות מים הקובע את כמות האור שיכול לעבור דרך המים. סך מוצקים הוא מדידה ישירה של חלקיקים מוצקים התלויים במים שנקבעו על ידי משקל.

רמות גבוהות של עכוז ומוצקים כוללים נגרמות על ידי סחף קרקע, הפרשת פסולת, נגר, או שינויים בקהילות אקולוגיות כולל צמיחה אצות או שפע של אורגניזמים בנטיים שיכולים לשבש משקעים עד למים. רמות גבוהות יותר של עכירות ומוצקים מושעים יכולות להוריד את איכות המים על ידי ספיגת חום הגורמת לעלייה בטמפרטורת המים ולירידה ברמות החמצן (מים חמים מכילים פחות חמצן). תנאים אלה יכולים גם לגרום לירידה בפוטוסינתזה כמו פחות אור שמש חודר את המים, מה שהופך את המים לא מסוגל לתמוך קצת חיים מימיים. מוצקים מושעים יכולים גם לסתום זימים, לחנוק ביצים, להפחית את שיעורי הצמיחה ולשבש מיקרו-מגורים של אורגניזמים ימיים רבים.

שיטה אחת למדידת עכוז כוללת שימוש בדיסק Secchi. דיסק סצ'י הוא דיסק מתכת עם רבעים חלופיים בשחור-לבן (איור 1). הוא מחובר לחבל עם סימונים של רגל אחת לאורכו. הדיסק יורד למים עד שלא ניתן עוד לראות אותו(איור 2). החיסרון של שיטה זו הוא שזה חייב להיעשות בשטח והפרוטוקול האידיאלי דורש תנאי שמש וכי אזור הבדיקה להיות מוצלל. בנוסף, אם יש מרחק גדול בין גדת הנהר למפלס המים, קשה להשתמש בדיסק Secchi. באמצעות צינורות עכוז, ניתן לאסוף מים ולאחר מכן לבצע את מדידות עכוז בחזרה במעבדה.

Figure 1
איור 1. עיצוב דיסק Secchi שונה המשמש במים מתוקים.

Figure 2
איור 2. סוגים שונים של דיסק Secchi. סגנון ימי משמאל וגרסת המים המתוקים מימין

Principles

עגמומיות היא מדידה יחסית שנקבעת על ידי מדידת כמות האור שיכולה לעבור דרך דגימת המים. ככל שהעכירות גבוהה יותר, כך פחות אור יעבור דרך המדגם וה"מעונן "יותר" המים יופיעו. רמות עכירות גבוהות יותר נגרמות על ידי חלקיקים מוצקים התלויים במים המפזרים אור במקום לאפשר לו להיות מועבר דרך המים. המאפיינים הפיזיים של חלקיקים מושעים יכולים להשפיע על העקר הכללי. חלקיקים גדולים יותר יכולים לפזר אור ולרכז אותו בכיוון קדימה, הגדלת עכוז על ידי יצירת הפרעות עם העברת אור דרך המים. גודל החלקיקים יכול להשפיע גם על איכות האור; גדלי חלקיקים גדולים יותר נוטים לפזר אורכי גל ארוכים יותר מאורכי גל קצרים יותר, בעוד שלחלקיקים קטנים יותר יש השפעה מפוזרת יותר על אורכי גל קצרים יותר. ריכוז חלקיקים מוגבר יכול גם להוריד את שידור האור כאשר האור בא במגע עם מספר גדל של חלקיקים ונוסע מרחק קצר יותר בין החלקיקים, מה שגורם לפיזורים מרובים עם כל חלקיק. חלקיקים בצבע כהה יותר סופגים יותר אור, בעוד חלקיקים בצבע בהיר יכולים להגביר את פיזור האור, ושניהם גורמים למדידות עכוז מוגברות. חלקיקים כהים יותר בסך הכל יגרמו לעכירות גבוהה יותר מחלקיקים צבעוניים בהירים יותר בשל כמות מוגברת של אנרגיית אור נספגת על ידי הצבע. דגימת המים הלא ידועה שנאספה מושוות לדגימה ריקה של מים (DI) ללא מיונים המייצגת ערך עכוז של אפס. ריאגנט עכירות סטנדרטי שנרכש (<1% קאולין, <0.1% מגנזיום חנקתי, <0.1% מגנזיום כלוריד, < 0.1% 2-מתיל-4-איזותיאזולין-3-אחד, < 0.1% 5-כלורו-2-מתיל-4-איזותיאזולין-3-אחד) מתווסף לעמודת הבדיקה הריקה במדידות שנקבעו מראש כדי להגביר את הענונות במרווחים ידועים עד המדגם הריק והלא ידוע להתאים לערפדיות בהתבסס על תצפית של נקודה קבועה בתחתית שתי עמודות בדיקה. לאחר מכן ניתן להמיר את כמות ריאגנט הנדרשת להשגת דגימות תואמות עם שולחן ליחידות עכוסות ג'קסון (JTUs), על שם השיטה המקורית של החזקת צינור "ג'קסון" זכוכית ארוכה מעל נר דולק.

סה"כ מוצקים היא מדידה ישירה של החומר המוצק המושעה בדגימת המים. המסה של המוצקים נקבעת באמצעות תנור כדי לאדות את המים מן המדגם ולבודד ולשקול את מוצקים.

Procedure

1. מדידת טורבידיות

  1. יוצקים מים מדגמיים מעורבים לתוך עמודת ערפל אחת וממלאים לקו 50 מ"ל עם המים לדוגמה.
  2. מלא את עמודת הטורבידיטי "הריקה" השנייה במים דה-יוניים לקו 50 מ"ל.
  3. מניחים את שני הצינורות זה לצד זה ושימו לב להבדל בבהירות. אם הנקודה השחורה ברורה באותה מידה בשני הצינורות, העקר הוא אפס. אם הנקודה השחורה בצינור הדגימה פחות ברורה, המשך לשלב הבא.
  4. לנער את ריאגנט טורבידיטי סטנדרטי.
  5. מוסיפים 0.5 מ"ל של ריאגנט לצינור המים המזוקק. השתמש במוט המערבב כדי לערבב את התוכן.
  6. בדוק אם יש כמות של עבילות על ידי התבוננות למטה דרך הפתרון בנקודה השחורה. אם עכוז של המים המדגם גדול יותר מזה של המים המזוקקים, להמשיך להוסיף תקן עכוז Reagent במרווחים 0.5-מ"ל לצינור המים מזוקק, רישום כמות ריאגנט בשימוש ערבוב לאחר כל תוספת עד עכוז שווה לזה של המדגם.
  7. רשום את הסכום הכולל של ריאגנט טורבידיות שנוסף.

2. מדידת מוצקים סה"כ

  1. עם ידיים עם כפפות, לתייג כוב עם עיפרון גריז. אין להשתמש בסרט הדבקה מכיוון שהמכסות האלה נכנסות לתנור.
  2. הפעל את שיווי המשקל ותהפוך אותו.
  3. מניחים את הכיס על האיזון ומקליטים את המשקל. הקפד להשתמש ביתרה המתעדת לאלפיות של גרם. השתמש כפפות כדי למנוע נגיעה בידיים חשופות והעברת לחות הגוף, ובכך לשנות את המשקל של.
  4. באמצעות גליל מדורג, למדוד 100 מ"ל של מדגם המים. אם המדגם כבר יושב, מערבבים את המים מדגם לפני מדידת 100 מ"ל.
  5. יוצקים את הכמות הזו לתוך הכיס.
  6. מניחים את הכיס בתנור ב 100 °C (48 שעות) כדי לאדות את הנוזל ולייבש את השאריות הנובעות.
  7. אחרי 48 שעות, תמלאו מחדש את הכיס עם השאריות. זכרו: אל תיגעו ב וכוס במו ידיים חשופות.
  8. הפחת את המשקל ההתחלתי (בגרמים) של ריקה ממשקל של עם שאריות כדי להשיג את העלייה במשקל, או משקל של השאריות.
  9. המר את משקל השאריות ל- mg/l באמצעות החישוב הבא
    משקל שאריות x 1,000 מ"ג x 1,000 מ"ל = ?
    100 מ"ל 1 גרם 1 ליטר

3. שיטת LabQuest למדידת טורבידיות

  1. הפעל צג כף יד LabQuest ותחבר את חיישן הערוץ לערוץ 1, יחידות צריכות להיות NTU.
  2. אם היחידות אינן ב- NTU, השתמש בעט האלקטרוני כדי לגעת באזור האדום של המסך, בחר שנה יחידות ובחר NTU.
  3. אם היחידות נמצאות ב- NTU, פתח את מכסה החיישן ונגב (באמצעות ניגוב מעבדה) והכנס את הבקבוק שכבר מלא בהדפסה שחורה עליו (100 NTU), סגור את המכסה.
  4. השתמש בעט האלקטרוני כדי לגעת באזור האדום של המסך ובחר כיול. כאשר מופיע מסך הכיול, בחר בלחצן כייל כעת (בפינה הימנית העליונה של המסך).
  5. הסמן היה צריך לקפוץ לתיבת הערך הראשונה. צפה במתח בפינה הימנית העליונה של המסך. כאשר הוא מתיישב, השתמש בעט האלקטרוני ובמקלדת המספר כדי להקליד 100. לאחר מכן בחר בלחצן שמור להלן.
  6. הסמן היה צריך לקפוץ לתיבת הערך השניה. עכשיו למלא את הבקבוק השני עם מים DI (עד הקו), cap-it, ולנגב אותו בזהירות באמצעות לנגב מעבדה. הכנס את בקבוק המים DI לתוך החיישן, ולסגור את המכסה. כאשר המתח מתיישב, הקלד 0 ולחץ על לחצן שמור.
  7. לאחר מכן לחץ על לחצן אישור בפינה השמאלית התחתונה של המסך. הכיול הושלם.
  8. השלך את מי DI מהבקבוק השני ויוצק פנימה רק התזה של דגימת המים שלך לשטוף את הבקבוק לשטוף את כל מי DI הנותרים ולאחר מכן להשליך מים לשטוף מדגם. לאחר מכן מלאו מחדש את הבקבוק בדגימת המים שלכם, מכסים מחדש, מנגבים (באמצעות מגבוני מעבדה) ומכניסים לחיישן. סגור את המכסה וברגע שהקריאה נראית מתיישבת, הקלט את המדידה.

4. שיטת LabQuest למדידת מוצקים מומסים הכוללים באמצעות מוליכות

  1. עבור סך מוצקים מומסים (TDS) באמצעות מוליכות: ודא שהמתג בתיבה (המחובר לכבל הבדיקה) מוגדר להגדרה התחתונה (0-2,000).
  2. חבר את הגשוש לערוץ 1. יחידות צריך להיות מיליגרם לליטר (מ"ג / ליטר).
  3. אם היחידות אינן ב- mg/L, השתמש בעט האלקטרוני כדי לגעת באזור האדום של המסך, בחר לשנות יחידות ובחר mg/L.
  4. אם היחידות נמצאות ב- mg/L, הטביעו את הגשוש בדגימת המים שלכם וכאשר נראה שהקריאות מתייצבות, תיעדו את המדידה.

Results

הטבלה שלהלן משמשת להמרת כמות ריאגנטים ליחידות החופרת (JTU). (טבלה 1)
ערבירות
< מעולה 10 JTUs
טוב 11 – 20 JTUs
Fair 21 – 90 JTUs
> עניים 90 JTUs

ניתן להעריך את סך המוצקים באמצעות קטגוריות ניתוח כמותי ניטור איכות מים למדידות מוצקים כוללים.
סה"כ מוצקים (מ"ג/ל')
<100 מעולה
טוב 101 – 250
יריד 251 – 400
מסכן > 400

מספר התוספות הנמדדות סכום ב- mL ערביריות (JTUs)
1 0.5 5
2 1.0 10
3 1.5 15
4 2.0 20
5 2.5 25
6 3.0 30
7 3.5 35
8 4.0 40
9 4.5 45
10 5.0 50
15 7.5 75
20 10.0 100

טבלה 1. טבלת תוצאות בדיקת עקשניות להמרת מספר הטיפות (ריאגנט עקשניות) ליחידות עופרת (JTU) ולקטגוריות ניתוח כמותי של ניטור איכות המים עבור עקיצות.

Application and Summary

עכוז ומוצקים כוללים הם מדידות חשובות של איכות המים מכיוון שהם האינדיקטורים הבולטים ביותר עד כמה "נקי" מקור מים. רמות עכורות גבוהות ומוצקים כוללים יכולים להצביע על נוכחות של מזהמי מים שיש להם השפעה שלילית על חיי אדם, בעלי חיים וצמחים כולל חיידקים, פרוטוזואה, חומרים מזינים (למשל חנקות וזרחן), חומרי הדברה, כספית, עופרת ומתכות אחרות. עכורה מוגברת ומוצקים מוחלטים במים על פני השטח הופכים את המים לבלתי ניתנים לשימוש אנושי מבחינה אסתטית ויכולים גם לספק משטחים במים למיקרואורגניזמים הגורמים למחלות כדי לגדל פתוגנים המועברים במים כגון קריפטוספורידיוזיס, כולרה וג'יארדיאזיס. כמויות גבוהות של מוצקים מושעים יכולות גם להיות בעיה למינים אחרים החיים במים אם חלקיקים נתקעים בזימים של בעלי חיים נושמי חמצן במים. חלקיקים מושעים יכולים גם לשבש מחזורי אור ופוטוסינטזה, לשנות את ריכוז החמצן במים ולהפריע לרשת המזון של המערכת הימית. עכוז ומוצקים כוללים הן להגדיל בזמנים שבהם הצמיחה אצות הוא גבוה או כאשר משקעים הוא הרים לתוך המים במהלך סערה. שניהם יכולים גם להגדיל את התגובה לפעילות אנושית כגון זיהום מים כולל נגר תעשייתי, חקלאי, ומגורים. שפכים ממערכות ביוב, נגר עירוני ושחיקה בקרקע מפיתוח יכולים לתרום גם לרמות גבוהות של ערפילות ומוצקים מוחלטים. קל לביצוע באתר איסוף המים, שתי המדידות הפשוטות הללו הן אינדיקטורים רחבים למגוון רחב של איומים על איכות המים, שכולם הופכים את מי הפנים לפחות שימושיים למטרות אנושיות וגם פחות מסוגלים לתמוך בעצמם כמערכת אקולוגית מימית.

סך המוצקים חשובים לשמש כמבחן ניטור להפרות ממפעלי טיהור שפכים, מפעלי תעשייה או השקיה נרחבת של יבולים. אזורים שבהם רמות המים המתוקים נמוכות נוטים להיות בעלי שיעורי אידוי גבוהים יותר ופגיעים יותר לריכוזים גבוהים יותר של מוצקים. עכוזות וריכוז מוצקים כוללים נוטים גם להגדיל במהלך אירועי גשמים, במיוחד באזורים מפותחים יותר עם כמויות מוגברות של משטחים אטום ונגר עירוני.

Tags

Skip to...

0:00

Overview

1:28

Principles of Measuring Turbidity and Total Solids

4:22

Measuring Turbidity

5:56

Measuring Total Solids

7:15

Representative Results: Interpreting Impact on Water Quality

8:06

Applications

9:19

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

עמידות וסך מוצקים במים על פני השטח

Environmental Science

35.9K Views

article

זיהוי עץ: כיצד להשתמש במפתח דיכוטומי

Environmental Science

81.3K Views

article

סקר עצים: שיטת דגימת רבע ממוקדת נקודה

Environmental Science

49.5K Views

article

שימוש ב- GIS כדי לחקור ייעור עירוני

Environmental Science

12.7K Views

article

תאי דלק ממברנה חילופי פרוטון

Environmental Science

22.2K Views

article

דלקים ביולוגיים: הפקת אתנול מחומר צלולוסי

Environmental Science

53.4K Views

article

בדיקה למזונות מהונדסים גנטית

Environmental Science

89.9K Views

article

חמצן מומס במים על פני השטח

Environmental Science

55.9K Views

article

חומרים מזינים במערכות אקולוגיות ימיות

Environmental Science

39.0K Views

article

מדידת אוזון טרופוספירי

Environmental Science

26.5K Views

article

קביעת NOx בפליטת רכב באמצעות ספקטרוסקופיית UV-VIS

Environmental Science

30.2K Views

article

ניתוח עופרת של קרקע באמצעות ספקטרוסקופיית ספיגה אטומית

Environmental Science

125.8K Views

article

ניתוח פחמן וחנקן של דגימות סביבתיות

Environmental Science

29.5K Views

article

ניתוח חומרים מזינים בקרקע: חנקן, זרחן ואשלגן

Environmental Science

216.2K Views

article

ניתוח אוכלוסיות תולעי אדמה בקרקע

Environmental Science

16.5K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved