时间:2020-08-07来源:www.hcjx168.com
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作为水的光学特性,浊度是更难测量的参数之一。水的浊度或不透明程度可以是一个主观衡量指标。根据测量方法,已定义了不同的单位以标准化浊度水平并允许进行比较。如今,有三种测量浊度的现代方法,另外两种用于测量总悬浮固体的方法。这些方法扩大了浊度测量的范围和准确性,从基本的物体可见性测试和历史的视觉消光方法开始。但是,每种方法都有其优点和局限性。
浊度是由水中的颗粒和有色物质引起的。可以相对于水的净度进行测量,也可以直接使用浊度仪(例如浊度计或浊度传感器)进行测量。浊度传感器也可以称为潜水浊度计。水透明度方法涉及secchi盘或管。它们通常快速且便宜,但仅与使用它们的人一样准确。浊度计使用浊度法(90度散射)或其他光学散射检测技术对水样进行快速,准确的浊度测量。浊度传感器也使用光学技术,但是可以不使用样品池,而是将其直接放置在水源中以测量浊度。此外,浊度传感器可用于连续的浊度测量。但是,当使用仪表或传感器时,大多数浊度数据是不可比的。NTU和FNU等浊度单位“没有内在的物理,化学或生物学意义”。因此,悬浮沉积物类型(例如藻类,粘土或沙子)的差异以及仪器设计的差异将改变浊度读数。只要保持一致性,这些仪器就可以成为方便且准确的工具。
总悬浮固体(TSS)是造成浑浊的主要原因。最常见,最准确的悬浮物测量方法是按重量计算。为了测量TSS,将水样品过滤,干燥并称重。这种方法是测量总悬浮固体的最准确技术,但是它也更加困难且耗时。
第二种方法是美国地质调查局的最新进展。该组织已经开发出一种技术,用于从声多普勒计反向散射中计算出悬浮泥沙。尽管此方法不如称重秤准确,但它为连续悬浮的沉积物测量提供了机会,就像浊度传感器允许进行连续的浊度测量一样。还可以通过浊度测量来估算总悬浮固体,但是,这需要进行线性回归建模,并且必须针对每个采样周期和位置进行重新计算。由于水流,沉积物浓度和粒径的差异,不存在标准模型。
如上所述,浊度单位没有内在价值。它们是定性的,而不是定量的测量。在各种浊度单位(例如NTU或FNU)与定量质量测量(mg / L)之间没有标准转换。此外,清水并不总是健康的,同样,混浊的水也不一定表示有问题。浊度数据必须始终在上下文中获取。这意味着重要的是要在水系统的较大范围内(例如河流,湖泊,海洋或废水处理厂)考虑存在的悬浮固体的性质。为此,通常是浊度的变化指示了一个问题,例如湖上藻华的形成或由于支流污染而导致河流中悬浮沉积物的稳定增加。
作为定性的测量,所使用的浊度单位的变化可能会造成混淆。每种测量方法都使用不同的单位。引入了多个浊度单位,因为光源类型,检测器或测量角度的变化会改变浊度读数。此外,基于矿物的固体将反射更多的光,而有机颗粒则倾向于吸收更多的光。这些影响是基于光(波长和光束宽度)与粒径,颜色和浓度之间的关系54。这样,即使在同一样品中,不同的浊度仪器也可以输出各种浊度测量值。
虽然浊度单位可以近似相等,但是为了确保准确记录,必须保持方法和仪器的一致性。历史上,诸如NTU和JTU之类的单位经常被错误地互换,因为它们被假定为等效。不幸的是,这种做法直到今天仍在发生,特别是对于FNU和NTU。许多仪器手册建议仅使用不适当的单位,因为它们已广为人知。可以在质量标准部分中找到哪些单位应与哪种测量方法或仪器设计一起使用。
如果绝对需要使用一个特定的单位,则可以开发两个浊度仪之间的相关性。这些计算出的模型可以使用相同的样本或相同的表面的水的位置时,可以使用的单位和从不同仪器比较数据之间的转换。同样,也可以在悬浮沉积物浓度和浊度测量值之间建立关联。但是,这些计算的模型仅适用于进行测量的特定位置。地表水不是一成不变的,并且浊度的水平和来源将因位置,季节或其他因素而变化。因此,在其他具有变化的颗粒类型,大小和分布的水体中,这种转换不再精确。必须进行新的测量以计算该位置的新转换模型。
总悬浮固体或悬浮物的浓度在浊度单位mg / L和浊度之间的相关性可以用线性回归分析进行,提供了足够的数据被收集。在纯矿物基样品中,这种关系通过以下方程式表示:
NTU = a * TSSb
NTU =浊度测量
TSS =悬浮固体测量值,单位mg / L
a =回归估计系数
b =回归估计系数,大约等于1
当存在有机材料,气泡或溶解的有色材料时,该方程式可能变得不一致。另外,相关性的准确性基于浊度和悬浮固体之间的线性关系。当关系变为非线性时(比浊法大于40 NTU),该方程不再适用。美国地质调查局建模除了使用浊度和悬浮沉积物测量之外,还使用流量数据来计算回归模型。USGS建议使用以10为底的对数转换来满足线性回归假设。转换数据可改善对称性,线性和正态性,尽管它也需要重新转换偏差校正因子。通过此方法的线性回归模型的示例可能类似于:
Log10(SSC)= a * Log10(Turb)+ b
SSC =悬浮沉积物浓度,以mg / L为单位
Turb =浊度,以福尔马林比浊法(FNU)
a =回归系数
b = Duan的偏倚校正因子
回归模型一旦被接受,就可以用来预测悬浮沉积物的浓度。应根据地表水水源的性质对模型进行重新分析和验证。如果单个线性回归模型不符合既定标准,则可以使用多个回归模型。尽管不存在标准化公式,但这些计算出的相关性可用于监测水质。建立浊度和悬浮沉积物之间的关系时应小心,因为水体中两者的值可能会不断变化。