עכירות במים עיליים

מהי העכירות?
עכירות מתייחסת למידת החסימה של תמיסה למעבר האור, הכוללת את פיזור האור על ידי חומר מרחף וקליטת האור על ידי מולקולות מומסות.
עכירות היא פרמטר המתאר את מספר החלקיקים המרחפים בנוזל. זה קשור לגורמים כמו התוכן, הגודל, הצורה ומקדם השבירה של חומרים מרחפים במים. בבדיקת איכות המים, עכירות היא אינדיקטור חשוב, שיכול לשקף את ריכוז המוצקים המרחפים במים ומהווה גם אחד מהבסיס להערכה החושית של אנשים לגבי איכות המים. עכירות נמדדת בדרך כלל על ידי מדידת כמות האור המפוזרת על ידי חומר חלקיקי במים כאשר האור עובר דרך דגימת המים. החומרים החלקיקים האלה הם בדרך כלל זעירים, עם גדלים בדרך כלל בסדר גודל של מיקרון ומטה. העכירות שמציגים מכשירים מודרניים היא בדרך כלל פיזור עכירות, והיחידה היא NTU (Nephelometric Turbidity Units). מדידת העכירות חשובה מאוד להערכת איכות מי השתייה, מכיוון שהיא לא קשורה רק לצלילות המים, אלא גם משקפת בעקיפין את רמת הריכוז של המיקרואורגניזמים במים, המשפיעה על אפקט החיטוי.
עכירות היא מדידה יחסית שנקבעת לפי כמה אור יכול לעבור דרך דגימת מים. ככל שהעכירות גבוהה יותר, כך יעבור פחות אור בדגימה והמים ייראו "מעוננים". רמות עכירות גבוהות יותר נגרמות מחלקיקים מוצקים התלויים במים, שמפזרים אור במקום לשדר אותו דרך המים. המאפיינים הפיזיקליים של חלקיקים מרחפים עשויים להשפיע על עכירות מוחלטת. חלקיקים גדולים יותר מפזרים אור וממקדים אותו קדימה, ובכך מגבירים את העכירות על ידי הפרעה להעברת האור דרך המים. גודל החלקיקים משפיע גם על איכות האור; חלקיקים גדולים יותר מפזרים אורכי גל ארוכים יותר של אור בקלות רבה יותר מאורכי גל קצרים יותר, בעוד שלחלקיקים קטנים יותר יש אפקט פיזור גדול יותר על אורכי גל קצרים יותר. ריכוז חלקיקים מוגבר גם מפחית את העברת האור כאשר האור בא במגע עם מספר מוגבר של חלקיקים ועובר מרחקים קצרים יותר בין חלקיקים, וכתוצאה מכך פיזור מרובים לכל חלקיק.

עקרון הגילוי
שיטת פיזור עכירות 90 מעלות היא שיטה נפוצה למדידת עכירות של תמיסות. שיטה זו מבוססת על תופעת הפיזור המתוארת על ידי משוואת לורנץ-בולצמן. שיטה זו משתמשת בפוטומטר או פוטומטר כדי למדוד את עוצמת האור העובר דרך הדגימה הנבדקת ואת עוצמת האור שמפזרת הדגימה בכיוון פיזור של 90 מעלות, ומחשבת את עכירות הדגימה על סמך הערכים הנמדדים. משפט הפיזור המשמש בשיטה זו הוא: חוק באר-למברט. משפט זה קובע כי תחת פעולתו של גל מישורי המקרין באופן אחיד, התגובה האלקטרו-אופטית בתוך יחידת האורך יורדת עם הפונקציה האקספוננציאלית של אורך הנתיב האופטי, שהוא חוק באר-למברט הקלאסי. במילים אחרות, קרני האור הפוגעות בחלקיקים התלויים בתמיסה מפוזרות מספר פעמים, כאשר חלק מהקרניים מפוזרות בזוויות של 90 מעלות. בעת שימוש בשיטה זו, המכשיר ימדוד את היחס בין עוצמת האור המפוזר על ידי חלקיקים אלו בזווית של 90 מעלות לעוצמת האור שעוברת דרך הדגימה מבלי להתפזר. ככל שריכוז חלקיקי העכירות יגדל, גם עוצמת האור המפוזר תגדל, והיחס יהיה גדול יותר, לכן גודל היחס הוא פרופורציונלי למספר החלקיקים בתרחיף.
למעשה, בעת המדידה, מקור האור מוכנס אנכית לתוך הדגימה והדגימה ממוקמת בעמדה עם זווית פיזור של 90°. ניתן לקבל את ערך העכירות של הדגימה על ידי מדידת עוצמת האור הנמדדת ישירות ללא מעבר דרך הדגימה ועוצמת האור המפוזרת של 90° שנוצרה בדגימה באמצעות פוטומטר, ובשילוב שיטת החישוב הקולורימטרית.
שיטה זו בעלת דיוק גבוה ונמצאת בשימוש נרחב למדידת עכירות במים, שפכים, מזון, רפואה ואיכות הסביבה.

מה הגורם העיקרי לעכירות במים עיליים?
עכירות במים עיליים נגרמת בעיקר מחומר מרחף במים. 12
חומרים מרחפים אלו כוללים סחף, חימר, חומר אורגני, חומר לא אורגני, חומר צף ומיקרואורגניזמים ועוד, שימנעו חדירת אור לגוף המים, ובכך יהפכו את גוף המים לעכור. חומר חלקיקי אלו עשוי לנבוע מתהליכים טבעיים, כגון סופות, ניקוי מים, רוחות וכו', או מפעילויות אנושיות, כגון פליטות חקלאות, תעשייתיות ועירוניות. מדידת העכירות היא בדרך כלל ביחס מסוים לתכולת המוצקים המרחפים במים. על ידי מדידת עוצמת האור המפוזר, ניתן להבין בערך את ריכוז המוצקים המרחפים במים.
מדידת עכירות
מד עכירות Lianhua LH-P305 משתמש בשיטת אור מפוזר של 90°, עם טווח מדידה של 0-2000NTU. ניתן לשנות את אורכי הגל הכפולים באופן אוטומטי כדי למנוע הפרעות צבעוניות של מים. המדידה פשוטה והתוצאות מדויקות. כיצד למדוד עכירות
1. הפעל את מד העכירות הידני LH-P305 כדי לחמם מראש, היחידה היא NTU.
2. קח 2 צינורות קולורימטריים נקיים.
3. קח 10 מ"ל מים מזוקקים והכנס אותם לצינור הקולורימטרי מספר 1.
4. קח 10 מ"ל של דגימה והכנס אותה לצינורית קולורימטרית מס' 2. נגב את הקיר החיצוני נקי.
5. פתחו את המיכל הקולורימטרי, הכניסו את הצינור הקולורימטרי מס' 1, הקש על מקש 0, והמסך יציג 0 NTU.
6. הוציאו את הצינור הקולורימטרי מס' 1, הכניסו את הצינור הקולורימטרי מס' 2, לחצו על כפתור המדידה, והמסך יציג את התוצאה.
בקשה וסיכום
עכירות היא מדד חשוב לאיכות המים מכיוון שהיא האינדיקטור הגלוי ביותר למידת "נקי" מקור המים. עכירות גבוהה עשויה להעיד על נוכחות של מזהמי מים המזיקים לחיי האדם, החי והצומח, לרבות חיידקים, פרוטוזואה, חומרי הזנה (כגון חנקות וזרחן), חומרי הדברה, כספית, עופרת ומתכות נוספות. עכירות מוגברת במים עיליים הופכת את המים לבלתי מתאימים למאכל אדם ועלולה לספק גם פתוגנים הנישאים במים כמו מיקרואורגניזמים גורמי מחלות למשטחים במים. עכירות גבוהה יכולה להיגרם גם משפכים ממערכות ביוב, נגר עירוני ושחיקת קרקע מפיתוח. לכן, יש לעשות שימוש נרחב במדידת עכירות, במיוחד בשטח. מכשירים פשוטים יכולים להקל על הפיקוח על תנאי המים על ידי יחידות שונות ולשמור במשותף על הפיתוח לטווח ארוך של משאבי המים.