前言
如果您曾经见过一条河流在大雨过后变得浑浊,或者在公用设施维护后注意到水中的颗粒物,那么您可能已经知道,测量颗粒和固体物对于评估水质状况至关重要。在测量水质固体时,关键是要了解到固体在水中以多种物理形式存在,不同的测量原理可以提供不同类型的信息。像浊度、总悬浮固体(TSS)和总溶解固体(TDS)等参数,可以提供溶液中颗粒的大小、分布和类型的信息。在此赛莱默专家团队将阐明每个参数之间的差异、可提供的测量数据,并为实际需求提供选型建议。
01 什么是浊度?
浊度是一个光学参数,狭义的定义是某种介质的透明度。浊度有两种测量方法:散射浊度法或透射浊度法。在这两种方法中,光(已知强度)通过某一个质并被检测和记录。散射浊度法测量光散射的程度,而透射浊度法则量化光的衰减程度。从这两种技术获得的结果现在以散射法浊度单位(NTU)或福尔马浊度单位(FNU)表示。更具体地说,NTU是一个测量单位,通常用于表示使用白光和90度检测角获得的浊度读数(符合EPA 180.1),而当使用的860nm光(近红外) 和90度检测角获得读数时(符合ISO7027),通常使用FNU做单位。
赛莱默旗下品牌YSI浊度传感器始终遵循ISO7027方法,因此使用FNU单位可以更好地表示测量结果。历史上,许多机构都使用NTU收集过浊度数据,目前YSI仪器,如EXO多参数水质仪和ProDSS提供这两个单位中记录数据的选项。我们最新推出的Turb@ 750T是一款台式浊度计,符合EPA 180.1标准,可以使用NTU单位记录数据。无论您采用何种技术,YSI都能为您提供所需的灵活性!
浊度主要用于监测水的透明度。高度浑浊的水是不透明的,通常被通俗地描述为朦胧或浑浊。高度浑浊的水的这种朦胧质量与大量分散在水中的颗粒直接相关。从这个意义上说,浊度和TSS是相关的,尽管它们有相似之处,但不要混淆两者。浊度可用于指示水中的TSS浓度变化,但不能提供这些固体的特定测量值。同样,浊度纯粹是相对透明度的测量值。
尽管浊度是一个光学参数,但浊度测量的有用性和实用性怎么强调都不为过。浊度是确定水源健康状况最简单、最便宜的方法之一。悬浮颗粒可以通过多种方式进入水体,比如排放、侵蚀、径流、藻华或搅动沉积物等,但只是高浊度的几个潜在原因。这些原因将对水体产生影响,浑浊水中TSS水平升高会导致水温升高溶解氧水平降低以及光合作用水平降低,从而导致水下植被死亡,溶解氧水平进一步降低和生态系统食物链中断。除此之外侵蚀和径流还会增加水体中污染物的数量,对水生生物造成有害影响,并产生有害藻华。
02 什么是TDS和TSS?
浊度是一种水透明度的光学测量,与浊度不同,TDS和TSS测量都与水中颗粒的数量或总质量有关。
TDS (总溶解固体) 是指可以通过孔径为2微米过滤器的粒子和离子分数,包括金属、矿物质和盐。TDS 测量值表示给定体积中这些溶解固体的总浓度,通常以克每升(g/L)、毫克每升(mg/L) 或百万分之几(ppm) 为单位表示。
不能通过2微米过滤器但能在水样中保持良好悬浮(即不沉降)的固体或颗粒,称为悬浮固体。组成溶液总悬浮固体浓度的颗粒来自无数种物质类型,包括沉积物、淤泥、沙子、藻类、细菌、工业废物和污染等等。虽然TSS(总悬浮固体) 测量不能提供有关颗粒组成的信息,但在可能存在透明度、光照可用性甚至因颗粒含量升高而堵塞的情况下,TSS数据可以提供信息。
03 TSS与浊度
可使用传感器技术测定溶液的TSS浓度,以测量现场的浊度水平,并基于通过与实验室分析确定的真实TSS值的相关性,计算TSS浓度。应收集每个独特采样点的相关数据,以确保在使用浊度传感器进行现场测量时,报告具有代表性的TSS近似值。
虽然浊度和TSS是经常监测的水质参数,但它们也可能对仪器造成问题。对于所有仪器,较重的颗粒和沉积物可能会聚集在传感器表面,并导致数据集中出现数值不稳定或错误偏高的现象。然而,有许多实例表明,YSI多参数水质仪被碎屑颗粒物部分掩埋,但仍在收集准确数据。在长期部署期间维护传感器和光学表面对于准确的数据收集至关重要。一些YSI多参数水质仪,如EXO2或者EXO2s,都配备有机械刮刷以清洁传感器表面防止测量漂移,并减少前往现场的维护次数。
04 在实验室如何测量浊度?
测定溶液TDS和TSS的传统方法是在实验室环境中进行的,涉及过滤、蒸发以和固体总质量的重量分析。 测量TDS的实验室流程包括将已知体积的水通过特定孔径的过滤器,并在滤液蒸发后称量残留物。另一方面,测定TSS的实验室方法涉及在过滤步骤中干燥和称量过滤器上捕获的固体质量。虽然这些重量测定方法可以产生高度准确的结果,但收集样品、将样品送到实验室进行处理和接收结果,所需的时间可能很长,尤其是在多个地点采样时更不方便。
05 如何在现场测量浊度?
传感器技术允许用户快速准确地确定水样的TDS或TSS浓度,而无需收集、储存和运输样品瓶到实验室或从实验室运出。当盐溶解在水中时,它们会分解成带正电或带负电的离子,从而在溶液中产生电导。这些离子包含在TDS浓度中;因此,如果已知溶液的电导率,则可以报告TDS的近似值。出于同样的原因,由于盐水系统中的含盐量自然升高,TDS测量在淡水应用中更为广泛。
从电导率获得近似TDS浓度是一种现场和实验室应用中,跨多个测量系统使用的常用技术。使用配备电导率传感器的仪器,TDS可以通过使用多个YSI便携式系统,包括终极版 ProDSS取样仪器进行简单的现场取样,或通过使用一个YSI的EXO多参数水质仪进行长期监测应用,在现场确定TDS。
06 浊度测量的问题
多年来,浊度以给出分歧结果而著称,这在很大程度上是由于市场上的浊度测量平台种类繁多。颗粒大小、形状、整个水样的分布、形态和颜色也会影响浊度测量的准确性。不管原因如何,浊度测量确实会受到一系列可能的干扰。这些干扰将导致正偏差或负偏差。负偏差或结果低于其真实值的出现在NTU值大于1的样本中最为常见,并且当NTU值大于1时,误差幅度变得更为显著。在浊度值极低(读数低于0.1NTU)的样品中很可能发现正浊度干扰,因此在超纯水应用中更可能发现正浊度干扰。
07 台式浊度计 TURB 750T
新款Turb@750T配备多项新功能,可以缓解许多此类问题。功能之一就是智能再现性和可信性检查(IRPC)操作原理,仪表可通过该原理进行多次测量并自动去除任何异常值。此外,测量范围可以随时更改,从而加快超纯水应用工作。当浊度样品被带回实验室进行测量时,这可能是一件时间敏感的事情。获得样品中的颗粒会迅速沉降,这会导致报告的结果出现正偏差或负偏差。幸运的是,由于QuickCAL、AQA (分析质量保证)支持和IRPC程序等功能,您可以在Turb 750 T上快速进行样品测量。虽然Turb750T足够坚固,可以在室外使用,但实验室环境可以轻松维护分析仪及其操作,而且其紧凑的设计自然适合实验室应用。
浊度、TDS和TSS是可靠的测量技术,在水质分析中发挥着关键作用。水质问题将持续成为全球对话的一大话题,拥有合适的工具来监测自然资源至关重要。在赛莱默,我们历经时间测试的仪器,使您的数据收集变得简单。
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