Turbiditetssensor: Sonde for vannkvalitet
Solinst Eureka
2113 Wells Branch Pkwy, Suite 4400
Austin, TX, USA
78728
Tlf: +1 512-302-4333
Fax: +1 512-251-6842
e-post: [email protected]
Hvorfor måle turbiditet?
Turbiditet er en indikasjon på hvor mye lys som passerer gjennom en vannsøyle. Klart vann har lav turbiditet, mens vann med mye suspendert stoff har høy turbiditet.
Turbiditet måles av flere grunner. For det første er turbiditet en grov indikator på den estetiske verdien av en vannforekomst – en elv med høy turbiditet ser gjørmete og misfarget ut. Høy turbiditet er en viktig årsak til at en elv blir oppført på TMDL-listen.
For det andre maksimerer lav turbiditet gjennomstrømningen av sollyset som er nødvendig for fotosyntetisk produktivitet – klare innsjøer vil ha høyere biologisk produktivitet fordi et minimum av sollyset blokkeres av svevepartikler.
For det tredje reduserer høy turbiditet muligheten for høyere livsformer, som fisk, til å finne føde og reprodusere seg. På den annen side gjør lav turbiditet de mindre fiskene mer utsatt for predasjon.
Endringer i langtidstrender for turbiditet kan være et tegn på at det er behov for mer detaljerte kjemiske undersøkelser av vannet og forurensningskildene.
Hvordan måles turbiditet?
I naturlig vann måles turbiditet oftest ved hjelp av en optisk sensor i henhold til ISO 7027-standarden – mengden lys som spres av partikler i 90 grader i forhold til en infrarød lysstråle. I svært rent vann er det lite lys som spres, og turbiditetsverdien er lav. I grumsete vann blir mye lys spredt av svevepartikler, og turbiditetsverdien er høy.
Det er minst fem problemer med turbiditetsmåling:
- Turbiditet har ingen analytisk definisjon, så det finnes ingen måte å fastslå om en turbiditetsavlesning er «korrekt».
- Det er betydelig spillerom i designspesifikasjonen ISO 7027, så selv sensorer som er i samsvar med ISO 7027, kan gi forskjellige målinger.
- Det finnes flere måter å linearisere sensorutgangen på, blant annet ved å matche Hach 2100-turbidimeteret, matche fortynninger av formazin og matche fortynninger av standarder med polymerperler.
- Det finnes flere kalibreringsløsninger, blant annet formazin, polymerperler og noen få tilpassede løsninger som er formulert av enkelte produsenter.
- Det finnes et dusin eller flere enheter for turbiditetsmåling, inkludert NTU (nefelometrisk turbiditetsenhet), FTU (formazinturbiditetsenhet), NTMU (nefelometrisk turbiditetsmultibeam-enhet), FAU (formazindempingsenhet) og FNU (formazinnefelometriske enheter) osv. som gjør det vanskelig å sammenligne turbiditetsdatabaser.
De fleste multiparameterinstrumenter bruker ISO 7027, og rapporterer i FNU eller NTU. Det finnes en annen teknikk, optisk backscatter, som noen ganger brukes i stedet for ISO 7027, fordi den kan måle turbiditeter som tilsvarer opptil 7000 NTU eller mer, der ISO 7027-sensoren er begrenset til ca. 3000 NTU.
Turbiditet bruker en topunktskalibrering; det ene punktet er null (turbiditetsfritt vann), og det andre punktet bør være en standard som tilnærmet tilsvarer turbiditeten i vannet du har tenkt å overvåke. Under kalibreringen må man sørge for at eksterne effekter holdes på et minimum, og at det er nok kalibreringsstandard til å dekke sensorens «optiske volum» – tenk deg en tennisball som sitter fast på enden av sensoren; sørg for at det ikke er noe annet enn kalibreringsløsningen i det volumet som ballen representerer.
Solinst Eureka anbefaler både kalibreringsløsninger med polymerperler og formazinstandarder.
Turbiditetssensor for
Vannkvalitetssonder
- Område
0 til 4000 FNU - Nøyaktighet
±,3 FNU eller ±2 % av avlesning m.i.g., 0 – 1000 FNU
±4 % av avlesning, 1000 – 4000 FNU - Oppløsning
0,01 - Enheter
FNU (NTU valgfritt) - Kalibrering
to punkter med laboratoriekvalifisert prøve, Formazin,
eller polymerperleløsning - Vedlikehold
rengjøring og kalibrering
sporadisk utskifting av viskerelementet - Sensorens levetid
3 år - Type sensor
ISO 7027-standard med integrert visker
Hva bør jeg vite om turbiditetsmåling?
Turbiditetsmålinger påvirkes ikke i særlig grad av andre vannforhold (for eksempel temperatur). Materiale (alger, sediment osv.) som samler seg på turbiditetssensorens optiske overflater, kan imidlertid ikke skilles fra materiale i vannet, og derfor har de fleste turbiditetssensorer avtørkere for å rengjøre vinduet/vinduene. Turbiditetssensorer krever ikke noe regelmessig vedlikehold, annet enn rengjøring, sporadisk utskifting av vindusviskere og kalibrering. Sensorvinduet/vinduene bør også inspiseres med jevne mellomrom for å se etter riper som kan påvirke avlesningene.
Funksjoner ved Solinst Eurekas turbiditetssensor
Alle ISO 7027-turbiditetssensorer fungerer på samme måte, men alle er iboende ulineære. Solinst Eurekas turbiditetssensor har blitt linearisert med formazin, som er valgt som lineariseringsmedium på grunn av dets rolle i kvantifiseringen av turbiditet.
Selv om to ulike produsenters ISO 7027-turbiditetssensorer er kalibrert med samme formazinstandard, og begge er lineære over sensorens måleområde, kan de likevel rapportere forskjellige turbiditetsverdier når de måler side om side i samme feltvann. Størrelsen på forskjellen varierer med vannets sammensetning. Ingen av sensorene er riktige eller gale – de er bare forskjellige på grunn av spillerommet i definisjonen av turbiditet, og også på grunn av de ulike lineariserings- og filtreringsmetodene som brukes. Eureka har en «korreksjonsløsning». Utdataene fra Eurekas turbiditetssensor kan modifiseres, slik at de blir sammenlignbare med data du allerede har samlet inn med en tidligere brukt sensor – eller kanskje en sensor fra en modell som fortsatt er i bruk. Dette gjøres ved hjelp av Manta-programvarens «egendefinerte parameter»-funksjon. En korreksjonsfaktor (som fastsettes ved hjelp av felttesting side om side) brukes for å korrigere for den lille forskyvningen. Selv om det ikke forventes en merkbar forskyvning, gir dette en måte å rapportere forventede verdier på, basert på historiske turbiditetsdata.
Solinst Eurekas turbiditetssensor bruker en beskjeden filtreringsfunksjon for å fjerne datatopper (både positive og negative) forårsaket av relativt store objekter, som bobler og bladrester, som vanligvis ikke regnes som turbiditetspartikler, og som ikke skal vises i turbiditetsdata. Filtreringsperioden (fem sekunder) er kort, noe som sikrer at de sanne turbiditetstrendene i naturlig vann blir nøyaktig bevart.
Viskerelementet i Solinst Eurekas turbiditetssensor er konstruert som en vindusvisker; andre produsenters viskere er vanligvis absorberende pads eller børster, og det er større sannsynlighet for at de tar med seg grus som riper opp sensorens optiske vindu. Eurekas turbiditetssensorvisker kan enkelt skiftes ut til en symbolsk kostnad.
Totalt suspendert tørrstoff (TSS)
Det finnes ingen direkte måte å måle TSS på, fordi partikler av suspendert stoff (SS) finnes i så mange forskjellige størrelser, former og farger. Men hvis SS-situasjonen er relativt stabil, dvs. at SS ikke består av små leirpartikler den ene dagen og store organiske partikler den neste, kan du lage et diagram som viser sammenhengen mellom TSS- og turbiditetsdata.
Mål turbiditeten i en liter av det «typiske» vannet ditt, og bestem deretter TSS ved hjelp av konvensjonelle laboratoriemetoder. Deretter fortynner du den opprinnelige vannprøven med 50 % avionisert vann og gjentar turbiditets-TSS-analysene. Til slutt fortynner du den fortynnede prøven med ytterligere 50 %, og gjentar turbiditets-TSS-analysene. Du har nå tre turbiditetsmålinger, hver med et tilsvarende TSS-tall. Hvis du er heldig, finner du et lineært forhold mellom turbiditet og TSS. I motsatt fall må du kanskje finne en mer kompleks sammenheng for å estimere TSS ut fra turbiditetsmålingene, for eksempel ved hjelp av Excels trendlinjefunksjon.
I prosedyren ovenfor brukes metoden med seriell fortynning (50 %) for å få tre datapar, men du kan bruke et hvilket som helst sett med fortynninger og et hvilket som helst antall fortynninger du ønsker.
Tilfeller av suksess
Overvåking av turbiditet Etablerte grunnlagsdata før anleggsaktiviteter
Pono Kai Seawall ligger på østkysten av øya Kaua’i. Den var betydelig skadet etter å ha vært utsatt for høyvann, kraftig regn og dundrende bølger i årevis. Sjømuren skulle repareres ved å bygge en spuntvegg med en steintå og tilføre stranden næring. Reparasjonsprosjektet kunne imidlertid føre til oppvirvling av sedimenter som kunne forringe vannkvaliteten i området rundt prosjektstedet, noe som kunne skade dyrelivet og vegetasjonen. Under anleggsarbeidet måtte vannkvaliteten vurderes kontinuerlig for å fastslå eventuelle forringelser av vannkvaliteten.
Relaterte produkter
Vannkvalitetssonder i Manta-serien
Solinst Eureka tilbyr det største utvalget av sensorteknologier for vannkvalitet i bransjen. I tillegg til standardkonfigurasjoner kan hver enkelt sonde tilpasses din spesifikke applikasjon. Velg sensorer etter eget valg for å fylle ut større sonder, eller legg til en batteripakke for å konvertere en sonde til en loggeenhet.
Manta Trimeter vannkvalitetssonde
Trimeter Trimeter inneholder en hvilken som helst sensor* fra listen Sensorparametere, pluss temperatur- og dybdesensorer (begge er valgfrie). En Trimeter-konfigurasjon kan for eksempel være turbiditet, temperatur og dybde. Et annet eksempel kan være DO og temperatur.
Datalogging av vannstand, temperatur og konduktivitet
Levelogger Levelogger 5 LTC måler og logger vannstandssvingninger, temperatur og ledningsevne. Den er programmert til å registrere med intervaller på opptil 2 sekunder. Den har et batteri som varer i 8 år, minne for 100 000 sett med målinger og leveres i 6 trykkområder. Et PFAS-fritt belegg (innvendig og utvendig) gir overlegen korrosjons- og slitestyrke.
TLC-måler - måler nøyaktig temperatur, nivå og konduktivitet
A TLC-måler gir nøyaktige, stabile temperatur- og ledningsevnemålinger, som vises på en praktisk LCD-skjerm for enkel avlesning. Statisk vannstand og dybdemålinger leses av på Solinst-flatbånd, som er nøyaktig lasermerket for hver mm eller 1/100 fot. Båndlengder er tilgjengelige opp til 300 m (1000 fot).
