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                                      濁度:定義、原因、測量和示例

                                      濁度

                                      在我們的日常生活中,我們會遇到幾種液體,例如水、油、飲料、藥品等,它們被認為對我們的生存至關重要。監測這些液體的質量至關重要,因為它們的污染可能對人類健康造成嚴重影響。盡管有多種測試可用于監測此類雜質,但一種簡單的方法是檢查給定樣品的濁度。濁度是指懸浮在任何液體中的顆粒所引起的渾濁或渾濁。它是一種介質的光學特性的表達,它導致光被散射和吸收,而不是通過樣品沿直線傳輸。例如,在雨季,泥土和淤泥沖入河流使其變得更加渾濁,使光線在水面下散射,而不是從河床反射。濁度的測量是確定飲用水質量的重要因素。濁度測量可用于許多分析領域,以確定樣品中懸浮顆粒的質量濃度,并用于一些簡單的環境,例如粒度分布。除液體外,濁度(也稱為霧度)這一術語也適用于塑料和玻璃等透明固體。

                                        渾濁的原因

                                        當光通過任何含有不均勻性的介質(例如,懸浮在液體中的固體)時,它會被構成的雜質吸收和散射,從而導致渾濁。對于自然資源中存在的水,這些雜質可以是:

                                        • 生長在開闊水域的浮游植物。

                                        • 建筑、采礦、農業等多種人類活動造成的泥沙侵蝕。

                                        • 水污染。

                                        • 大風和大雨造成的泥漿和淤泥侵蝕。

                                        • 藻華。

                                        然而,對于實際測量,濁度的量化取決于幾個因素,包括

                                        • 懸浮在介質中的散射粒子的濃度。

                                        • 散射粒子的尺寸分布。

                                        • 散射粒子的形狀、方向和表面狀態。

                                        • 散射粒子的折射率。

                                        • 懸浮介質的折射率。

                                        • 所用光源的波長。

                                        濁度測量

                                        1865 年,意大利天文學家 Angelo Secchi 發ming了第一個濁度測量基準。它是一個直徑為 30 厘米的純白色圓盤,用于測量水體中的水透明度。圓盤安裝在桿或線上,然后在水中緩慢下降。圓盤不再可見的深度被用來衡量水的透明度。該度量被稱為 Secchi 深度,與水的濁度有關。自發明以來,Secchi 圓盤也被用于改進的、更小的 20 厘米(8 英寸)直徑,采用黑白設計來測量淡水透明度。如今,多種客觀分析儀器廣泛用于各種科學、自然、工業和過程管理應用中的定量濁度測定,儀器的選擇很大程度上取決于分析目的(例如,導出質量濃度、粒度分布、分子尺寸或晶體/細胞生長數據)。濁度測量方法主要分為兩種技術:

                                        • 濁度法:它是通過量化已知初始強度的光束的衰減程度來測量濁度。它通常應用于散射顆粒較大的濁度較高的介質。光路中的懸浮物質會引起一些光能的散射和吸收,從而減少落在光電探測器上的入射照明。這些儀器通常更適用于相對混濁的樣品,其中散射顆粒相對于所使用的光波長較大,因為需要顯著降低入射光的強度才能產生精確的結果。

                                        • 濁度法:通過直接評估介質中發生的光散射程度來測量濁度。它更適合懸浮顆粒較小的低濁度介質。濁度儀直接測量樣品散射的光強度,該強度與懸浮在光路中的物質量成正比。然而,散射粒子的尺寸、形狀和折射率的影響非常重要,因為這些特性也控制光散射強度。

                                        與重量法相比,濁度法和濁度法在測定顆粒濃度方面具有相當大的省時優勢。

                                        測量單位

                                        南大

                                        濁度測量的單位長期以來一直是非標準的。在 Secchi 的深度法之后,第一個正式的濁度測量是在一種叫做杰克遜蠟燭法的幫助下進行的。它本質上是一個安裝在蠟燭上的垂直玻璃管。使用在蒸餾水中包含百萬分之 1,000 (ppm) 硅藻土 (二氧化硅) 的標準參考溶液的稀釋液來校準管上的刻度。管上的校準測量單位稱為杰克遜濁度單位 (JTU)。如今,最常用的濁度單位是比濁法濁度單位(NTU),偶爾使用福爾馬津比濁法單位(FNU),該單位是1962年開發的,以福爾馬津聚合物溶液作為標準參考。

                                        濁度測量的應用

                                        濁度測量方法已在化學科學、制藥科學、環境科學、食品和飲料工業、水文和地質科學以及醫學科學等多個領域得到廣泛應用。此外,濁度法和濁度法是必須執行、監控和控制過濾過程的成熟程序。河流、湖泊、水庫、近岸帶等中懸浮固體濃度的濁度測量是包括水文學家、湖沼學家、地球科學家、地貌學家、淡水生態學家、工程師、海洋學家、冰川學家和水資源管理者在內的幾個學科的主要興趣所在。在沿海地區,通過光學反向散射傳感器高頻監測水中的濁度有助于確定移動床沉積物所需的臨界流速。了解此類閾值條件對于提高對海岸線過程及其相關生態系統的理解和管理非常重要。對于潮汐通道濁度和泥沙輸送動力學尤其如此。此外,在化學和生物分析應用中,溶液中聚合物的絕對分子量和尺寸的計算以及懸浮物質的粒度測定通過濁度測量得到了促進。還可以通過觀察向給定溶液中添加特定物質引起的濁度變化來獲得化學譜。在微生物學中,可以通過與此類活動相關的培養基濁度變化來監測細胞和細菌的生長。在食品制造中,比濁法常用于監測產品質量和處理過程效率,尤其是監測乳制品中脂肪的產品質量。濁度也是石化行業的一個關鍵問題。

                                        飲用水濁度對健康的影響

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                                        隨著人口的增加(以及隨之而來的污染),飲用水的質量是一些政府最關心的問題。除了不美觀之外,飲用水中的過度混濁也可能成為主要的健康問題之一。天然水資源濁度的增加伴隨著對我們的健康有害的病原體的生長。盡管濁度不是健康風險的直接指標,但大量研究表明,濁度去除與原生動物去除之間存在密切關系。濁度顆粒通過減少微生物暴露于消毒劑的攻擊,為微生物提供“庇護所”。微生物附著在顆粒材料上被認為有助于微生物存活。幸運的是,傳統的水處理工藝如果操作得當,可以有效去除濁度。根據世界衛生組織飲用水質量指南,建議對要消毒的水,濁度應始終小于 5 NTU 或 JTU,理想情況下,中值小于 1 NTU。

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