وحدة قياس العكارة في المياه

وحدة قياس تعكير الماء

قيمة وحدات التعكر ليست أساسية، ولكنها تشير إلى نوعية معينة وليس لها قيمة كمية، ولا يوجد تحويل قياسي بين وحدات التعكر المختلفة (مثل NTU أو FNU) وقياسات الكتلة الكمية 52 (مجم/لتر) .

بالإضافة إلى ذلك، المياه النظيفة ليست دائمًا صحية، ولا يعني وجود المياه العكرة بالضرورة وجود مشكلة، ويجب الحصول دائمًا على بيانات التعكر في السياق الذي تم فيه أخذ العينات .

ويعني هذا أنه من الأهمية بمكان أخذ طبيعة المواد الصلبة العالقة في الاعتبار عند تخطيط أنظمة المياه الكبيرة (مثل شبكات الصرف الصحي أو البحيرات أو المحيطات أو محطات معالجة مياه الصرف الصحي) .

عادةً ما تشير التغيّرات في جودة المياه إلى وجود مشاكل، مثل تكاثر الطحالب في البحيرة أو زيادة الرواسب المعلقة في النهر بسبب تلوّث المصادر الرئيسية .

كمقياس نوعي للسياق، يمكن أن تسبب مجموعة متنوعة من وحدات القياس المستخدمة للتعكر اللوني الارتباك، وتستخدم كل طريقة وحدة قياس مختلفة بسبب نوع مصدر الضوء .

يمكن أن تتأثر قراءة التعكر بالتغييرات في الكاشف أو زاوية القياس، لذلك تم إدخال العديد من وحدات التعكر، كما أن المواد الصلبة ذات الأساس المعدني ستعكس مزيدًا من الضوء .

تميل الجسيمات العضوية إلى امتصاص المزيد من الضوء، وتعتمد هذه التأثيرات على العلاقة بين الضوء (الطول الموجي وعرض الحزمة) والتفاصيل والألوان والتركيز. ومن الممكن أن توفر أدوات التعكر المختللة قيم مختلفة لقياس التعكر، حتى في نفس العينة.

على الرغم من أن وحدات التعكر يمكن أن تكون متساوية تقريبًا، إلا أنه يجب الحفاظ على اتساق الأساليب والأدوات لضمان دقة السجلات .

تم تبادل وحدات مثل NTU وJTU بطريق الخطأ في الماضي بسبب الاعتقاد الخاطئ بأنها تعادل 55.56 ، وللأسف، لا تزال هذه الممارسة موجودة حتى اليوم، وخاصة بالنسبة لـ FNU و NTU.

توصي العديد من الدلائل والأدلة بعدم استخدام الوحدات غير الملائمة لأنها معروفة جيدًا، ويمكن العثور على الوحدات المستخدمة مع طريقة القياس أو تصميم الأداة في قسم “معايير الجودة .

يتم قياس هذه القراءات باستخدام مقياس التعكر EPA 180.1 (NTU) ومستشعر التعكر ISO 7027 (FNU)، على الرغم من أن القراءات عادة ما تكون متشابهة، إلا أنها ليست متطابقة .

يتم قياس القراءات باستخدام مقياس التعكر EPA 180.1 (NTU) ومستشعر التعكر ISO 7027 (FNU)، وعلى الرغم من أن القراءات عادة ما تكون متشابهة، إلا أنها ليست متطابقة .

في حالحالات التي يكون من الضروري استخدام وحدة معينة، يمكن إنشاء علاقة بين نظامي التعكر عند استخدام نفس العينة أو نفس موقع المياه السطحية، ويمكن استخدام هذه العلاقة المحسوبة للتحويل بين الوحدات ومقارنة البيانات من أدوات مختلفة .

ويمكن إنشاء ارتباط بين تركيز الرواسب المعلقة وقياس التعكر ، ومع ذلك فإن هذه النماذج الحسابية قابلة للتطبيق فقط على الموقع المحدد حيث يتم القياس  .

تختلف مصادر ومستويات العكارة في المياه السطحية اعتمادًا على الموقع والموسم وعوامل أخرى، ولذلك فإن المسطحات المائية الأخرى تختلف في أنواع الجسيمات وأحجامها وتوزيعاتها المختلفة .

لم تعد هذه التحويلات دقيقة، ويجب إجراء قياسات جديدة لحساب نموذج تحويل جديد للموقع، وتسبب هطول المطر في فيتنام تقلبات كبيرة في جودة الماء، وتعتبر من أسباب عكارة الماء .

معادلة قياس التعكر

يمكن استخدام تحليل الانحدار الخطي لتحديد العلاقة بين إجمالي المواد الصلبة العالقة أو تركيز الرواسب المعلقة (مجم / لتر) ووحدات التعكر، في عينات المعادن النقية. ويتم التعبير عن هذه العلاقة بالمعادلة التالية:

معادلة التعكر:
NTU = a * TSS b
NTU = قياس العكارة
TSS = القيمة المقاسة للمواد الصلبة المحتجزة، ملغرام / لتر
A = معامل الانحدار المقدر
B = معامل الانحدار، يساوي تقريبا 1

يمكن أن تصبح المعادلة غير متسقة إذا تواجدت مواد عضوية أو فقاعات أو مواد ملونة مذابة، وبالإضافة إلى ذلك، تعتمد دقة الارتباط على العلاقة الخطية بين التعكر والمواد الصلبة المعلقة .

عندما تصبح العلاقة غير خطية (عندما يزيد التعكر عن 40 NTU)، لم يعد بإمكان المعادلة أن تصف العلاقة بين المتغيرين، وبالتالي يتم استخدام نماذج المسح الجيولوجي الأمريكية لتحليل بيانات التدفق والتعكر وقياسات الرواسب المعلقة لتحديد نماذج الانحدار .

توصي هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية باستخدام تحويل لوغاريتمي بقاعدة 10 لتلبية افتراض انحدار خطي لطرق قياس تعكر الماء

يمكن قياس اضطراب الماء مباشرة باستخدام مقياس الاضطراب، أو بشكل غير مباشر باستخدام قرص سيكشي.

طرق قياس تعكر الماء

• القياس بمستشعر التعكر

يمكن قياس اضطراب الماء مباشرة باستخدام مقياس الاضطراب، أو بشكل غير مباشر باستخدام قرص سيكشي  .

العكارة هي خاصية بصرية للماء وتعد واحدة من أصعب العوامل التي يصعب قياسها، ومقدار الشفافية أو الغموض في الماء قد يكون قياسًا شخصيًا .

تم تحديد وحدات متباينة حسب طريقة القياس لتوحيد مستويات التعكر وإتاحة الفرصة لإجراء المقارنات، وهناك ثلاث طرق حديثة حاليًا لقياس التعكر، ويوجد طريقتان لقياس إجمالي المواد الصلبة العالقة .

تشمل هذه الطرق نطاق ودقة قياسات التعكر، بما في ذلك الاختبارات البصرية الرئيسية وطرق الانقراض البصري التاريخية

رغم وجود مزايا وقيود لكل طريقة، فإن كل طريقة لتعكير الماء تنتج عن الجزيئات والمواد الملونة فيه، ويمكن قياس درجة تعكر الماء سواء بالنسبة لصفائه أو باستخدام أداة خاصة للقياس .

من أمثلة هذه الأدوات هي مقياس العكارة أو مستشعر التعكر، ويمكن اعتبار مستشعرات التعكر أدوات من مقاييس التعكر الغاطسة (28)، وتشمل طرق نقاء الماء مثل الأقراص أو الأنابيب السيكي .

تكون المقاييس القياسية للتعكر (قياس النوى) عادة سريعة وغير مكلفة، ولكنها دقيقة فقط بقدر دقة الشخص الذي يستخدمها، ويتم استخدام تقنيات أخرى لقياس التعكر بتشتت 90 درجة .

يستخدم الاختبار البصري للكشف عن التفاوتات البصرية في عينات المياه بدقة وسرعة، وتستخدم أيضًا تقنيات الاختبار البصري للتعقيم، ولكن بدلاً من استخدام خلايا العينة، يتم استخدام مستشعرات الاختبار البصري .

يمكن وضع مستشعرات التعكر مباشرة في مصدر المياه لقياس درجة العكارة، كما يمكن استخدام مستشعرات التعكر للقياس الدائم لدرجة العكارة في الأوقات 21 و 22 و 23 .

عند استخدام عداد أو جهاز استشعار لقياس التعكر، يكون من الصعب مقارنة أغلب بيانات التعكر، ووحدات التعكر مثل (NTU) و (FNU) لا تحمل أي أهمية فيزيائية أو كيميائية أو بيولوجية جوهرية .

يتغير قراءة التعكر حسب اختلاف نوع الرواسب المعلقة، مثل الطحالب والطين والرمل، وكذلك اختلاف تصميم الأداة، لكن طالما تم الحفاظ على الاتساق فإنه يمكن جعل هذه الأدوات مريحة ودقيقة .

يمكن استخدام معلومات التشتت العكسي المتعلقة بأجهزة القياس (دوبلر الصوتي) لنمذجة تركيزات الرواسب المعلقة، ويمكن الحصول على هذه المعلومات من صحيفة حقائق الهيئة الأمريكية للمسح الجيولوجي عام 2014 برقم 3038.

يُعَدُّ إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) من أسباب العكارة الرئيسية، ويتم قياسها بالوزن، وهو الطريقة الأكثر شيوعًا والأكثر دقة .

لقياس إجمالي المواد الصلبة الذائبة في الماء يجب ترشيح عينة منه وتجفيفها ووزنها، وهذه الطريقة هي الأدق لقياس إجمالي المواد الصلبة العالقة، ولكنها تتطلب صعوبة ووقتا طويلا  .

• الطريقة الثانية

تعد من بين التطورات الحديثة التي أجرتها هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، حيث قامت هذه المنظمة بتطوير التقنيات لحساب الرواسب المعلقة من التشتت الخلفي الخاص بمقياس (دوبلر الصوتي) .

على الرغم من عدم دقة هذه الطريقة مثل مقياس الوزن، فإنها تسمح بتحليل الرواسب المعلقة بشكل مستمر، بالضبط كما تمكّن مستشعرات التعكر من قياس التعكر بشكل مستمر .

يمكن أيضًا تقدير إجمالي المواد الصلبة العالقة من خلال قياسات التعكر، ومع ذلك يتطلب ذلك نمذجة الانحدار الخطي وإعادة حسابها لكل فترة أخذ العينات والموقع .

لا يوجد نموذج قياسي بسبب الاختلافات في تدفق التيار وتركيز الرواسب وحجم الجسيمات .

إزالة العكارة من الماء

•  ترشيح القماش

يعتبر الترشيح واحدة من الطرق البسيطة لمعالجة مياه الشرب المعكورة، وذلك عن طريق قطعة قماش متوفرة محليا، ويقوم المستخدمون بصب الماء من حاويات النقل عبر القماش في حاوية التخزين .

تعتبر طريقة الترشيح باستخدام طبقات متعددة من قماش الساري طريقة بسيطة وتتوفر على نطاق واسع، وتمت إثبات فعاليتها في الحد من انتشار الكوليرا في بنغلاديش من خلال إزالة مجدافيات الأرجل التي تنقل بكتيريا الكوليرا .
تعتبر طريقة الترشيح عن طريق القماش غير مثالية، حيث تختلف سعة الترشيح للقماش بشكل كبير، كما أن استخدام عدة طبقات من القماش في الترشيح يؤدي إلى بطء شديد في العملية .

فيالتجارب المختبرية، تبين أن استخدام ترشيح القماش يُقلل من تعكر الماء، ولكن هذا لا يقلل من حاجته للكلور، وكذلك يُستخدم كمية كبيرة من الكلور في المواد العضوية قبل حدوث التطهير .

•  ترشيح الرمل

تعد هذه الطريقة واحدة من الخيارات البسيطة والسريعة لمعالجة المياه المسبقة، حيث يتم صب الماء من حاويات النقل عبر وعاء مملوء بالرمل والحصى وحنفية في الأسفل .

يتم تدفق الماء داخل حاوية التخزين بعد المرور عبر عملية الترشيح الرملي، ويعتبر الترشيح الرملي فعالًا في التخلص من بعض البكتيريا وبسيط وسريع للاستخدام إذا كان الرمل متاحًا محليًا، بالإضافة إلى كونه غير مكلف.

يعتبر الترشيح الرملي من طرق التنقية المائية، ولكن من عيوبه أنه يتطلب استخدام ثلاثة حاويات وصنبور، ومع ذلك تشير الدراسات المختبرية إلى أن استخدام الترشيح الرملي يقلل من تعكر المياه ويخفض الحاجة إلى الكلور في المياه العكرة بشكل كبير .