水质浊度监测应用

简单地说，浊度是衡量水清澈度（即透明度）的指标。悬浮颗粒——如淤泥、藻类、浮游生物和污水——会导致水看起来浑浊或混浊。这些颗粒会散射和吸收光线，而不是让光线直接穿过水面。更高的浊度读数代表更浑浊和“更稠”的水，其中有更多的颗粒。当水清澈时，它的浊度水平很低。
浑水
冰川融水通常比海水更冷，盐度更低，浑浊度更高。2在此图像中，浑浊的融水（右）在格陵兰岛海岸外与海水相遇。浊度使用什么单位？浊度测量最常以比浊法浊度单位(NTU)或福尔马肼比浊法单位(FNU)表示。虽然它们经常互换使用，但这些浊度单位是不同的——它们代表所使用的浊度测量方法。NTU表示使用白光以90度检测角捕获的浊度读数。使用此类测量方法的传感器符合EPA方法180.1。相反，当使用具有90度检测角的860 nm光（近红外）时，FNU是正确的单位。
什么是浑浊的来源？
颗粒物可以通过多种方式进入天然水体，导致浑浊度增加。首先是暴雨径流。随着雨水和融化的雪流过大地，颗粒物被吸收。这可能是城市环境中的污染物、灰尘、宠物粪便等。在农村环境中，这可能是松散的土壤或树叶。随着降雨进入水体，速度会增加，侵蚀河岸并导致额外的沉积物涌入。
浊度监测雨水径流
风暴径流是一种常见的浑浊源，因为雨水会收集泥土和碎屑等沉积物。浊度峰值可能与许多不同的来源有关，其中许多来源如下：风蚀是一种不太常见的浑浊源。尘暴、龙卷风和强风可以将地面上的土壤吹走，然后悬浮在空中。沉积物最终会从空气中掉落并落到地面上，有可能落入水体中。海岸侵蚀是浑浊的另一个来源。海浪自然地搅动海底的沙子并将其沉积在海滩上，但它们也会将海滩上的沙子带回大海。
浊度监测
强大的风暴会严重侵蚀海滩，导致海洋浑浊度增加，直到沙子重新沉积。随着土地被清理用于建设，降雨事件会导致建筑工地的松散沉积物被冲走。淤泥围栏用于遏制这种径流，但它们并不总是100%有效，尤其是在重大风暴事件期间。浊度监测水质
用于遏制径流并防止松散的污垢最终进入水体的淤泥围栏示例。疏浚 是将沉积物从河道中挖出以增加其深度。随着航运船只的规模越来越大，渠道必须变得更深。必须部署疏浚船以对抗自然河道沉积并确保驳船安全通行。当发生渠道疏浚时，浊度通常会增加。如果您真的在研究这个话题，请查看我们的博客，了解用于在疏浚过程中保护生态系统的实时水质数据。下水道排入水道可能发生在大风暴事件期间，当联合下水道系统——收集雨水径流和废水的下水道——变得不堪重负，导致污水直接排放到水体中。联合下水道溢流(CSO)事件通常会导致浊度激增。当动物的活动激起淤泥、引起侵蚀或将固体废物释放到水中时，它们会导致浑浊。水中的藻类 可能是另一个浑浊源，因为这些生物的生长会阻止阳光穿透水柱。这不仅会增加浑浊度，还会对依赖阳光追捕猎物的捕食者产生负面影响。3个
浊度水监测藻类
浑浊也可能是由于水中的藻类引起的，而不仅仅是污垢和碎屑。这张图片显示了波罗的海的藻华。
浊度与总悬浮固体(TSS)
我们不能不提总悬浮固体(TSS)就谈论浊度。两者都受到悬浮在水中的颗粒的影响，但它们是根本不同的测量方法。浊度是专门看水的清澈程度。这通常通过确定悬浮在水中的颗粒散射的光量来量化。大小、形状、成分和表面特征决定了粒子如何散射光。但浊度测量背后的原理是，平均而言，浊度的增加表明每单位体积水中悬浮颗粒的增加。许多浊度传感器的工作原理是将光束照射到样品溶液中并测量粒子散射的光——请参阅如何测量浊度？用于浊度的典型单位包括FNU和NTU –请参阅浊度使用什么单位？了解更多。相比之下，TSS传感器量化悬浮颗粒的浓度；使用的单位是毫克每升(mg/L)。TSS在废水等应用中优于浊度，在这些应用中了解处理系统中的生物活性量（即生物质）至关重要。可以使用浊度传感器间接测量TSS。为了建立浊度和TSS之间的相关性，必须在采样点收集浊度数据和相应的样本。样品需要在实验室中进行分析以确定真正的TSS测量值(mg/L)。然后可以使用成对的浊度和TSS数据计算系数。重要的是要注意，必须为每个唯一的采样点收集相关数据，因为这种相关性是特定于站点的。
浊度与颜色
虽然水的颜色会影响浊度测量——有色颗粒可以吸收某些测量技术中使用的光豆1——但浊度不是衡量水色的指标。由于溶解的化合物或悬浮颗粒，水可能会出现颜色。例如，单宁是溶解的有机酸，可以使水呈茶色。当松针和树根等植物材料慢慢分解成溶解在水中的小颗粒时，这些物质会渗入水中。4个
水的浊度测量颜色
浊度不是水的颜色的量度。颜色饱和度高或看起来很暗的河流可能没有沉积物或高浊度水平。为什么要测量水中的浊度？与温度、溶解氧(DO)、pH值、ORP和电导率一起，浊度是最常测量的水质参数之一。然而，在不同的应用中，出于不同的原因，浊度很重要——从影响试图找到它们产卵区的鱼到饮料的味道。继续阅读以了解更多信息！
为什么要测量地表水的浊度？
浊度是生态系统健康状况的极好指标。虽然低溶解氧(DO)水平通常是由于富营养化，但高浊度水平也会导致缺氧条件的发展，因为：水中过多的颗粒会置换氧气。这些颗粒还可以吸收热量，导致水温升高，随后溶解氧减少。此外，高浊度会减少阳光的穿透，减缓光合作用。光合作用的副产品是气态分子氧，可以溶解在水中。增加浊度的颗粒也会堵塞鱼鳃，当与低溶解氧结合时，可能会导致鱼类死亡。在极其浑浊的环境中，动物可能无法找到彼此——或找不到通往产卵区的路径——从而导致繁殖率降低。如果将大量沉积物引入鱼类产卵或贝类生活的通常干净的水中，这些生物可能无法生存。
溪流浊度测量
红鲑鱼（Oncorhynchus nerka）——也被称为红鲑鱼——到达阿拉斯加铜河的产卵区。高浑浊度会使鱼类难以找到产卵区。监测施工或疏浚区上游和下游的浊度有助于确定这些活动是否可能对环境造成任何重大影响。根据项目的不同，有时需要这种类型的监控。正如浊度源部分所述，建筑工地的松散沉积物很容易冲入水道，导致浊度水平飙升。导致水体受损的污染物可能有多种来源。在这种情况下，国家可以在非点源（例如，土地径流）和点源（例如，来自工业设施的排放管）之间分配负荷容量。EPA的国家污染物排放消除系统(NPDES)计划颁发点源许可证。浊度通常用作系统中污染物传输的替代测量值——假设颗粒携带其他感兴趣的污染物。在雨水管理中——TMDL适用于雨水和废水——控制污染物浓度和负荷的一种方法是通过雨水最佳管理实践(BMP)，例如蓄水池。监测浊度是确定BMP如何改善水质的一种方法。
浊度监测
雨水蓄水池是雨水BMP的一个例子。它们通常建在发达地区，以捕获-甚至过滤-冲刷掉景观（例如街道表面）的污染物。7
浑浊的水域会对水道的休闲使用产生负面影响，因为许多人不喜欢在看起来“脏”的水中游泳、划船或钓鱼。因此，一些休闲区监测浊度水平，因为这些数据可以深入了解水的外观如何影响公众使用。
浑浊水位清澈
浊度与清洁度相关——人们更喜欢在浊度较低的水中游泳。太浩湖位于加利福尼亚州和内华达州边界，以其清澈的水而闻名。
为什么要测量饮用水的浊度？
几乎所有饮用水处理设施都会测量浊度。它不仅提供了水质的一般指示——高水平与致病微生物有关——它还表明了处理过程中使用的过滤器的有效性。8个
饮用水处理设施通常从以下三个来源之一取水：
地表水，如湖泊或河流。
受地表水直接影响的地下水。这被定义为与气候或地表水条件相关的水质参数快速变化的地下水。如果大量存在大型生物、藻类或大直径病原体，来源也可以符合此描述。
地下水——在地表以下的孔隙和裂缝中发现的水。处理地表水或直接受地表水影响的饮用水的设施需要测量浊度。
浊度测量饮用水
环保受地表水直接影响的地下水。来自大迈阿密河（见此处）和马德河的地表水被分流到河道和蓄水盆地，在那里渗入含水层。一些市政当局可能会选择在不需要的地方测量浊度，这样他们就可以持续监控处理过程的所有阶段。消费者会注意到饮用水的浊度水平何时飙升，因此水处理人员会尽最大努力防止投诉。如果浊度值太高——传统过滤设施不能超过1 NTU 8——需要对处理过程和/或泵系统进行调整，这可能代价高昂。根据世界卫生组织的说法，在1 NTU以上的浊度下，需要更高的消毒剂量或接触时间才能确保充分处理。
浊度监测饮用水
浊度表明处理设施内过滤的有效性，并可能暴露设施外分配系统中的潜在问题。
饮用水处理设施外的浊度也很重要。在配水系统中，浑浊度可能表示水力失常——例如水管破裂——或由于管道损坏导致污染物侵入。通常需要从配水系统中收集样本，并在实验室中对其进行浊度分析。有些人还选择在配水系统中安装在线浊度分析仪，因为收集的实时数据可以指示系统中的问题（例如，水管破裂）；但是，法律没有要求在线监控。
为什么要测量饮料生产中的浊度？
使用水来生产饮料的工业设施通常会先处理从水井或当地市政当局获得的水，然后再将其用于生产过程。浑浊度是食品和饮料生产中的一个审美问题——消费者不会饮用颜色异常或“浑浊”的饮料。浑浊度还可以表明存在沉淀出来并导致味道问题的固体（例如，钙会导致苦味）。
浊度测量
浊度是饮料生产中的一个重要参数，因为起始水中的高浊度水平会导致最终产品的颜色和味道出现问题。
为什么要测量废水的浊度？
微生物在处理过程中消耗废物或将其转化为危害较小的最终产品。活性污泥——这些微生物的絮凝物——必须小心管理。TSS在这种管理中起着至关重要的作用，因为它估计处理系统中的生物活动量（即生物量）。
浊度监测tss废水
TSS等监测参数有助于维持活性污泥的最佳生物量，从而实现稳定一致的废水处理过程。
要了解有关如何使用来自在线仪器的TSS数据改进活性污泥监测和控制的更多信息，请查看我们关于活性污泥优化过程控制策略的网络研讨会。
如何测量浊度？
一般来说，测量工具分为三类：可视化工具需要用户的判断来确定水的透明度。报告结果时使用长度单位（例如，米、英尺）。浊度计在技术上称为浊度计——发光并测量样品中颗粒散射的量。单位取决于光的波长和检测器的角度 ；最常见的单位是比浊法浊度单位(NTU)或福尔马肼比浊法单位(FNU)。用于此类仪器的另一个术语是浊度计。它们采用台式流量计、连续流量计或潜水传感器的形式。分光光度计将特定波长的光束引导通过样品。