Кіріспе

Сұйықтың бұлдырлығы – ауадағы түтінге ұқсас, көзбен көрінбейтін көптеген ұсақ бөлшектердің салдарынан туындайтын сұйықтың мөлдір еместігі немесе тұмандылығы. Бұлдырлықты өлшеу – судың тазалығы мен сапасын бағалаудың маңызды тәсілі. Сұйықтықтарда әртүрлі өлшемдегі бөлшектерден тұратын ерітілмеген қатты заттар болуы мүмкін. Сұйық үлгісін тұрып қалдырса, кейбір ерітілмеген заттар ыдыстың түбіне тез шөгіп (тұндырылатын қатты заттар), ал өте кішкентай бөлшектер үнемі араластырылса немесе бөлшектер коллоидты жағдайда болса, өте баяу немесе мүлдем шөкпейді. Осы кішкентай қатты бөлшектер сұйықтықты бұлдыр етеді. Бұлдырлық (немесе тұмандылық) шыны немесе пластик сияқты мөлдір қатты денелерге де қатысты қолданылады. Пластик өндірісінде тұмандылық – кіретін жарықтан 2,5 градустан артық бұрылатын жарықтың проценттік көрсеткіші.

Себептері мен әсерлері

Ашық судағы тұмандық фитопланктонның өсуінен туындауы мүмкін. Құрылыс, кен өндіру және ауыл шаруашылығы сияқты жерді бұзатын адам қызметі, жаңбырлы дауылдар кезінде су объектілеріне тұнбалардың көп мөлшері түсуіне алып келуі мүмкін, осыған байланысты ағын сулар ластанады. Жоғары жағалау эрозиясына бейім аймақтар мен қалалық жерлер де жолдар, көпірлер, тұрақтар және әуежайлар сияқты кедір-бұдыр беткейлерден жауын суларының ластануы арқылы жақын жердегі суларға үлкен мөлшерде тұмандық әкеледі. Тас карьерлері, кен өндіру және көмір өндіру сияқты кейбір салалар коллоидты тау жынысы бөлшектерінен өте жоғары тұмандық деңгейін тудырады. Ішу суында тұмандық деңгейі жоғары болған сайын, адамдардың асқазан-ішек ауруларына шалдығу қаупі де артады. Бұл әсіресе иммундық жүйесі әлсіз адамдар үшін қиын, себебі вирустар мен бактериялар сияқты зиянды заттар еріген қатты заттарға жабыса алады. Судағы еріген заттар хлормен суды дезинфекциялауға кедергі келтіреді, өйткені бөлшектер вирустар мен бактериялар үшін қорғаныш ретінде әрекет етеді. Сол сияқты, еріген заттар бактерияларды ультракүлгін (UV) сәулесімен стерильдеуден де қорғайды. Көлдер, өзендер және су қоймалары сияқты су объектілерінде жоғары тұмандық деңгейі төменгі қабаттарға жететін жарық мөлшерін азайтады, бұл су астындағы өсімдіктердің өсуін тежеуі мүмкін, нәтижесінде оларға тәуелді түрлерге, мысалы балықтар мен моллюскаларға әсер етеді. Жоғары тұмандық деңгейі балықтардың жабыршықтарының еріген оттегіні сіңіру қабілетіне де әсер етуі мүмкін. Бұл құбылыс АҚШ-тың шығысындағы Чесапик шығанағында жиі байқалады. Көптеген мангр аймақтарында кейбір түрлерді қолдау үшін, мысалы жас балықтарды хищниктерден қорғау үшін жоғары тұмандық қажет. Әсіресе Австралияның шығыс жағалауындағы, Мортон шығанағындағы көптеген мангрлар үшін, экожүйенің дұрыс денсаулығы үшін 600 Нефелометриялық тұмандық бірлігі (NTU) деңгейі қажет.

Өлшем

Қаңырлықты өлшеу – судың мөлдірлігі мен сапасын бағалаудың маңызды тәсілі. Қаңырлықты көрсету үшін екі стандартты бірлік қолданылады: ISO 7027 стандарты бойынша Формазин нефлометриялық бірліктері (FNU) және USEPA әдісі 180.1 бойынша Нефлометриялық қаңырлық бірліктері (NTU). ISO 7027 және FNU негізінен Еуропада, ал NTU негізінен АҚШ-та кеңінен қолданылады. ISO 7027 су сапасын анықтау үшін қаңырлықты өлшеу әдісін ұсынады. Ол су үлгісіндегі шашыраңқы бөлшектердің мөлшерін, үлгіден тік бұрышпен шашыраған жарықты өлшеу арқылы анықтауға қолданылады. Шашыраған жарық фотодиодпен ұсталады, ол электронды сигналды тудырады, ол қаңырлыққа айналады. ISO 7027 әдісін қолдана отырып, қаңырлықты сенімді өлшеу үшін ашық кодты аппараттық құралдар, Arduino микроконтроллері және арзан светодиодтар (LED) әзірленді. Су сапасын тексерудің бірнеше практикалық жолдары бар, ең тікелейі – судың үлгісінен өтетін жарықтың күшінің әлсіреуін (яғни, төмендеуін) өлшеу. Көлдерде, суқоймаларда, арналарда және мұхиттардағы қаңырлықты Секки дискісі арқылы өлшеуге болады. Бұл қара-ақ диск суға көрінбейтіндей тереңдікке түсіріледі, ал тереңдігі (Секки тереңдігі) судың мөлдірлігін көрсетеді (қаңырлықпен кері байланысты). Секки дискісінің артықшылықтары – өзгермелі қаңырлық қабаттары бар жерде тереңдік бойынша қаңырлықты интеграциялау, пайдалануға оңай және жылдам болуы, сондай-ақ арзандығы. Ол Секки тереңдігінің үш еселенген бөлігі арқылы эуфотикалық аймақтың шамамен тереңдігін көрсетуге мүмкіндік береді, бірақ бұл дискінің түбінде көрінетін шалшық суларда қолданылмайды. Қаңырлық түтігі – суды сыныпталған түтікшеде конденсациялап, түбіндегі контрасттық диск арқылы қаңырлықты анықтауға мүмкіндік береді, ол Секки дискісінің аналогы болып табылады. Ауадағы қаңырлық, күн сәулесінің әлсіреуіне себеп болады және ластанудың көрсеткіші ретінде қолданылады. Жарық сәулеленуінің әлсіреуін модельдеу үшін бірнеше қаңырлық параметрлері енгізілді, соның ішінде Линке қаңырлық коэффициенті (TL).

Ауыз су стандарттары

Үкіметтер ауыз судың рұқсат етілген бұлыңғырлығына қатысты стандарттар белгіледі. АҚШ-та дәстүрлі немесе тікелей сүзгілеу әдістерін қолданатын қоғамдық су жүйелеріндегі бұлыңғырлық, өндіріс орнынан шығуда 1,0 NTU-дан аспауы керек, ал бұлыңғырлық бойынша алынған барлық сынамалардың кемінде 95 пайызында 0,3 NTU-дан кем немесе оған тең болуы тиіс. Дәстүрлі немесе тікелей сүзгілеуден өзгеше сүзгілерді қолданатын жүйелер штаттық шектемелерді сақтауы керек, олар 5 NTU-дан жоғары бұлыңғырлықты қамтуға болмайды. Көптеген ауыз су ұйымдары 0,1 NTU деңгейіне қол жеткізуге тырысады. Еуропалық бұлыңғырлық стандарты 4 NTU құрайды.

Америка Құрама Штаттары

АҚШ-тың Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) судың сапасы критерийлерін, оның ішінде бұлыңғырлық бойынша жариялады. Бұл критерийлер – су объектілері үшін су сапасы стандарттарын әзірлеу үшін штаттар пайдаланатын бұлыңғырлықтың әсерін ғылыми бағалаулар. (Штаттар өз критерийлерін де жариялай алады.) Кейбір штаттар бұлыңғырлық бойынша су сапасы стандарттарын қабылдады, мысалы: Луизиана штаты – су объектісіне байланысты 25, 50 немесе 150 NTU, немесе фондық көрсеткіштен 10 пайызға арттырылған мән. Вермонт штаты – су объектісінің классына байланысты 10 NTU немесе 25 NTU. Вашингтон штаты – фондық көрсеткіш 50 NTU немесе одан аз болған жағдайда фондық көрсеткіштен 5 NTU артық, немесе фондық көрсеткіш 50 NTU-дан жоғары болған жағдайда 10 пайыздық өсім.

Емдеу

Тұншықтық әдетте тұндыру немесе сүзгілеу процесімен, немесе тұндыру және сүзгілеудің екеуімен де өңделеді. Қолданылуына қарай, тұндыру немесе сүзгілеу процесінің тиімділігін арттыру үшін су ағынына флокулянттар қосылуы мүмкін. Ішуге жарамды суды тазарту және қалалық сарқынды су станциялары тұншықтықты көбінесе тұндыру резервуарлары, кедір-бөденді ортаны сүзгілеу және тазарту қондырғыларының комбинациясымен жояды. Суды тікелей өңдеу немесе тұншықтықты жою үшін тікелей қосым жасау, әсер еткен су объектілері шашыраңқы болған кезде (яғни, географиялық аймақта көптеген су объектілері таралып жатқанда, мысалы, кішкентай ішу суы резервуарларында) жиі қолданылады, проблема тұрақты болмағанда (яғни, су объектісінде тек жаңбырлы маусымда және одан кейін тұншықтық пайда болғанда) немесе төмен құнмен шешім қажет болғанда қолданылады. Суда тікелей өңдеу тұншықтықты жою үшін реагентті, әдетте флокулянтты, су бетіне біркелкі таратуды қамтиды. Содан кейін флокулалар су объектісінің түбіне шөгіп, онда қалады немесе су объектісі құрғатылғанда алынып тасталады. Бұл әдіс көбінесе көмір шахталарында және көмір тиеу орындарында қолданылады, онда дауыл суын жинауға арналған тоғандарда маусымдық тұншықтық мәселелері болады. Көптеген компаниялар суды тікелей өңдеу немесе реагенттерді тікелей қосу үшін портативті өңдеу жүйелерін ұсынады.

Реактивті заттар

Тұмандылықты жоюға арналған бірнеше химиялық реагенттер бар. Тұмандылықты жоюға қолданылатын реагенттерге алюминий сульфаты немесе тотық (Al2(SO4)3·nH2O), темір хлориді (FeCl3), гипс (CaSO4·2H2O), полиалюминий хлориді, ұзақ тізбекті акриламид негізіндегі полимерлер және көптеген авторлық реагенттер жатады. Химиялық дозалау кезінде судың химиялық қасиеттеріне назар аудару қажет, себебі кейбір реагенттер, мысалы, тотық, судың pH деңгейін өзгертеді. Реагенттерді қолданғанда дозалау процесін де ескеру керек, өйткені флокуланттар тым күшті араластырудан бұзылуы мүмкін.