Sensor de turbidez: Sonda de qualidade da água
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Por que medir a turbidez?
A turbidez é uma indicação da quantidade de luz que passará por uma coluna de água. Águas claras têm baixa turbidez; águas com muitos sólidos em suspensão têm alta turbidez.
A turbidez é medida por vários motivos. Primeiro, a turbidez é um indicador grosseiro do valor estético de um corpo d’água – um rio com alta turbidez parece lamacento e descolorido. A alta turbidez é um dos principais motivos para uma listagem de TMDL.
Em segundo lugar, a baixa turbidez maximiza a transmissão da luz solar necessária para a produtividade fotossintética – lagos claros terão maior produtividade biológica porque um mínimo de luz solar é bloqueado por partículas em suspensão.
Terceiro, a alta turbidez reduz a capacidade das formas de vida superiores, como os peixes, de se alimentar e se reproduzir. Por outro lado, a baixa turbidez torna os peixes menores mais sujeitos à predação.
Mudanças nas tendências de turbidez de longo prazo podem indicar a necessidade de um estudo químico mais detalhado da água e de suas fontes de contaminação.
Como a turbidez é medida?
Em águas naturais, a turbidez é medida com mais frequência por um sensor óptico de acordo com a norma ISO 7027 – a quantidade de luz dispersa por partículas suspensas a 90 graus de um feixe de luz infravermelha. Em águas muito limpas, pouca luz é dispersa, e a leitura da turbidez é baixa. Em águas turvas, muita luz é dispersa pelas partículas em suspensão e a leitura da turbidez é alta.
Há pelo menos cinco problemas com a medição da turbidez:
- A turbidez não tem definição analítica, portanto, não há como estabelecer se uma leitura de turbidez está “correta”.
- Há uma latitude significativa na especificação de design da ISO 7027, portanto, mesmo os sensores em conformidade com a ISO 7027 podem fornecer leituras diferentes.
- Há várias maneiras de linearizar a saída do sensor, incluindo a correspondência com o turbidímetro Hach 2100, a correspondência de diluições de formazina e a correspondência de diluições de padrões de esferas de polímero.
- Há várias soluções de calibração, incluindo formazina, esferas de polímero e algumas soluções personalizadas formuladas por fabricantes individuais.
- Há uma dúzia ou mais de unidades de medição de turbidez, incluindo NTU (unidade de turbidez nefelométrica), FTU (unidade de turbidez de formazina), NTMU (unidade de turbidez nefelométrica multifeixe), FAU (unidade de atenuação de formazina) e FNU (unidades nefelométricas de formazina) etc., que complicam as comparações das bases de dados de turbidez.
A maioria dos instrumentos multiparâmetro utiliza a norma ISO 7027 e informa em FNUs ou NTUs. Há outra técnica, chamada de retrodifusão óptica, que às vezes é usada no lugar da ISO 7027, porque ela pode medir turbidez correspondente a até 7000 NTU ou mais, enquanto o sensor ISO 7027 é limitado a cerca de 3000 NTU.
A turbidez usa uma calibração de dois pontos; um ponto é zero (água sem turbidez) e o outro ponto deve ser um padrão que se aproxime da turbidez da água que você pretende monitorar. Deve-se tomar cuidado durante a calibração para garantir que os efeitos externos sejam mantidos no mínimo e que haja padrão de calibração suficiente para cobrir o “volume óptico” do sensor – imagine uma bola de tênis presa na extremidade do sensor; certifique-se de que não haja nada no volume representado por essa bola, exceto a solução de calibração.
Solinst Eureka recomenda soluções de calibração com esferas de polímero e padrões de formazina.
Sensor de turbidez para
Sondas de qualidade da água
- Faixa
0 a 4000 FNU - Precisão
±,3 FNU ou ±2% da leitura, p.ex., 0 – 1000 FNU
±4% da leitura, 1000 – 4000 FNU - Resolução
0,01 - Unidades
FNU (NTU opcionalmente) - Calibração
dois pontos com amostra qualificada pelo laboratório, Formazina,
ou solução de esferas de polímero - Manutenção
limpeza e calibração
substituição ocasional do elemento limpador - Vida útil do sensor
3 anos - Tipo de sensor
Padrão ISO 7027 com limpador integrado
O que devo saber sobre a medição da turbidez?
As medições de turbidez não são muito afetadas por outras condições da água (como a temperatura). No entanto, qualquer material (algas, sedimentos etc.) que se acumule nas superfícies ópticas do sensor de turbidez é indistinguível do material na água; é por isso que a maioria dos sensores de turbidez tem limpadores para limpar a(s) janela(s). Os sensores de turbidez não exigem manutenção regular, a não ser a limpeza, a substituição ocasional do limpador e a calibração. A(s) janela(s) do sensor também deve(m) ser inspecionada(s) periodicamente para verificar se há arranhões que possam afetar as leituras.
Recursos do sensor de turbidez Solinst Eureka
Todos os sensores de turbidez ISO 7027 operam de forma semelhante, mas todos são inerentemente não lineares. A saída do sensor de turbidez Solinst Eureka foi linearizada com formazina, escolhida como meio de linearização devido ao seu papel na quantificação da turbidez.
Mesmo que dois sensores de turbidez ISO 7027 de fabricantes diferentes sejam calibrados com o mesmo padrão de formazina, cada um deles linear em toda a faixa do sensor, eles ainda poderão informar valores de turbidez diferentes quando medidos lado a lado nas mesmas águas de campo. A magnitude da diferença varia de acordo com a composição da água. Nenhum dos sensores está certo ou errado – eles são apenas diferentes devido à margem de manobra na definição de turbidez e também devido aos vários métodos de linearização e filtragem usados. A Eureka tem uma solução de “correção”. A saída do sensor de turbidez do Eureka pode ser modificada, de modo que seus dados sejam comparáveis aos dados que você já coletou com um sensor usado anteriormente – ou talvez um de um modelo ainda em uso. Isso é feito usando o recurso “parâmetro personalizado” do software Manta. Um fator de correção (determinado a partir de testes de campo lado a lado) é aplicado para corrigir o pequeno deslocamento. Embora não se preveja uma mudança perceptível, isso proporciona uma maneira de informar os valores esperados, com base em dados históricos de turbidez.
O sensor de turbidez da Solinst Eureka emprega uma função de filtragem modesta para remover picos de dados (positivos e negativos) causados por objetos relativamente grandes, como bolhas e detritos de folhas, que normalmente não são considerados partículas de turbidez e cujos picos não deveriam aparecer nos dados de turbidez. O período de filtragem (cinco segundos) é curto, garantindo que as verdadeiras tendências de turbidez em águas naturais sejam preservadas com precisão.
O elemento raspador do sensor de turbidez da Solinst Eureka é construído como um rodo de limpador de janelas; os raspadores de outros fabricantes geralmente são almofadas absorventes ou escovas, que têm maior probabilidade de arrastar grãos que arranham a janela óptica do sensor. O limpador do sensor de turbidez da Eureka é facilmente substituído a um custo nominal.
Sólidos suspensos totais (TSS)
Não há uma maneira direta de medir o TSS porque as partículas de sólidos em suspensão (SS) têm muitos tamanhos, formas e cores. No entanto, se a situação dos SS for relativamente estável, ou seja, se os SS não forem partículas minúsculas de argila em um dia e partículas orgânicas volumosas no dia seguinte, você poderá criar um gráfico relacionando os dados de TSS e turbidez.
Meça a turbidez de um litro de sua água “típica” e, em seguida, determine seu TSS por meios laboratoriais convencionais. Em seguida, dilua sua amostra de água original com 50% de água deionizada e repita as análises de turbidez-TSS. Por fim, dilua a amostra diluída em mais 50% e repita as análises de turbidez-TSS. Agora você tem três leituras de turbidez, cada uma com um número de TSS correspondente. Se tiver sorte, você encontrará uma relação linear entre a turbidez e o TSS. Caso contrário, talvez você tenha de determinar uma relação mais complexa para estimar o TSS a partir das leituras de turbidez, por exemplo, com a função de linha de tendência do Excel.
O procedimento acima usa o método de diluição em série (50%) para obter três pares de dados, mas você pode usar qualquer conjunto de diluições que desejar e qualquer número de diluições que desejar.
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