Чтобы эффективно гарантировать, что рыба и другие организмы в океане остаются здоровыми, необходимо поддерживать множество измерений. Одно из этих измерений связано с электропроводимостью воды, которая относится к степени, в которой вода способна проводить электричество. Проводимость электричества в воде определяется тем, насколько хорошо электричество может проходить через воду. Если вы когда-нибудь попытаетесь пропустить электричество через чистую воду, она не сможет этого сделать, поскольку в чистой воде практически нет ионов. Наличие большого количества ионов обеспечивает большую проводимость воды.
Проводящие ионы, попадающие в воду, поступают из многочисленных источников, включая хлориды, растворенные соли, карбонатные соединения, сульфиды и щелочи. Дистиллированная вода или вода, которая была деионизирована, потенциально может существовать в качестве изолятора из-за низкого значения проводимости, которое она имеет. Тип воды с одними из самых высоких значений проводимости — это морская вода, которая имеет высокую проводимость из-за большого количества соли в воде.
Наряду со здоровьем океанской воды проводимость также играет роль в солености, которая является общей соленостью водоема. Измерения солености направлены на определение того, сколько растворенных солей находится в воде. Электролиты способны образовывать ионные частицы при растворении, что создает отрицательный и положительный заряд. Соленость очень трудно измерить напрямую, поэтому проводятся измерения электропроводности, чтобы определить, какова соленость рассматриваемой воды. Многие различные виды растворенных солей, которые могут вызвать повышение солености воды, включают карбонаты, кальций, натрий и магний.
Чтобы лучше понять, как работает проводимость воды, вы также должны знать, как температура связана с проводимостью. Повышение температуры воды приводит к увеличению проводимости воды. Значения проводимости могут увеличиваться на 2-4 процента при каждом повышении температуры воды на один градус Цельсия. Повышение температуры воды также вызывает увеличение подвижности ионов, поэтому электропроводность обычно достигает максимума в середине дня.
Эта статья предлагает подробное руководство о том, насколько важна проводимость воды.
Почему важна проводимость воды?
Проводимость воды важна по ряду различных причин. На самом деле, это один из самых распространенных способов определения качества воды. Измерения электропроводности обычно используются для расчета общего количества растворенных твердых веществ (TDS), а также солености (Sal) воды. Во многих водоемах постоянно проводятся измерения электропроводности, чтобы убедиться, что качество воды остается высоким и что растения и животные в воде не страдают. Когда измерения электропроводности проводятся регулярно, показания должны оставаться достаточно постоянными. Однако эти показания могут существенно измениться после попадания в воду большого количества загрязняющих веществ, испарения или естественного затопления. Эти события могут быть очень вредными для общего качества воды.
Проводимость и соленость обычно используются совместно потому, что они хорошо коррелируют друг с другом. Поскольку электропроводность значительно легче измерить самостоятельно, эти показания используются для определения показателя TDS (общего количества растворенных твердых веществ) и солености (концентрации соли в воде), которые играют важную роль как в качестве воды, так и в водной жизни. Соленость имеет решающее значение для качества воды, поскольку она влияет на растворимость растворенного кислорода.
Более высокие уровни солености приравниваются к более низким уровням растворенного кислорода, что может быть проблемой для некоторых водных организмов. Хотя некоторые организмы могут процветать в воде с высоким уровнем солености, большинство организмов либо умирают, либо значительно теряют здоровье. Высокая соленость также вредна для питьевой воды и может быть дорогостоящей для очистки. Три отдельных фактора, которые влияют на проводимость воды, включают типы ионов в воде, общую концентрацию ионов в воде и температуру воды.
Технология проводимости
Если вы хотите измерить электропроводность воды, важно использовать правильные технологии. Электропроводность воды можно эффективно измерять с помощью кондуктометра, электрода (зонда) и регистратора данных, последний из которых фиксирует показания, полученные с зонда. Эти же измерения позволят определить соленость воды. Зонд будет непосредственно измерять, какая часть электрического тока способна проходить через воду. Полученное значение даст вам возможность рассчитать общую соленость.
Проводимость можно определить, посмотрев, насколько хорошо электрический ток может протекать между двумя отдельными металлическими пластинами. Металлические пластины называются электродами. Любые растворенные соли, находящиеся в воде, начнут двигаться к пластине с противоположным зарядом. Большинство датчиков, которые используются для измерения электропроводности воды, состоят из ячеек с четырьмя электродами. В то время как два электрода измеряют ток воды, два дополнительных электрода предназначены для поддержания постоянного тока.
Что касается солености, вероятно, лучший метод, который можно использовать для расчета и определения солености, — это проведение химического анализа для определения концентрации различных ионов, которые можно найти в воде, включая все, от кальция и хлорида до карбоната и натрия. Хотя химический анализ очень эффективен для определения солености, он требует больших финансовых затрат и времени. Чтобы избежать этих проблем, рекомендуется рассчитывать соленость с помощью измерений проводимости.
Поскольку соли, присутствующие в воде, способны проводить ток, измерения проводимости будут очень похожи на общую концентрацию соли или соленость. Регистратор данных, который вы используете для измерения проводимости воды, использует сложное для понимания математическое уравнение для преобразования измерений проводимости в оценки солености. Это уравнение является относительно точным, поскольку оно учитывает температуру при преобразовании.
Как упоминалось ранее, ионы — это электрически заряженные частицы, которые образуются, когда соли и некоторые неорганические химические вещества начинают растворяться в воде. Эти частицы непосредственно повышают способность воды проводить электричество, а это означает, что высокий уровень ионов указывает на высокий уровень проводимости. Основные ионы, содержащиеся в воде, включают:
Натрий
Хлористый
Кальций
Магний
Проводимость и расход воды
При рассмотрении проводимости воды важно понимать, как расход воды влияет на проводимость воды. Если приток воды происходит из пресноводного источника, значения электропроводности и уровень солености уменьшатся. Основные источники пресной воды включают чистые ручьи, родники и пресные подземные воды. Что касается подземных вод, которые уже состоят из большого количества минералов, то любые притоки подземных вод автоматически приведут к увеличению значений проводимости и уровня минерализации. Притоки подземных вод обычно происходят из сельскохозяйственных стоков. Величина изменений, происходящих с проводимостью и соленостью воды, зависит от расхода пресной воды или источника подземных вод.
Дождь также может влиять на поток воды, придавая воде очень высокие значения проводимости. Когда дождь падает на землю, он поглощает частицы пыли и газы, что приводит к увеличению проводимости дождя. Однако обильные осадки могут привести к снижению значений проводимости, поскольку концентрация солености в водоеме, в который они попадают, будет разбавлена. Имейте в виду, что эффекты проводимости дождя зависят от конкретного водоема и почвы, которая его окружает. В поймах проводимость воды обычно увеличивается при сильных дождях. При затоплении прибрежной воды значения проводимости уменьшаются.
Типичные уровни проводимости и солености
Несмотря на то, что известно, что морская вода имеет высокий уровень проводимости, а пресная вода имеет низкий уровень проводимости, не существует каких-либо конкретных значений, которые всегда будут иметь водоем. Электропроводность любого источника воды зависит от того, сколько растворенных твердых веществ попадает в воду. Поскольку на значения проводимости в некоторой степени влияют температуры, значения проводимости и уровни солености обычно максимальны в жаркие летние месяцы, а это означает, что они обычно опускаются до минимума в более прохладные осенние и зимние месяцы.
Пытаясь определить, какими должны быть значения проводимости и уровень солености воды, важно понимать, что эти значения могут различаться при рассмотрении пресной воды, океанов и соседних рек. Пресная вода будет иметь разные значения проводимости в зависимости от того, где находится вода. Когда пресная вода течет через гранитную породу, значения проводимости будут очень низкими. С другой стороны, известняковые и глинистые почвы могут увеличивать проводимость пресной воды. Значения проводимости некоторых источников воды включают:
Водопроводная вода – 50-800
Дистиллированная вода – 0,5-3,0
Промышленные сточные воды – 10 000
Морская вода – 55 000
Речная вода – 100-2000
Если смотреть конкретно на уровни солености, приблизительные уровни устанавливаются на:
Пресная вода – менее 0,5
Диапазон океана – 32-37
Эстуарии – 0,5-17
Черное море – 16
Независимо от отрасли, в которой вы работаете, измерение электропроводности воды необходимо для определения уровней солености, а также общего содержания растворенных твердых веществ в исходной воде. Измерить электропроводность воды просто, если у вас есть доступ к нужным технологиям, тестерам и датчикам. Когда у вас есть доступ к этим инструментам, вы можете осуществлять постоянный мониторинг, чтобы гарантировать, что уровни проводимости остаются в соответствующем диапазоне. Любое внезапное увеличение или уменьшение проводимости воды может потребовать лечения.
