A víz zavarosság-mérésének titkai

Mi is az a zavarosság, miért kel mérni, hogyan mérhető, illetve hogyan érhetők el pontos mérési eredmények? A zavarosság a víz egyik legfontosabb paramétere. Ez az első tulajdonság, ami szabad szemmel is tapasztalható, hiszen az ember első benyomása a vízzel kapcsolatban az, hogy mennyire homályos (vagy éppen nem az).

1. Mi is az a zavarosság, miért fontos és hogyan mérhető?

Ivóvíz A zavarosság a folyadékok egyik optikai tulajdonsága. Azt jelenti, hogy a víz a rajta áthaladó fény egy részét a benne lebegő részecskék miatt nem engedi át, hanem szétszórja és elnyeli. A részecskék eredete lehet alga, ásványi anyagok, fehérje, olaj, baktériumok, vagy egyszerűen közönséges szennyeződés. Minél magasabb a részecskék száma, annál magasabb a zavarosság értéke is.

Fontos megjegyezni, hogy bár a zavarosság összefügg a lebegő részecskékkel, a zavarosságmérés (azaz egy optikai metódus) nem ugyanaz, mint az összes szilárdanyag-tartalom mérése (ami lényegében gravimetriás elemzés).

A mérési tartomány alsó határát meghatározó szórt fény tulajdonságait számos tényező befolyásolja, mint például a fény hullámhossza, a lebegő részecskék mérete és alakja, fénytörő képessége, illetve színe.

A zavarosságmérés jelentősége

Az ivóvíz- és a szennyvízkezelés egyik legfontosabb paramétere a zavarosság. A megfelelően kezelt víz nem tartalmaz jelentős mennyiségű lebegő anyagot. A zavarosság jelenléte szennyeződésre utal. Bár önmagában nem jelzi a szennyeződés természetét, a mért zavarosság alapján megállapítható a szennyeződés mértéke.

A vízkezelés régebben kizárólag a zavarosság mértékének szabályzásán alapult. Ma a zavarosság mérése már annak ellenőrzésére szolgál a szennyvízkezelés végén, hogy a paraméterek a megengedett határértékeken belül legyenek. A zavarosság mérésével ellenőrizhető az adott kezelési vagy tisztítási szakasz sikere és hatékonysága.

A természetes vizek zavarosságának mérésével megállapítható a víz általános minősége, valamint a víz alkalmazhatósága olyan felhasználási területek esetén, amelyek a vízi organizmusokkal függnek össze. Szoros kapcsolat van a zavarosság és a biológiai oxigénigény között is. Ezen kívül a zavarosság gátolja fény folyadékba jutását, így csökkenti a vízben élő növények és lárvák növekedését, amelyek általában a vízi ökoszisztéma mélyebb rétegeiben találhatók meg.

Az 5/2023 (I.12.) Kormányrendelet szerint, a zavarosság, mint indikátor vízminőségi jellemző: A szűrési eljárásokat alkalmazó kezelő művek esetén az ivóvízellátó létesítményben 0,3 NTU parametrikus érték alkalmazható a minták 95%-ának esetében, az 1 NTU egyetlen esetben sem léphető túl. A parametrikus érték nem alkalmazandó az olyan vízellátó rendszerekben, amelyeknél a zavarosságot a nyersvízben a vas és mangán jelenléte okozza.

Hogyan mérhető a zavarosság?

Zavarosságmérő A zavarosságot általában optikai úton mérik. Az egyik legrégebbi módszer az úgynevezett Secchi-korong használata, de mivel ez teljesen szubjektív és az emberi szem általi megítélésen alapul, ma közel sem tekinthető pontosnak.

A modern zavarosságmérés ideális eszközei az elektronikus zavarosságmérők. Ezek a mintán átküldött fénysugár és fényérzékelők segítségével pontos vizsgálatokra képesek.

A zavarosság csökkentése

A zavarosság mértékének csökkentése leginkább az ivóvíz és a szennyvíz esetében szükséges. Erre a különböző rendeletek előírásai miatt van szükség, amelyek a víz paramétereit határértékekhez kötik. A vízkezelés egyik első lépése a lebegő anyagok eltávolítása, emiatt fontos a zavarosságmérés szerepe.

2. A megfelelő zavarosságmérő kiválasztása

Számos, különböző típusú zavarosságmérőt kínálunk. Ezek asztali műszerként vagy hordozható kivitelben vásárolhatók meg a különböző alkalmazási területek eltérő igényei alapján.

A zavarosságmérők működési elve az alkalmazott mérési szabványtól függően eltérhet, de az optikai rendszer legtöbbször hasonló elemekből áll. A mintát tartalmazó küvettára vetített fénysugarat a fényforrás bocsátja ki, egy fényérzékelő a mintában található részecskék által szétszórt fény mennyiségét méri. Más műszerek a mintán átjutott fény mennyiségét határozzák meg.

A műszer típusától függetlenül a mérés néhány egyszerű lépésben végrehajtható:

Kalibráljuk a műszert a standard oldatokat tartalmazó küvetták segítségével.
A mérőküvettát töltsük meg a vizsgálandó mintával.
Az alacsony zavarosságú minták esetében fontos a küvetta külső felületének tisztítása. Ehhez szilikonolajat kell használni.
A mérőküvettát helyezzük a műszerbe és hajtsuk végre a mérést.

3. Standard oldatok

A standard oldatok is fontos részét képezik a mérésnek. A legtöbb modern standard oldat formazin alapú, amely megegyező méretű részecskéket tartalmazó polimer. A polimer hidrazinból és hexametilén tetraminból áll. Előnyös tulajdonságainak köszönhetően e vegyület használatát számos szabvány előírja (mint például az ISO, az EPA és az ASBC). Az 1,25 mg/l hidrazin-szulfátot és 12,5 mg/l hexametilén tetramint tartalmazó vizes oldat zavarossága 1 FTU értéknek felel meg. Néhány zavarosságmérési szabvány:

Nephelometric Turbidity Unit (NTU): értéke megegyezik az FTU-értékekkel, de az EPA (amerikai) szabványokon alapul.
Nephelometric Turbidity Ratio Unit (NTRU): hasonló az előzőhöz, de ez arányméréses metódus.
Formazine Nephelometric Unit (FNU): értéke megegyezik az FTU-értékekkel, de alapját az ISO 7027 (európai) szabvány képezi.
American Society of Brewing Chemists (ASBC-FTU, Amerikai Sörkészítők Társasága).

A kívánt műszer kiválasztása során fontos eldönteni, milyen szabványú mérőeszközre van szükségünk. A két leggyakrabban használt szabvány az EPA 180.1 (amerikai) és az ISO 7027 (európai). Itt fontos megjegyeznünk, hogy ez nem azt jelenti, hogy a műszert az említett szabványügyi testületek jóváhagyták, hanem arra utal, hogy a zavarosságmérők a fenti szabványok előírásait követik.

Az EPA szabványú zavarosságmérők

A 180.1 szabványnak megfelelő műszerek az ivóvíz, a talajvíz, a felszíni vizek, a szennyvíz és a tengervíz zavarosságának mérésére szolgálnak. Mérési tartományuk 0-40 NTU, így alacsony zavarosságú minták (mint például az ivóvíz) esetén célszerű az alkalmazásuk. Azonban pontosságuk csökken a színes minták mérése során.

Az ISO szabványú zavarosságmérők

E műszerek esetében a fényforrás infravörös fényt bocsát ki, ami azért hasznos, mert a színes minták nem okoznak mérési interferenciát. Az ilyen szabványú zavarosságmérők képesek az arányméréses metódusok alkalmazására is, így nagyobb pontosságot biztosítanak a jelentős zavarossággal rendelkező minták mérése során.

4. Hat tipp a pontos zavarosságméréshez

1. Jó állapotú küvetták használata

A küvetták azok a tárolóedények illetve fiolák, amelyek segítségével a minta a mérőcellába juttatható. A küvetták az optikai rendszer fontos elemét képezik, mivel a mintán áthaladó fénysugár a küvetta falán is áthalad. A karcos vagy foltos falú küvetta így mérési pontatlanságot okozhat.

2. A küvetták olajozása

Akár szemmel látható karcolások, akár szinte észrevehetetlen sérülések vannak a küvetta falán, bármi befolyásolhatja a mérési eredményt. Ez különösen az alacsony tartományba eső minták (mint például az alacsony zavarosságú ivóvíz) esetében jelent gondot.

Törlőkendő Az üvegen található sérülések és karcolások hatása szilikonolaj segítségével semlegesíthető. Mivel az olaj törésmutatója megegyezik az üvegével, jó eséllyel kiküszöbölhető az apró sérülések általi interferencia. Mindössze vékony rétegben be kell vonni az üvegfelületet az olajjal, majd letörölni egy nem foszló, nem karcoló törlőkendő segítségével. Azonban a szabad szemmel is jól látható, mélyebb karcolásokon már az olaj sem segíthet, ilyenkor nincs más hátra, mint a küvetta cseréje.

3. Friss standard oldatok használata

A pontos mérés alapfeltétele a megfelelő kalibrálás, ennek sikere a megbízható standard oldatoktól függ.

Bár a modern formazin-alapú oldatok stabilabbak és megbízhatóbbak a korábban alkalmazottaknál, ők sem tartanak örökké. Az EPA szabványok értelmében havonta új oldatot kell készíteni, az esetleges hígításokat pedig naponta meg kell ismételni. Egy hónap után az oldat megsűrűsödik és leülepszik az edény alján.

Megvásárolhatók az AMCO-AEPA-1 standard oldatok is. Ezek jelentősen tovább (akár három évig) őrzik meg minőségüket, és stabilabbak is, mint a házilag elkészített formazin oldatok.

4. A küvetta tisztítása

Küvetta Csakúgy, mint otthon a konyhában, az ember hajlamos arra, hogy a laboratóriumi mérés után maradt szennyeződött üvegedények mosogatását is a munka végére hagyja. Azonban ez egyáltalán nem ajánlott a zavarosságméréshez használt küvetták esetében, mivel a benne lévő oldat elszínezheti, foltossá teheti az üveg felszínét, így veszélyeztetve a későbbi mérések pontosságát.

A szennyeződött küvetták tisztításához a megfelelő tisztítóoldat használata ajánlott. Tisztítás után gondosan öblítsük ki a küvettát ioncserélt vízzel.

5. Az arányméréses metódus használata

A mintában lebegő részecskék szétszórhatják vagy elnyelhetik a fényt. Emiatt viszont a mért érték eltérhet a ténylegestől. Ilyen esetben két megoldás kínálkozik.

A magas zavarosságú minta hígítható. A hígított oldatot a megszokott módon kell megmérni, majd a kapott értéket felszorozni a hígítási arány értékével. Az EPA 180.1 szabvány előírja, hogy a 40 NTU értéket meghaladó zavarosságú minták esetében mindig hígításra van szükség.

A másik megoldás az arányméréses metódus alkalmazása, amely a több fényérzékelővel rendelkező műszerek esetében lehetséges. E módszer a 2130B standard metódus előírásainak felel meg.

6. Kerüljük a pára lecsapódását a küvetta felületén

A mérést a küvetta falán található pára is befolyásolja (ez különösen a hideg minták mérése során fordulhat elő). A megoldás egyszerű, mindössze meg kell törölni a küvetta felszínét egy nem foszló, nem karcoló törlőkendő segítségével. A küvetta felületének olajozása is megoldást jelenthet, mivel meggátolhatja a lecsapódás kialakulását.

Reméljük, cikkünk segítséget nyújt mind a megfelelő zavarosságmérő kiválasztása, mind a zavarosságmérés során.