Độ dẫn điện là gì?

Độ dẫn là khả năng của nước để dòng điện đi qua. Khả năng này có liên quan trực tiếp với nồng độ của các ion trong nước. Những ion dẫn điện đến từ các muối hòa tan và các vật liệu vô cơ như kiềm, clo, các sulfua và các hợp chất cacbonat. Hợp chất tan thành các ion còn được gọi là chất điện ly. Nước cất hoặc nước khử ion có thể hoạt động như một chất cách điện do có độ dẫn rất thấp. Nước biển có độ dẫn rất cao.

Các muối hòa tan trong nước để sản xuất một anion và cation một. Những ion tạo nên cơ sở dẫn trong nước.

Ion dẫn điện do điện tích dương và âm của chúng. Khi điện phân hòa tan trong nước, chia ra thành hạt tích điện dương (cation) và điện tích âm (anion), nồng độ của mỗi điện tích dương và âm vẫn như nhau (cân bằng)

Đơn vị tính dẫn

Độ dẫn điện thường được đo bằng micro millisiemens mỗi cm (uS / cm hoặc mS / cm). Nó cũng có thể được báo cáo trong micromhos hoặc millimhos / cm (umhos / cm hoặc mmhos / cm), mặc dù các đơn vị này ít phổ biến hơn. Một Siemen bằng một mho ¹ . Microsiemens mỗi cm là đơn vị tiêu chuẩn để đo nước ngọt. Các báo cáo về nước biển dẫn sử dụng vi mô, và phần ngàn nhỏ nhất và đôi khi thậm chí chỉ cần Siemen / mho mỗi cm, tùy thuộc vào việc xuất bản.

 

Độ dẫn điện

Dẫn cụ thể ở mức 25 độ C được sử dụng như một tiêu chuẩn để so sánh với các nguồn nước khác nhau như tỷ lệ dẫn thay đổi theo nhiệt độ.

Dẫn cụ thể là một phép đo độ dẫn thực hiện tại hoặc sửa chữa đến 25 ° C ³ . Đây là phương pháp tiêu chuẩn của báo cáo dẫn. Khi nhiệt độ của nước sẽ tác động tới các dẫn, báo cáo dẫn ở 25 ° C cho phép dữ liệu được dễ dàng so sánh ³ . Dẫn cụ thể thường được báo cáo trong uS / cm ở 25 ° C ⁶ .

Nếu một phép đo độ dẫn điện được thực hiện ở 25 ° C, nó chỉ đơn giản có thể được báo cáo là độ dẫn cụ thể. Nếu một phép đo được thực hiện ở nhiệt độ khác nhau và điều chỉnh đến 25 ° C, thì hệ số nhiệt độ phải được xem xét.Các cụ thể hệ số nhiệt độ dẫn điện có thể dao động tùy thuộc vào nhiệt độ đo và thành phần ion của nước ³² . Một hệ số ,0191-0,02 thường được sử dụng dựa trên các tiêu chuẩn KCl ^3,32 . Các giải pháp dựa trên NaCl nên có một hệ số nhiệt độ của ,02-,0214 ³³ .

 

Điện trở suất

Độ dẫn điện được chính thức định nghĩa là nghịch đảo của điện trở, đó là giá trị xây dựng trên ³ . Điện trở suất là đo lường sự phản đối của nước với dòng chảy của một dòng điện xuyên qua khoảng cách.Nước tinh khiết có một sức đề kháng của 18,2 cm Mohm * ⁵ . Điện trở suất giảm khi nồng độ ion trong nước tăng lên. Một cách thú vị để nhớ rằng điện trở suất và độ dẫn điện là nghịch đảo (1 / đo) là tên đơn vị - mho và ohm là những chữ cái giống nhau, ở chiều ngược lại.

 

Độ dẫn

Độ dẫn điện là một phần của độ dẫn điện, nhưng nó không phải là một phép đo cụ thể của riêng mình.Dẫn điện phụ thuộc vào độ dài của dây dẫn, chỉ là đề kháng là ¹⁸ . Độ dẫn điện được đo bằng mhos hoặc siemens ¹⁹ . Dẫn là độ dẫn (S) được đo trên một khoảng cách xác định (1 cm), được tích hợp vào các đơn vị (S / cm) ¹⁹ . Như vậy, độ dẫn điện của nước sẽ thay đổi với khoảng cách quy định. Nhưng miễn là nhiệt độ và thành phần vẫn giữ nguyên, độ dẫn điện của nước này sẽ không thay đổi.

 

Độ mặn là gì?

Độ mặn là một thuật ngữ mơ hồ. Như một định nghĩa cơ bản, độ mặn là tổng nồng độ của tất cả các muối hòa tan trong nước ⁴ . Những điện hình thành các hạt ion khi họ giải tán, mỗi người một điện tích dương và âm. Như vậy, độ mặn là một đóng góp mạnh mẽ để dẫn điện. Trong khi độ mặn có thể được đo lường bằng một phân tích thành phần hóa học, phương pháp này là rất khó khăn và tốn thời gian ¹³ . Nước biển có thể không chỉ đơn giản là được bay hơi để đo khối lượng muối clorua khô như bị mất trong quá trình ²⁶.

Các ion phổ biến nhất trong nước biển.

Thường xuyên hơn, độ mặn không đo trực tiếp, mà thay vào đó bắt nguồn từ việc đo độ dẫn điện ⁶ . Điều này được gọi là độ mặn thực tế. Những Mục từ so sánh độ dẫn cụ thể của mẫu theo tiêu chuẩn độ mặn như nước biển ⁶ . Đo độ mặn dựa trên các giá trị độ dẫn là unitless, nhưng thường được theo sau bởi các ký hiệu của đơn vị mặn thực tế (PSU) ²⁵ .

Có nhiều loại muối hòa tan khác nhau góp phần vào độ mặn của nước. Các ion chính trong nước biển (với độ mặn thực tế của 35) là: clorua, natri, magiê, sulfat, canxi, kali, bicarbonate và brom ²⁵ . Nhiều người trong số các ion này cũng có mặt trong nguồn nước ngọt, nhưng với số lượng nhỏ hơn nhiều ⁴ . Các tác phẩm ion của các nguồn nước nội địa phụ thuộc vào môi trường xung quanh. Hầu hết các hồ và sông có muối kim loại kiềm và kiềm thổ, với canxi, magiê, natri, clorua cacbonat và chiếm một tỷ lệ cao của các thành phần ion ⁴ . Nước ngọt thường có một tỷ lệ cao hơn trong khi bicarbonate nước biển có natri lớn hơn và nồng độ chloride ³⁹ .

 

Độ mặn tuyệt đối

Các chức năng Gibbs là cơ sở tính toán độ mặn tuyệt đối. Nó xem xét toàn bộ hệ thống như một toàn bộ thay vì chỉ dựa vào tính dẫn.

Trong khi Scale mặn thực tế là chấp nhận được trong hầu hết các tình huống, một phương pháp mới đo độ mặn đã được thông qua vào năm 2010. Phương pháp này, được gọi là Teos-10, xác định độ mặn tuyệt đối như trái ngược với các độ mặn thực tế bắt nguồn từ tính dẫn. Độ mặn tuyệt đối cung cấp một đại diện chính xác và nhất quán của nhà nước nhiệt động lực học của hệ thống ²⁴ . Độ mặn tuyệt đối là cả chính xác hơn và chính xác hơn độ mặn thực tế và có thể được sử dụng để ước lượng độ mặn không chỉ trên khắp các đại dương, nhưng ở độ sâu lớn hơn và nhiệt độ dao động ²⁴ . Teos-10 được bắt nguồn từ một hàm Gibbs, đòi hỏi tính toán phức tạp hơn, nhưng cung cấp thông tin hữu ích hơn ²⁴ .

 

Đơn vị mặn

Các đơn vị sử dụng để đo độ mặn dao động dựa trên ứng dụng và báo cáo thủ tục. Phần nghìn hoặc gram / ​​kg (1 ppt = 1 g / kg) được sử dụng làm tiêu chuẩn ²² . Trong một số nguồn nước ngọt, điều này được báo cáo trong mg / L ^{4, 37} . Bây giờ giá trị độ mặn được báo cáo dựa trên thực tế Scale mặn unitless (đôi khi được biểu thị bằng đơn vị độ mặn thực tế như PSU) ²² . Tính đến năm 2010, một tính toán độ mặn tuyệt đối đã được phát triển, nhưng không được sử dụng để lưu trữ cơ sở dữ liệu ²⁴ . Độ mặn tuyệt đối được báo cáo trong g / kg và được biểu hiện bằng các biểu tượng S _A . Teos-10 cung cấp các phương trình được lập trình sẵn để tính toán độ mặn tuyệt đối.

Các phương pháp khác nhau và các đơn vị đo độ mặn tất cả dựa vào một điểm tham chiếu của 35 cho nước biển.

Các đơn vị PSU, ppt và S _A g / kg là gần như tương đương (và thường xuyên thay đổi cho nhau) ⁶ . Cả ba phương pháp này dựa trên một giá trị gần đúng của độ mặn trong nước biển 35 ²⁴ . Tuy nhiên, có một số khác biệt đó phải được thực hiện.

Đơn vị mặn thực tế là thứ nguyên và được dựa trên các nghiên cứu dẫn của các giải pháp clorua kali và nước biển ¹³ . Những nghiên cứu này đã được thực hiện với 32,4356 g / kg và giải pháp KCL "Copenhagen nước" trong đó có một chlorinity của 19,374 ppt ²⁵ . Nước biển bắc Đại Tây Dương này đã được đưa ra một độ mặn thực tế thiết lập của 35 PSU ²⁵ . Quy mô mặn thực tế được xem là chính xác cho các giá trị giữa 2 và 42 PSU ²⁶ . Đây là những đơn vị phổ biến nhất được sử dụng, và độ mặn thực tế vẫn còn giá trị độ mặn phổ biến nhất được lưu trữ để lưu trữ dữ liệu ²⁴ .

Định nghĩa lịch sử của độ mặn dựa vào nồng độ chloride (mà có thể được xác định bằng cách chuẩn độ) ²⁸. Tính toán này sử dụng các phương trình sau đây:

Xác định tổng mặn dựa trên nồng độ clo trong các chỉ chính xác trong các nguồn nước với một tỷ lệ clorua mặn tiếng, chẳng hạn như nước biển.

Phương pháp này chỉ có thể chấp nhận cho nước biển, vì nó được giới hạn ở các cửa sông, nước lợ và nước ngọt nguồn ²⁸ . Trong khi độ mặn và chlorinity là tỷ lệ thuận trong nước biển, các phương trình dựa vào điều này là không chính xác trong nước ngọt hoặc khi tỷ lệ chlorinity thay đổi ²⁶ .

Độ mặn tuyệt đối trong g / kg là tốt nhất cho các nghiên cứu mà đòi hỏi dữ liệu rất chính xác. Nó phù hợp với các đơn vị SI khác như là một phần khối lượng thực sự, và nó đảm bảo rằng tất cả các mối quan hệ nhiệt động lực học (mật độ, âm thanh, tốc độ và năng lực nhiệt) vẫn còn phù hợp ²⁴ . Các đơn vị này cũng giúp xác định những đóng góp cụ thể ion 'mặn giá trị ³⁹ . Độ mặn tuyệt đối cũng cung cấp một phạm vi lớn hơn và giá trị chính xác hơn so với các phương pháp khác khi độ mặn thành phần ion được biết ²⁴ .

 

Tổng số chất rắn hòa tan là gì?

EPA, USPHS và AWWA khuyên giới hạn trên 500 mg / L TDS, mặc dù điều này là vượt quá ở một số khu vực có ảnh hưởng rất nhỏ bị bệnh ⁴¹ .

Tổng chất rắn hòa tan (TDS) kết hợp tổng của tất cả các hạt ion được nhỏ hơn 2 micron (0.0002 cm) ¹¹ .Điều này bao gồm tất cả các chất điện phân tách tạo nên nồng độ mặn, cũng như các hợp chất khác như chất hữu cơ hòa tan. Trong nước "sạch", TDS là xấp xỉ bằng độ mặn ¹² . Trong nước thải hoặc các khu vực bị ô nhiễm, có thể bao gồm những chất tan TDS hữu cơ (như hydrocarbons và urê) ngoài các ion muối ¹² .

Trong khi đo TDS được bắt nguồn từ tính dẫn điện, một số quốc gia, vùng và các cơ quan này thường đặt tối đa TDS thay vì một giới hạn dẫn cho chất lượng nước ³⁷ . Tại hầu hết, nước ngọt có thể có 2000 mg / L tổng chất rắn hòa tan, và hầu hết nguồn nên có ít hơn nhiều so với ¹³ . Tùy thuộc vào tính chất ion, quá tổng chất rắn hòa tan có thể gây độc cho cá và cá trứng. Tiếp xúc với cá hồi cao hơn so với mức trung bình của CaSO4 ở các giai đoạn cuộc sống khác nhau đều giảm tỷ lệ sống và sinh sản tỷ lệ ³⁷ . Khi tổng chất rắn hòa tan trong khoảng trên 2200-3600 mg / L, cá hồi, cá rô và Pike đều cho thấy giảm ấp trứng và sự sống còn lãi ³⁷ .

Tổng số chất rắn hòa tan nồng độ bên ngoài của một phạm vi bình thường có thể gây ra một tế bào phình to hoặc thu nhỏ. Điều này có thể tác động tiêu cực đến đời sống thủy sinh mà không thể bù đắp cho sự thay đổi trong việc giữ nước.

Chất rắn hòa tan cũng rất quan trọng với cuộc sống dưới nước bằng cách giữ mật độ tế bào cân bằng ¹¹ .Trong nước cất hoặc nước khử ion, nước sẽ chảy vào các tế bào của một sinh vật, khiến chúng bị sưng lên ¹¹. Trong nước với nồng độ TDS rất cao, các tế bào sẽ co lại. Những thay đổi này có thể ảnh hưởng đến khả năng của một sinh vật di chuyển trong một cột nước, làm cho nó nổi hoặc chìm ngoài phạm vi bình thường của nó ¹¹ .

TDS cũng có thể ảnh hưởng đến hương vị nước, và thường chỉ ra một độ kiềm cao hoặc độ cứng ¹² .

 

Các đơn vị TDS

Tổng số chất rắn hòa tan được báo cáo trong mg / L.TDS có thể được đo bằng gravimetry (với một món ăn bốc hơi) hoặc tính toán bằng cách nhân giá trị độ dẫn bởi một yếu tố thực nghiệm ¹³ . Trong khi TDS quyết tâm bởi sự bay hơi nhiều thời gian tiêu thụ, nó rất hữu ích khi các thành phần của một nguồn nước không được biết. Xuất phát từ TDS dẫn là nhanh hơn và phù hợp cho cả hai phép đo trường và giám sát liên tục⁴² .

Khi tính toán tổng chất rắn hòa tan từ một phép đo độ dẫn điện, một yếu tố TDS được sử dụng. TDS này liên tục phụ thuộc vào loại chất rắn hòa tan trong nước, và có thể được thay đổi tùy thuộc vào nguồn nước. Hầu hết các máy đo độ dẫn và các tùy chọn đo lường khác sẽ sử dụng một phổ biến, xấp xỉ liên tục khoảng 0,65 ³² . Tuy nhiên, khi đo nước trộn hoặc nước mặn (với một giá trị độ dẫn điện lớn hơn 5000 uS / cm), TDS liên tục nên cao: khoảng 0,735 và 0,8 tương ứng ²⁰ . Tương tự như vậy, nước ngọt hay gần như nguyên chất nên có TDS thấp liên tục gần gũi hơn với 0,47-0,50 ³⁶ .

Phương pháp tiêu chuẩn cho các Kiểm tra nước và nước thải chấp nhận một TDS liên tục của 0,55-0,7, mặc dù nếu nguồn nước được biết đến là cao trong các ion canxi hoặc sulfate, một hằng số 0,8 có thể được sử dụng ¹³ . Một số máy đo độ dẫn sẽ chấp nhận một bên ngoài liên tục của dòng sản phẩm này, nhưng nó được khuyến khích để phân tích lại mẫu bằng bốc hơi để xác nhận tỷ lệ này ¹³ .

Như đã thấy trong bảng dưới đây, các giải pháp có giá trị như nhau dẫn, nhưng hiến pháp ion khác nhau (KCl NaCl vs vs 442) sẽ có tổng khác nhau nồng độ chất rắn hòa tan. Điều này là do sự khác biệt về trọng lượng phân tử ⁴⁰ . Ngoài ra, các thành phần ion sẽ thay đổi TDS đề nghị đổi.

Tại các giá trị độ dẫn điện tương tự, mỗi giải pháp sẽ có nồng độ khác nhau của các chất rắn hòa tan và do đó là một yếu tố TDS khác nhau.

Tất cả ba tiêu chuẩn được chấp nhận cho hiệu chuẩn độ dẫn điện. Tuy nhiên, các thành phần ion nên được xem xét nếu tính tổng chất rắn hòa tan. Nếu một dự án cho phép nó, hằng số TDS cần được xác định cho từng trang web cụ thể dựa trên các thành phần ion được biết đến trong nước ⁶ .

 

Tại sao là dẫn điện quan trọng?

Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước (như mưa nặng hoặc bay hơi) ảnh hưởng đến tính dẫn. Dòng chảy hoặc lũ lụt trên đất có nhiều chất muối hoặc khoáng chất có thể gây ra một cành trong dẫn bất chấp sự gia tăng lưu lượng nước.

Độ dẫn điện, đặc biệt là độ dẫn cụ thể, là một trong những thông số chất lượng nước hữu dụng nhất và thường được đo ³ . Ngoài việc là cơ sở của hầu hết các độ mặn và tổng chất rắn hòa tan tính toán, tính dẫn điện là một dấu hiệu sớm của sự thay đổi trong hệ thống nước. Hầu hết các cơ quan của nước duy trì một dẫn tương đối ổn định, có thể được sử dụng như một cơ sở so sánh với các phép đo tương lai ¹ . Thay đổi đáng kể, cho dù đó là do lũ tự nhiên, bốc hơi, ô nhiễm do con người thực hiện có thể rất có hại cho chất lượng nước.

Nước biển không thể giữ oxy hòa tan nhiều như nước ngọt do độ mặn cao.

Độ dẫn điện và độ mặn có một mối tương quan mạnh mẽ ³ . Như dẫn là dễ dàng hơn để đo lường, nó được sử dụng trong thuật toán ước lượng độ mặn và TDS, cả hai đều có ảnh hưởng đến chất lượng nước và thủy sinh.

Độ mặn là rất quan trọng đặc biệt vì nó ảnh hưởng đến hòa tan oxy hòa tan ³ . Cao hơn mức độ nhiễm mặn, giảm nồng độ oxy hòa tan. Oxygen là khoảng 20% ít hòa tan trong nước biển hơn trong nước ngọt ở nhiệt độ như ³ . Điều này có nghĩa rằng, trung bình, nước biển có nồng độ oxy hòa tan thấp hơn so với các nguồn nước ngọt. Ảnh hưởng của độ mặn đến độ tan của khí hoà tan là do Luật của Henry; ý chí thay đổi liên tục được sử dụng dựa trên nồng độ ion muối ³⁹ .

 

Thủy sản Sinh vật Tolerance

Euryhaline (bao gồm cả bơi ngược sông và catadromous) loài có phạm vi khả năng chịu mặn rộng nhất khi họ đi du lịch giữa hai nước mặn và nước ngọt.

Hầu hết các sinh vật dưới nước chỉ có thể chịu đựng một phạm vi cụ thể độ mặn ¹⁴ . Việc thích ứng sinh lý của mỗi loài được xác định bởi độ mặn của môi trường xung quanh của nó. Hầu hết các loài cá là stenohaline, hoặc độc quyền nước ngọt hay nước mặn độc quyền ⁴³ . Tuy nhiên, có một vài sinh vật có thể thích ứng với một loạt các độ mặn. Những sinh vật này có thể được euryhaline bơi ngược sông, catadromous hay đúng euryhaline. Sinh vật sống trong nước mặn bơi ngược sông nhưng đẻ trứng trong nước ngọt. Loài Catadromous là ngược lại - họ sống trong nước ngọt và di cư tới nước mặn để đẻ trứng ⁴³ . Loài euryhaline thật sự có thể được tìm thấy trong nước mặn hoặc nước ngọt tại bất kỳ điểm nào trong chu kỳ sống của họ ⁴³ . Sinh vật cửa sông là euryhaline đúng.

Loài Euryhaline sống hoặc đi du lịch thông qua các cửa sông, nơi phân vùng mặn là điều hiển nhiên. Độ mặn ở một cửa sông có thể thay đổi từ nước ngọt đến nước biển trên một khoảng cách ngắn ²¹ . Trong khi loài euryhaline có thể thoải mái đi du lịch qua các vùng, các sinh vật stenohaline không thể và sẽ chỉ được tìm thấy ở một đầu của các cửa sông hay khác.Loài như sao biển và hải sâm không thể chịu đựng được độ mặn thấp, và trong khi bờ biển, sẽ không được tìm thấy trong nhiều cửa sông ²¹ . Một số sinh vật dưới nước thậm chí có thể nhạy cảm với các thành phần ion của nước. Một dòng của một muối cụ thể có thể ảnh hưởng tiêu cực đến một loài, bất kể mức độ mặn vẫn nằm trong một phạm vi chấp nhận ¹⁴ .

Hầu hết các sinh vật dưới nước thích hoặc nước ngọt hay nước mặn. Rất ít loài traverse giữa độ mặn, và ít hơn vẫn chịu đựng được độ mặn dao động hàng ngày.

Dung sai độ mặn phụ thuộc vào quá trình thẩm thấu trong cơ thể sinh vật. Cá và các loài thủy sinh khác sống trong nước ngọt (thấp dẫn) là hyperosmotic ¹⁵ . Hyperosmotic xác định khả năng của tế bào để loại bỏ nước và giữ lại các ion. Vì vậy, những sinh vật duy trì nồng độ ion bên trong cao hơn so với các nước xung quanh ¹⁶. Ở phía bên kia của quang phổ, nước mặn (cao độ dẫn điện) là sinh vật hypoosmotic và duy trì nồng độ ion trong thấp hơn so với nước biển.Euryhaline vật có thể thích ứng cơ thể của họ đến mức độ muối thay đổi. Mỗi nhóm sinh vật đã thích nghi với nồng độ ion của môi trường tương ứng của họ, và sẽ hấp thụ hoặc bài tiết muối khi cần thiết ¹⁶ . Thay đổi độ dẫn của môi trường bằng cách tăng hoặc giảm nồng độ muối sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng trao đổi chất của sinh vật. Thậm chí làm thay đổi các loại ion (như kali cho sodium) có thể gây phương hại đến đời sống thủy sinh nếu quá trình sinh học của họ không thể đối phó với các ion khác nhau ¹⁴ .

 

Thay đổi có thể dẫn điện Chỉ ra ô nhiễm

Dầu hoặc hydrocarbon có thể làm giảm độ dẫn điện của nước. (Tín dụng ảnh: Lamiot qua Wikimedia Commons)

Một sự gia tăng hoặc giảm đột ngột dẫn trong một khối nước có thể chỉ ra ô nhiễm. Chất thải nông nghiệp hoặc rò rỉ nước thải sẽ làm tăng độ dẫn điện do clorua, phosphate và nitrate ion thêm ¹ .Một sự cố tràn dầu hoặc bổ sung các hợp chất hữu cơ khác sẽ làm giảm tính dẫn là những yếu tố này không phá vỡ thành ion ³⁴ . Trong cả hai trường hợp, các chất rắn hòa tan thêm sẽ có một tác động tiêu cực đến chất lượng nước.

 

Độ mặn Góp phần Dương đối lưu

Độ mặn của ảnh hưởng đến mật độ nước là một trong những động lực đằng sau sự đối lưu đại dương.

Độ mặn ảnh hưởng đến mật độ nước. Các cao hơn nồng độ muối hòa tan, cao hơn mật độ của nước ⁴ . Việc tăng mật độ với độ muối là một trong những động lực đằng sau dòng hải lưu ²² .Khi hình thức băng biển gần vùng cực, nó không bao gồm các ion muối. Thay vào đó, các phân tử nước đóng băng, buộc muối vào túi nước mặn ²² . Ngâm nước muối này cuối cùng chảy ra khỏi nước đá, để lại đằng sau một túi không khí và tăng độ mặn của nước xung quanh các tảng băng. Khi nước mặn này là dày đặc hơn so với các nước xung quanh, nó chìm, tạo ra một mô hình đối lưu mà có thể ảnh hưởng đến lưu thông đại dương hàng trăm cây số ²² .

 

Nơi nào TDS và độ mặn đến từ?

Độ dẫn điện và độ mặn khác nhau rất nhiều giữa các cơ quan khác nhau của các nước. Hầu hết các dòng suối nước ngọt và hồ nước có độ mặn và độ dẫn giá trị thấp. Các đại dương có độ dẫn cao và độ mặn do số lượng cao của các muối hòa tan hiện nay.

 

Nước ngọt dẫn điện nguồn

Nhiều nguồn tin khác nhau có thể đóng góp vào tổng chất rắn hòa tan trong nước cấp.

Trong con sông và suối, mức bình thường dẫn đến từ các địa chất xung quanh ¹ . Đất sét sẽ góp phần dẫn điện, trong khi nền tảng granite sẽ không ¹ . Các khoáng chất trong đất sét sẽ ion hóa khi họ giải tán, trong khi vẫn còn trơ đá granit. Tương tự như vậy, các dòng nước ngầm sẽ góp phần dẫn điện của các dòng sông hoặc tùy thuộc vào địa chất mà các nước ngầm chảy qua. Nước ngầm được nhiều ion hóa từ khoáng chất hòa tan sẽ làm tăng độ dẫn điện của các nước vào mà nó chảy.

 

Nước mặn Conductivity Nguồn

Hầu hết các muối trong đại dương xuất phát từ dòng chảy, trầm tích và hoạt động kiến tạo ¹⁷ . Mưa chứa axit carbonic, có thể góp phần để đá xói mòn. Khi mưa chảy qua những tảng đá và đất, các chất khoáng và muối được chia thành các ion và được mang theo người, cuối cùng đi tới đại dương ¹⁷ . Miệng phun thủy nhiệt dọc theo đáy của đại dương cũng có đóng góp hòa tan các khoáng chất ¹⁷ . Khi nước nóng thấm ra khỏi các lỗ thông hơi, nó phóng khoáng với nó. Núi lửa tàu ngầm có thể phát tán đi các khoáng chất hòa tan và carbon dioxide vào đại dương ¹⁷ .Các carbon dioxide hòa tan có thể trở thành axit cacbonic có thể làm xói mòn những tảng đá trên đáy biển xung quanh và thêm vào độ mặn. Khi nước bốc hơi khỏi bề mặt của đại dương, các loại muối từ những nguồn được bỏ lại phía sau để tích lũy qua hàng triệu năm ²⁷ .

Thải như ô nhiễm cũng có thể góp phần vào độ mặn và TDS, như nước thải tăng ion muối và một vụ tràn dầu làm tăng tổng chất rắn hòa tan ¹ .

 

Khi nào dẫn điện dao động?

Độ dẫn điện phụ thuộc vào nhiệt độ nước và độ mặn / TDS ³⁸ . Dòng chảy và mực nước thay đổi cũng có thể góp phần dẫn đến tác động của độ mặn. Nhiệt độ nước có thể gây ra mức độ dẫn đến biến động hàng ngày. Ngoài tác dụng trực tiếp trên truyền dẫn điện, nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến mật độ nước, dẫn đến sự phân tầng. Nước phân tầng có thể có các giá trị độ dẫn khác nhau ở độ sâu khác nhau.

Dòng nước, cho dù đó là từ một con suối, nước ngầm, mưa, ngã ba hoặc các nguồn khác có thể ảnh hưởng đến độ mặn và độ dẫn điện của nước. Tương tự như vậy, suy giảm lưu lượng từ đập hoặc nắn dòng sông cũng có thể làm thay đổi mức độ dẫn ²⁹ . Thay đổi mực nước, chẳng hạn như giai đoạn triều và lượng bốc hơi sẽ làm cho nồng độ mặn và độ dẫn đến biến động là tốt.

 

Độ dẫn điện và nhiệt độ

Dẫn là nhiệt độ phụ thuộc.

Khi nhiệt độ nước tăng lên, như vậy sẽ dẫn điện ³ . Đối với mỗi 1 ° C tăng, giá trị độ dẫn điện có thể tăng 2-4% ³ .Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ dẫn điện bằng cách tăng cường ion cũng như độ hoà tan các muối và khoáng chất³⁰ . Điều này có thể được nhìn thấy trong biến đổi trong ngày như một khối nước ấm lên do ánh sáng mặt trời, (và dẫn tăng) và sau đó nguội đi xuống vào ban đêm (giảm độ dẫn điện).

Do ảnh hưởng trực tiếp của nhiệt độ, độ dẫn điện được đo bằng hoặc sửa chữa để nhiệt độ tiêu chuẩn (thường là 25 ° C) cho việc so sánh. Phương pháp báo cáo chuẩn này được gọi là dẫn cụ thể ¹ .

Thay đổi theo mùa trong độ dẫn điện, trong khi bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ trung bình, cũng bị ảnh hưởng bởi waterflow. Trong số các dòng sông, suối thường có lưu lượng cao nhất, độ dẫn có thể thấp hơn tại thời điểm đó hơn vào mùa đông mặc dù sự khác biệt về nhiệt độ ²³ .Trong nước có ít hoặc không có dòng chảy, trung bình theo mùa có nhiều phụ thuộc vào nhiệt độ và lượng bốc hơi.

 

Dẫn và lưu lượng nước

Các tác dụng của dòng nước trên dẫn và giá trị độ mặn là khá cơ bản. Nếu các dòng là một nguồn nước ngọt, nó sẽ làm giảm độ mặn và độ dẫn giá trị ²⁹ . Nguồn nước ngọt bao gồm lò xo, tuyết tan, rõ ràng, suối sạch và nước ngầm tươi ²¹ . Ở phía bên kia của quang phổ, các dòng nước ngầm cao khoáng sẽ làm tăng độ dẫn điện và độ mặn ¹ . Chất thải nông nghiệp, ngoài việc được chất dinh dưỡng, thường có nồng độ cao của chất rắn hòa tan, có thể ảnh hưởng đến tính dẫn ²³ . Đối với cả nước ngọt và nước khoáng, cao hơn các khối lượng dòng chảy, càng có nhiều nó ​​sẽ ảnh hưởng đến độ mặn và độ dẫn ²⁹ .

Mưa chính nó có thể có độ dẫn cao hơn so với nước tinh khiết do sự kết hợp của các chất khí và các hạt bụi ²³ . Tuy nhiên, mưa lớn có thể làm giảm tính dẫn điện của một cơ thể của nước khi nó làm loãng nồng độ mặn hiện tại ²⁹ .

Lũ lụt có thể gia tăng tính dẫn khi rửa muối và khoáng chất từ ​​đất vào một nguồn nước.

Nếu mưa lớn hoặc một sự kiện thời tiết chính góp phần làm ngập lụt, ảnh hưởng dẫn phụ thuộc vào cơ thể nước và đất xung quanh. Ở những vùng có mùa khô và ướt, độ dẫn điện thường giảm tổng thể trong mùa mưa do sự pha loãng của nguồn nước ⁴⁴ . Mặc dù dẫn chung là thấp hơn cho mùa giải, thường có gai dẫn như nước bước đầu đi vào vùng lũ. Nếu vùng lũ chứa đất giàu dinh dưỡng hoặc khoáng, các ion muối trước đó khô có thể nhập giải pháp như nó đang bị ngập nước, nâng cao độ dẫn điện của nước ⁴⁴ .

Nếu lũ lụt nước biển ven bờ, các tác dụng ngược lại có thể xảy ra. Mặc dù đục sẽ tăng, độ dẫn điện của nước thường giảm khi có lụt ven biển ⁴⁵ . Nước biển sẽ lấy chất rắn lơ lửng và các chất dinh dưỡng từ đất, nhưng cũng có thể gửi các muối của nó trên đất, làm giảm tính dẫn điện của nước⁴⁵ .

Đập và nắn dòng sông ảnh hưởng đến độ dẫn điện bằng cách giảm khối lượng tự nhiên của lưu lượng nước đến một khu vực. Khi lưu lượng này được chuyển hướng, ảnh hưởng của nước ngọt bổ sung (giảm độ dẫn) được giảm thiểu ²³ . Khu vực hạ lưu của đập hoặc một dòng sông sẽ có một giá trị độ dẫn thay đổi do dòng chảy giảm đi ²³ .

 

Độ dẫn điện và nước cấp

Như dòng nước dao động trong một cửa sông, do đó sẽ mặn cấp.

Độ dẫn điện của nước do biến động mực nước thường được kết nối trực tiếp đến dòng chảy. Độ dẫn điện và độ mặn biến động do thay đổi mực nước là đáng chú ý nhất trong các cửa sông. Khi thủy triều lên, nước mặn từ biển được đẩy vào một cửa sông, độ mặn và nâng cao giá trị độ dẫn ²⁹ . Khi thủy triều xuống, nước mặn được kéo về phía đại dương, làm giảm độ dẫn điện và độ mặn ²⁹ .

Bốc hơi có thể gây ra nồng độ mặn tăng lên. Khi mức nước giảm, các ion trình bày trở nên tập trung, góp phần vào mức độ dẫn điện cao hơn ³⁴ . Đây là lý do tại sao dẫn và giá trị độ mặn thường tăng vào mùa hè do khối lượng dòng chảy thấp và bốc hơi ²¹ . Ở phía bên kia của quy mô, mưa có thể tăng lượng nước và mức độ, hạ thấp dẫn ²⁹ .

 

Độ mặn và phân tầng

Nhiệt độ và độ mặn thay đổi mật độ nước, và do đó góp phần vào cột phân tầng nước ²¹ . Chỉ cần như giảm nhiệt độ nước làm tăng mật độ, tăng độ mặn sẽ tạo ra kết quả tương tự. Trong thực tế, sự thay đổi về mật độ nước do sự gia tăng độ mặn của 1 PSU là tương đương với sự thay đổi mật độ do 4 ° C giảm nhiệt độ ²⁸ .

Phân tầng thẳng đứng do độ mặn. Nước sâu có một mật độ lớn và độ mặn cao hơn so với các nước trên bề mặt.

Phân tầng có thể thẳng đứng qua cột nước (thấy trong các hồ và đại dương), hoặc ngang, như đã thấy trong một số cửa sông ⁸ .Các tầng lớp nhân dân được ngăn cách bởi một ranh giới được biết đến như một halocline ⁹ . Các halocline chia lớp nước với nồng độ muối khác nhau ⁹ . Khi nồng độ muối khác nhau bởi một số lượng lớn (thường do một dòng đặc biệt tươi hoặc nước muối), một halocline phát triển ²⁸ . Một halocline cũng trùng hợp với một thermocline (ranh giới nhiệt độ) và một pycnocline (biên độ) ( ²⁸ . Những clines đánh dấu độ sâu mà các thuộc tính nước (chẳng hạn như độ mặn, nhiệt độ và mật độ) trải qua một sự thay đổi mạnh.

Cửa sông là độc đáo ở chỗ chúng có thể có haloclines ngang hoặc dọc. Haloclines thẳng đứng có mặt khi độ mặn giảm xuống do nước di chuyển vào các cửa sông từ biển khơi ⁸ . Haloclines dọc thường xảy ra khi thủy triều là đủ để pha trộn các cột nước theo chiều dọc cho độ mặn thống nhất mạnh mẽ, nhưng ở mức độ khác nhau giữa nước ngọt và đại dương bên trong cửa ⁸ .

Cửa sông có thể phân tầng theo chiều ngang giữa một nguồn nước ngọt và biển mặn.

Phân tầng ngang có mặt ở các cửa sông, nơi thủy triều yếu. Các nước ngọt đến từ các dòng sông sau đó có thể nổi trên nước biển dày đặc hơn và ít trộn xảy ra ²³ . Phân tầng ngang cũng tồn tại trong đại dương do độ mặn và nhiệt độ gradient.

Độ mặn của một dòng có thể đóng góp vào sự phân tầng. Nước ngọt chảy vào nước mặn sẽ trôi nổi, trong khi nước mặn chảy thành nước ngọt sẽ chìm.

Haloclines phát triển trong hồ mà không trải qua một doanh hoàn chỉnh. Những hồ nước được gọi là hồ meromictic và không pha trộn hoàn toàn từ trên xuống dưới ⁴ . Thay vào đó, họ có tầng lớp thấp hơn được biết đến như một monimolimnion. Các monimolimnion vẫn còn bị cô lập với phần còn lại của cột nước (mixolimnion) do halocline ⁴ . Hồ Meromictic có thể phát triển khi một dòng nước muối (tự nhiên hoặc nhân tạo) vào một hồ nước ngọt, hoặc nếu một hồ nước muối nhận được một dòng nước ngọt ⁴ . (Phân tầng)

Khi nước mặn không thể giữ oxy hòa tan nhiều như nước ngọt, phân tầng do haloclines có thể đóng góp cho thiếu oxy và tình trạng thiếu ôxy ở dưới cùng của một khối nước ²¹ .

 

Độ dẫn điện và độ mặn Mức đặc trưng

Trong khi các nguồn nước ngọt có độ dẫn thấp và nước biển có độ dẫn điện cao, không có tiêu chuẩn cho độ dẫn điện của nước. Thay vào đó, một số tổ chức và khu vực đã đặt ra giới hạn về tổng chất rắn hòa tan cho các vùng nước ^14,37 . Điều này là bởi vì tính dẫn và độ mặn có thể khác nhau không chỉ giữa các đại dương và nước ngọt, nhưng ngay cả giữa suối lân cận. Nếu địa chất xung quanh là đủ khác nhau, hoặc nếu một nguồn có một dòng riêng biệt, giá trị độ dẫn của các cơ quan nước láng giềng sẽ không giống nhau.

Mặc dù thiếu các tiêu chuẩn và các tác động của môi trường xung quanh trên dẫn, có giá trị gần đúng có thể được dự kiến dựa trên nguồn ^13,14 :

Nước ngọt có một phạm vi rộng dẫn do tác động địa chất. Nước ngọt chảy qua nền đá granite sẽ có một giá trị độ dẫn điện rất thấp ³⁴ . Đất sét và đá vôi đất có thể đóng góp vào giá trị độ dẫn điện cao hơn ở nước ngọt ³⁴ . Một số hồ nước muối tồn tại do một dòng chảy bị hạn chế ⁴ . Tính dẫn điện của các hồ này là phụ thuộc vào các thành phần ion cụ thể hiện ⁴ .

Tính dẫn điện của các cửa sông có xu hướng biến đổi lớn nhất là họ thường xuyên chịu ảnh hưởng của nước ngọt và nước mặn chảy. Dẫn của nước biển là phụ thuộc vào độ mặn và nhiệt độ của nước ³⁸ . Đo sẽ khác nhau giữa xích đạo và các cực cũng như với sâu do phụ thuộc vào nhiệt độ của độ dẫn điện ³⁸ .

Như với độ dẫn, độ mặn dự kiến của một khối nước chỉ có thể được ước tính. Giá trị độ mặn đại dương có thể khác nhau giữa 30 và 37 PSU ²² . Mặc dù có sự khác biệt về độ mặn, thành phần ion của nước biển vẫn thường xuyên xuất hiện trên toàn cầu ³ . Độ mặn bề mặt của đại dương là phụ thuộc vào lượng mưa. Tại các khu vực xung quanh đường xích đạo và bờ biển nơi có lượng mưa cao, giá trị độ mặn bề mặt thấp hơn so với trung bình ²⁸ . Những giá trị độ mặn khác nhau góp phần lưu thông biển và chu kỳ khí hậu toàn cầu³¹ .

Các biểu đồ sau đây cung cấp các giá trị gần đúng độ mặn trong ppt (phần nghìn) ²⁷ :

Khi một lịch sử của phép đo độ dẫn điện đã được thực hiện, nó rất dễ dàng để xem một loạt thiết lập cho một cơ thể đặc biệt của nước ¹ . Dòng sản phẩm này có thể được sử dụng như một cơ sở để đánh giá các phép đo như mong đợi (và bất ngờ) giá trị ¹ .

 

Nước Deionized

Điều quan trọng là chỉ ra rằng chỉ vì nước khử ion hoặc nước siêu tinh khiết không có các ion bên ngoài, điều đó không có nghĩa là nó có khả năng dẫn 0 uS / cm ⁴⁵ . Các giá trị độ dẫn sẽ rất nhỏ, và trong hầu hết các tình huống, không đáng kể, nhưng thậm chí cả nước khử ion H + và có ion OH- hiện. Ở nhiệt độ phòng, nồng độ của cả hai ion H + và ion OH- là 10⁻⁷ M (nghĩ pH - nước khử ion sẽ có độ pH trung tính của 7 mà không cần tiếp xúc không khí) tạo ra một giá trị độ dẫn điện rất nhỏ ⁴⁶ . Mặc dù giá trị này thấp dẫn điện, nước khử ion vẫn sẽ có độ mặn không; không có các ion muối ngày nay, chỉ có H + và OH-, mà tự nhiên tồn tại trong nước tinh khiết.

Miễn là họ đã không có bất kỳ liên hệ với không khí (đặc biệt là CO2), nước khử ion nên có độ dẫn của 0,055 uS / cm, hoặc một điện trở suất của 18 megohms ở 25 ° C ^5,47 . Nếu nước khử ion đã được cân bằng với không khí, độ dẫn điện sẽ tiến gần hơn tới 1 uS / cm (1 triệu ôm) ở 25 ° C (và nó sẽ có độ pH 5.56). Hầu hết các tiêu chuẩn cho phép đối với một loạt dẫn của 0,5-3 uS / cm ở 25 ° C trong nước cất, tùy thuộc vào độ dài của thời gian nó đã được tiếp xúc với không khí ^13,14 .

Nhiệt độ thay đổi sẽ có ảnh hưởng lớn hơn về sự dẫn nước cất (hoặc bất kỳ nước gần như nguyên chất), do tính dẫn tương đương mol của H + và OH- trong sự vắng mặt của các ion khác ³ . Thay vì tăng dẫn 2-3% cho mỗi độ C, nó có thể tăng khoảng 5% mỗi độ C ³ .

 

Hậu quả của việc không bình thường Levels

Mức độ dẫn điện và độ mặn khác thường thường là biểu hiện của tình trạng ô nhiễm ¹ . Trong một số trường hợp, chẳng hạn như lượng mưa quá mức hoặc hạn hán, chúng có thể được kết nối với các nguyên nhân tự nhiên cực đoan. Bất kể kết quả đã được gây ra bởi các nguồn nhân tạo hay tự nhiên, thay đổi độ dẫn, độ mặn và TDS có thể có tác động vào đời sống thủy sinh và chất lượng nước.

Hầu hết các loài thủy sản đã thích nghi với độ mặn cụ thể ⁴ . Giá trị độ mặn bên ngoài của một phạm vi bình thường có thể dẫn đến cá chết do những thay đổi về nồng độ oxy hòa tan, quy chế thẩm thấu và TDS độc ^4,21,37 .

Khi dẫn và giá trị mở rộng độ mặn quá xa phạm vi bình thường của họ, nó có thể gây hại đến đời sống thủy sinh sống trong một cơ thể của nước. Đây là lý do tại sao ít hơn, nhưng có lẽ chịu rét, loài đã thích nghi với cuộc sống ở các cửa sông, nơi độ mặn là không ngừng tuôn chảy. Cuộc sống ở vùng cửa sông có thể chịu đựng được nhanh chóng thay đổi độ mặn tốt hơn so với cả nước ngọt và các đối tác biển ⁴ .Nhưng ngay cả những loài nước lợ có thể bị ảnh hưởng nếu thay đổi độ mặn trở nên quá cực đoan.