Удельная электропроводность и общая минерализация воды

Данный калькулятор вычисляет общую минерализацию воды по ее удельной электропроводности по формуле
,
где

• TDS (total dissolved solids) - общая минерализация воды в мг/л, или ppm
• SC (specific conductance) - измеренная удельная электропроводность воды, обычно в мкСм/см (µS/cm)
• k - коэффициент преобразования. У большинства бытовых измерителей качества воды (TDS meters) он равен 0.5, но это не всегда может быть верно.

Подробнее о связи между удельной электропроводностью и общей минерализацией воды можно прочитать под калькулятором.

Удельная электропроводность и общая минерализация воды

Удельная электропроводность

µS/cm

• µS/cm
• mS/cm
• S/cm
• S/m
• EC

Коэффициент

Рассчитать

Общая минерализация (ppm, мг/л)

 

 Ссылка  Сохранить  Виджет

Связь между удельной электропроводностью и общей минерализацией воды

Общая минерализация воды это показатель количества содержащихся в воде растворённых веществ (сюда включаются как неорганические соли, так и органические вещества). Этот показатель также называют содержанием твёрдых веществ или общим солесодержанием. Общую минерализацию обычно выражают в миллиграммах на литр (мг/л или мг/дм³), либо в миллионных долях (ppm, parts per million). Для слабых растворов эти единицы считаются равными, 1 мг/л = 1 ppm.

Этот показатель характеризует качество воды. Согласно документу Всемирной Организации Здравоохранения, вода с минерализацией меньше 300 мг/л оценивается как отличная, от 300 до 600 мг/л, как хорошая, от 600 до 900 мг/л, как приемлемая, от 900 до 1200 мг/л, как плохая, и больше чем 1200 мг/л - как непригодная для питья¹. При этом очень низкие показатели минерализации также делают воду непригодной для питья из-за отсутствия вкуса (дистиллированная вода). Также от минерализация воды зависит продуктивность разведения сельскохозяйственных культур, выращивания скота и домашней птицы.

Стандартным методом для определения общей минерализации воды является гравиметрический метод. В этом методе профильтрованный (размер пор не более 2мкм) и точно измеренный объем воды выпаривается определенное время при определенной температуре (например, от 1 до 2 часов при температуре 180°C), и затем измеряется сухой остаток. На качество результата влияют различные факторы, такие как размер пор и толщина фильтра, время испарения, объем образца и т.п. Кроме того, при температуре более 100°C органические вещества разлагаются с выделением CO₂, но так как их содержание обычно невелико, этим эффектом пренебрегают. Еще одним методом является химический анализ воды и расчет минерализации через концентрацию ионов.

Все эти методы требуют лабораторных условий и значительного времени, поэтому неудобны для применения там, где нужны быстрые результаты. Для полевых условий используют метод, основанный на установлении зависимости между минерализацией и удельной электропроводностью воды.

Удельной электропроводностью (удельной проводимостью) называют меру способности вещества проводить электрический ток. В системе СИ удельная электропроводность измеряется в сименсах на метр (См/м) или в Ohm⁻¹·m⁻¹. Сименс - единица проводимости, обратная сопротивлению. Иногда можно встретить устаревшее обозначение mho - перевернутое ohm.

В физическом смысле удельная электропроводность воды это величина, обратная электрическому сопротивлению воды при температуре 25°С, находящейся между двумя электродами с поверхностью 1 см², расстояние между которыми равно 1 см. Чистая вода обладает плохой электропроводностью, около 0.055 μS/cm при 25°С. Соответственно, чем больше в ней растворено ионов, тем больше ее электропроводность. Это и позволяет выразить соотношение между минерализацией и удельной электропроводностью в виде линейного коэффициента.

Основная проблема заключается в том, что этот коэффициент является непостоянным и зависит от того, является ли вода поверхностной или водой из скважины, ионы каких солей в ней преобладают и тому подобное. Например, при исследовании минерализации шахтных вод в Южной Африке коэффициент менялся от 0.25 до 1.34². Исследования природных источников США давали разброс от 0.54 до 0.96, при этом большинство показателей укладывались в диапазон 0.55 - 0.75³. А в южной части Австралии, например, рекомендуется использовать значение 0.64⁴.

Таким образом для применения этого метода требуется либо предварительное вычисление коэффициента преобразования исходя из значения общей минерализации полученной другим методом и значения удельной электропроводности, либо использование коэффициента, рекомендуемого для данного региона. При этом, приводя значение общей минерализации, полученной методом измерения удельной электропроводности, необходимо упоминать используемый коэффициент преобразования.

Стоит сказать несколько слов о TDS-метрах. Как правило, они работают через измерение электропроводности, а результат в ppm показывают используя коэффициент пересчета. Коэффициент пересчета может быть, например, 0.5 (шкала 500) - за основу взят тот факт, что раствор NaCl с концентрацией 500ppm дает удельную электропроводность в 1мС, либо 0.7 (шкала 700) - здесь используется "эталонная смесь 442", где электропроводность в 1мС достигается при концентрации 700ppm. Зависимость, кстати, нелинейная⁵. Обычно в приборе также можно вывести "голое" значение электропроводности (EC).