Toplam çözünmüş katı maddeler

Toplam çözünmüş katı maddeler (ingilizce: total dissolved solids veya TDS), bir sıvıda bulunan moleküler, iyonize edilmiş veya mikro-granüler (kolloidal sol) süspansiyon halinde bulunan inorganik ve organik bileşiklerin kombine içeriğinin bir ölçüsüdür. Bunu TDS metre adında bir cihaz gösterir. Genellikle, operasyonel tanımda, maddelerin iki mikrometre (nominal boyutta veya daha küçük) gözenekli bir filtreden süzülüp atılmaya yetecek kadar küçük olması gerekir. Tuzluluk, TDS tanımını oluşturan bazı iyonları içerdiğinden, toplam çözünmüş katı maddelerin normalde tatlı su sistemleri için uygunluğu tartışılmaktadır. TDS'nin başlıca uygulaması, akarsular, nehirler ve göller için su kalitesinin incelenmesidir, ancak TDS genellikle birincil kirletici olarak düşünülmemektedir. Bu, içme suyunun estetik özelliklerinin bir göstergesi olarak ve geniş bir dizi kimyasal kirleticilerin varlığının bir toplam göstergesi olarak kullanılır. Alınan sularda TDS için birincil kaynaklar, tarımsal ve konut akışı, kil zengin dağ suları, toprak kirliliğinin süzdürülmesi, endüstriyel veya kanalizasyon atık su arıtımı tesislerinden kaynaklanan su kirliliği kaynaklı noktalardır. En yaygın kimyasal bileşenler, besin maddesi akışı, genel yağmursuyu akışı ve kalsiyum, fosfatlar, nitratlar, sodyum, potasyum ve klorürdür. Çözünür bir mikro granül oluştuğu sürece, kimyasallar katyonlarca, daha az moleküllü, katyonlar, anyonlar, moleküller ya da yığışmalar olabilir.

TDS'nin daha egzotik ve zararlı unsurları, yüzey akışından kaynaklanan pestisitlerdir. Doğal olarak oluşan bazı çözünmüş katılar, kayaların ve topraklarda görülen hava şartlarının ve çözünmesinin sonucu ortaya çıkar. Amerika Birleşik Devletleri, içme suyunun lezzetini sağlamak için 500 mg/l'lik bir ikinci kalite su kalitesi standardı oluşturmuştur.

Toplam çözünmüş katılar, toplam asılı katı maddelerden (TSS) farklıdır, çünkü bunlar iki mikronluk bir elekten geçemez ve yine de çözeltide süresiz olarak süspanse edilir. "Yerleşebilir katılar" terimi, hareket ettirilmemiş bir tutma tankında askıda kalmış veya çözülmemiş herhangi bir boyuttaki malzemeyi ifade eder, hem TDS hem de TSS'yi hariç tutar. Çözülebilir katılar, daha büyük partiküllü madde veya çözünmeyen moleküller içerebilir.

Ölçüm

Toplam çözünmüş katıların ölçülmesinin iki temel yöntemi gravimetrik analiz ve iletkenliktir. Gravimetrik yöntemler en doğru ve sıvı çözücünün buharlaştırılmasını ve kalan artıkların kütlesinin ölçülmesini içerir. Bu yöntem genellikle çok iyi, ancak zaman alıcıdır. İnorganik tuzlar TDS'nin büyük çoğunluğunu içeriyorsa, gravimetrik yöntemler uygundur.

Suyun elektriksel iletkenliği doğrudan sudaki çözünmüş iyonize katıların konsantrasyonu ile ilgilidir. Sudaki çözünmüş katı maddelerden gelen iyonlar, suyun geleneksel bir iletkenliğini ölçer veya TDS metre ile ölçülebilen bir elektrik akımı iletme kabiliyetini yaratır. Laboratuvar TDS ölçümleri ile korelasyon yapıldığında, iletkenlik TDS konsantrasyonu için genellikle yaklaşık yüzde on doğruluk için yaklaşık bir değer sağlar.

TDS'nin yeraltı sularının spesifik iletkenliği ile ilişkisi aşağıdaki denklemle hesaplanabilir:

TDS = k_eEC

burada TDS mg/L olarak ifade edilir ve EC, 25 °C'de santimetre cinsinden mikrosirimlerdeki elektriksel iletkenliktir. Korelasyon faktörü ke, 0.55 ile 0.8 arasında değişir.

Hidrolojik simülasyon

Hidrolojik taşıma modelleri, nehir sistemleri içindeki TDS hareketini matematiksel olarak analiz etmek için kullanılır. En yaygın modeller, arazi kullanım tipleri, topoğrafya, toprak tipi, bitki örtüsü, yağış ve arazi yönetimi uygulamalarında (örneğin, bir gübrenin uygulama oranı) çeşitlilik sağlayan yüzey akışını ele almaktadır. Akıntı modelleri, iyi derecede bir doğruya dönüşmüştür ve akarsu su kalitesine etkileri üzerine alternatif arazi yönetimi uygulamalarının değerlendirilmesine izin verir.

Havza modelleri, bir toplama havzasındaki toplam çözünmüş katıları daha kapsamlı olarak değerlendirmek ve çeşitli akarsu ulaşımları boyunca dinamik olarak değerlendirmek için kullanılır. DSSAM modeli Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (EPA) tarafından geliştirildi. Bu hidrolojik taşıma modeli aslında TDS'ye ve diğer belirli kimyasal kirleticilere hitap eden "Toplam Maksimum Günlük Yük" (TMDL) adlı kirletici yükleme metriğine dayanmaktadır. Bu modelin başarısı, Ajans'ın ABD'de birçok nehir sisteminin yönetimi için ulusal politikasında yer alan TMDL protokolünün kullanımına olan bağlılığının artırmasına katkıda bulundu.

Uygulamalı Etkiler

Su yumuşatıcısı ile muamele edilen su ölçülürken, suda yumuşatıcılar TDS'yi azaltmadığından yüksek düzeyde toplam çözünmüş katı madde sert su ile ilişkilendirilmez; Daha ziyade, sabit suya neden olan magnezyum ve kalsiyum iyonlarının yerine eşit miktarda sodyum veya potasyum iyonları, örn. Ca2 + ⇌ 2 Na +, genel TDS'yi değiştirmeden hatta arttıracak şekilde bırakır. Sert su boruları, valfleri ve filtreleri artırarak, performansı düşürerek sistem bakım maliyetlerine katkıda bulunabilir. Bu etkiler akvaryumlarda, kaplıcalarda, yüzme havuzlarında ve ters osmoz su arıtma sistemlerinde görülebilir. Tipik olarak, bu uygulamalarda, toplam çözünmüş katılar sıklıkla test edilir ve ters etkileri önlemek için filtrasyon membranları kontrol edilir.

Hidroponik ve kültür balıkçılığı yetiştiriciliğinde, TDS, organizmanın üretkenliği için uygun bir su kalitesi ortamı yaratmak için sık sık izlenir. Tatlı su istiridyeleri, alabalıkları ve diğer yüksek değerli deniz ürünleri için, her bir türün doğal ortamının TDS ve pH seviyelerini taklit ederek en yüksek üretkenlik ve ekonomik getiri elde edilir. Hidroponik kullanımlar için, toplam çözünmüş katılar yetiştirilen su bitkilerinin besin madde kullanılabilirliğinin en iyi göstergelerinden biri olarak düşünülür. İçme suyu için kabul edilebilir estetik kriterler eşiği 500 mg/l olduğundan, koku, tad ve renk açısından zarar için gereken seviyenin çok altında bir genel kaygı yoktur. Bir dizi çalışma yapılmıştır ve çeşitli türlerin reaksiyonları, TDS'nin yükselmesinden dolayı hoşgörüsüzlükten doğrudan toksisiteye kadar değişmektedir. Gerçek toksisite sonuçları spesifik kimyasal bileşenlerle ilişkili olacağından, sayısal sonuçlar dikkatle yorumlanmalıdır. Bununla birlikte, bazı sayısal bilgiler, sudaki organizmaları veya karasal hayvanları yüksek TDS seviyelerine maruz bırakma risklerinin doğasına yararlı bir kılavuzdur. Karışık balık faunasını içeren çoğu su ekosistemi TDS seviyelerini 1000 mg/l'e kadar tolere edebilir.

Örneğin, Fathead minnow (Pimephales promelas), 96 saat maruz kalma dayalı 5600 ppm LD50 (Ortalama öldürücü doz) konsantrasyonunu gerçekleştirir. LD50, maruz kalan nüfusun yüzde 50'sinde ölümcül etki yaratmak için gereken konsantrasyondur. Besin zincirinin birincil üyesine iyi bir örnek olan Daphnia magna (su piresi), yaklaşık 0.5 mm uzunluğundadır ve 96 saatlik maruz kalma için yaklaşık 10,000 ppm TDS'ye sahip LD50'ye sahip küçük bir planktonik kabuklulardır.

Yumurtlayan balıklar ve yavrular, yüksek TDS seviyelerine karşı daha duyarlı görünmektedir. Örneğin, 350 mg/l TDS konsantrasyonlarının, San Francisco Körfezi Deltası bölgesinde Striped bas (Morone saxatilis) balık türünün yumurtlamasını azalttığı ve 200 mg/l'nin altındaki konsantrasyonların daha sağlıklı yumurtlama koşullarını teşvik ettiği bulundu. Truckee Nehri'nde, EPA, yavru Lahontan alabalığının yüksek toplam çözünmüş katı konsantrasyonlarıyla birlikte termal Kirlilik stresine maruz kaldığında daha yüksek mortaliteye tabi olduğunu bulmuştur.

Karada yaşayan hayvanlardan kanatlı hayvanlar genellikle TDS maruziyetinin yaklaşık 2900 mg/l'lik güvenli bir üst sınırına sahiptirler, buna karşılık süt sığırlarının yaklaşık 7100 mg/l'lik güvenli bir üst sınırı olduğu ölçülmüştür. Araştırmalar, TDS maruziyetin, diğer stres faktörlerinin bulunduğu anormal pH, yüksek bulanıklık veya azalmış çözünmüş oksijen gibi, toksisitede arttığını ve bu ikinci stres faktörünün sadece hayvan hastalığı durumunda etki gösterdiğini göstermiştir.

Hindistan gibi çoğu zaman güvensiz / kirli olmayan musluk suyu kaynaklı ülkelerde, içme suyu TDS'si teknisyenler tarafından RO / Su Filtrasyon cihazlarının ne kadar etkili çalıştığını ölçmek için sık sık kontrol edilir. TDS okumaları bir su örneğinde bulunan mikroorganizma miktarı hakkında bir cevap vermezken, ne kadar TDS bulunduğuna göre filtrenin etkinliği hakkında iyi bir fikir bulabilirler.

Su sınıflaması

Su, sudaki TDS seviyesine göre sınıflandırılabilir:

• Tatlı su: 500 mg/L'den az, TDS = 500 ppm
• Acı su: 500 ila 30,000 mg/L, TDS = 500-30 000 ppm
• Tuzlu su: 30.000 ila 40.000 mg/L, TDS = 30 000-40 000 ppm
• HiperTuzlu su: 40,000 mg/L'den fazla, TDS> = 40 000 ppm