Известно, что одним из показателей качества воды является количество или концентрация взвешенных частиц, содержащихся в воде. Измерение взвешенных частиц осуществляется с применением Бугера-Бера-Ламберта, согласно которому [1–3]
где I – результирующая интенсивность света;
I0 – интенсивность света при х = 0;
x – длина дистанции прохода света через исследуемую водную среду;
c – концентрация раствора, включающего воду и частицы;
αa – коэффициент абсорбции;
αs – коэффициент рассеяния.
Как было показано в работах [4, 5], коэффициенты абсорбции и рассеяния чистой воды зависят от длины волны излучения. Так, например, на длине волны λ = 470 нм коэффициент абсорбции равен 0,0130 м-1, а коэффициент рассеяния равен 0,0027 м-1. На длине волны λ = 635 нм имеем соответственно 0,3309 м-1 и 0,0008 м-1.
В общем случае коэффициент рассеяния может быть представлен в качестве суммы [6–8]
где αs,for– коэффициенты рассеяния вперед, в пределах угла (0-90);
αs,b – коэффициенты обратного рассеяния в пределах угла (90-180).
Отметим, что в отличие от турбидиметров нефелометры измеряют только рассеянное излучение.
Если учесть, что частицы, имеющиеся в воде, имеют различные размеры, то следует различать зависимость их рассеивающей способности от длины волны (рис. 1) [4].
Таким образом, уравнение (1) в расширенном виде может быть представлено как
При проведении экспериментальных работ по измерению мутности воды следует учесть зависимость I(λ) от таких показателей, как λ, x, c , фракционное различие частиц на мелкие (f) и крупные (c) частицы, а также соотношение количественных показателей рассеяния вперед и назад.
Экспериментальные исследования с использованием простого турбидиметра показали хорошую линейность характеристики «вход-выход» (рис. 3) в диапазоне концентрации 0-1000 мг/л [8] (рис. 3).