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一、概述
水温即水体温度,是水质理化检验必须测定的项目。正常情况下地表水的温度随日照、气温而变化,且总是落后于大气温度的变化,其变化范围大约在0.1~30℃。地下水受地层深度和自然地质条件的影响,其水温变化很大,往往有100℃以上的差别,如幼年火山地域的地下水温度高达100℃以上,而冰川的地下水常低于0℃。但是同一地点的地下水温度则比较恒定,通常为8~12℃左右,且地下水深度越深,水温就越恒定,深井水也是如此,冬夏季节温差不超过2℃。
影响水温的主要因素是气温和热污染。火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统排出的热水,石油、化工、造纸等工厂排出的生产废水中均含有大量废热,这些热量不断流入地面水系,会使一些地区的地面水温度升高到35~40℃,俗称“人工温泉”。
水温与水的物理和化学性质密切相关。水中挥发性物质、溶解性气体、水生生物和微生物活动、化学和生物化学反应速度及盐度、矿化度、电导率、pH等都受水温变化的影响。水体受到热污染后首当其冲的受害者是水生生物,一般水生生物能正常生存的温度上限是33~35℃。水温升高使水中的溶解氧减少,水体处于缺氧状态,造成大部分水生生物和鱼类种群改变或死亡,还可使厌氧菌大量繁殖,有机物腐败加重,从而影响环境和生态平衡。此外,河水水温上升给一些致病微生物提供了一个人工温床,使它们得以滋生、泛滥,引起疾病流行,危害人类健康。因此,水温不仅影响农业、渔业、水产业和水生生态环境,而且还间接影响人体健康。
我国农田灌溉水质标准规定水温≤35℃;地表水环境质量标准规定人为造成的环境水温变化应限制在:周平均最大温升≤1℃,周平均最大温降≤2℃。
二、测定方法
水温为各类水样采集时现场必须测定、记录的项目之一。水温的测定方法有棒状水银温度计测定法、水温计或颠倒温度计测定法、数显式热敏电阻温度计测定法、语音式热敏电阻温度计测定法、卫星遥感监测法等。中国国家标准《水质水温的测定》(GB13195-91)中规定用水温计或颠倒温度计测定水温,该法适用于井水、江河水、湖泊和水库水以及海水水温的测定。
图3-1 水温测定仪
a.水温计;b.深水温度计;c.颠倒温度计
(一)表层水温度测定
图3-1a为水温计,适于测量表层水温度。水银温度计安装在特制金属套管内,套管上有可供温度计读数的窗孔,上端有一提环,以供系住绳索,套管下端旋紧着一只有孔的盛水金属圆筒,水温计的球部应位于金属圆筒中央。测量范围为-6~40℃,分度值为0.2℃。
测定水温度时将水温计投入水中至待测深度,感温5分钟后,迅速提出水面并立即读数。从水温计离开水面至读数完毕应不超过20秒,读数完毕后,将筒内水倒净。
(二)深层水温度测定
图3-1b为深水温度计,适于水深40m以内水温的测量。其结构与水温计相似。盛水圆筒较大,并有上、下活门,利用其放入水中和提升时的自动启开和关闭,使筒内装满所测的水样。测量范围为-2~40℃,分度值为0.2℃。
图3-1c为颠倒温度计(闭式),适于测量水深在40m以上的各层水温。闭端(防压)式颠倒温度计由组装在厚壁玻璃套管内的主温计和辅温计构成,套管两端完全封闭。主温计测量范围为-2~32℃,分度值为0.10℃;辅温计测量范围为-20~50℃,分度值为0.5℃。主温计水银柱断开应灵活,断点位置固定,复正温度计时,接受泡的水银应全部回流,主、辅温计应固定牢靠。颠倒温度计需装在颠倒采水器上使用。
水深在40m以内时,将深水温度计投入水中,与表层水温的测定步骤相同进行测定。水深>40m时,将安装有闭端式颠倒温度计的颠倒采水器,投入水中至待测深度,感温10分钟后,由“信使锤”作用,打击采水器的“撞击开关”,使采水器完成颠倒动作。感温时,温度计的贮泡向下,断点以上的水银柱高度取决于现场温度,当温度计颠倒时,水银在断点断开,分成上、下两部分,此时接受泡一端的水银柱表示的读数,即为所测温度。上提采水器,立即读取主温计上的温度。根据主、辅温计的读数,分别查主、辅温计的器差表(由温度计检定证中的检定值线性内插作成)得相应的校正值。颠倒温度计的还原校正值K按式3-1式计算,主温计经器差校正后的读数T加还原校正值K,即为实际水温。
式中,T为主温计经器差校正后的读数;t为辅温计经器差校正后的读数;V0为主温计自接受泡至刻度0℃处的水银容积,以温度度数表示;1/n为水银与温度计玻璃的相对膨胀系数,n通常取值为6300。
注意事项:①水温计或颠倒温度计应定期由计量检定部门进行校核;②应同时测定气温,冬季观测时,应避开冰块和雪球;③记录水温,一般应准确至0.5℃。当要计算水中溶解氧饱和度时,则要记录至0.1℃;④若无条件直接测水温,可用容量5~10L的木桶等容器取水样,经1~2分钟后倒掉,重新取水样,插入温度计,感温3分钟,于水中读数。用容器盛装的水,一般使用0.1℃分度的棒状水银温度计测量。
文章来源:《水质理化检验》
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