لون الماء

يختلف لون الماء مع الظروف المحيطة التي توجد فيها هذه المياه. في حين أن كميات صغيرة نسبيا من الماء تبدو عديمة اللون ، فإن المياه النقية لها لون أزرق طفيف يصبح أزرق أكثر عمقا مع زيادة سمك العينة المرصودة. لون الماء الأزرق هو خاصية متأصلة وينتج عن الامتصاص الانتقائي وانتثار الضوء الأبيض. قد تعطي العناصر الذائبة أو الشوائب العالقة الماء لونًا مختلفًا.

لون جوهري
يمكن توضيح اللون الداخلي للمياه السائلة من خلال النظر إلى مصدر الضوء الأبيض من خلال أنبوب طويل مملوء بالماء النقى ومغلق عند كلا الطرفين مع نافذة شفافة. ينتج اللون الأزرق الفيروزي الخفيف عن الامتصاص الضعيف في الجزء الأحمر من الطيف المرئي.

عادة ما تعزى الامتصاصات في الطيف المرئي إلى إثارة حالات الطاقة الإلكترونية في المادة. الماء عبارة عن جزيء ثلاثي ذرة بسيط ، H 2O ، وكل امتصاصه الإلكتروني يحدث في المنطقة فوق البنفسجية من الطيف الكهرومغناطيسي وبالتالي فهي ليست مسؤولة عن لون الماء في المنطقة المرئية من الطيف. يحتوي جزيء الماء على ثلاثة أنماط أساسية للاهتزاز. تحدث اهتزازان ممتدان لسندات OH في حالة المياه الغازية عند v = 3650 سم −1 و v 3 = 3755 سم −1 . يحدث الامتصاص بسبب هذه الاهتزازات في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف. يرجع الامتصاص في الطيف المرئي بشكل رئيسي إلى التوافقي v 1 + 3v 3 = 14،318 cm −1 ، أي ما يعادل طول موجة 698 نانومتر. في الحالة السائلة عند 20 درجة مئوية ، يتم تحريك هذه الاهتزازات باللون الأحمر بسبب الترابط الهيدروجيني ، مما يؤدي إلى امتصاص أحمر عند 740 نانومتر ، التوافقيات الأخرى مثل v 1 + v 2 + 3v 3 مما يعطي امتصاص أحمر عند 660 نانومتر. إن منحنى الامتصاص للماء الثقيل (D 2 O) له نفس الشكل ، ولكنه يتحول أكثر نحو نهاية الأشعة تحت الحمراء ، لأن التحولات الاهتزازية لها طاقة أقل. ولهذا السبب ، فإن الماء الثقيل لا يمتص الضوء الأحمر وبالتالي فإن الأجسام الكبيرة (D 2 O) ستفتقر إلى اللون الأزرق المميز لماء الضوء الأكثر شيوعًا ( 1 H 2 O).

انخفاض كثافة الامتصاص بشكل ملحوظ مع كل زيادة متتالية ، مما أدى إلى امتصاص ضعيف للغاية للالمرشح الثالث. لهذا السبب ، يجب أن يكون للأنبوب طول متر أو أكثر ويجب تنقية الماء عن طريق الترشيح الدقيق لإزالة أي جسيمات يمكن أن تنتج تشتت Mie.

لون البحيرات والمحيطات
البحيرات والمحيطات تظهر باللون الأزرق لعدة أسباب. أحدهما هو أن سطح الماء يعكس لون السماء. في حين أن هذا التأمل يساهم في اللون المرصود ، فهو ليس السبب الوحيد.

بعض الضوء ، الذي يضرب سطح المحيط ، ينعكس مباشرة ولكن معظمه يخترق سطح الماء يتفاعل مع جزيئاته. يمكن أن يهتز جزيء الماء في ثلاثة أوضاع مختلفة عندما يضربها الضوء. يتم امتصاص الضوء الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر للضوء بحيث يتكون الضوء المتبقي المرئي من كآبة الطول الموجي الأقصر والبنفسج. هذا هو السبب الرئيسي في لون المحيط الأزرق.

بعض مكونات مياه البحر يمكن أن تؤثر على الظل الأزرق للمحيط. هذا هو السبب في أنها يمكن أن تبدو أكثر خضرة أو أكثر زرقة في مناطق مختلفة. ستظهر المياه في أحواض السباحة (التي قد تحتوي أيضًا على مواد كيميائية مختلفة) ذات جوانب وطلاء مطلي باللون الأبيض كزرقة باللون الأزرق الفيروزي.

تبدو المياه النظيفة باللون الأزرق في حمامات السباحة ذات البلاط الأبيض وكذلك في المسابح الداخلية حيث لا توجد سماء زرقاء تنعكس. وأعمق البركة ، والأزرق في الماء.

ويلعب التشتت من الجسيمات العالقة دوراً هاماً في لون البحيرات والمحيطات. بضع عشرات من الأمتار من الماء سوف تمتص كل الضوء ، ومن دون تشتت ، ستظهر جميع أجسام الماء سوداء. لأن معظم البحيرات والمحيطات تحتوي على مادة حية معلَّقة وجزيئات معدنية ، تُعرف بالمادة العضوية الذائبة الملونة (CDOM) ، ينعكس الضوء من الأعلى إلى الأعلى. عادة ما يعطي التشتت من الجسيمات العالقة لونًا أبيض ، كما هو الحال مع الثلج ، ولكن نظرًا لأن الضوء يمر أولاً عبر عدة أمتار من السائل الأزرق اللون ، يظهر الضوء المتناثر باللون الأزرق. في المياه النقية للغاية – كما هو الحال في البحيرات الجبلية ، حيث ينتشر التشتت من جزيئات بيضاء اللون – فإن التشتت من جزيئات الماء نفسها يساهم أيضًا باللون الأزرق.

ومن الظواهر الأخرى التي تحدث ظاهرة تشتت رايلي في الغلاف الجوي على طول خط البصر: فالأفق عادة يبعد مسافة تتراوح بين 4 إلى 5 كيلومترات ، والهواء (فوق مستوى سطح البحر في حالة المحيط) هو الأكثر كثافة. هذه الآلية سوف تضيف مسحة زرقاء إلى أي جسم بعيد (ليس فقط البحر) لأن الضوء الأزرق سوف ينتشر في خط البصر.

أسطح البحار والبحيرات غالباً ما تعكس كوة زرقاء ، مما يجعلها تبدو زرقاء اللون. وتعتمد المساهمة النسبية للكوة المنعكسة والضوء المبعثر من الأعماق بقوة على زاوية الملاحظة.

لون الأنهار الجليدية
الأنهار الجليدية هي أجسام كبيرة من الجليد والثلج تشكلت في المناخات الباردة جدا من خلال العمليات التي تنطوي على ضغط الثلوج الساقطة. في حين تظهر الأنهار الجليدية الثلجية بيضاء من مسافة قريبة ، وعندما تكون محمية من الضوء المحيط المباشر ، عادةً ما تظهر الأنهار الجليدية بلون أزرق عميق بسبب طول المسارات الطويلة للضوء المنعكس الداخلي.

تظهر كميات صغيرة نسبياً من الثلج العادي أبيض ، لأن الكثير من فقاعات الهواء موجودة ، وكذلك لأن كميات صغيرة من الماء تبدو عديمة اللون. أما في الأنهار الجليدية ، من ناحية أخرى ، فإن الضغط يتسبب في تقلص فقاعات الهواء المحصورة في الثلج المتراكم ، مما يؤدي إلى زيادة كثافة الجليد المتولد. وبما أن كميات كبيرة من الماء تبدو زرقاء ، فإن قطعة كبيرة من الثلج المضغوط ، أو جليدي ، ستظهر باللون الأزرق.

لون عينات الماء
يمكن أن تسبب المواد المذابة والجسيمية في الماء تغير اللون. يتم قياس اللون الطفيف في وحدات هازن (HU). يمكن أن تكون الشوائب ملوّنة بشكل عميق أيضًا ، على سبيل المثال المركبات العضوية الذائبة التي تسمى التانينات يمكن أن تؤدي إلى ألوان بنية داكنة ، أو الطحالب الطافية في الماء (الجسيمات) يمكن أن تعطي لونًا أخضر.

يمكن الإبلاغ عن لون عينة المياه على النحو التالي:

اللون الواضح هو لون عينة الماء بالكامل ، ويتكون من لون من مكونات مذابة ومعلقة.
يتم قياس اللون الحقيقي بعد ترشيح عينة المياه لإزالة جميع المواد المعلقة.
يمكن أن يكون الاختبار للألوان اختبارًا سريعًا وسهلاً يعكس غالبًا كمية المواد العضوية في الماء ، على الرغم من أن بعض المكونات غير العضوية مثل الحديد أو المنغنيز يمكنها أيضًا نقل اللون.

يمكن أن يكشف لون الماء عن الظروف الفيزيائية والكيميائية والبكتريولوجية. في مياه الشرب ، يمكن للون الأخضر أن يشير إلى ترشيح النحاس من أنابيب النحاس ويمكن أن يمثل أيضًا نمو الطحالب. يمكن أن يشير اللون الأزرق أيضًا إلى النحاس ، أو قد يكون ناتجًا عن شفط منظفات صناعية في خزان التروس ، والمعروف باسم التدفق الخلفي. يمكن أن يكون اللون الأحمر علامات الصدأ من أنابيب الحديد أو البكتيريا المحمولة جواً من البحيرات ، إلخ. الماء الأسود يمكن أن يشير إلى نمو البكتيريا التي تقلل من الكبريت داخل خزان الماء الساخن إلى درجة حرارة منخفضة للغاية. يحتوي هذا عادة على رائحة قوية من الكبريت أو البيضة الفاسدة (H2S) ويتم تصحيحه بسهولة عن طريق تجفيف سخان المياه وزيادة درجة الحرارة إلى 49 درجة مئوية (120 درجة فهرنهايت) أو أعلى. وستظل الرائحة دائمًا في أنابيب الماء الساخن إذا كانت البكتيريا التي تقلل الكبريت هي السبب وليس في الماء البارد. إن الطيف اللوني بمؤشرات المياه [بحاجة لمجرد] واسع ، وإذا تم تعلمه ، فإنه يمكن أن يجعل من تحديد وحل مشاكل مستحضرات التجميل والبكتريولوجية والكيميائية أسهل.

نوعية المياه ولونها
لا يشير وجود اللون في الماء بالضرورة إلى أن الماء غير قابل للشرب. المواد المسببة للالوان مثل التانينات قد تكون غير ضارة.

لا تتم إزالة اللون عن طريق مرشحات المياه النموذجية ؛ ومع ذلك ، يمكن لفلاتر الرمل البطيئة إزالة اللون ، وقد ينجح أيضًا استخدام مواد التخثير في محاصرة المركبات المسببة للون داخل العجل الناتج.

يمكن أن تؤثر العوامل الأخرى على اللون الذي تم رؤيته:

يمكن للجزيئات والمذيبات امتصاص الضوء ، كما هو الحال في الشاي أو القهوة. غالبًا ما تضفي الطحالب الخضراء في الأنهار والجداول درجات اللون الأزرق والأخضر. البحر الأحمر لديه ازدهار عرضي من الطحالب الحمراء الطحالب الحمراء الطحالب.
الجسيمات في الماء يمكن أن تشتت الضوء. غالبًا ما يكون نهر كولورادو أحمرًا موحلًا بسبب الطمي المحمر المعلق في الماء. بعض البحيرات الجليدية والجداول ذات الصخور الأرضية الدقيقة ، مثل الدقيق الجليدي ، هي فيروزية. مطلوب تشتت الضوء عن طريق المواد العالقة من أجل أن الضوء الأزرق التي تنتجها امتصاص الماء يمكن أن تعود إلى السطح وتلاحظ. مثل هذا الانتثار يمكن أن يحول أيضاً طيف الفوتونات الناشئة نحو اللون الأخضر ، وهو لون غالباً ما يلاحظ عندما يلاحظ وجود مياه محملة بالجزيئات العالقة.
أسماء اللون

المد الأحمر قبالة ساحل كاليفورنيا.
تقسم الثقافات المختلفة مجال الألوان الدلالي بشكل مختلف عن استخدام اللغة الإنجليزية وبعضها لا يميز بين الأزرق والأخضر بنفس الطريقة. مثال على ذلك هو Welsh حيث يمكن أن تعني glas باللون الأزرق أو الأخضر.

أسماء اللون الأخرى المخصصة لجسمات المياه هي خضراء وخضراء. وقد أدت الصبغات المحيطية غير العادية إلى ظهور مصطلحات المد الأحمر والمد الأسود.

الشاعر اليوناني القديم هوميروس يستخدم لقب “البحر المظلم النبيذ” ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يصف أيضًا البحر بأنه “رمادي”. وقد اقترح البعض أن هذا يرجع إلى أن اليونانيين القدماء يصنفون الألوان في المقام الأول من خلال لمعان وليس لونا ، بينما يعتقد آخرون أن هوميروس كان مصاب بعمى الألوان.