ساختار شیمیایی آب و آزمایش های لازم برای صحت آن

ساختارشیمیایی آب وآزمایشهای لازم برای صحت آن

ساختارآب

آب یک مولکول ساده است که از یک اتم اکسیژن متصل به دو اتم هیدروژن مختلف تشکیل شده است.استانداردهای مرتبط با تصفیه آب
به دلیل الکترونگاتیوی بیشتر اتم اکسیژن ، پیوندها کووالانسی قطبی هستند (پیوندهای قطبی).
اتم اکسیژن الکترونهای مشترک پیوندهای کووالانسی را به میزان قابل توجهی بیشتر از اتم های هیدروژن جذب می کند.
در نتیجه ، اتم اکسیژن به یک بار منفی جزئی (δ−) نیاز دارد ، در حالی که اتم های هیدروژن هرکدام بار مثبت (δ +) به دست می آورند.
این مولکول به دلیل وجود دو جفت الکترون روی اتم اکسیژن ، یک ساختار خم شده به خود می گیرد.

مولکول آب با اتم اکسیژن در راس و اتم های هیدروژن در انتها زاویه ای تشکیل می دهد.
از آنجا که اکسیژن از الکترونگاتیویته بالاتری نسبت به هیدروژن برخوردار است ، طرف مولکول با اتم اکسیژن دارای بار منفی جزئی است.
به جسمی با چنین اختلاف بار دو قطبی گفته می شود. انتهای اکسیژن تا حدی منفی است و انتهای هیدروژن تا حدی مثبت است.

قطبی بودن مولکول آب به دلیل تفاوت الکترون منفی بین اتم های هیدروژن (H) و اکسیژن (O) و شکل خم شده مولکول H2O ، یک گشتاور دو قطبی خالص وجود دارد.

یک مولکول آب با پذیرش دو اتم هیدروژن و اهدای دو اتم هیدروژن می تواند حداکثر چهار پیوند هیدروژنی ایجاد کند.
اگرچه پیوند هیدروژن در مقایسه با پیوندهای کووالانسی درون مولکول آب (پیوندهای درون مولکولی) یک جاذبه نسبتاً ضعیف است ،
اما این امر مسئول تعدادی از خصوصیات فیزیکی آب است.
یکی از این خصوصیات ، نقاط ذوب و جوش نسبتاً زیاد آن است. برای شکستن پیوندهای هیدروژنی بین مولکول ها ،
انرژی بیشتری لازم است تا به یک مرحله انرژی بالاتر تبدیل شود.

آزمایش آب

مهمترین عاملی که باید در نظر گرفته شود این است که در بیشتر جوامع ،خطر اصلی برای سلامتی انسان از آلودگی مدفوع ناشی می شود.
در بعضی مواقع ممکن است خطراتی در ارتباط با آلاینده های شیمیایی خاص مانند فلوراید یا آرسنیک نیز وجود داشته باشد ،
اما بعید است که سطح این موادبا گذشت زمان به طور قابل توجهی تغییر می کند.

حتی در کشورهای در حال توسعه که از نظر جاده و حمل و نقل سرویس دهی ضعیفی دارند ،
اینگونه است معمولاً می توان یک استراتژی نمونه گیری منطقی و تحلیلی را طراحی کرد.
این بایدشامل تست های دقیق پارامتر بحرانی در دورافتاده ترینمکانها (معمولاً روستایی)با استفاده از روشهای ساده و تجهیزات آزمایش آب قابل حمل
در صورت مناسب بودن جامعه باید درگیر آن شود.

در فرآیند نمونه گیری در جایی که آب ضد عفونی می شود ، کارکنان بهداشت اولیه ،
معلمان مدرسه و بعضاً اعضای جامعه می توانند آموزش ببینند.
آزمایش باقیمانده کلر ساده. همین افراد می توانند نمونه هایی را نیز جمع آوری کنند.
تجزیه و تحلیل فیزیک وشیمیایی و ترتیب تحویل آنها به آزمایشگاه منطقه ای.

قالب های آزمون

روش های آزمایش میدانی معمولی با فناوری پایین ، قابل حمل ، برای پایش کیفیت شیمیایی آب در سه دسته قرار می گیرند:

۱٫نوارهای آزمایشی

این نوارهای کوچک یکبار مصرف هستند که برای نشان دادن غلظت ماده شیمیایی خاصی تغییر رنگ می دهند.
بسته به آزمایش خاص ، کاربر کاغذ یا نوار پلاستیکی را با فرو بردن در نمونه آب و چرخاندن آن به اطراف ، یا با نگه داشتن نوار در یک جریان آب “فعال” می کند.
پس از مدت کوتاهی انتظار ، کاربر رنگ نوار تست را با یک نمودار رنگی مقایسه می کند تا غلظت ماده شیمیایی را بخواند.
این کیت ها بسیار ساده هستند ، اما از دقت کمتری نسبت به سایر روش ها برخوردار هستند ، به خصوص اگر کاربران از این دستورالعمل ها پیروی نکنند.

۲٫کیت های دیسک رنگی

کیت های تست دیسک رنگی برای طیف وسیعی از آزمایشات شیمیایی در دسترس هستند.
در یک تنظیم معمول ، کاربر یک بسته پودر یا چند قطره از معرف مایع را به یک نمونه آب در یک لوله پلاستیکی قابل استفاده مجدد اضافه می کند.
سپس کاربر لوله نمونه را در یک جعبه کوچک مشاهده پلاستیکی قرار می دهد.
این جعبه مشاهده شامل یک دیسک پلاستیکی است که روی آن یک شیب رنگ چاپ شده است.
کاربر دیسک رنگی را می چرخد تا بخشی را که با رنگ نمونه مطابقت دارد ، پیدا کند و سپس غلظت ماده شیمیایی را از دیسک بخواند.
کیت های دیسک رنگی معمولاً چند مرحله دارند و اغلب شامل زمان انتظار تعیین شده هستند ، بنابراین کمی پیچیده تر و پرهزینه هستند ، اما به طور کلی دقیق ترند.

۳٫ابزارهای دیجیتالی دستی

کنتورهای دیجیتال سبک و قابل حمل ، رنگ سنج ها و نور سنج ها برای آزمایش آب موجود است.
آنها دقیق ترین نتایج این سه روش تست را ارائه می دهند ، اما همچنین گرانتر و ظریف تر از گزینه های قبلی هستند.
این ابزارها به باتری و کالیبراسیون نیاز دارند.
در حالی که ابزارهای دیجیتال برای تکنسین های میدانی مفید هستند و بخشی اساسی از هر شبکه نظارت مستمر یا از راه دور هستند ،
بعید به نظر می رسد برای “دانش شهروند” یا آزمایش کیفیت آب از طریق منابع انسانی مناسب باشند.

پارامترهای کیفیت آب شیمیایی

با شناسایی قالب های مختلف آزمون ، مرحله بعدی این است: برای چه تست می گیریم؟
یونیسف توصیه می کند اولویت بندی فلوراید ، آرسنیک و نیترات برای نظارت بر مواد شیمیایی باشد.
در مناطقی که زمین به طور طبیعی سرشار از مواد معدنی حاوی فلورین و آرسنیک است ،
سطح آب چاه می تواند به اندازه کافی زیاد باشد که قرار گرفتن در معرض آن برای سلامت انسان خطرناک باشد.

چگونه می توانیم این عناصر را آزمایش کنیم؟

فلوراید:
حداقل یک کیت تست دیسک رنگی برای فلوراید موجود است.
با این حال ، اغلب به دلیل نگرانی در مورد دقت ، رنگ سنجهای دیجیتال قابل حمل ترجیح داده می شوند.
Ackvo Caddisfly ، یک سیستم تست ، اخیراً یک تست فلوراید رنگ سنج را توصیف کرده است که توسط یک برنامه تلفن هوشمند قابل خواندن است.
آرسنیک:
گزینه های آزمایش میدانی قابل حمل برای آرسنیک محدود است.
این آلاینده بهتر است در آزمایشگاه اندازه گیری شود. کیت های آزمایشی موجود در بازار وجود دارند ، اما نسبتاً پیچیده هستند و به چندین مرحله نیاز دارند.
اگرچه غلظت آرسنیک “اندازه گیری شده” با این کیت های آزمایش ممکن است نادرست باشد ،
کیت ها تقریباً در تمام نمونه های بزرگتر از ۱۰۰ میکروگرم در لیتر (ug / L) و همچنین در بیشتر نمونه های ۵۰-۹۹ ug / L آرسنیک را تشخیص می دهند.
بنابراین یونیسف توصیه کرده است که نتایج نظارت بر آرسنیک از این آزمایشات قابل حمل را “با استفاده از غلظت مرجع ۵۰ UG / L – استاندارد آب آشامیدنی در بسیاری از کشورهایی که تحت تأثیر آلودگی طبیعی آرسنیک قرار دارند “موجود” یا “غایب” گزارش دهد.
نیترات:
هر دو نوار تست و کیت های تست دیسک رنگی برای آزمایش نیترات موجود است.
نیترات را می توان با متر دیجیتال نیز اندازه گیری کرد.
مقادیر بالای مواد مغذی با آلودگی کشاورزی حاصل از کودها (نیتروژن و فسفر) و ضایعات حیوانی (نیتروژن) ارتباط دارد.
توالت ، فاضلاب ، محل های دفن زباله و آلودگی های صنعتی نیز می توانند ازت را تأمین کنند.
نظارت بر نیترات یک روش ساده برای ارزیابی تأثیرات زباله های کشاورزی و انسانی بر کیفیت آب است.

یونیسف پیشنهاد می کند سه پارامتر شیمیایی دیگر به برنامه های نظارتی اضافه کند:

فلزات آهن و منگنز ، و کل مواد جامد محلول (TDS). هر سه این موارد می توانند باعث ایجاد مشکلات طعم و بو شوند
که ممکن است باعث شود مصرف کنندگان انگیزه بیشتری برای جستجوی منابع آب جذاب تر و یا ناامن داشته باشند.

آهن و منگنز:

هر دو نوار تست و تست دیسک رنگی برای این دو فلز موجود است ، که ممکن است با استفاده از ابزارهای دیجیتال قابل حمل نیز اندازه گیری شود.
آزمایش میدانی با تجهیزات دیجیتال برای آهن و منگنز قابل اعتماد است.

TDS:

TDS شامل مخلوطی از نمکهای غیرآلی ، بیشتر سدیم ، کلرید ، پتاسیم ، کلسیم و منیزیم است.
TDS به جای آزمایش اجزای خاص ، با اندازه گیری رسانایی آب با متر دیجیتال کنترل می شود.
هیچ نوار آزمایشی یا کیت دیسک رنگی وجود ندارد که بتوان در اینجا استفاده کرد ، هرچند حداقل یک رسانا با تلفن هوشمند رابط دارد.

در سیستم های توزیع کلر ، نظارت بر دو پارامتر شیمیایی دیگر مهم است: pH و باقیمانده کلر.
نوارهای تست pH و تست دیسک رنگی بسیار مفید است.

BOD :

یک آزمایش سنتی و پرکاربرد برای ایجاد غلظت مواد آلی در نمونه های فاضلاب است (یعنی مقاومت نسبی).

BOD بر این اصل استوار است که اگر اکسیژن کافی در دسترس باشد ،
تجزیه بیولوژیکی هوازی (یعنی تثبیت ضایعات آلی) توسط میکروارگانیسم ها تا زمان مصرف تمام پسماندها ادامه خواهد داشت.

آزمایش BOD همچنین با عنوان “BOD5” شناخته می شود زیرا بر اساس اندازه گیری دقیق DO (اکسیژن محلول) در ابتدا و انتهای یک دوره پنج روزه است
که نمونه در شرایط تاریک و انکوباتور نگهداری می شود (یعنی ۲۰ درجه سانتیگراد یا ۶۸ درجه فارنهایت)

تغییر غلظت DO طی پنج روز نشان دهنده “نیاز اکسیژن” برای تنفس توسط میکروارگانیسم های بیولوژیکی هوازی در نمونه است.

یک آزمایش طولانی UBOD (نهایی BOD) که میزان اکسیژن مصرفی را پس از ۶۰ روز یا بیشتر اندازه گیری می کند.

روش های آزمایش BOD:

برای اطمینان از فعالیت بیولوژیکی مناسب در طول آزمایش BOD ، یک نمونه فاضلاب باید فاقد کلر باشد.
اگر کلر در نمونه وجود داشته باشد ، قبل از آزمایش باید یک ماده شیمیایی دکلره (به عنوان مثال سولفیت سدیم) اضافه شود.

باید در محدوده pH 6.5-7.5 S.U باشد. اگر نمونه خارج از این محدوده باشد ، در صورت لزوم باید اسید یا باز اضافه شود.

نیاز به جمعیت کافی میکروبیولوژیکی موجود دارد. اگر جمعیت میکروبی ناکافی یا ناشناخته باشد ،
یک محلول “دانه ای” باکتری به همراه یک محلول بافر مغذی ضروری اضافه می شود که شادابی جمعیت باکتری ها را تضمین می کند.

از بطری های تخصصی ۳۰۰ میلی لیتر BOD استفاده شده است که برای پر کردن کامل بدون فضای هوا و ایجاد یک مهر و موم هوا استفاده می شود.
بطری ها با نمونه مورد آزمایش پر می شوند یا آب رقیق (مقطر یا دیونیزه) می شود و مقادیر مختلفی از نمونه فاضلاب برای انعکاس رقت های مختلف اضافه می شود.
حداقل یک بطری فقط با آب رقیق به عنوان شاهد یا “خالی” پر می شود.

برای اندازه گیری غلظت اولیه اکسیژن محلول (میلی گرم در لیتر) در هر بطری از یک DO متر استفاده می شود که باید حداقل ۸٫۰ میلی گرم در لیتر باشد.
سپس هر بطری را به مدت پنج روز درون دستگاه جوجه کشی تاریک در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد قرار دهید.

پس از پنج روز (± ۳ ساعت) مجدداً از متر DO برای اندازه گیری غلظت نهایی اکسیژن محلول (میلی گرم در لیتر) استفاده می شود ،
که در حالت ایده آل کاهش حداقل ۴٫۰ میلی گرم در لیتر خواهد بود.

قرائت نهایی DO سپس از قرائت اولیه DO کم شده و نتیجه غلظت BOD (میلی گرم در لیتر) است.
اگر نمونه فاضلاب به رقت نیاز داشته باشد ، قرائت غلظت BOD در ضریب رقت ضرب می شود.

DO (اکسیژن محلول) چیست؟

همانطور که از نام آن مشخص است ، یک آزمایش DO غلظت اکسیژن محلول در یک نمونه آب یا فاضلاب را اندازه گیری می کند.

اندازه گیری DO اغلب با استفاده از یک کنتور الکترونیکی مجهز به یک کاوشگر تخصصی DO انجام می شود.

غلظت DO در یک نمونه آب به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار می گیرد:

دما: با افزایش دمای آب ، DO کاهش می یابد (یعنی با گرم شدن آب اکسیژن کمتری در خود نگه می دارد)
شوری: با افزایش شوری آب ، DO کاهش می یابد (یعنی با شورتر شدن آب ، اکسیژن کمتری در خود نگه می دارد).
فشار اتمسفر: با افزایش فشار ، DO نیز افزایش می یابد (یعنی با افزایش ارتفاع آب اکسیژن کمتری را در خود نگه می دارد).

گزارشات آزمایشگاهی نتایج را در ppm نشان می دهد. معنی آن چیست؟

بیشتر نتایج آزمایش فاضلاب به دو میلی گرم در لیتر (میلی گرم در لیتر) یا قطعات در میلیون (پی پی ام) گزارش می شود.
خبر خوب این است که این دو واحد برابر هستند و بنابراین قابل تعویض هستند!
با این حال ، مطمئن شوید که همیشه واحدهای گزارش شده را یادداشت می کنید.
برخی از پارامترهای فاضلاب (به عنوان مثال ، فلزات سنگین) اغلب در واحدهای کوچکتر مانند میکروگرم در لیتر (μm / L) یا قطعات در میلیارد (ppb) گزارش می شوند.

COD (تقاضای اکسیژن شیمیایی):

COD محبوب ترین آزمایش جایگزین برای BOD برای ایجاد غلظت مواد آلی در نمونه های فاضلاب است.

انجام تست COD تنها چند ساعت طول می کشد و این یک مزیت عمده نسبت به آزمون ۵ روزه BOD است.
پرسنل سیستم تصفیه فاضلاب می توانند از COD به عنوان یک پارامتر تنظیم عملیاتی تقریباً در زمان واقعی استفاده کنند.

COD می تواند فاضلاب بیش از حد سمی را آزمایش کند.

آزمون COD باید به عنوان جایگزینی برای آزمایش BOD ، اندازه گیری مستقلی از مواد آلی موجود در نمونه فاضلاب در نظر گرفته شود.

آزمایش COD از یک ماده شیمیایی (دی کرومات پتاسیم در محلول اسید سولفوریک ۵۰٪) استفاده می کند
که مواد آلی (غالب) و غیرآلی را در یک نمونه فاضلاب “اکسید” می کند ،
که منجر به غلظت COD بالاتر از غلظت BOD برای همان نمونه فاضلاب از زمان فقط ترکیبات آلی در طول آزمایش BOD مصرف می شوند.

محبوب ترین روش آزمایش فعلی COD شامل استفاده از ویال های از پیش آماده شده با درجه حرارت پایین (۳-۱۵۰ ppm) یا برد بالا (۲۰-۱۵۰۰ ppm) است
که از رنگ نارنجی به سبز تغییر می یابد در مورد میزان اکسیداسیون و با استفاده از یک متر سنج آزمایشگاهی خوانده می شود.

تست استاندارد آب آشامیدنی

آب می تواند بسیاری از مواد معدنی یا مواد شیمیایی را حل کرده و آلودگی های میکروبی را منتقل کند.
هدف از این برگه اطلاعات ارائه اطلاعاتی در مورد چگونگی آزمایش آب برای کمک به تعیین بی خطر بودن نوشیدن آب است.
آزمایش استاندارد آب آشامیدنی که در این برگه ذکر شده است برای شناسایی آلاینده های شیمیایی و میکروبیولوژیکی که ممکن است
در آبها رخ دهد ایجاد شده است.

وزارت بهداشت و آزمایشگاه های شیمیایی و میکروبیولوژیکی شرکت کننده آزمایش های شیمیایی و میکروبیولوژیکی موجود در آزمایش استاندارد آب آشامیدنی را تأیید کرده اند.

تست استاندارد آب آشامیدنی به شما کمک می کند:

آب شما برای مصارف نوشیدن چقدر ایمن است؟

سطح آلودگی در آب آشامیدنی شما چ میزان است؟

کیفیت زیبایی آب آشامیدنی شما چه مقدار است؟

برخی از عناصر فلزات سنگینی هستند که ممکن است سلامتی شما را به خطر بیندازند
در حالیکه برخی دیگر فقط در طعم ، بو و ظاهر آب تأثیر می گذارند (این ویژگی ها “زیبایی” نامیده می شوند).

آزمایشهای استاندارد تست آب آشامیدنی که توسط آزمایشگاه های شرکت کننده انجام شده مطابق با الزامات انجمن ملی مقامات آزمایش کننده (NATA) است.
نتایج ارائه شده توسط این آزمایشگاه ها توسط وزارت بهداشت پذیرفته می شود.

چه چیزی آزمایش خواهد شد؟

آزمون آب آشامیدنی استاندارد دارای دو جز است: آزمایش میکروبیولوژی و تست کیفیت شیمیایی.

آزمایشات میکروب شناسی
آزمایش میکروبیولوژیک به صورت کلی نوعی باکتری و مدفوع موجود در آب آشامیدنی را شناسایی می کند.
آزمایش کلی فرم باکتری بارگذاری باکتریایی موجود در نمونه آب را نشان می دهد.
آزمایش کلی فرم مدفوع میزان آلودگی مدفوع در آب و میزان در آب نوشیدنی را نشان می دهد.ترکیبات آلی مضر محلول در آب
آزمایشات کیفیت شیمیایی
آزمون کیفیت شیمیایی از طیف وسیعی از عناصر و ترکیبات شیمیایی تشکیل شده است.

تست استاندارد آب آشامیدنی ، برای همه آلاینده ها آزمایش می شود؟

نه. حوضه آبریز یا منبع آب آشامیدنی شما می تواند از بسیاری جهات بر کیفیت آب تأثیر بگذارد.
آب می تواند مواد شیمیایی را حل کرده و آلاینده های میکروبیولوژیکی را هنگام انتقال از طریق حوضه آبریز یا از طریق آن عبور دهد.
مهم است که قبل از آزمایش آب ، خطرات رخ داده در حوضه آبریز را شناسایی کنید.