آنالیز پارامترهای کیفی آب (فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی)

آب مایه حیات است و سلامتی آن نقشی حیاتی در زندگی انسان، موجودات زنده و اکوسیستم‌ها ایفا می‌کند. با این وجود، آب در معرض آلودگی‌های مختلف از منابع گوناگون مانند فاضلاب، مواد شیمیایی کشاورزی، رسوبات و فعالیت‌های صنعتی قرار دارد. به همین دلیل، آنالیز پارامترهای کیفی آب به امری ضروری برای سنجش کیفیت آن و اطمینان از سلامت و ایمنی آن برای مصرف انسان، کشاورزی و مصارف صنعتی تبدیل شده است.

پارامترهای کیفی آب شامل دو دسته پارامترهای فیزیکی و شیمیایی می شوند که با تجهیزات تصفیه آب باید مقدار آنها در حد مجاز قرار گیرد. با توجه به اینکه آب شرب است یا در واحدهای صنعتی استفاده میشود، پارامترهای کیفی مهم برای اندازه گیری و تنظیم مقدار آنها تفاوت دارد. در ادامه تمام پارامترهای فیزیکی و شیمیایی کیفی آب را معرفی و مقدار مجاز و نحوه اندازه گیری و کنترل آنها را بررسی می کنیم.

اهمیت آنالیز پارامترهای کیفی آب

آزمایش آب اطلاعات ارزشمندی در مورد کیفیت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آن ارائه می‌دهد که به ما کمک می‌کند تا:

• آلودگی‌ها را شناسایی و میزان آنها را ارزیابی کنیم: از طریق آنالیز آب می‌توان آلاینده‌های مختلف مانند فلزات سنگین، مواد شیمیایی آلی، نیترات، میکروب‌ها و عوامل بیماری‌زا را شناسایی و غلظت آنها را اندازه‌گیری کرد.
• سلامت آب آشامیدنی را تضمین کنیم: با بررسی پارامترهای کیفی آب آشامیدنی، می‌توان از انطباق آن با استانداردهای ملی و بین‌المللی بهداشت اطمینان حاصل کرد و از بروز بیماری‌های ناشی از آب آلوده جلوگیری کرد.
• مصرف آب در کشاورزی و صنعت را بهینه‌سازی کنیم: کیفیت آب برای کشاورزی و مصارف صنعتی نیز حائز اهمیت است. آنالیز آب به کشاورزان و صنایع کمک می‌کند تا از آبی با کیفیت مناسب برای آبیاری، فرآیندهای صنعتی و خنک‌سازی تجهیزات استفاده کنند.
• از تخریب محیط زیست جلوگیری کنیم: آلودگی آب می‌تواند پیامدهای ناگوار زیست‌محیطی به دنبال داشته باشد. آنالیز آب به ما کمک می‌کند تا منابع آلودگی را شناسایی و از انتشار آنها به محیط زیست جلوگیری کنیم.

پارامترهای کیفی آب

از مهم ترین پارامترهای کیفی آب می توان به گروه پارامترهای فیزیکی اشاره کرد که رنگ، بو، طعم، دما و کل مواد جامد محلول و معلق در آب را شامل میشود. این پارامترهای اهمیت بسیار بالایی داشته و به شیوه های مختلف قابل اندازه گیری هستند. مهم ترین پارامترهای فیزیکی کیفی آب عبارتند از:

TDS آب

پارامتر TDS آب یا Total Dissolved Solid نشان دهنده کل مواد جامد محلول در آب است که شامل نمک ها، آنیون ها، کاتیون ها و مواد آلی و فلزات هستند. به عبارت دیگر، این پارامتر تمام مواد آلی و غیرآلی جامد محلول در آب را اندازه گیری می کند. در روند اندازه گیری TDS، تنها مقدار کل مواد محاسبه شده و نوع یون ها قابل شناسایی نمی باشند.
در حالت استاندارد مقدار این پارامتر در آب های تازه کمتر از 1000، در آب های لب شور مانند آب دریا و رودخانه بین 1000 تا 10 هزار، در آب شور بین 10 تا 30 هزار و در آب نمک بیش از 30 هزار میلی گرم بر لیتر است. بهترین و سالم ترین نوع آب شرب دارای TDS کمتر از 300 PPM است و اگر این مقدار بیش از 1000 باشد، قابل آشامیدن نیست و نیاز به تصفیه دارد.
برای اندازه گیری این پارامتر کیفی آب می توان از TDS سنج استفاده کرد. در صورت بالا بودن مقدار این پارامتر می توان از دستگاه تصفیه آب صنعتی با روش اسمز معکوس استفاده کرد. در برهی از صنایع از روش تقطیر نیز برای تنظیم این شاخص استفاده میشود.

TSS (کل مواد معلق در آب)

یکی دیگر از پارامترهای فیزیکی کیفیت آب، TSS یا Total Suspended Solid است که نشان دهنده کل مقدار مواد معلق در آب می باشد. برخی از مواد موجود در آب به دلایل مختلف ممکن است امکان حل شدن را نداشته باشند و به صورت معلق در آب حضور دارند. این مواد را می توان به روش های مختلف از جمله استفاده از فیلتر شنی حذف و پارامتر TSS را بهبود داد.
مقدار مجاز این پارامتر برای آب های سطحی کمتر از 40 میلی گرم در لیتر و برای مزارع کشاورزی حداکثر 100 میلی گرم بر لیتر است. با افزایش مقدار این پارامتر از حد مجاز خود به مرور رنگ و طعم آب ممکن است تحت تاثیر قرار بگیرد.

PH؛ از مهمترین پارامترهای کیفیت آب

از مهم ترین پارامترهای کیفیت آب می توان به خاصیت اسیدی یا PH اشاره کرد. این شاخص میزان قلیائیت و اسیدی بودن آب را نشان می دهد. به عبارت دیگر، این پارامتر مقدار یون های H مثبت را نسبت به OH منفی موجود در آب اندازه گیری می کند. مقدار این پارامتر در بازه صفر تا 14 تغییر می کند. هر اندازه مقدار PH کمتر از 6 باشد، خاصیت اسیدی آب افزایش پیدا کرده و با افزایش آن آب خاصیت قلیایی پیدا می کند.
مقدار مجاز این پارامتر در آب های شرب بهتر است 6.5 تا 8 باشد. برای اندازه گیری پارامتر PH آب از کاغذ تورنسل و PHسنج می توان استفاده کرد.

پارامتر NTU یا کدورت آب

آب آشامیدنی در حالت استاندارد باید کاملا شفاف باشد. با افزایش مقدار آلاینده ها و املاح  کدورت آب نیز افزایش پیدا می کند. با بالا رفتن مقدار کدورت عبور نور از آب با اختلال مواجه شده و BOD افزایش پیدا می کند. برای اندازه گیری این پارامتر از اشعه مادون قرمز استفاده میشود و مقدار ذرات معلق در آب که مانع از تابش نور هستند را نشان می دهد.
در حالت استاندارد در آب های شرب مقدار کدورت باید یک NTU باشد و بالاترین حد مجاز آن 5 NTU است.

DO یا اکسیژن محلول در آب

از دیگر پارامترهای کیفیت آب می توان به DO یا اکسیژن محلول در آب اشاره کرد. Dissolved oxygen مولکول های اکسیژن آزاد در آب هستند که نقش مهمی در واکنش های شیمیایی و رشد باکتری های تجزیه کننده مواد آلی ایفا می کنند. بخشی از این اکسیژن از طریق اتمسفر و هوادهی به آب تامین شده و مابقی از طریق فتوسنتز گیاهان آبی بوجود می آید.
برای اندازه گیری این پارامتر از سنسورهای الکتروشیمیایی و نوری استفاده شده و واحد DO میلی گرم بر لیتر است. مقدار DO با توجه به نوع آبزیان موجود در آب نباید از حد استاندارد کاهش پیدا کند. چون کاهش این پارامتر به معنای کم شدن مقدار اکسیژن غیرترکیبی و آزاد در آب است و شرایط برای تنفس آبزیان و رشد باکتری ها سخت شده و منجر به مرگ و میر آنها خواهد شد.

بو آب

آب در حالت استاندارد نباید هیچ بویی داشته باشد و این مساله مخصوصا در آب های آشامیدنی اهمیت بیشتری پیدا می کند. در روند تصفیه آب پارامتر بو باید اندازه گیری شود که واحد آن TCN است. در حالت استاندارد مقدار این پارامتر باید صفر باشد و در دمای 12 درجه حداکثر 2 و در دمای 25 درجه حداکثر 3 واحد است.

رنگ آب

رنگ آب از دیگر پارامترهای مهم کیفی است که با واحد TCU اندازه گیری میشود. آب آشامیدنی و سالم کاملا شفاف و بدون رنگ است. به همین دلیل این پارامتر باید مقدار کمتر از یک داشته باشد. حداکثر مقدار مجاز رنگ آب 20 TCU است.

روغن آب

وجود ذرات کلوئیدی و روغنی معلق در آب آشامیدنی قابل چشم پوشی نیست. به همین دلیل در روند بررسی سلامت آب، هیچگونه لایه روغنی نباید روی سطح آن وجود داشته باشد. در صورت شناور بودن ذرات روغنی باید تصفیه آب انجام شود.

درجه حرارت آب

افزایش و کاهش دمای آب بر واکنش های شیمیایی آن تاثیرگذار است. علاوه براین، قدرت انحلال گازها در آب با توجه به درجه حرارت آن تغییر می کند. به همین دلیل درجه حرارت را می توان به عنوان یکی از پارامترهای کیفیت آب در نظر گرفت.

طعم آب

طعم آب پارامتر قابل اندازه گیری نیست و با چشیدن می توان به نتیجه مطلوب در این زمینه دست پیدا کرد. در حالت استاندارد آب آشامیدنی نباید طعم خاصی داشته باشد.

پارامترهای شیمیایی کیفیت آب

بخش دیگری از پارامترهای کیفیت آب، شیمیایی هستند و به روش های مختلف می توان مقدار آنها را اندازه گیری کرد. پارامترهای شیمیایی آب به چند گروه مواد معدنی سمی و غیر سمی، مواد آلی، میزان هدایت الکتریکی و ORP دسته بندی میشوند. از مهم ترین این پارامترها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

سختی آب؛ از اصلی ترین پارامترهای کیفیت آب

یکی از مهم ترین و اصلی ترین پارامترهای کیفیت آب درجه سختی آن است که نشان دهنده مقدار Caco3 می باشد. با بالا رفتن درجه سختی آب احتمال تشکیل لایه های رسوبی در جداره های لوله ها و تاسیسات افزایش پیدا می کند. علاوه براین، قدرت شویندگی مواد نیز کاهش یافته و بعد از شستشو ظروف لکه های سفید روی آنها ایجاد میشود.
درجه سختی در آب های سخت 7 تا 10 GPG است و با افزایش این مقدار آب سخت تر میشود و برای سلامت انسان و تاسیسات صنایع به شدت مضر است. در حالت استاندارد مقدار این پارامتر بهتر است 3 تا 7 GPG باشد. با کاهش بیش از اندازه سختی، آب طعم تلخ خواهد داشت. با استفاده از سختی گیر رزینی، سختی گیر مغناطیسی و آب شیرین کن نیمه صنعتی و صنعتی می توان درجه سختی را کاهش داد.

مواد شیمیایی سمی

خطرناک ترین مواد موجود در آب، مواد شیمیایی سمی هستند که به شیوه های مختلف به منابع آبی راه پیدا می کنند. اندازه گیری مقدار این مواد در روند تصفیه اهمیت بسیار بالایی دارد و از مهمترین آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

آرسنیک

آرسنیک در آب با ترکیب های AS+3 و AS+5 منجر به سرطان شده و به همین دلیل به شیوه های مختلف باید حذف شوند. ورود علف کش ها به آب و آب های شور حاصل از حفر چاه نفت و گاز از منابع اصلی افزایش مقدار آرسنیک در آب هستند. برای حذف و کاهش این پارامتر از روش های مختلفی از جمله تزریق مواد منعقدکننده به آب و ته نشینی آرسنیک با آهک استفاده میشود. علاوه براین، از روش های تبادل یون نیز برای این منظور می توان استفاده کرد.
در حالت استاندارد حداکثر مقدار آرسنیک آب 0.05 میلی گرم بر لیتر است. برای اندازه گیری این پارامتر می توان از کیت های آرسنیک سنج استفاده کرد.

سرب آب PB

سرب از دیگر مواد شیمیایی بسیار مضر موجود در آب است که بیماری هایی از قبیل کم خونی شدید، زایمان زودرس برای زنان باردار، درد معده، بیماری های قلبی و عروقی و مشکلات عصبی و رفتاری را به همراه دارد. از نظر سازمان بهداشت جهانی تا حد امکان باید مقدار سرب آب به صفر کاهش پیدا کند و حداکثر آن 0.01 میلی گرم بر لیتر است. اندازه گیری این پارامتر در آزمایشگاه با دستگاه مخصوص انجام میشود.

جیوه آب Hg

از دیگر پارامترهای کیفی آب می توان به جیوه اشاره کرد. جیوه عنصری فلزی است که به صورت مایع وجود دارد و ورود آن به بدن مانعی در برابر رسیدن خون به مغز میشود. به همین دلیل مصرف آب حاوی جیوه بیماری های عصبی بسیار خطرناک را به همراه دارد. مقدار جیوه آب در حالت استاندارد حداکثر 0.001 میلی گرم بر لیتر است.

کروم Cr آب

کروم 6 ظرفیتی که به صورت ترکیباتی از قبیل تری اکسید کروم، کرومات سرب، کرومات استرانسیم و کرومات کلسیم وارد آب میشود، عنصری سرطان زا و بسیار خطرناک است. مصرف کروم سه ظرفیتی به مقدار کم برای بدن مفید است اما نوع شش ظرفیتی آن باید در مرحله تصفیه آب حذف شود. حداکثر مقدار مجاز کروم در آب 0.05 میلی گرم بر لیتر است.

سیانور CN در آب

پارامتر سیانور محلول در آب در روند تصفیه اهمیت بسیار بالایی دارد، چون عنصری کشنده و خطرناک است. این ترکیبات به صورت پروسیک اسید یا یون سیانور کمپلکس در برخی از منابع آبی وجود دارد و به عنوان سیانور قابل آزاد شدن قابل اندازه گیری هستند. مقدار مجاز سیانور در آب 0.07 میلی گرم بر لیتر است و به شیوه های مختلف آزمایشگاهی قابل حذف است.
از دیگر پارامترهای شیمیایی کیفیت آب می توان به سلنیوم، کادمیوم، آنتیموان، مولیبدن و وانادیوم اشاره کرد که همگی سمی هستند. در جدول زیر مقدار مجاز این عناصر ارائه شده است.

مواد شیمیایی غیرسمی

علاوه بر مواد شیمیایی سمی، مواد معدنی غیرسمی نیز در آب وجود دارد. مقدار استاندارد این مواد در آب برای بدن ضروری است، اما نباید از حد مجاز خارج شود. از مهم ترین مواد شیمیایی غیرسنمی موجود در آب می توان به موارد زیر اشاره کرد:

کلر در آب

کلر یکی از مهم ترین عناصر برای گندزدایی و تصفیه آب است که از رشد میکروب ها جلوگیری می کند. علیرغم مزایای متعدد، این عنصر خطرات زیادی برای بدن دارد. به همین دلیل بر اساس استاندارد 1053 سازمان استاندارد مقدار کلر آب باید بین 0.5 تا 0.6 میلی گرم بر لیتر باشد. برای اندازه گیری این پارامتر می توانید از کیت های مخصوص استفاده کنید که به روش DPB عمل می کنند.

نیترات آب NO3

پارامتر بسیار مهم بعدی برای بررسی کیفیت آب، نیترات آب است. بالا بودن مقدار نیترات در آب باعث بروز بیماری متهموگلوبینمی در کودکان کمتر از یکسال میشود. علاوه براین، بیماری هایی از قبیل سرطان و بیماری قلبی و عروقی را به همراه دارد. ورود کودهای شیمیایی و فاضلاب انسانی و دامداری به منابع آب از اصلی ترین دلایل برای افزایش نیترات آب هستند.
برای حذف این پارامتر از روش های مختلفی از جمله روش های بیولوژیکی، رقیق سازی و اسمز معکوس می توان استفاده کرد. لازم به ذکر است، مقدار استاندارد نیترات آب 50 میلی گرم بر لیتر است.

آمونیاک آب

از دیگر پارامترهای شیمیایی کیفی آب می توان به مقدار آمونیاک موجود در آب اشاره کرد. با افزایش مقدار آمونیاک در آب مواد ضدعفونی کننده قدرت خود را از دست داده و رشد باکتری و جلبک ها افزایش پیدا می کند. علاوه براین، مصرف آب حاوی آمونیاک منجر به بروز بیماری های مختلف از جمله فشار خون، سرطان معده میشود. مقدار استاندارد آمونیاک در آب 1.5 میلی گرم بر لیتر است.

کلر آزاد در آب

کلر در روند ضدعفونی آب آشامیدنی و استخرها کاربرد زیادی دارد. بعد از تصفیه آب باید کلر حذف شود، در غیر این صورت به بدن آسیب های جدی وارد می کند. به همین دلیل مقدار کلر آزاد باقی مانده در آب بر اساس PH آب باید بعد از نیم ساعت از تصفیه در سطح استاندارد قرار گیرد.
در حالت استاندارد مقدار کلر آزاد باقی مانده در آب بعد از نیم ساعت، برای PH حدود 6.5 تا 8، 0.2 میلی گرم بر لیتر و برای PH حدود 8 تا 9، 0.4 میلی گرم بر لیتر است.

منگنز در آب

منگنز از جمله عناصر ضروری برای بدن است که حدود 2 درصد آن توسط آب شرب تامین میشود. افزایش بیش از اندازه منگنز در آب منجر به بیماری های جدی در کودکان میشود. به همین دلیل بر اساس استانداردهای ارائه شده، مقدار این پارامتر نباید از 0.05 میلی گرم بر لیتر تجاوز کند. با استفاده از سختی گیرهای رزینی و افزودن پلی فسفات به آب می توان این پارامتر را کاهش داد.

فلوراید آب

مصرف فلوراید به مقدار کم برای بدن مفید است اما اگر بیش از اندازه وارد بدن شود، بیماری استخوانی فلوئوروزیس دندانی را به همراه دارد. به همین دلیل مقدار آن در آب باید در سطح استاندارد قرار گیرد. مقدار فلوراید آب بر اساس دما محاسبه میشود و با هم رابطه عکس دارند. به عنوان مثال، در دمای 10 تا 12 درجه سانتی گراد، حداکثر مقدار فلوراید در آب 1.1 میلی گرم بر لیتر است. برای کاهش این پارامتر در آب از روش های تقطیر و اسمز معکوس استفاده میشود. در برخی از مواقع با جوشاندن آب نیز می توان مقدار این پارامتر را کاهش داد.

مواد رادیواکتیو در آب

مواد رادیواکتیو از دیگر پارامترهای کیفیت آب هستند که به صورت کلی می توان آنها را در گروه های آلفا، بتا و گاما تقسیم بندی کرد. ورود این مواد به آب خطرات بسیار زیادی را به همراه داشته و با روش های پیشرفته و دوره ای باید مقدار آنها اندازه گیری شود.
مقدار رادیوم 226 و 228 به صورت طبیعی نباید از 5 پیکوکوری در لیتر تجاوز کند. مقدار رادان حداکثر 100 بکرل در لیتر و اورانیوم 0.015 میلی گرم بر لیتر است.

EC یا هدایت الکتریکی آب

با افزایش یون های موجود در آب خاصیت انتقال الکتریسیته افزایش پیدا می کند. به همین دلیل است که آب خالص خاصیت رسانا ندارد! بر همین اساس می توان گفت یکی از پارامترهای شیمیایی کیفی آب هدایت الکتریکی EC و میزان قدرت آب در انتقال انرژی الکتریکی است. هر اندازه این پارامتر بیشتر باشد، به همان نسبت یون بیشتری در آب وجود دارد. به عبارت دیگر، بالا بودن پارامتر EC در آب نشان دهنده مقدار زیاد نمک، کربنات ها، کلریدها و قلیاها است.
برای اندازه گیری این پارامتر از ECمتر استفاده میشود و واحد اندازه گیری آن میکروزیمنس بر سانتی متر است. لازم به ذکر است، در اندازه گیری پارامتر EC عوامل جانبی از قبیل دمای آب تاثیر زیادی ایجاد می کند.

ORP یا پتانسیل اکسیداسیون کاهش

پارامتر ORP یا oxydation reduction potential نشان دهنده مقدار مواد اکسیدکننده موجود در آب است. این شاخص با خاصیت اسیدی آب ارتباط داشته و با افزایش PH مقدار ORP کاهش پیدا می کند. بالا بودن مقدار این پارامتر در آب بیانگر مقدار زیاد فلزات و یون های محلول در آب است. به همین دلیل آب خاصیت اکسیدکنندگی داشته و خورنده میشوند. به عبارت دیگر، این آب ها تمایل زیادی به از دست دادن الکترون داشته مصرف آن می تواند آسیب های جدی به بدن وارد کند.

مقدار مجاز پارامتر ORP در آب تصفیه شده معدنی 300 میلی ولت، در چای سبز -100 و در آب های اشامیدنی شهری +400 میلی ولت است. در برج های خنک کننده این مقدار بین +250 تا +350 میلی ولت است. برای اندازه گیری پارامتر ORP از ابزاری به نام ORP متر استفاده میشود که در داخل آن سنسور نصب میشود. این سنسورها مقدار انرژی الکتریکی عبوری را نشان می دهد.

پارامترهای بیولوژیکی کیفیت آب

آب محیط مناسبی برای رشد و تکثیر انواع قارچ، باکتری، ویروس و انگل های مختلف است. برخی از این باکتری ها در تجزیه مواد آلی نقش مهمی ایفا می کنند اما افزایش بیش از اندازه آنها تهدیدی برای سلامتی بدن به شمار خواهند رفت. به همین دلیل پارامترهای بیولوژیکی کیفیت آب اهمیت بسیار بالایی دارند و طی تست های متعدد اندازه گیری می شوند. از مهم ترین پارامترهای بیلوژیکی کیفی آب می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• باکتری
• انگل
• پروتوزا
• کرم های انگلی

با توجه به اینکه اندازه گیری و شناسایی تمام انواع باکتری و ویروس ها در آب براحتی قابل شناسایی نیستند، از ارگانیسم های شاخص استفاده میشود. برخی از باکتری ها و میکروارگانیسم ها قابلیست شناسایی آسان تری داشته و وجود آنها نشان دهنده آلودگی آب است. به عنوان مثال، یکی از ارگانیسم های شاخص اشریشیا کلیفرم است. اگر این باکتری در آب وجود داشته باشد، نشان دهنده آلودگی آب با فاضلاب انسانی است.

روش‌های تشخیص آب سالم از آب ناسالم

علائم متعددی می‌توانند نشان‌دهنده ناسالم بودن آب باشند، از جمله:

• تغییر رنگ، بو و طعم: آب سالم باید شفاف، بدون بو و با طعم بی‌طعم باشد.
• وجود رسوبات و ذرات معلق: وجود ذرات معلق در آب می‌تواند نشان‌دهنده آلودگی آن باشد.
• رشد جلبک و گیاهان آبزی: رشد بیش از حد جلبک و گیاهان آبزی در آب می‌تواند نشان‌دهنده وجود مواد مغذی اضافی و آلودگی باشد.
• بیماری‌های مرتبط با آب: اگر بعد از مصرف آب دچار علائمی مانند اسهال، استفراغ، تهوع یا تب شدید، ممکن است آب ناسالم مصرف کرده باشید.

سخن آخر

بسیاری از پارامترهای کیفیت آب در روند تصفیه آب در تصفیه خانه های بزرگ اندازه گیری و تنظیم میشود. علاوه براین، در آب های شرب هنوز مقدار زیادی از املاح و عناصر و حتی آلودگی ها وجود دارد که نیاز به تصفیه دارند. در محیط های صنعتی نیز این مشکل وجود دارد. برای این منظور می توان از دستگاه های تصفیه آب صنعتی و نیمه صنعتی و انواع سختی گیر برای حذف املاح و بهبود پارامترهای کیفی استفاده کرد. آبسازه یکی از تیم های قوی در زمینه طراحی و ساخت این تجهیزات به صورت سفارشی و اختصاصی است. این دستگاه ها متناسب با شرایط موجود در آب طراحی و بر اساس استانداردهای روز دنیا تولید میشوند. جهت کسب اطلاعات بیشتر می توانید با کارشناسان آبسازه از طریق راه های ارتباطی پایین صفحه تماس بگیرید.