เครื่องวัดคุณภาพน้ำ

คุณภาพน้ำหมายถึงลักษณะทางเคมี กายภาพ และชีวภาพของน้ำตามมาตรฐาน การทดสอบคุณภาพน้ำเป็นส่วนสำคัญของการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม เมื่อคุณภาพน้ำไม่ดีไม่เพียงส่งผลกระทบต่อชีวิตสัตว์น้ำเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศโดยรอบด้วย

ข้อมูลรายละเอียดพารามิเตอร์ทั้งหมดที่ส่งผลต่อคุณภาพน้ำในสิ่งแวดล้อม คุณสมบัติเหล่านี้อาจเป็นปัจจัยทางกายภาพ เคมี หรือชีวภาพ คุณสมบัติทางกายภาพของคุณภาพน้ำได้แก่อุณหภูมิและความขุ่น ลักษณะทางเคมีเกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น pH และออกซิเจนที่ละลายในน้ำ

การตรวจสอบคุณภาพน้ำสามารถช่วยนักวิจัยหรือผู้ตรวจวัดคาดการณ์และเรียนรู้จากกระบวนการทางธรรมชาติในสิ่งแวดล้อมและกำหนดผลกระทบของมนุษย์ต่อระบบนิเวศ ความพยายามในการวัดเหล่านี้สามารถช่วยในโครงการฟื้นฟูหรือรับรองมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมได้

ตารางมาตรฐานคุณภาพน้ำ

พารามิเตอร์	กรมอนามัย	อย	สมอ
คุณภาพน้ำทางกายภาพ/ฟิสิกส์
- ความเป็นกรดและด่าง (pH)	6.5-8.5 pH	6.5-8.5 pH	6.5-8.5 pH
- ความขุ่น (Turbidity)	ไม่เกิน 5 NTU	ไม่เกิน 5 ซิลิกาสเกล	ไม่เกิน 5 NTU
- สีของน้ำ (Color)	ไม่เกิน 15 แพลทินัม-โคบอลต์	ไม่เกิน 20 ฮาเซนยูนิต	ไม่เกิน 5 แพลทินัม-โคบอลต์
- กลิ่น	ไม่กำหนด	ต้องไม่มีกลิ่น แต่ไม่รวมกลิ่นคลอรีน	ไม่กำหนด
คุณภาพน้ำทางเคมีทั่วไป
- สารละลายทั้งหมดที่เหลือจากการละเหย (TDS)	ไม่เกิน 1,000 มก./ล	ไม่เกิน 500 มก./ล	ไม่เกิน 500 มก./ล
- ความกระด้าง (Hardness)	ไม่เกิน 500 มก./ล	ไม่เกิน 100 มก./ล	ไม่เกิน 100 มก./ล
- ซัลเฟต	ไม่เกิน 250 มก./ล	ไม่เกิน 250 มก./ล	ไม่เกิน 200 มก./ล
- คลอไรด์	ไม่เกิน 250 มก./ล	ไม่เกิน 250 มก./ล	ไม่เกิน 250 มก./ล
- ไนเตรท	ไม่เกิน 50 มก./ล	ไม่เกิน 4 มก./ล	ไม่เกิน 4 มก./ล
- ฟลูออไรด์	ไม่เกิน 0.7 มก./ล	ไม่เกิน 0.7 มก./ล	ไม่เกิน 0.7 มก./ล
- ลิเนียอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต	ไม่กำหนด	ไม่เกิน 0.2 มก./ล	ไม่เกิน 0.2 มก./ล
- ฟีนอลิกซับสแตนซ์	ไม่กำหนด	ไม่เกิน 0.001 มก./ล	ไม่เกิน 0.001 มก./ล
คุณภาพน้ำทางโลหะหนักทั่วไป
- เหล็ก (Fe)	ไม่เกิน 0.5 มก./ล	ไม่เกิน 0.3 มก./ล	ไม่เกิน 0.3 มก./ล
- แมงกานีส (Mn)	ไม่เกิน 0.3 มก./ล	ไม่เกิน 0.05 มก./ล	ไม่เกิน 0.05 มก./ล
- ทองแดง (Cu)	ไม่เกิน 1.0 มก./ล	ไม่เกิน 1.0 มก./ล	ไม่เกิน 1.0 มก./ล
- สังกะสี (Zn)	ไม่เกิน 3.0 มก./ล	ไม่เกิน 5.0 มก./ล	ไม่เกิน 3.0 มก./ล
- อะลูมิเนียม (Al)	ไม่กำหนด	ไม่เกิน 0.2 มก./ล	ไม่กำหนด
คุณภาพน้ำทางโลหะหนักที่เป็นพิษ
- ตะกั่ว (Pb)	ไม่เกิน 0.01 มก./ล	ไม่เกิน 0.05 มก./ล	ไม่เกิน 0.01 มก./ล
- โครเมียม (Cr)	ไม่เกิน 0.05 มก./ล	ไม่เกิน 0.05 มก./ล	ไม่เกิน 0.05 มก./ล
- แคดเมียม (Cd)	ไม่เกิน 0.003 มก./ล	ไม่เกิน 0.005 มก./ล	ไม่เกิน 0.003 มก./ล
- สารหนู (As)	ไม่เกิน 0.01 มก./ล	ไม่เกิน 0.05 มก./ล	ไม่เกิน 0.01 มก./ล
- ปรอท (Hg)	ไม่เกิน 0.001 มก./ล	ไม่เกิน 0.002 มก./ล	ไม่เกิน 0.001 มก./ล
- ซีลิเนียม (Se)	ไม่กำหนด	ไม่เกิน 0.01 มก./ล	ไม่เกิน 0.01 มก./ล
- ไซยาไนด์ (CN-)	ไม่กำหนด	ไม่เกิน 0.1 มก./ล	ไม่เกิน 0.07 มก./ล
- แบเรียม (Ba)	ไม่กำหนด	ไม่เกิน 1.0 มก./ล	ไม่เกิน 0.7 มก./ล
- เงิน (Ag)	ไม่กำหนด	ไม่เกิน 0.05 มก./ล	ไม่กำหนด

1.ตัวชี้วัดคุณภาพน้ำทางกายภาพ/ฟิสิกส์

ค่าพารามิเตอร์ทางฟิสิกส์/กายภาพของคุณภาพน้ำสามารถแบ่งออกเป็นหลายหัวข้อ เช่น ความขุ่น รสชาติ หรือกลิ่น และอุณหภูมิซึ่งส่งผลกระทบต่อตะกอนและการเติบโตของจุลินทรีย์ในแหล่งน้ำ รายละเอียดสำหรับการวัดน้ำดังต่อไปนี้

1.1 ค่าความเป็นกรด-ด่าง pH

ค่า pH เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของคุณภาพน้ำ ถูกกำหนดให้เป็นลอการิทึมลบของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน เป็นตัวเลขที่แสดงถึงความแรงของสารละลายที่เป็นกรดหรือด่าง น้ำที่เป็นกรดประกอบด้วยไฮโดรเจนไอออน (H+) และน้ำที่เป็นด่างมีไอออนไฮดรอกซิล (OH−) มากเป็นพิเศษ

สำหรับการทดสอบ pH วัดความเข้มข้นของไอออน H+ ในน้ำในระดับ 0 ถึง 14 โดยที่ pH 7.0 เป็นกลาง การเติมไนโตรเจนออกไซด์หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ อาจทำให้ pH ต่ำลงได้ สาหร่ายสามารถเพิ่มค่า pH ของน้ำได้อย่างมีนัยสำคัญ ค่า pH ที่สูงเกินไปเป็นอันตรายต่อสัตว์น้ำทุกชนิด ค่า pH ยังส่งผลต่อการที่สารก่อมลพิษอื่นๆ เช่น โลหะหนักในสิ่งแวดล้อม

1.2 ความขุ่น (Turbidity)

ความขุ่นเป็นการวัดความสามารถของแสงที่ผ่านน้ำนั่นคือการวัดของความขุ่นของน้ำ ความขุ่นเกิดจากวัสดุแขวนลอยเช่นดินเหนียว ตะกอน วัสดุอินทรีย์ แพลงก์ตอน และอนุภาคอื่นๆ ในน้ำ

ความขุ่นในน้ำดื่มเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ในด้านความสวยงาม ซึ่งทำให้น้ำดูไม่น่ารับประทาน ผลกระทบของความขุ่นสามารถสรุปได้เช่นเพิ่มต้นทุนการบำบัดน้ำเพื่อการใช้ประโยชน์ต่างๆ  สารแขวนลอยในน้ำสามารถอุดตันหรือทำลายเหงือกของปลา ทำให้ความต้านทานโรคลดลง ลดอัตราการเติบโต ส่งผลต่อการสุกของไข่และตัวอ่อน 

การวัดความขุ่นทำได้โดยใช้เครื่องวัดความขุ่นโดยให้ค่าประมาณของของแข็งแขวนลอยในน้ำ ความขุ่นในหน่วยของเนฟีโลเมตริก (NTU’s) ความขุ่นสูงส่งผลกระทบต่อพืชที่จมอยู่ใต้น้ำโดยป้องกันไม่ให้แสงส่องถึงพืชน้ำอย่างเพียงพอ

แม้ว่าความขุ่นสูงเป็นสัญญาณของคุณภาพน้ำที่ไม่ดี แต่น้ำใสไม่ได้รับประกันว่าน้ำจะดีต่อสุขภาพเสมอไป น้ำใสมากมีความหมายมากเช่นสภาพน้ำที่เป็นกรดหรือมีความเค็มสูง

1.3 สีของน้ำ (Color of Water)

สีของน้ำจะแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมที่มีน้ำอยู่ แม้ว่าน้ำปริมาณเล็กน้อยจะดูเหมือนไม่มีสี แต่น้ำบริสุทธิ์จะมีสีฟ้าเล็กน้อย สีฟ้าของน้ำเป็นคุณสมบัติที่แท้จริงและเกิดจากการดูดกลืนแสงและการกระเจิงของแสงสีขาว ธาตุที่ละลายน้ำหรือสิ่งเจือปนที่แขวนลอยอาจทำให้น้ำมีสีต่างกัน

วัสดุที่เน่าเปื่อยจากอินทรียวัตถุได้แก่พืชและสารอนินทรีย์เช่นดินหรือหินให้สีกับน้ำ ซึ่งไม่พึงปรารถนาด้วยเหตุผลด้านสุนทรียศาสตร์ 

ใช้ในการใช้น้ำตามธรรมชาติ ช่น น้ำดื่มและการบำบัดน้ำเสียในเขตเทศบาล สีของน้ำอาจกำหนดการมีอยู่ของงสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ที่ไม่ต้องการ การกำจัดส่งผลให้ได้น้ำที่เหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานทั่วไปและทางอุตสาหกรรม เครื่องวัดสีของน้ำในหน่วยแพลตตินัม-โคบอลต์ (PCU) องค์กร AWWA แนะนำค่าสีของน้ำควรน้อยกว่า ≤ 15 PCU

2. ตัวชี้วัดคุณภาพน้ำทางเคมี

ลักษณะทางเคมีของทางน้ำสามารถเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของคุณภาพน้ำ คุณสมบัติทางเคมีของน้ำสามารถส่งผลต่อคุณภาพด้านสุนทรียภาพเช่น รูปลักษณ์ กลิ่น และรสชาติของน้ำ

คุณสมบัติทางเคมีของน้ำสามารถส่งผลต่อความเป็นพิษของน้ำได้และไม่ว่าจะปลอดภัยหรือไม่ก็ตาม เนื่องจากคุณภาพทางเคมีของน้ำมีความสำคัญต่อสุขภาพของมนุษย์ ตลอดจนพืชและสัตว์ที่อาศัยอยู่ในและรอบๆ ลำธาร จึงจำเป็นต้องประเมินคุณสมบัติทางเคมีของน้ำ

การประเมินคุณภาพน้ำตามคุณสมบัติทางเคมีนั้นรวมถึงการวัดองค์ประกอบและโมเลกุลหลายอย่างที่ละลายหรือแขวนลอยอยู่ในน้ำ สามารถใช้มาตรการทางเคมีเพื่อตรวจจับมลพิษโดยตรง เช่น ตะกั่วหรือปรอท มาตรการทางเคมียังสามารถใช้เพื่อตรวจจับความไม่สมดุลภายในระบบนิเวศ ความไม่สมดุลดังกล่าวอาจบ่งบอกถึงการมีอยู่ของมลพิษบางอย่าง ตัวอย่างเช่น ระดับความเป็นกรดสูงอาจบ่งบอกถึงการมีอยู่ของการระบายน้ำของเหมืองกรด

2.1 ค่าของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมด (TDS)

ปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมด (TDS) คือปริมาณของสารอินทรีย์และอนินทรีย์ เช่น โลหะ แร่ธาตุ เกลือ และไอออน ที่ละลายในน้ำ โดยพื้นฐานแล้ว TDS เป็นหน่วยวัดของสิ่งที่ละลายในน้ำซึ่งไม่ใช่โมเลกุล H2O

เนื่องจากน้ำเป็นตัวทำละลาย เมื่อน้ำพบกับวัสดุที่ละลายได้ อนุภาคของวัสดุจะถูกดูดซับลงไปในน้ำ ทำให้เกิดของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด TDS ในน้ำสามารถมาจากที่ใดก็ได้ รวมถึงน้ำพุธรรมชาติ สารเคมีที่ใช้บำบัดน้ำประปาของเทศบาล น้ำที่ไหลออกจากถนนและสนามหญ้า และแม้กระทั่งจากระบบประปาในบ้านของคุณ เราสามารถวัดค่านี้ได้โดยใช้ TDS Meter

2.2 ค่าความกระด้างของน้ำ (Water Hardness)

ความกระด้างของน้ำคือปริมาณแคลเซียมและแมกนีเซียมที่ละลายในน้ำ น้ำกระด้างมีแร่ธาตุที่ละลายน้ำสูง ส่วนใหญ่เป็นแคลเซียมและแมกนีเซียม

คุณอาจเคยสัมผัสถึงผลกระทบของน้ำกระด้างเช่นขณะที่คุณล้างมือหลังจากใช้สบู่ล้าง คุณอาจรู้สึกเหมือนมีฟิล์มลื่นๆ เหลืออยู่บนมือของคุณ ในน้ำกระด้างสบู่จะทำปฏิกิริยากับแคลเซียม (ซึ่งค่อนข้างสูงในน้ำกระด้าง) เพื่อสร้าง “เศษสบู่” เมื่อใช้น้ำกระด้าง ต้องใช้สบู่หรือสารซักฟอกมากขึ้นเพื่อทำความสะอาดสิ่งต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นมือ ผม หรือเสื้อผ้าของคุณ

เครื่องวัดความกระด้างของน้ำแสดงในหน่วยวัดหนึ่งคือส่วนต่อล้านส่วนของแคลเซียมคาร์บอเนต (ppm) เท่ากับมิลลิกรัม/ลิตร (มก./ลิตร)

3.ตัวชี้วัดคุณภาพน้ำเรื่องค่าออกซิเจนในน้ำ

3.1 ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD)

ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD) คือปริมาณของออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ที่จำเป็นเช่นความต้องการออกซิเจนโดยสิ่งมีชีวิตชีวภาพเพื่อสลายสารอินทรีย์ที่มีอยู่ในตัวอย่างน้ำที่กำหนดที่อุณหภูมิหนึ่งในช่วงเวลาที่กำหนด

โดยทั่วไปค่า BOD จะแสดงเป็นมิลลิกรัมของออกซิเจนที่บริโภคต่อลิตรของตัวอย่างในช่วง 5 วันที่ฟักตัวที่อุณหภูมิ 20 °C และมักใช้แทนระดับมลพิษอินทรีย์ในน้ำ การลด BOD ใช้เป็นมาตรวัดประสิทธิภาพของโรงบำบัดน้ำเสีย BOD ของสิ่งปฏิกูลของน้ำเสียใช้เพื่อบ่งชี้ผลกระทบในระยะสั้นต่อระดับออกซิเจนของน้ำที่รับ

การวิเคราะห์ BOD มีความคล้ายคลึงกันในการทำงานกับการวิเคราะห์ความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) โดยที่ทั้งสองวัดปริมาณสารประกอบอินทรีย์ในน้ำ อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์ COD นั้นมีความเฉพาะเจาะจงน้อยกว่า เนื่องจากจะวัดทุกอย่างที่สามารถออกซิไดซ์ทางเคมีได้ มากกว่าที่จะวัดแค่ระดับของสารอินทรีย์ที่ออกซิไดซ์ทางชีววิทยา

3.2 ความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD)

ในสิ่งแวดล้อมความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) เป็นตัวชี้วัดปริมาณออกซิเจนที่สามารถใช้โดยปฏิกิริยาในสารละลายที่วัดได้ โดยทั่วไปจะแสดงเป็นมวลของออกซิเจนที่ใช้ไปในปริมาตรของสารละลาย ซึ่งในหน่วย SI คือมิลลิกรัมต่อลิตร (มก./ลิตร)

สามารถใช้การทดสอบ COD เพื่อวัดปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำได้อย่างง่ายดาย การใช้ COD ที่พบบ่อยที่สุดคือการหาปริมาณของมลพิษที่ออกซิไดซ์ได้ที่พบในน้ำผิวดิน (เช่น ทะเลสาบและแม่น้ำ) หรือน้ำเสีย

COD มีประโยชน์ในแง่ของคุณภาพน้ำโดยการจัดทำตัวชี้วัดเพื่อกำหนดผลกระทบของของเสียที่มีต่อร่างกายผู้รับ เช่นเดียวกับความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD)

3.3 ออกซิเจนละลายน้ำ (DO)

ออกซิเจนละลายน้ำ (DO) คือการวัดปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ซึ่งเป็นปริมาณออกซิเจนที่มีให้กับสิ่งมีชีวิตในน้ำ ปริมาณออกซิเจนละลายน้ำในลำธารหรือทะเลสาบสามารถบอกเราได้มากมายเกี่ยวกับคุณภาพน้ำของมัน

การวิเคราะห์ออกซิเจนละลายน้ำจะวัดปริมาณออกซิเจนในก๊าซ (O2) ที่ละลายในสารละลายที่เป็นน้ำ ออกซิเจนละลายน้ำเป็นหนึ่งในตัวแปรที่สำคัญที่สุดในระบบน้ำ ก๊าซนี้เป็นความต้องการอย่างแท้จริงสำหรับการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตและยังมีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาเคมีอนินทรีย์

ออกซิเจนเข้าสู่น้ำโดยการแพร่กระจายจากอากาศโดยรอบหรือการเติมอากาศและเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ปริมาณของก๊าซออกซิเจนละลายน้ำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก ความดันบรรยากาศยังส่งผลต่อออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ปริมาณออกซิเจน (หรือก๊าซใดๆ) ที่สามารถละลายในน้ำบริสุทธิ์ (จุดอิ่มตัว) เป็นสัดส่วนผกผันกับอุณหภูมิของน้ำ ยิ่งน้ำอุ่นยิ่งละลายออกซิเจนน้อยลง