آب، به‌عنوان منبع حیات و پایه اساسی برای تمام موجودات زنده، یکی از اجزای بی‌قیاسی از محیط‌زیست ما محسوب می‌شود. تأمین آب با کیفیت و سالم برای مصارف مختلف انسانی، کشاورزی، صنعتی، و محیط‌زیستی، امری حیاتی است. در این سیاق، مفهوم آنالیز آب به‌عنوان یک ابزار علمی و مهندسی برای بررسی و ارزیابی ویژگی‌ها و ترکیبات مختلف حاضر در آب، اهمیت زیادی پیدا می‌کند.
آنالیز آب عبارت است از یک سلسله از روش‌ها و تست‌های دقیق که با هدف اندازه‌گیری و بررسی اجزای فیزیکی، شیمیایی و میکروبی موجود در آب، به تأمین اطلاعات دقیق و جامع درباره کیفیت و استانداردهای این منبع ارزشمند می‌پردازد. در این مقاله، به بررسی گسترده مفهوم آنالیز آب و همچنین، به تشریح روش‌ها و اصطلاحات و پارامترهای معمول مورد استفاده در آنالیز آب می‌پردازیم.
آنالیز آب چیست؟
آنالیز آب شامل بخش‌های فیزیکی، شیمیایی، میکروبی، و فلزات سنگین است و این آنالیزها بر روی نمونه‌های آب انجام می‌شود. هر یک از این آنالیزها دارای پارامترهای مختلفی هستند که به تبع کاربرد و نوع استفاده از آب، تغییر می‌کنند.
نمونه‌های آب ممکن است شامل آب آشامیدنی، آب استخر، آب صنعتی و سایر انواع آب‌ها باشند. در واقع می‌توان گفت هدف اصلی از انجام آنالیز آب، بررسی ویژگی‌های مختلفی از جمله قابلیت استفاده به‌عنوان آب آشامیدنی، مواد معدنی حاضر در آب، سطح فلزات سنگین و مواد مضر دیگر در آب است.
به عبارتی دیگر؛ پارامترهایی که با استفاده از آنالیز آب می‌توان آنها را مورد بررسی قرار داد، شامل آنالیز شیمیایی، فیزیکی، میکروبی و حتی فلزات سنگین می‌شوند. این آزمایش‌ها به وسیله آزمایشگاه‌های آب انجام می‌شوند و هر یک از آنها متناسب با نوع آب مورد نظر، مانند آب آشامیدنی، آب استخر، آب صنعتی و غیره، اجرا می‌شود.
انواع آنالیز آب و روش های انجام آنها
حال که دانستیم آنالیز آب چیست، لازم است با انواع روش‌های آنالیز آب و تجزیه و تحلیل آن نیز آشنا شویم. در ادامه این روش‌ها را شرح می‌دهیم:
آنالیز شیمیایی آب
یکی از روش‌ها، آنالیز شیمیایی آب است. همانطور که می‌دانید سموم شیمیایی اغلب در کشاورزی و باغ‌ها به کار می‌روند. برخی از این سموم پایدار هستند، به این معنا که در طول زمان تجزیه نمی‌شوند. در نتیجه این سموم با باران یا آب زهکش مزارع به آبهای رودخانه راه یافته و یا از آبهای زیرزمینی به سطح زمین آورده می‌شوند. اگر از آب رودخانه یا چاهی که در نزدیکی زمین‌های کشاورزی قرار دارد، استفاده می‌کنید، توصیه می‌شود حداقل یک بار آزمایش سموم کشاورزی را برای آن انجام دهید. آنالیز شیمیایی همچنین شامل اندازه‌گیری پارامترهای شیمیایی دقیق در آب مانند نمک‌ها، اسیدیته، مواد آلی، نیترات، فسفات و… نیز می‌شود.
فلزات سنگین
وجود فلزات سنگین در آب گاهی منشأ طبیعی دارد و ممکن است سنگ‌ها و خاک‌های محل عبور آب شامل برخی از این فلزات باشند. اما گاهی هم این فلزات از منشأ انسانی ناشی می‌شوند، به‌عنوان مثال، برای استفاده از آبهای صنعتی یا آبهای استخراج شده از معدن باید مراقب غلظت این فلزات، به ویژه سرب، جیوه، آرسنیک و کادمیم که سمی هستند، باشیم.
آنالیز فیزیکی آب
آنالیز فیزیکی آب شامل اندازه‌گیری و ارزیابی ویژگی‌های ظاهری و تجربی آب است. این آزمون‌ها به منظور تعیین وضعیت فیزیکی آب و تأثیرات ظاهری و حسی آن انجام می‌شوند. در این آزمون‌ها، پارامترهایی مانند رنگ، بو، کدر بودن، pH، درجه حرارت، و موارد مشابه ارزیابی می‌شوند.
- رنگ: اندازه‌گیری رنگ آب به‌عنوان یک پارامتر فیزیکی مهم صورت می‌گیرد. رنگ آب ممکن است به علت حضور مواد آلی، فلزات، یا افتراقات طبیعی موجود باشد. رنگ غیرمطلوب ممکن است نشان‌دهنده وجود آلاینده‌ها باشد.
- بو: آنالیز بوی آب مهم است زیرا بوی نامطلوب ممکن است نشانگر حضور مواد آلاینده یا فعل و انفعالات شیمیایی ناخواسته باشد. آب با بوی ناشی از مواد آلی، فلزات، یا مواد شیمیایی آلوده است.
- کدر بودن: کدر بودن نشانگر میزان مواد معلق و جوهره‌های معلق در آب است. مواد معلق می‌توانند از منشأ طبیعی یا انسانی باشند و می‌توانند کیفیت آب را تحت تأثیر قرار دهند.
- اندازه‌گیری pH: اسیدیته یا بازی آب به وسیله پارامتر pH انجام می‌شود. pH مقیاسی است که اسیدیته یا بازی آب را نشان می‌دهد. آب با مقادیر pH خاص ممکن است برای برخی کاربردها مناسب یا نامناسب باشد.
آنالیز میکروبی آب
آنالیز میکروبی آب جهت شناسایی و اندازه‌گیری میکروارگانیسم‌ها در آب انجام می‌شود. این آزمون‌ها به منظور اطمینان از سلامت میکروبی آب و پیشگیری از انتقال بیماری‌ها از طریق آب اجرا می‌شوند.
آزمایش میکروبیولوژی
این آزمایشات از روش‌های بیولوژیکی، بیوشیمیایی، مولکولی یا شیمیایی برای تشخیص، شناسایی یا شمارش میکروارگانیسم‌ها در آب استفاده می‌کنند.
پارامترهای مؤثر: مواردی نظیر سودوموناس، کل کلیفرم، کلیفرم گوارشی، استافیلوکوکوس، استرپتوکوک مدفوعی، باکتری هتروتروف و موارد مشابه مورد بررسی قرار می‌گیرند. آزمایشات میکروبی بسیار حائز اهمیت هستند چرا که میکروارگانیسم‌ها می‌توانند عوامل بیماری‌زا باشند و حفظ کیفیت میکروبی آب ضروری است تا از انتقال بیماری‌ها به انسان‌ها جلوگیری شود.
اصطلاحات مورد استفاده در آنالیز آب
آب یکی از مهمترین عوامل برای حیات است و برای انجام بسیاری از فعالیت‌های صنعتی، کشاورزی و خانگی نیاز است. برای اینکه آب بتواند به درستی استفاده شود، باید کیفیت آن مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور، آنالیز آب انجام می‌شود که شامل اندازه‌گیری و تعیین مقادیر مختلفی از پارامترهای فیزیکی، شیمیایی و میکروبی آب است.
برخی از اصطلاحات مورد استفاده در آنالیز آب عبارت‌اند از:
- pH یا درجه اسیدی که نشان‌دهنده میزان اسیدی یا بازی آب است. PH مقداری بین 0 تا 14 دارد و هر چه کمتر باشد، آب اسیدی‌تر و هر چه بیشتر باشد، آب بازی‌تر است. آب خالص دارای pH برابر با 7 است که به آن آب معدنی گفته می‌شود.
- EC یا هدایت الکتریکی که نشان‌دهنده میزان قابلیت انتقال برق آب است. EC به واحد میکروزیمن بر متر (µS/m) اندازه‌گیری می‌شود و بستگی به میزان املاح موجود در آب دارد. هر چه EC بیشتر باشد، آب شورتر و هر چه کمتر باشد، آب شیرین‌تر است.
- TDS یا مواد جامد محلول که نشان‌دهنده میزان املاح و مواد معدنی موجود در آب است. TDS به واحد میلی‌گرم بر لیتر (mg/L) اندازه‌گیری می‌شود و بستگی به نوع و ترکیب املاح دارد. هر چه TDS بیشتر باشد، آب کیفیت پایین‌تری دارد و ممکن است برای سلامتی و محیط‌زیست مضر باشد.
- DO یا اکسیژن محلول که نشان‌دهنده میزان اکسیژن موجود در آب است. DO به واحد میلی‌گرم بر لیتر (mg/L) اندازه‌گیری می‌شود و بستگی به دما، فشار، جریان و حضور موجودات زنده دارد. هر چه DO بیشتر باشد، آب کیفیت بالاتری دارد و برای حیات آبزیان مناسب‌تر است.
- BOD یا تقاضای اکسیژن بیولوژیکی که نشان‌دهنده میزان اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی توسط میکروارگانیسم‌ها در آب است. BOD به واحد میلی‌گرم بر لیتر (mg/L) اندازه‌گیری می‌شود و بستگی به میزان آلاینده‌های آلی دارد. هر چه BOD بیشتر باشد، آب آلوده‌تر و کیفیت پایین‌تری دارد.
- COD یا میزان اکسیژن مصرفی شیمیایی نشان دهنده میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسید کردن مواد آلی موجود در آب است. COD با واحد میلی گرم بر لیتر (mg/L) اندازه گیری می شود. COD بالا می‌تواند نشان دهنده آلودگی آب باشد.
کاربردهای آنالیز آب
آنالیز آب کاربردهای زیادی دارد و این موضوع به‌ویژه در تأمین آب آشامیدنی اهمیت خاصی پیدا می‌کند. در ادامه به بررسی کاربردهای آنالیز آب می‌پردازیم:
- تأمین آب آشامیدنی
آنالیز آب برای اطمینان از کیفیت آب آشامیدنی از اهمیت بسیاری برخوردار است. پارامترهایی نظیر رنگ، بو، کدورت، pH، مواد محلول و موارد مشابه اندازه‌گیری می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که آب برای مصرف انسانی مناسب است.
- سیستم‌های آب آشامیدنی جامعه
سیستم‌های آب جامعه از قوانین آب آشامیدنی ایمن (SDWA) پیروی می‌کنند. آنالیز آب برای اطمینان از اینکه آب مطابق با استانداردهای ملی و منطقه‌ای است، انجام می‌شود.
- آبزی‌پروری
در صنعت آبزی‌پروری، آنالیز آب برای بررسی پارامترهایی نظیر شوری، pH، مواد مغذی و آلاینده‌ها انجام می‌شود تا محیط مناسبی برای رشد و توسعه آبزیان فراهم شود.
- کنترل کیفیت آب در کشاورزی
در زمینه کشاورزی، آنالیز آب برای بررسی مواردی نظیر نمکی‌بودن آب، pH، مواد محلول، وجود فلزات سنگین و سموم شیمیایی انجام می‌شود. این اطلاعات به کشاورزان کمک می‌کند تا مقدار مناسبی از آب را برای آبیاری استفاده کنند.
- صنایع تولیدی
در صنایع تولیدی، آنالیز آب برای کنترل کیفیت آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آنالیزها شامل مواردی نظیر شوری، pH، آلاینده‌ها و مواد معلق می‌شوند.
- آبزیان خانگی
در آکواریوم‌ها و محیط‌های آبزی‌پروری خانگی، آنالیز آب برای بررسی شرایط زندگی آبزیان انجام می‌شود. این آنالیزها به کنترل پارامترهایی نظیر pH، آمونیاک، نیترات و نیتریت کمک می‌کنند.
- تحقیقات علمی
در تحقیقات علمی، آنالیز آب برای مطالعه ترکیبات شیمیایی، میکروبیولوژیکی و فیزیکی آب به منظور درک بهتر از اکوسیستم‌های آبی و اثرات تغییرات محیطی انجام می‌شود.
- پایش محیط‌زیست
آنالیز آب به‌عنوان یک ابزار مهم در پایش محیط‌زیست برای بررسی آلودگی آب و ارزیابی تأثیرات فعالیت‌های انسانی بر محیط‌زیست به کار می‌رود.
جمع‌بندی
در این مقاله از خلیج فارس درباره آنالیز آب صحبت کردیم و همچنین کاربردهای آن را نیز شرح دادیم. همچنین اشاره‌ای به روش‌های انجام آن و اصطلاحات کاربردی در این زمینه نیز داشتیم. امیدواریم خواندن این مقاله برای شما مفید باشد و توانسته باشید تا حد زیادی از ابهامات خود را رفع کنید. چنانچه سؤالی برای شما باقی مانده، آن را با ما در میان بگذارید.