تلوث الماء

بقلم 

ك/ لقاء أبو العباس الفقى

مدير معمل الميكروبيولوجى-المعمل المركزى –شركه مياه الشرب والصرف الصحى بالشرقية

 

قال الحق تبارك وتعالى (أَوَلَمْ يَرَ الَّذِينَ كَفَرُوا أَنَّ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ كَانَتَا رَتْقًا فَفَتَقْنَاهُمَا ۖ وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ ۖ أَفَلَا يُؤْمِنُونَ) (سورة الأنبياء، رقم 30). فالماء هو شريان الحياة الرئيسى للإنسان وباقي الكائنات الحية على وجه الأرض، وعدم وجوده يعني إنعدام الحياه وقد عرف كوكب الأرض بالكوكب المائى نظراً لأن الماء يغطي 70.9℅  بما يشكل ثلثى مساحة الكرة الأرض، وينقسم الماء في الطبيعة إلى مياه سطحية (أنهار- بحار – محيطات) – مياه جوفية – مياه الأمطار، يعتبر الماء من أكثر المصادر الطبيعية وفرة على سطح الكرة الأرضية ولكن نسبة 1% فقط هو المتاح ويستخدم بصورة آمنه بواسطة الإنسان، وطبقاً لتقرير منظمة الصحة العالمية هناك مايزيد عن 750 مليون إنسان ليس لديهم مصدر مياه شرب مناسب، وفى البداية يجب الإشارة إلى تقرير UN-WWDR (2018) والذى تطرق إلى أهمية المياه وإستخداماتها المختلفة والذى أشار طبقاً للدراسات الإحصائية فإن 70%من المياه العذبة المتاحة تستخدم فى الزراعة وأغراض الرى و20% تستخدم فى الأغراض التصنيعية للتطور الإقتصادي و الحضاري والجزء المتبقى 10% تستخدم فى الأغراض المنزلية مثل الطهى والشرب  والإستحمام ،وهناك طلب متزايد على أمدادات المياه نظراً للإرتفاع المستمر فى الكثافة السكانية والتطور الحضارى والصناعى حتى الإستثمار الزراعى المكثف،وإساءة ملف إدارة المياه كلها عوامل تزيد من الضغوط تحت مسمى التطور الحضارى والصناعى والقفزات الإقتصادية، فهى ضغوط تضع الجيل الحالى والأجيال القادمة فى مأزق نظراً لأن كل المصادر الطبيعية للمياه العذبة قد تستنفذ، ويضاف لتلك الضغوط الواقعة على مصادرالمياه الطبيعية مشكله التلوث المائي وهذا التلوث قد يكون تلوثاً طبيعياً (الفيضانات- تسونامى – البراكين – حرائق الغابات-سقوط النيازيك – البرق والرعد)، بجانب التلوث الصناعى نتيجة لأنشطة الإنسان المختلفة والمكثفة فى مجالات عديدة مثل التعدين والتصنيع والرعى الجائر وكذلك إستنزاف الأراضى الخصبة بصورة جائرة وينتج عن ذلك كميات كبيرة من المخلفات الصلبة الملوثة للبيئة مع العلم أن تلك الأنشطة يسهل التحكم فيها بالقوانين والإجراءات الرادعة والحازمة عكس الحال فى التلوث الطبيعى.

قال الله تعالى (ظَهَرَ الْفَسَادُ فِي الْبَرِّ وَالْبَحْرِ بِمَا كَسَبَتْ أَيْدِي النَّاسِ لِيُذِيقَهُم بَعْضَ الَّذِي عَمِلُوا لَعَلَّهُمْ يَرْجِعُونَ) صدق الله العظيم (سورة الروم، 41)

وهناك إرتفاع فى تكاليف توفير مياه شرب نظيفة نظراً لإرتفاع تكاليف طاقة التشغيل وطبقاً للزيادة المفرطة فى أعداد السكان وطبقاً للتغيرات المناخية والبيئية المتزايدة وتشير التقارير أيضاً إلى وجود إرتفاع متزايد فى الملوثات الناتجة حيث أن معظم محطات معالجة المياه لا تزيل هذه الملوثات الخطيرة، وحديثاً لقد أعلن (UN-WWDR (2018 أن هناك حوالى 1.7 بليون إنسان حول العالم يعيشون فى مناطق شحيحة للمياه ومن المحتمل إرتفاع هذا الرقم إلى 3 بليون إنسان فى عام 2050.

بما أن الماء هو الحياه وكل قطرة مياه = حياه فماذا يحدث إذا تلوث وحدث له تغيرات فيزيائية أو كيميائية أو البيولوجى بطريقة مباشرة أوغير مباشرة ؟ بالطبع تلوث المياه يؤثر سلبياً على جميع الكائنات الحية،و يجعل المياه غير صالحة للإستخدام الآدمى، ويزداد معدل تلوث المياه بزيادة الأنشطة البشرية فإذا لم يتواجد رادع وتجريم ووضع حدود وقيود للمحافظة على نوعية وجودة المياه وعدم تلوثيها فأننا جميعاً سنفق على كارثة أرضية بكوكبنا المائى. وقد أدى ظهور هذه المصادر المختلفة للتلوث إلى لفت نظر العالم إلى نوعية المياه ومدى جودتها- ومدى خطورتها على صحة الإنسان والبيئة التى نعيش فيها. حيث كانت البداية الحقيقية مع منتصف القرن الماضى بعقد المؤتمرات واللجان العلمية من جهه منظمة الصحة العالمية بإسناد من هيئة الأمم المتحدة UN  حيث تمكنت المنظمة من إصدار أول دليل إرشادى عام 1971 لوصف وتحديد بعض المعايير الخاصة بنوعية وجودة المياه الصالحة للشرب والإستخدام الآّدمى. وتطورت الإصدارات وأصبح لكل دولة مواصفات خاصة بها لتحديد صلاحية مياه الشرب للإستخدام، وكذلك تطور تنقية ومعالجة المياه السطحية والجوفيه.

والتلوث المائى من أخطر المشكلات التى تواجهها المصادر المائية فى مصر فبالرغم من تعدد المصادر المائية فى الوقت الحالى فمصادر المياه فى جمهورية مصر العربية(مياه نهر النيل مصدراً أساسياً – مياه جوفية – الأمطار الساحلية – مياه البحر الأحمر والمتوسط – إعادة إستخدام مياه الصرف الصحى) (موارد مصر المائية، 2012). إلا أنها تواجه خطر التلوث سواء كان تلوث طبيعى، تلوث كيميائى، تلوث بمياه الصرف الصحى والصناعى والأنشطة السياحية، تلوث بالملوثات النفطية، والمخلفات الزراعية (المبيدات-المخصبات الزراعية) وبالتالى إختلفت نوعية تلك المياه ومدى جودتها بل أدت إلى ندرته، فبالرغم من إصدار رئاسة الجمهورية المصرية فى 29 شعبان لسنة 1402/21 يونيو 1982 قانون رقم (48) للحد من التلوث لحماية نهر النيل والمجارى المائية من التلوث وتنص المادة الثانية بمنع صرف أو إلقاء المخلفات الصلبة أو السائلة أو الغازية فى المجارى المائية إلا بعد الحصول على ترخيص من وزارة الرى وفقاً للضوابط والمعايير التى يصدرها قرار وزيرالرى، وقد أصدر قانون البيئة رقم 4 لسنة 1994 والذى تم تعديله بالقانون 9 لسنه 2009 حيث نص بند 26 بعدم تسرب أو إنصباب أو إنبعاث أو تفريغ لأي نوع من الملوثات فى نهر النيل والمجارى المائية أو المسطحات المائية إلا أن مشكلة التلوث المائي لاتزال قائمة.

نتيجة للمشكلات التى تتعرض لها جمهورية مصر العربية قررت الجهات والمؤسسات الحكومية إلى وضع إستراتيجية لرؤية مصر 2030 والتى قام بإعدادها مجموعة من الخبراء المتخصصين فى الوزارات المختلفة مع الإستعانة بخبرات عدد من الدول والتى حققت نجاحاً فى هذا المجال مثل ماليزيا، الهند وغيرها. حيث إهتمت الرؤية المصرية 2030 بالبعد البيئى وجعلته محوراً أساسياً لكافة القطاعات التنموية والإقتصادية بشكل يحقق مأمونية الموارد الطبيعية ويدعم عدالة إستخدامها وإستغلالها الإستغلال الأمثل والإستثمار فيها لضمان حقوق الأجيال القادمة مع توفير بيئة نظيفة وصحية وآمنه للمواطن المصرى، فمن أهداف هذه الإستراتيجية:-

– الحد من المخلفات الغير معالجة وإستغلالها قدر الإمكان، الحد من التلوث والإدارة الكاملة للمخلفات.

– الحفاظ على توازن النظم الأيكولوجية والتنوع البيولوجى مع رفع كفاءة المحميات الطبيعية المصرية.

– الإداره الرشيدة والمستدامة للموارد الطبيعية بما فى ذلك الموارد المائية (الموقع الرسمى لمجلس الوزراء، 2030).

الخلاصة

  • العمل على التقليل من مصادر تلوث المياه وإن كان التلوث الصناعي أساس تلوث الأمطار (الأمطار الحمضية) وكذلك النفايات والصرف الصحي والمخصبات وغيرها وقد أدى ذلك لحرمان ملايين من البشر على كوكب الأرض من المياه الصالحة للشرب مما أدى إلى إنتشار الأمراض وإرتفاع نسبة الوفيات نتيجة لذلك يجب أن تحظى الموارد المائية بإهتمام وأهمية كبيرة لتوفيرها بالكميات والنوعيات المطابقة للمواصفات العالمية كل حسب إستخدامه سواء المنزلية أو الزراعية أو الصناعية .
  • بناء خزانات جوفية مغطاه بمواد عازلة لتخزين مياه الأمطار والحفاظ عليها من التسريب أو التلوث من مياه الصرف الصحي أو التبخير والإنتفاع منها عند الحاجة في الشرب.
  • بناء محطات رفع للمياه الشرب جيده ذات مواصفات هندسية وبيولوجية صالحة لإنتاج مياه شرب صالحة للإستخدام المنزلي.
  • إجراء أبحاث ودراسات من خلال فريق بحثى من الوزارات المعنية بقطاع المياه والمشاكل التى تتعرض للتنمية الإدارية لتؤكد جودة مياه الشرب وأنها صالحة للإستخدام الآدمى.
  • إستخدام الوسائل البيولوجية و المذيبات الامنة لمعالجة ترسيب النفط في قاع البحار أو المحيطات.
  • التشديد على منع ناقلات النفط والسفن الكبيرة من التخلص من نفاياتھا النفطية بإلقائھا في المياه وإلزامھا بأن تتزود بجھاز لتنقية المياه.
  • التشديد على عدم إلقاء مياه مجارى الصرف الصحى في المسطحات المائية قبل معالجتھا .
  • التشديد على عدم إلقاء مخلفات المصانع السائلة قبل معالجتھا وتقليل نسب الملوثات فيھا بما يضمن إستمرار الحد الآمن.

الطرق المقترحة للحد من التلوّث في جمهورية مصر العربية

  • الحد من التضخّم السكاني والتوعية بخطورة تفاقم تلك المشكلة.
  • بناء المصانع والمطارات والمفاعلات النووية والذرية بعيدة عن المناطق السكنيّة.
  • إجراء المزيد من الدراسات العلمية عن الملوثات وأضرارھا وكيفية منعها ومعالجتها.
  • إعادة تدوير بعض نفايات المصانع بدلاً من إلقائها في المصارف ووصولها إلى المياه الجوفية وتلوثها.
  • التحليل الدورى الكيميائى والحيوى للماء بواسطة مختبرات متخصصة، لضمان المعايير التي تتحقق بها جودة المياه وعدم تلوثها.
  • التأكد من أن الماء(آمن للإستهلاك البشرى- مرضى للمستهلكين- مقدم بتكلفة معقوله)

المراجع

الموقع الرسمى لمجلس الوزراء المصرى،  مصر 2030، إستراتيجية التنمية المستدامة.

سورة الأنبياء آية (30) (القران الكريم).

سورة الروم آية (41) (القران الكريم).

قانون البيئة رقم   4 لسنة 1994 والمعدل بقانون رقم 9 لسنة 2009 لجمهورية مصر العربية.

قانون رقم 48 لسنة 1982 لحماية نهر النيل والمجارى المائية من التلوث.

وزارة الصحة والسكان (2007). الإدارة المركزية لشئون البيئة ، قــرار وزارة الصحة والسكان رقم (458).

موارد مصر المائية (2012). كتاب وزارة الزراعة والجهاز المركزي للتعبئة والإحصاء.

ECESR, W. (2014). Egyptian Center For Economic and Social Rights, Water Pollution.

UN-WWDR (2018). United Nations –World Water Development Report.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wastewater & nanotechnology

Marwa Mohamed Faisle

M.Sc. Chemistry

          Wastewater discharge from agricultural, domestic or industrial source with a negative effect on the water, health, and the environment. The disposal of untreated wastewater into water stream cause much pollution. Due to the fast growing of the global population and the elaboration of living standard there are demands continuously driving. However, in present wastewater treatment technologies are reaching their end for achieving appropriate water quality to attain human and environmental requirements. Nanotechnology based treatment has offered very efficient and ecofriendly access. The benefits of nanotechnology in wastewater treatment technology focused in specific areas: sensing and detection, pollution control and treatment, this achieving through nano-filtration technique, adsorption of pollutants on nano-adsorbents and the contaminants breakdown by nano-catalyst.

                 Rapid increase an interest in the use of nano-materials, well developed internal pore structures of nano-particles and their tendency to functionalize with various chemical surface groups increase their affinity towards target contaminants. Recent studies suggest that many of the recent wastewater problems could be solved using nanomaterials.

               Nano particles have great interacting, absorbing and reacting abilities due to their very small size and elevated proportion of atoms at their surface, they can achieve energy conservation due to their small size which may lead in the end to cost saving. The unique properties of Carbon Nano Tubes CNTs have attracted the attention of many researchers, their high strength, and resistance to acidic and basic media, high surface area good thermal, electrical, and conductive properties brought up the possibility of a novel structure with extra -ordinary properties. The CNTs consist of very thin honeycomb structures of graphene sheets rolled up in cylindrical shape with a few nanometer diameter and many micron or even centimeters length as shown in figure, including single walled CNTs (SWCNTs) and multi-walled CNTs (MWCNTs) distinguished by the layers numbers. Due to the hexagonal network of carbon atoms and strong van der Waals interaction forces between the nanotubes, they form tight bundles as show in figure (1).

Figure (1): Schematic diagram of graphene sheet layers of CNTs.

The CNTs have presented excellent adsorption efficiencies for various organic pollutants, heavy metals, i.e. lead, cadmium, Application of CNTs in wastewater treatment is not restricted to adsorption and filtration; CNTs have strong antimicrobial properties that control microbial pathogens. They are not strong oxidants and relatively inert in water resulting in avoiding the formation of carcogenic disinfection byproducts (DBPs)

The effect of metal and metal oxide nano particles, such as nano silver, nano copper  ,nano gold, titanium dioxide , aluminum oxide, silicon dioxide and zinc oxide on wastewater treatment plants (WWTPs) have been widely investigated. However, few studies have investigated the effect of CNTs on WWTPs.

[References]

  1. M. Faisle, (2017):” Preparation of nanomaterials and its application for wastewater chemical and biological treatment. “M. Sc. Thesis, Chemistry Department, Science faculty, Fayoum University, Egypt.

معيارية جودة المياه

 بقلم : كيميائية / رشا إسماعيل محمد

دبلومة كيمياء تحليلية

تمهيدي ماجستير كيمياء تحليلية

 

مقدمة:

ان مفهوم جودة المياه يعتمد فى الاساس على معايير القياس الكيميائية، الفيزيائية، البيولوجية والأشعاعية وذلك لتقييم نوعية الماء وتعيين تركيز جميع المكونات والأضافات التى تضاف إليها ، ثم مقارنة نتائج هذا التركيز مع الغرض المستخدم له هذه المياه.

والجدير بالذكر  أن الماء المقطر  يعتبر من أكثر أشكال الماء جودة ونقاوة إلا أنها ليست مناسبة لكل الأغراض الحيوية وتعتبر بيئة غير مناسبة لكثير من الكائنات الحية لذلك يتوقف قياس جودة الماء إعتمادًا على الغرض المُستخدم له فالماء الذى يستخدم في المنازل للشرب وإعداد الطعام يختلف عن الماء المُستخدم لتربية الأسماك عن الماء المستعمل لري المزروعات. في حين تتميّز مياه البحار والمحيطات بجودتها العالية بالنسبة للعديد من أنواع الاسماك، إلا أنّها غير مناسبة لبعض الكائنات الأخرى، كذلك الماء المستخدم فى الأغراض الصناعية.

العرض:

يتناول هذا المقال كيفية الوصول الى افضل معيار لقياس جودة المياه، فالماء يعتبر من أحد عناصر الحياة الرئيسية ولا يمكن أن تستمر الحياة بدون مياه. لذلك من الضرورى معرفة كيمياء وبيولوجيا المياه لإيجاد أفضل الطرق المناسبة للمعالجة والحد من تلوث المياه لجعلها مناسبة للأستخدام الشخصي أو الصناعي أو الزراعي.

معايير قياس جودة المياه

1-     المعايير الفيزيائية

  • درجة الحرارة : تؤثر درجة الحرارة بشكل مباشر على العمليات البيولوجية في الماء، حيث يؤدّي إرتفاع درجة الحرارة إلى إنخفاض تركيز الأكسجين المذاب في الماء وزيادة معدل عمليّات الأيض للكائنات الحية وتَسريع تكاثرها ، ويعتبر مِقياسا فى أنتاج الماء لبعض الأغراض الصناعية.
  • العكارة: تؤدي الأجسام العالقة التي لا تَذوب في الماء مثل الطحالب وذرات الرمال والبكتيريا إلى تُعكر لون الماء، الأمر الذي يؤدي إلى تقليل إمكانية دخول أشعة الشمس إلى التجمعات المائية وبالتالي تقليل عملية التمثيل الضوئي وتقليل تركيز الأكسجين مع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الماء، مما يؤثر سلباً على الكائنات الحية، ويتمّ قياس تَعكّر الماء بوحدات NTU ويعتبر مقياس مهم لتقييم جوده الماء، كذلك من الخصائص الطبيعية لمياه الشرب أن يكون صافياً فالحد الأقصى للعكارة في الماء المعالج 5 وحدات.
  • لون وطعم ورائحة الماء: من المعروف أنّ الماء النقي عديم الطعم واللون والرائحة وبالتالي فإنّ وجود أيّ صفة من هذه الصفات يعني تلوّث الماء فاللون يجب أن يكون مقبولاً لا يتجاوز 50 وحدة بمقياس الكوبالت البلاتيني  والطعم أن يكون مقبولاً مستساغاً والرائحة معدومة.

2-     المعايير الكيميائية

عادةً تعتبرالمعايير الكيميائية مقياس للعناصر الكيميائية فى الماء ومنها الأملاح الذائبة فبطريقة طبيعيّة تنتج هذة الاملاح عن ذوبان الصخور أو الأملاح الموجودة في التربة، أو بطريقة غير طبيعية بفعل الإنسان من خلال إستعمال الأسمدة الكيميائية أو خلط الماء الصالح للشرب بمياه الصرف، على سبيل المثال تؤدّي زيادة نسبة النَيترات والفُوسفات في الماء إلى تكاثر الكائنات الحية النباتية بسرعة  وعلى وجه الخصوص الطحالب، مما يقلل التمثيل الضوئي للنباتات وتركيز الأُكسجين فتموت معظم الكائنات التي تعيش في الماء، كما أنّ زيادة النَيترات في ماء الشرب يؤدّي إلى إتصالها مع مادة الهيموجلوبين الموجودة في كرات الدم الحمراء وإعاقة نقل الأكسجين في الجسم.

نتناول هنا فى هذا المقال بعض المعايير الكيميائية منها مثل:

  • الأكسجين: تحتاج الكائنات التي تعيش في الماء إلى نسبة معيّنة من الأكسجين حيث يصل التركيز الأدنى للحياة في الماء إلى 4ملغم/لتر ولا تستطيع الكائنات العيش بتركيز أقلّ من هذا ، ومن الخصائص الطبيعية لماء الشرب مثلا أن يكون تركيز الأكسجين المذاب عند درجة 25 ْم 5-8 ملغم/ لتر بينما يكون تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب عند درجة 25 ْم 2-3 ملغم/ لتر .
  • درجة الحموضة: ويقصد به نسبة درجة حامضية أو قاعدية الماء، حيث يقاس pH في مجال 0ـ 14، وعندما تكون نسبة pH=7  فهو متعادل، أمّا إذا كانت أقلّ من 7 فهو حامضي، أما أكثر من 7 فهو قاعدي.
  • عسر الماء: يقصد بعسر الماء تركيز أيونات الكالسيوم والماغنسيوم مجتمعة في الماء، فكلّما زاد تركيز هذه الأيونات زاد عسر الماء (مانع التصبن)، بخلاف الكالسيوم والماغنسيوم توجد ايضا املاح اخرى مثل الكبريتات، الكربونات والصوديوم وغيرها. وبالتالي يعتبر زيادة الأملاح عائقا فى جودة الماء المستخدم صناعياً، فمن الخصائص الطبيعية لماء الشرب ألا يزيد تركيز الأملاح الذائبة الكلية في الماء عن500 جزء فى المليون.
  • المعادن الثقيلة: قد تتواجد بعض من المعادن الثقيلة بنسبة قليلة جدا فى الماء وهذة المعادن تؤثرعلى صحّة الإنسان سواء كانت معادن طبيعيّة ناتجة عن ذوبان الصخور أو معادن صناعية ناتجة عن الماء العادم فمن المعادن الثقيلة الرصاص، الزئبق، الزرنيخ، الكادميوم، النترات والحديد فمثلا لا يجوز أن تزيد نسبة الرصاص عن 10 ميكروغرامات لكل لتر ويستخدم فى الكشف عن وجود هذة المعادن الثقيلة جهاز الامتصاص الذرى.
  • الفحوص الكيميائية العضوية: هي إختبارات طارئة لا يتم إجراؤها إلا في حالة الشك بإختلاط الماء ببعض المُلوثات كالمُبيدات الحشرية، المواد النِفطية والمُخلفات الصناعية.

3-     المعايير البيولوجية:

يقوم مبدأ المِعيار البيولوجي على قياس نسبة الكائنات الحية وخصوصاً اللافقاريات التي تعتبر أكثر الكائنات حساسية ضد التلوث التي تعيش وتتكاثر داخل الوسط المائي حيث يجب أن يتراوح المُعامل البيولوجى بين 0 و10، وكلّما زادت القيمة من ستة إلى عشرة كان ذلك مِعياراً مرتفع على جودة الماء.

  • قياس متطلب الاكسجين الحيوى على مدار خمسة أيام ((BOD5 : هو معيار يكثر إستخدامه غالباً في قياس تلوّث الماء ويقيس المتطَلب البيولوجي للأكسجين خلال مدّة زمنية لا تتجاوز الخمسة أيام حيث يُحسب كمية الأكسجين المطلوبة لتنفس البكتيريا للقيام بتحلل المواد العضوية الموجودة في الماء؛ ويكون ذلك تحت تأثير درجة حرارة º20 م وتٌقاس وحدتها في الظلام بـ مجم / لتر.
  • فحوص جرثومية: تهدف الفحوص الجرثومية إلى التأكّد من خُلو الماء من بعض الأنواع البكتيرية المسببة للأمراض كالبكتيريا الشريكية القولونية، والبكتيريا القولونية البرازية.

4-     المعايير الإشعاعية :

يقصد بها المواد المشعة، والتي تؤدي إلى تلوث الماء إشعاعياً ، وقد يكون مصدر هذه المواد المشعة ذوبان الصخور أو رمي مُخلفات المواد المشعة الناتجة عن المَصانع أو المُستشفيات أو المُختبرات في الماء، ويعتبر هذا الأمر خطيراً جداً لتأثيره على مبنى المادة الوراثية للإنسان  DNA وتسبب له حدوث طفرات فيها أو الإصابة بمرض السرطان مثل: عنصرى الرادون والراديوم.

من خلال هذة المعايير وقياسها بدقة داخل مختبرات علمية وتحت ايدى متخصصون يمكن الوصول لأفضل جودة للماء وذلك بمتابعة عملية فحص انتاج ومعالجة المياه بشكل دورى بِجمع عينات الفحص و بأخذها مباشرة من مصادرها سواء من محطات التنقية السطحية او من  الآبار الجوفية او من أماكن التخزين المسموح بها ، مع مراعاة إتباع إرشادات الأخصائيين في هذا المجال، وفي حالة إجراء الفحوص لأغراض قانونية، فيقوم المُختبر بجمع العينات، لضمان المِصداقية وعدم التلاعب، وكذلك الأمر بالنسبة للفحوص المتخصصة الدقيقة، كاختبارات الرادون وكبريتيد الهيدروجين, وقد يستخدم فحص العينات لأثبات كفائة وحدات المعالجة للماء المستخدمة فى الأغراض الصناعية والحيوية بشكل عام .

الخلاصة:

بناءًا على ما سبق نجد أن الفحص والتحليل الدورى للماء سواء المستخدم فى الأغراض الشخصية الحياتية (الشرب –الطعام –الأستحمام) أو الأغراض الزراعية أو الأغراض الصناعية (صناعة الأغذية –الأدوية –وغيرها) لها اهميتها قبل المعالجة لتحديد طرق المعالجة اللازمة وبذلك نصل لأفضل معيار لقياس جودة الماء على حسب أستخدامها.

لذلك بإذن الله فى المقالات القادمة سوف نتطرق إلى بعض جوانب أساليب التحليل للماء وطرق المعالجة لها.

 

المراجع:

 

 

 

 بعض التحاليل الكيميائية فى محطات تنقية مياه الشرب ودلالتها

1.مقدمة

تجري التحاليل الكيميائية لمياه الشرب لمعرفة خصائص المياه ومكوناتها الكيميائية , ومعرفة مدي احتوائها علي ملوثات كيميائية أو عناصر كيميائية ضارة  وميد مطابقتها للمواصفات القياسية الخاصة بجودة مياه الشرب. ولكل اختبار مدلول معين علي جودة المياه الخام وجودة المياه المعالجة المنقاة

2.التحاليل الكيميائية ومدلولاتها في مياه الشرب

 أ-المواد الصلبة  Solids

تختلف تركيزات كمية المواد الصلبة الكلية فى مياه الشرب. ومحتوى المياه من المواد الصلبة يقاس بتبخير لتر واحد من المياه عند ١٠٣ م – ١٠٥ م، ثم  وزن كتلة المواد الصلبة المتبقية وتصنف المواد الصلبة كما هو موضح فى الشكل التالي شكل رقم 1 الي:

1 – مواد عالقة Suspended وهى المواد التى لا يقل نصف قطرها عن ١ ميكرون على الأقل.

2-مواد قابلة للترسيب Settleable وهى التى تترسب فى قاع مخروط إمهوف Imhoff Cone فى فترة زمنية مقدارها ساعة، وهى مقياس لما يمكن إزالته بالترسيب.

3- مواد ذائبة أو قابلة للترشيح  Filterable or Dissolved وهذه المواد إما أن تكون غروية (نصف قطر حبيباتها يتراوح بين ١ مللي ميكرون إلى ١ ميكرون) أو مواد ذائبة كليًا. وكلما زادت كمية الأملاح الذائبة، كلما ساءت نوعية المياه سواء للاستخدام الآدمي أو الصناعى، لذلك فإن تركيزًا قدره ٥٠٠ ملليجرام/ لتر يعتبر مستوى معقولا فى مياه الشرب. ويجب ألا تزيد هذه النسبة عن ١٠٠ مللجرام/ لتر، وتحسب هذه الكمية بتبخير لتر من الماء بعد ترشيحه، ووزن الراسب المتكون. ولا يمكن إزالة الغرويات بالترسيب، ولكن تفصل بالأكسدة البيولوجية أو الترويب.

ويمكن تصنيف أنواع المواد الصلبة السابق ذكرها على أساس وزن ما يتطاير منها بالتسخين عند درجة حرارة ٦٠٠ مئوية ، حيث يتم أكسدة الجزء العضوي وتطايره مخلفا الجزء غير العضوي ، ولا تتأثر معظم المواد غير العضوية بالتسخين عند درجة ٦٠٠ مئوية  سوى كربونات الماغنسيوم التى تتحول عند درجة ٣٥٠ مئوية إلى أكسيد الماغنسيوم، وثاني أكسيد الكربون.

ب- الحديد والمنجنيز Iron and Manganese

يوجد المنجنيز والحديد عادة بكميات ملحوظة فى المياه الجوفية نتيجة اختراق المياه لطبقات الارض وذوبان الحديد والمنجنيز بها وتتراوح نسبة المنجنيز  في المياه الجوفية ما بين (0.1 الي 1.0 مجم/لتر) وغالبا ما تكون على هيئة بيكربونات او كبريتات أما الحديد فيتراوح نسبته في المياه الجوفية من (0.01 الي 0.3 مجم/لتر) ويتأكسد الحديد والمنجنيز الذائب في الماء عند تعرضه للهواء الجوى.

طرق التخلص من الحديد والمنجنيز

١. طريقة الأكسدة بالتهوية: يتم عمل تهويه وينتج عن ذلك عوالق صغيرة جدا من الرواسب يمكن ازالتها بعد ذلك خلال عمليه الترسيب أو الترشيح أو أكسده الحديد والمنجنيز باضافة ماده مؤكسدة مثل الكلور أو البرمنجنات في حوض تلامس الى مواد غير ذائبة والتخلص منها.

٢. طريقة الأكسدة ببرمنجنات البوتاسيوم مع استخدام زيوليت المنجنيز أو رمال المنجنيز الخضراء Manganese Green Sand

٣. طريقة البولى فوسفات: تستخدم هذه الطريقة عندما يكون الحد الأقصى  للمنجنيز 3,0 والحديد 1,0 مللى جرام/ لتر.

دلائل الاختبار

عنصر الحديد:

غير ضار، ولكن وجوده بتركيز عال يجعل للمياه طعمًا غير مستساغ، كما أن المياه المحتوية عليه عندما تتعرض للأكسجين فإن الحديد يترسب ويؤدي إلى ظهور بقع فى الغسيل والأحواض. والحد الأقصى المسموح به فى مياه الشرب فى التشريعات المصرية 0.3 مجم/ لتر.

عنصر المنجنيز:

وجود كميات ضئيلة منه يؤدي إلى مشاكل كثيرة، والكميات الكبيرة منه سامة، ومصدره غالبًا التلوث الصناعي، والحد الأقصى المسموح به فى مياه الشرب فى التشريعات المصرية 4,0 مجم/ لتر.

 

ج- الرصاص والنحاس Lead and Copper

أسباب ومصدر التلوث  بالرصاص/ النحاس

نادرًا ما يوجد في الطبيعة في مصدر المياه ولكن قد يوجد نتيجة التلوث الصناعى أو بسبب اللحامات الموجودة بالمواسير النحاس والحديد والبرونز كما قد تكون نتيجة المواسير المصنوعة من الرصاص مثل المواسير الفرعية الموصلة للمنازل أو في بعض خطوط شبكة المياه، والعنصرين سامين بالتراكم، وتتسبب المياه المحتوية عليهما فى الإصابة بالإمساك/ الاضطرابات المعوية/ الأنيميا/ الشلل التدريجي للعضلات وأضرار أخري.

دلائل الاختبار

عنصر الرصاص:

وهو عنصر سام بالتراكم، وتتسبب المياه المحتوية عليه فى الإصابة بالإمساك – الاضطرابات المعوية – الأنيميا – الشلل التدريجي للعضلات، وهو يستخدم فى الصناعة، ومواسير الرصاص، والحد الأقصى المسموح به فى مياه الشرب فى التشريعات المصرية ٠1,٠ مجم/ لتر.

عنصر النحاس:

لا يسبب تسممًا بالتراكم، والتسمم به يمكن تجنبه بالاعتماد على التذوق، حيث يمكن تمييزه عندما تصل تركيزاته إلى 1-2 مجم/لتر. ولا يحدث تسمم إلا بتركيزات أعلى من ذلك بكثير. ومصدر وجود النحاس بتركيزات عالية ناشئ عن التلوث الزراعي والصرف الصحي. والحد الأقصى المسموح به فى مياه الشرب فى التشريعات المصرية ٢ مجم/ لتر.

 

د-الأكسجين الذائب Dissolved Oxygen

الأكسجين الذائب من العوامل الهامة جدًا فى الأنظمة المائية، ومصدره الرئيسي هو الهواء المحيط، وعمليات التمثيل الضوئي للنباتات الخضراء.

ويمكن اعتبار الأكسجين المذاب معيارًا لتحديد نوعية المياه. فالمياه الملوثة بمواد عضوية يقل فيها الأكسجين المذاب. ووجود كمية مناسبة من الأكسجين فى الماء يعمل أيضًا على تنقية المياه ذاتيًا، ويجب ألا تقل هذه الكمية عن ٥ مجم/ لتر فى المياه الصالحة للشرب.

تعتمد نسبة الأكسجين الذائب في المياه الطبيعية على الخصائص الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية للماء. وتحليل الأكسجين الذائب له أهمية في عملية التحكم بمعالجة تلوث المياه ومن الطرق المستخدمة لتقدير الأكسجين الذائب طريقة قينكلر(الأيودومترية) والطريقة الكهربائية باستخدام قطب غشائي . مياه الشرب يجب أن لا يقل تركيز الأكسجين الذائب عن 2 جزء في المليون  ppm (هذا التركيز متغير من كتاب إلى آخر) . ارتفاع حرارة المياه يؤدي  إلى نقص الأكسجين الضروري للبكتيريا الهوائية لتقوم بتفكيك المواد العضوية ويؤدي إلى زيادة النشاط البيولوجي للكائنات المائية وزيادة الطلب على الأكسجين .

ويتم إجراء اختبارات الأكسجين الذائب للمياه المعالجة بهدف الحد من حدوث تآكل للطلمبات وشبكات المياه وذلك حيث أن زيادة الأكسجين تساعد على تآكل الحديد.

تفسير النتائج

يمكن اعتبار الأكسجين المذاب معيارًا لتحديد نوعية المياه، فالمياه الملوثة بمواد عضوية يقل الأكسجين المذاب بها ( حيث يحدث له استنزاف نتيجة التحلل العضوي بفعل البكتيريا )، ووجود كمية مناسبة من الأكسجين في الماء تعمل على تنقية المياه ذاتيًا.

ر-  الأس (الرقم) الأيدروجيني pH

يعتبر قياس الأس الهيدروجيني pH  من  أهم المعايير، وأكثرها استخدامًا فى التحقق من نوعية المياه، ويستخدم هذا الأس فى حسابات القلوية، وثاني أكسيد الكربون، والتوازنات الحامضية والقاعدية. ويتراوح الأس الأيدروجيني للمياه الطبيعية عادة بين ٩ ،٦ ، وتميل معظمها إلى القلوية لوجود البيكربونات والكربونات لبعض عناصر الإقلاء والإقلاء الأرضية.

دلائل الاختبار

ومستوى الأس الأيدروجينى فى مياه الشرب يجب ان يتراوح بين 5,6 و 5,8. ويادة الاس الهيدروجيني عن هذهالنسبة يدل علي ورود ملوثات زراعية أو مخلفات الصناعية في المياه مثل الأملاح غير العضوية والأحماض والقواعد والمواد العضوية والمواد العالقة والمواد المسببة للرغوة… ألخ تغير من الرقم الهيدروجينى للمياه.

ز-التوصيلية الكهربية Electrical Conductivity

التوصيلية الكهربية، هو رقم للتعبير عن قابلية المحلول المائي لتوصيل التيار الكهربي، وهذه القدرة تعتمد على وجود الأملاح، وتركيزها، وتكافؤات أيوناتها. ويتراوح التوصيل الكهربي للمياه الصالحة للشرب من ٥٠ إلى ١٥٠٠ ميكروسيمنز/ سم.

قياس التوصيل الكهربي الذي يتفاوت نتيجة ذوبان بعض الأملاح المعدنية ويمكن استخدام قيم التوصيل الكهربي فى معرفة كمية المواد الذائبة، ومعامل التحويل يتراوح بين 0.55 إلى 0.9  وعند ضرب قيمة التوصيل الكهربي (ميكروسيمنز/ سم) فى هذا المعامل ينتج كمية المواد الذائبة (مجم/ لتر).

تحتوي المياه الطبيعية العذبة على تراكيز خفيفة من الأملاح المعدنية المتأينة وبالتالي فجميعها تشارك في التوصيلية الكهربائية، وتنتج التوصيلية العالية عن ارتفاع نسبة الملوحة بسبب الملوثات المعدنية. وتعرف التوصيلية الكهربائية بأنها قياس مدى قابلية نقل الماء للتيار الكهربائي بوحدة الميكروسيمنز / سم؛ إذ أنه كلما كان تركيز المواد الصلبة الذائبة في الماء أكبر كلما كان قابلية الماء لنقل التيار الكهربائي أكبر، وتعتمد قيمة التوصيل الكهربائي على تركيز الأيونات الموجودة في المياه، وهي قابلية 1.0 سم3 من الماء على توصيل التيار الكهربائي عند 25.0oم  وتمثل مقلوب المقاومة النوعية للماء (مقلوب الاوم  ohm وتسمى بالموز moh).

 

ل- القلوية Alkalinity

هي مقدرة المياه على معادلة الأحماض المضافة إليها أو هي مقياس لمدى قدرة الأيونات السالبة الموجودة بالمياه على معادلة الأيونات الموجبة المضافة.

وتحسب قلوية المياه بإضافة حمض الكبريتيك فى وجود دليلي الفينولفثالين  والميثيل البرتقالي. وليست هناك أضرار من المياه المحتوية على قلوية حتى ٤٠٠ مجم/ لتر.

دلائل الاختبار

تعزى قلوية المياه لوجود هيدروكسيدات – كربونات – بيكربونات بعض عناصر الأقلاء، ويؤدى ارتفاع قلوية المياه إلى تزايد التكاثر البيولوجي.

م-العسر الكلي المياه Total Hardness

العسر هو عدم قدرة الماء على تكوين رغوة مع الصابون وتوجد الأملاح المسببة لعسر المياه بتركيزات متفاوتة تزيد عادة في المياه الجوفية حسب مكونات طبقات التربة التي تمر خلالها المياه .

يعرف العسر الكلي على أنه مجموع تركيز أيونات الكالسيوم والماغنسيوم بالعينة، معبرًا عنه بتركيز كربونات كالسيوم (مجم/ لتر) وينعكس فى عدم قدرة الماء على تكوين رغوة مع الصابون وتوجد الأملاح المسببة لعسر المياه بتركيزات متفاوتة تزيد عادة في المياه الجوفية حسب مكونات طبقات التربة التي تمر خلالها المياه ويسمح بمستوى من العسر الكلي فى حدود ١٠٠ مجم/ لتر، بحد أقصى ٥٠٠ مجم/ لتر من كربونات الكالسيوم

دلائل الاختبار

يعرف العسر الكلي على أنه مجموع تركيزي الكالسيوم والماغنسيوم، معبرًا عنه بتركيز كربونات كالسيوم(مجم/ لتر). ويُعزى العسر إلى وجود الكالسيوم، والماغنسيوم فى صورة بيكربونات، كلوريدات وكبريتات. ويمثل مجموعات العسر المؤقت (بيكربونات عناصر الأقلاء الأرضية)، والعسر الدائم (كلوريدات وكبريتات عناصر الأقلاء الأرضية) العسر الكلي. ويسمح بتركيز مقداره 4,0 مجم مكافئ لكل كيلوجرام من العسر للاستخدام الصناعي .

 

ن- العكارة Turbidity

العكارة هو تعبير مبسط لعتامة المياه الطبيعية Cloudiness””  وهي مدلول عن وجود بعض المواد العالقة في الماء , وتعتمد طريقة قياس العكارة على مقارنة كمية الضوء الذي يتشتت عند سقوطه على محلول معلق قياسى(فورمازين)  بكمية الضوء المشتت عند استخدام العينة وكلما زادت العكارة ازداد التشتت , وتقدر بوحدات .(Nephelometric Turbidity Units) (NTU)

مسببات العكارة

من الممكن أن يكون سبب العكارة هو الفيتوبلانكتون ( الكائنات الهائمة النباتية) في المجاري المائية المفتوحة. كما تتسبب بعض النشاطات الإنسانية في تعكير المياه مثل البناء والتشييد والذي قد يؤدي إلى مستويات ترسيب عالية تدخل في المياه خلال العواصف الممطرة التي تزيد منسوب المياه ومن ثم تتعكر المياه. كما تتسبب المناطق الحضرية والمعرضة للتعرية إلى تعكير كميات كبيرة للمياه المجاورة لها، عن طريق مياه العواصف الملوثة القادمة من الطرقات والكباري وأماكن انتظار السيارات،حيث تنزلق هذه المياه في المجاري المائية. بعض الصناعات مثل التعدين ومناجم الفحم تسبب مستويات عالية جدا من العكارة نتيجة للصخور المفتتة التي تسقط في الماء.

يظن البعض أن كلما زادت مستويات العكارة في مياه الشرب، كلما زادت فرص الإصابة بأمراض الجهاز الهضمي، حيث تكون الجزيئات العالقة بمثابة الدرع لأي فيروسات وبكتيريا موجودة وفي الماء وتمنع الكلور من القضاء عليها. كما أن الأجسام المعلقة من الممكن أن تحمي البكتيريا من الأشعة فوق البنفسجية التي تطلق عليها لتعقيمه.

في المسطحات المائية مثل: البحيرات ،والأنهار، والخزانات المائية من الممكن أن تتسبب مستويات العكارة العالية في تقليل كمية الضوء التي تصل إلى الأعماق والقاع، مما يمنع نمو النباتات المائية ويؤثر بالتالي على الكائنات البحرية التي تتغذى على هذه النباتات مثل الأسماك والمحار. رصدت هذه الظاهرة فعلا في شرق الولايات المتحدة في منطقة خليج تشيزبيك.

على الجانب الأخر، تحتاج بعض الكائنات إلى مستويات عكارة عالية لتعيش ويظل النظام البيئي متوازنا، مثل مناطق نبات الأيكة الساحلية حيث تساهم العكارة العالية في حماية بعض الأسماك الصغيرة من الأسماك المفترسة. نموذج لهذه المناطق هي شرق أستراليا حيث يقع خليج موريتون والذي يلزم وجود مستوى عكارة يصل إلى 6 ليتم الحفاظ على النظام البيئي الموجود.

دلائل الاختبار

يتسبب وجود مواد عالقة فى المياه فى تعكيرها، وهذه المواد مثل الطمي، والمواد العضوية، وغير العضوية الدقيقة، والمواد العضوية الذائبة، والكائنات الميكروسكوبية. وصفاء الماء عنصر هام فى تحديد صلاحية نوعية المياه التى يستخدمها الإنسان. ولقد اقترحت منظمة الصحة العالمية أن العكارة يجب أن تكون أقل من ٥ ولا تزيد عن ٢٥ وحدة. ومستوى العكارة فى مياه الشرب يجب ألا يزيد عن وحدة واحدةNTU  . طبقا للقرار المصرى رقم ٤٥٨ لسنة ٢٠٠٧

 

أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه وجودة المختبرات والبيئة

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي ,العمليات الاساسية لتنقية مياه الشرب , دار الكتب العلمية , 2012.
  • احمد السيد خليل ,عملية تنقية الماء للاستخدام المنزلي , 2008.
  • البرنامج التدريبي لمشغلي محطات تنقية مياه الشرب المستوى (ج) دليل المتدرب ,الجزء الثاني الاختبارات المعملية , مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي , الوآالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2012.
  • البرنامج التدريبي لمحللي معامل تحاليل مياه الشرب المستوى (ج) دليل المتدرب ,الجزء الثاني الاختبارات المعملية , مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي , الوآالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2013.

 

 

دور المعامل لمتابعة كفاءة وحدات المعالجة بمحطات معالجة مياه الصرف الصحى

  1. مقدمة

ما صممت وانشئت مشروعات معالجة مياه الصرف الصحى وتكلف البعض منها الملايين من الجنيهات هباء بل لتشغيلها والاستفادة الكاملة من كافة وحداتها بأقل التكاليف والحصول من كل وحدة معالجة على النتائج المرجوه منها وبأعلى كفاءة، فالتشغيل الجيد هو حصيلة لما سبق أن بذل من جهد فى التصميم والتنفيذ وما صرف فى سبيلهما من مال، والتشغيل السيئ ينتج عنه معالجة ضعيفة بل وقد يعطى نتائج عكسية.

وطبقا لما سبق توضيحه من تعليمات يجب أن يتم التشغيل دون أى إهمال أو تقصير أو تبذير بل يجب أن يتم بكل دقة وعناية ودراية تامة بكافة الأغراض من وحدات المعالجة المختلفة وتشغيلها طبقا لمتطلبات كل تصرف فى كل فترة من فترات الليل والنهار على طول العام لنحصل على أعلى كفاءة.

يجب أن يتم التشغيل دون أى إهمال أو تقصير أو تبذير , بل يجب أن يتم بكل دقة وعناية ودراية تامة بكافة الأغراض من وحدات المعالجة المختلفة وتشغيلها طبقا لمتطلبات كل تصرف فى كل فترة من فترات الليل والنهار على طول العام لنحصل على أعلى كفاءة.

ولمتابعة محددات التشغيل الجيد  وكفاءة ازالة الملوثات لوحدات معالجة مياه الصرف الصحي يجب الاستعانة بالفحوصات والاختبارات المعملية التي تتم داخل المعامل وداخل مواقع الوحدات لمعرفة كفاءة كل وحدة ومعرفة كفاءة مشروع المعالجة ككل .

  1. ادوار معامل الصرف الصحي داخل مشاريع المعالجة

تؤدي المعامل ادوارا هامة داخل مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي , فنقوم بتحديد خصائص المياه الخام التي سوف يتم معالجتها من خلال التحاليل التي تحدد هذه الخصائص مثل تركيز المواد العضوية الذائبة والتي يتم تقديرها بقياس تركيز الاكسيجين الحيوي المطلوب BOD وأيضا بتركيز الاكسيجين الكيميائي المستهلك COD, وتركيز النيتروجين بقياس تركيزات الامونيا والنيتروجين العضوي ) نيتروجين كلداهل الكلي الذي يتم قياسه أيضا ( والنترات والنيتريت والنيتروجين الكلي) ويشمل صور النيتروجين السابقة كلها ( وتركيز الفوسفور الكلي والخصائص الفيزيائية مثل درجة الحموضة ودرجة الحرارة والعكارة وتركيز المواد الصلبة العالقة الكلية والزيوت والشحوم …الخ , واقوم بعمل اختبارات التشغيل مثل وتركيز المزيج المخلوط للمواد الصلبة العالقة  MLSS وحسابات التشغيل المبنية علي الاختبارات مثل نسبة الغذاء للكائنات   وعمر الحمأة وتركيز الحمأة النشطة الراجعة  ومعدل تدفقها ومعدل تدفق الحمأة االزائدة..الخ. وحركية الكائنات الحية المستخدمة في المعالجة .

وبصفة عامة تؤدي المعامل المهام الهامة التالية:

  • جمع عينات ممثلة لجميع مراحل المعالجة بالمشروع
  • تجهيز العينات وتحضيرها تمهيدا لفحصها واختباراها
  • تحليل وفحص واختبار العينات
  • اصدار النتائج الخاصة بالأختبارات في تقارير واضحة
  • عمل بعض حسابات التشغيل بناء علي النتائج المعملية
  • متابعة عمليات المراقبة والتشغيل التي تتم داخل المحطة للوقوف علي بعض المشاكل ومنع حدوث الأخطاء.

ويجب أخذ عينات على فترات زمنية بالليل والنهار دوريا ( وبالأخص لأعمال المعالجة الكبيرة) من عند مدخل ومخرج كل وحدة بل ومن بعض نقط بداخلها للتأكد من قيام كل منها بواجبها على أكمل وجه واكتشاف أى عيب بها ومكانة للعمل الفورى على إصلاحه ولعدم التخلص من السبب النهائى الخارج من عملية المعالجة إلا بعد التأكد من مطابقته للمعايير الواجب توفرها وإلا رفع وأعيد معالجته.

  1. عينات مياه الصرف الصحى قبل (الخام) وأثناء وبعد المعالجة (مياه صرف صحى معالجة)

من أهم ما يجب أن يعتنى به عند تحليل مياه الصرف الصحى هو الآتى:

١- أن تكون العينة ممثلة تمثيلا  صحيحا لما هو مطلوب تحليله سواء كانت العينة للمياه الخام أو للمياه الداخلة بالوحدات المختلفة أو الخارجة منها وكذلك المواد المزالة من مياه الصرف الصحى كالحمأة والخبث الطافى والغازات.

٢- أن يتم إجراء التحاليل بكل دقة.

٣- إن انتخاب العينة الممثلة تمثيلا صحيحا لمياه الصرف الصحى أمر صعب إذا أن تركيز مياه الصرف الصحى يختلف من ساعة لأخرى بل يختلف باختلاف عمقها بالقنوات أو الأحواض فيستحسن أخذ عينات فى وقت واحد من عدة أعماق منها، وقد تؤخذ العينات يدويا أو ميكانيكيا.

٤- يجب أن تكون كمية العينة كافية للتجربة وأن توضع بزجاجات نظيفة ومراعاة عدم تغيير خصائص العينة نتيجة لعبوتها فمثلا لا تستخدم أغطية زجاجات من الفل أو الكاوتشوك بل يجب أن يكون غطائها من الزجاج وأن يكون محكما، كما يجب ألا تتعرض للجو العينات المأخوذة لتجارب الأكسجين الذائب أو الأكسجين الحيوى الممتص، والعينات التى يتأخر تحليلها لعدة ساعات قليلة قبل تحليلها يجب أن تحفظ فى جو بارد أما إن تأخر تحليلها مدة حوالى ٥ ساعات من وقت جمعها وجب التحفظ عليها بالكلورفورم أو حامض الكبريتيك طبقا للطرق المتبعة، ويجب عدم استخدام الكلورفورم لحفظ العينة إن كان بها دهون.

٥- يجب تحليل العينات المأخوذة للتحليل البكتريولوجى بأسرع مايمكن ولايزيد المدة من وقت أخذ العينة حتى بدء اختبارها عن ٦ ساعات وأن تحفظ العينة خلال هذه الفترة فى درجة مئوية، ويجب ألا تصل لدرجة التجمد، وعينات الحمأة تؤخذ حرارة تتراوح بين ١٠ ،٤ من عدة نقط من قاع الحوض وعلى فترات وتمزج العينات مع بعضها مزجا جيدًا ويؤخذ منها الكمية اللازمة للاختيار والعينة التى لا يبدأ اختبارها فى خلال ساعات قليلة من أخذها يجب أن تحفظ فى زجاجات مانعة لدخول الهواء لمنع أى تطاير من العينة ويجب ألا يتأخر تحليلها عن أيام معدودة، ويجب الحيطة عند فتح الزجاجات المقفلة المحتوية على عينات الحمأة وبالأخص إذا كانت مخمرة وذلك بتغطيتها بقطعة قماش سميكة عند فتحها لمنع أى انفجار قد يحدث نتيجة ما هو متراكم بها من غازات.

٦- يجب أن يتوفر بالمعمل جميع الكيماويات وبالأجهزة اللازمة للاختبارات المختلفة وقد انتشر الآن استخدام الأجهزة الحديثة التى تقوم بالتحاليل المعقدة فى دقائق محدودة وبدقة تامة تحت إشراف الكيميائى المختص وهى التى كانت تحتاج لساعات أو أيام لإجرائها ويجب أن تراعى إجراء التحاليل بكل دقة إذ على أساسها تستمر عملية التشغيل على ما هى عليه أو يتم تعديلها وتغييرها طبقا لما تدل عليه التحاليل من نقص فى كفاءة إحدى الوحدات أو أى جزء منها، كما أن على أساسها يسمح بصرف السبب النهائى الخارج من أحواض المعالجة أو إرجاعه بالتالى لإعادة معالجته.

وتجري العديد من الأختبارات علي مياه الصرف خلال مراحل المعالجة المختلفة بدا من دخول المياه محطة المعالجة وانتهاء بصرف المياه المعالجة في المسطحات المائية او لاغراض الري والزراعة .ولذلك فانه لابد من معرفة أهم الأختبارات المحددة لكفاءة ومستوي معالجة مياه الصرف .وتتم الأختبارات بجمع عينات من الاماكن المختلفة لوحدات المعالجة وعلي فترات زمنية محددة تبعا لقواعد وأسس قياسية موضوعة ومعترف بها ويتم تحليلها داخل مختبر مجهز لهذا الغرض .

  1. اختبارات وفحوصات مياه الصرف

هناك ثلاث أنواع من الأختبارات تجري علي المخلفات السائلة( مياه الصرف) وعلي المياه المعالجة وهي كالاتي :-

  • الأختبارات الفيزيائية Physical Tests
  • الأختبارات الكيميائية   Chemical Tests
  • الأختبارات البكتريولوجية Bacteriological Tests

4-1.الأختبارات الفيزيائية لمياه الصرف الصحي Physical Tests of Sewage Water

الأختبارات  الفيزيائية هي الأختبارات التي تعتمد علي الخواص الفيزيائية للعينات المراد قياسها مثل الحرارة والعكارة والحجم. وتشمل اهم الأختبارات الفيزيائية لمياه الصرف الصحي ما يلي :-

–  درجة الحرارة Temperature

–    قيمة الآس الهيدروجينيpH

–  العكارة Turbidity

–  المواد القابلة للترسيب  Settable  Solids

– المواد الصلبة الكلية  Total Solids

–  حجم الحمأة  Sludge Volume

– معامل حجم الحمأة

– المواد العالقة الكلية Total Suspended Solids

– المواد العالقة المتطايرة Volatile Suspended Solids

– المواد الصلبة الجافة Dry Solids

4-2.الأختبارات الكيميائية لمياه الصرف الصحي Chemical Tests of Sewage Water

الأختبارات الكيميائية هي الأختبارات التي تعتمد علي الخواص الكيميائية للعينات المراد قياسها مثل الخواص العضوية والغير عضوية , وتعتمد علي قياس محددات معينة أو عناصر معينة في عينات مياه الصرف.  وتشمل اهم الأختبارات الكيميائية لمياه الصرف الصحي ما يلي :-

– المواد الصلبة الذائبة Dissolved Solids
– الأكسجين  الذائب Dissolved Oxygen

 

– معدل إستهلاك الأكسجين Oxygen Consumption Rate
– معدل تثبيت النتروجين ( النيترة) Nitrification Rate
– الأكسجين الحيوي المطلوب Biochemical Oxygen Demand
– الأكسجين الكيمائي المستهلك Chemical Oxygen Demand
– الزيوت والدهون الكلية Total Oil and Grease
– النتروجين الكلي Total Nitrogen
– الأمونيا Ammonia
– النترات Nitrate
– النيتريت Nitrite
– الفسفور Phosphorous
– الكبريت Sulfur
– الكلوريدات Chlorides
– الكلور المتبقي Residual Chlorine
– القلوية الكلية Total Alkalinity
– الأحماض  المتطايرة Volatile Acids

4-3.الأختبارات البكتيريولوجية لمياه الصرف الصحي Bacteriological Tests of Sewage Water

الأختبارات البكتيريولوجية هي الأختبارات التي تكشف مدي وجود وكمية وتركيز نوع أو اكثر من البكتيريا في مياه الصرف , والأختبارات التالية تشمل اهم الأختبارات البكتريولوجية التي تجري علي مياه الصرف :

–   بكتريا القولون الكلية                  Total  Coliform

–   بكتريا القولون البرازية      Fecal Coliform

–  الفحص الميكرسكوبي  Microscopic Examination

 

أحمد أحمد السروي

إستشاري الدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  1. خلفية علمية عن تنقية وتوزيع مياه الشرب وتجميع ومعالجة مياه الصرف الصحي, مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي, الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2012.

2.احمد السروي , فحوصات واختبارات مياه الصرف الصحي  , دار الكتب العلمية , 2019

أسس التحاليل الكيميائية

مقدمة :

يعتبر التحليل الكيميائي من أكثر الفروع التطبيقية أهمية في الكيمياء لأنه يساعدنا على تحديد هوية العناصر و المركبات الموجودة و كذلك كمياتها .

و يقسم التحليل الكيميائي إلى :

أ – التحليل الكيفي النوعي أو الوصفي : يساعدنا هذا النوع من التحليل على تحديد أنواع العناصر أو الأيونات الداخلة في تركيب المادة المدروسة ( العينة ) .

ب – التحليل الكمي :  يساعدنا هذا النوع من التحليل على تحديد كمية كل عنصر من العناصر أو الأيونات الداخلة في تركيب المادة المدروسة ( العينة ) .

نبدأ عادة عند دراسة مركبٍ ما مجهول بالتحليل الكيفي النوعي لمعرفة العناصر في العينة ثم نعمل على تحديد كمية كل عنصر و نسبته المئوية في المركب المدروس اعتمادا على طرق التحليل و على قوانين التحليل . تزداد صعوبة التحليل مع ازدياد عدد العناصر الموجودة في العينة نظرا لوجود تفاعلات متشابهة أو متقاربة تتداخل مع بعضها البعض أثناء عملية التحليل و لهذا يجب اختيار التفاعل المناسب كما يجب فصل أو إبعاد العناصر التي تتداخل تفاعلاتها قبل البدء بعملية التحليل .

يقسم التحليل الكمي على الأفرع التالية :

أ – التحليل الكمي الحجمي ( وهو موضوع دراستنا ) : يعتمد على قياس حجم المحلول المعلوم التركيز ( القياسي ) اللازم للتفاعل مع كمية أو حجم محدد من المادة المجهولة التركيز ( العينة المراد دراستها ) .

ب – التحليل الوزني : يعتمد على فصل العنصر أو المادة المطلوب تقدير كميتها بإحدى الطرق الكيميائية اعتمادا على خواصها .

ج – التحليل الآلي : يعتمد على الصفات الفيزيائية  و الكيميائية للمادة و على استخدام الآلات و الأجهزة لتحديد نوع و كمية المادة بدقة عالية .

فوائد التحليل الكيميائي :

أ – التعرف على المواد الكيميائية  العضوية و غير العضوية .

ب – تحديد بنية المادة الكيميائية و صيغتها الكيميائية .

ج – تحديد جودة و صلاحية المواد المختلفة المستخدمة في معالجة المياه وصنع  الغذاء ، الدواء ، المواد الزراعية ….الخ .

تصنيف طرق التحليل الكمي الحجمي ( أنواع المعايرات ) :

يتم التصنيف بحسب التفاعلات الكيميائية الحاصلة أثناء عملية التحليل و المعايرة ما بين المادة المعلومة التركيز ( المحلول القياسي ) و المادة المدروسة ( المحلول المجهول )  :

أ – معايرات التعادل : ( تفاعل الاحماض  مع القلويات ) :

تتفاعل أيونات الهيدروجين الحمضية مع ايونات الهيدروكسيد القلوية

و يرافق هذا التفاعلات تغيرات في قيمة الرقم الهيدروجيني pH .

يتفاعل الحمض مع القلوي مهما كانت قوة الحمض أو القلوي و نحصل على ملح و ماء

يرافق هذا التفاعل تغيرات في قيمة pH المحلول تبعا لتغير تركيز أيونات H+ و OH¯ و تأخذ قيم 14 ≥ pH ≥ 0 .

عند معايرة حمض مع قاعدة قياسية ينخفض تركيز الحمض بشكل تدريجي في وعاء التحليـل و بذلك تزداد قيمة pH حتى الإقتراب من نقطة التكافؤ التي يكون التغير حولها حادا و مفاجئا ، بعدها يختفي الحمض تماما و يصبح الوسط قلويا و تزداد قيمة pH  ببطء مع ازدياد كمية القلوي المضافة تزداد دقة المعايرة مع تزايد القفزة المرافقة لقيمة pH المحلول قرب نقطة التكافؤ ( أي قبل و بعد نقطة التكافؤ ) . أما عند معايرة قلوي بحمض قياسي فإن التغيرات في pH  المحلول ستكون معاكسة للحالة السابقة .

ترتبط قيمة pH المحلول الناتج عند نقطة التكافؤ بطبيعة الملح المتشكل و تأخذ القيم التالية :

pH = 7 عندما يكون الملح ناتج عن تفاعل حمض قوي مع قلوي قوي .

pH > 7 عندما يكون الملح ناتج عن تفاعل حمض ضعيف مع قلوي قوي ، و السبب في ذلك تفاعل الشق الحمض الضعيف مع الماء ( تميؤ الملح ) .

pH < 7 عندما يكون الملح ناتج عن تفاعل حمض قوي مع قلوي ضعيف ، و السبب في ذلك تفاعل الشق القلوي الضعيف مع الماء ( تميؤ الملح ) .

تستخدم الدلائل لتحديد نقطة نهاية المعايرة نظرا لعدم حدوث أي تغير ملحوظ يرافق تفاعلات التعادل و يدل على نقطة التكافؤ التي يتساوى عندها عدد مكافئات الحمض مع عدد مكافئات القلوي . و لتحديد كمية المادة نلجأ إلى العلاقات الخاصة بالتعبير عن التركيز السابقة الذكر .

و من أهم الدلائل المستخدمة في معايرات التعادل هي :

أ – دليل الميثيل البرتقالي Methyl Orange         ب – دليل الفينولفثالين Phenolphthalein   ج-Methyl Red

  د- Bromothymol Blue

ب . معايرات التأكسد و الاختزال : ( تفاعلات المواد المؤكسدة مع المختزلة ) :

يحصل فيها بعض الانتقالات الإلكترونية بين المواد المتفاعلة تؤدي إلى تغيرات في أرقام الأكسدة و يرافق هذه المعايرات تغيرات في الجهد الكهربائي .

ج – معايرات الترسيب : تعتمد على التفاعلات الكيميائية التي يرافقها تشكيل رواسب قليلة الذوبان أثناء المعايرة و ذلك باستخدام محلول قياسي مناسب ( المرسب ) .

شروط  التفاعل الكيميائي المستخدم في المعايرة:

أ – سريعا و يفضل عدم استخدام الحرارة أو المواد الحافزة في تسريعه .

ب – محددا بمعادلة كيميائية موزونة و ثابتة .

ج – تاما أي أن تكون قيمة ثابت الإتزان كبيرة  K >108

د – واضحا في تغيير خواص المحلول عند نقطة التكافؤ ( أو نقطة نهاية المعايرة ) كتغيير في اللون أو تشكل راسب أو اختفاؤه .

هـ – إنتقائيا ( نوعيا ) أو مميزا أي أن تتحد المادة القياسية مع المادة المدروسة ( المجهولة ) و ليس مع أي مادة أخرى أو الشوائب الموجودة فيها .

 

الشروط اللازم توافرها في المادة القياسية الأولية:
أ-يسهل الحصول عليها نقية و يمكنت جفيفها ما بين 110-120 درجة سيليزيوس دون أن تنحل بالحرارة .
ب-سهولة ذوبانهافي الماء .
ج-يجب ألا يحدث لها أي تغير في الكتلة أثناء الوزن أي أن المادة لاتمتص بخار الماء من الجو و لا تتأكسد بأكسجين الهواء الجوي و لا تتفاعل مع غازثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء الجوي كما يشترط أن لا يتغير تركيبهاالكيميائي أثناء الحفظ أو التخزين عند درجات الحرارة العادية.
د-أن تكون مادة صلبة و غير قابلة للتطاير عند درجات الحرارة العادية .
هـ-أن تكون كتلتهاالمكافئة كبيرة حتى يمكن إهمال أخطاء الوزن و هذه الأخطاء تتراوح عادة بين 0.0001-0.0002 جرام و للحصول على نتيجة دقيقة يجب ألا تقل الكتلة اللازمة من المادةالقياسية عن 0.2 جرام.
و-تتفاعل بسرعة مع المادة المراد تقديرها والأحماض و القواعد لا تعتبر من المواد القياسية الأولية لأن بعض الأحماض تمتص بخارالماء من الجو من مثل حمض الكبريتيك المركز كما أن بعض القواعد تمتص بخار الماء وتتفاعل مع غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في الجو من مثل الصودا الكاوية و كذلك إنبعض الأحماض و القلويات قابلة للتطاير من مثل حمض الهيدروكلوريك المركز و محلولالأمونيا.

 المعايرة :

المعايرة هي العملية التي يتم فيها تحديد الحجم المستهلك من المحلول القياسي للوصول إلى التفاعل التام مع حجما محددا من المحلول المجهول التركيـز و يتـم ذلك بعدة طرق مختلفة  :

أ – المعايرة المباشرة : يتفاعل المحلول القياسي بشكل مباشر مع المحلول المجهول .

ب – المعايرة غير المباشرة : تتفاعل العينة مع مادة مناسبة لتعطي مادة مكافئة للعينة المجهولة و التي يتم معايرتها بمحلول قياسي .

 

نقطة التكافؤ و نقطة نهاية المعايرة :

نقطة التكافؤ هي نقطة نظرية يصعب تحديدها بشكل عملي و هي تدل على لحظة التفاعل التام بين المحلول القياسي و المحلول المجهول ، أنها النقطة التي يتساوى عندها عدد المكافئات الغرامية للمحلول القياسي مع عدد المكافئات الفراغية للمحلول المجهول .

أما نقطة نهاية المعايرة فهي النقطة العملية التطبيقية التي تحدد لحظة نهاية المعايرة نتيجة لتغيير مفاجيء في إحدى الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية للمحلول كظهور لون أو تشكل راسب أو ذوبانه , تغير في قيمة pH أو الحرارة النوعية أو شدة التيار الكهربائي و هي قريبة من نقطة التكافؤ النظرية ( قبلها أو بعدها )

الدليل :

عبارة عن حمض ضعيف أو قلوي ضعيف يتغير لونه في مجال محدد من قيم pH  يعرف بمجال الدليل . و هذه الحموض أو القلويات تكون ضعيفة التأين و يكون لون أيوناتها مختلف تماما عن لون الجزيئات غير المتأينة . يتم اختيار الدليل المناسب الذي سيتغير لونه عن pH  قريبة من  pH نقطة التكافؤ المتوقعة .

تتم إضافته أثناء المعايرة بكمية ضئيلة جدا تتســبب في إحداث تغيرا ملحوظا لإحدى الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية للمحلول و يساهم في تحديد نقطة نهاية المعايرة و التي يجب أن تتطابق مع نقطة التكافؤ أو أن تكون قريبة جدا منها ما أمكن و عمليا يوجد فارق ضئيل جدا بين النقطتين يعبر عنه بخطأ الدليل . و الدليل يختلف بحسب المعايرة كما سوف نرى ذلك لاحقا .

و هناك العديد من أدلة التعــادل مثل أحمــر الميثيل  Methyl Red  و بروموثايمول الأزرق Bromothymol Blue .

و فيما يلي طرق تحضير بعض الأدلة الهامة :

1 – الفينولفثالين 0.1 ٪  ذوب 1 جرام من الكاشف في 70  مل من الإيثانول 95٪، ثم خفف المحلول لحد 1 لتر بإضافة الماء المقطر.

2 – الميثيل البرتقالي 0.1 ٪ ذوب 1 جرام من الكاشف في الماء المقطر لحد 1 لتر.

3 – الميثيل الأحمر 0.1٪ : أطحن 0.1 جرام من الكاشف ثم أذبه في 37 ميللتر من هيدروكسيد الصوديوم تركيز 0.1 مولاري، خفف الخليط بالماء المقطر لحد 1 لتر.

4 – بروموثايمول الأزرق 0.1 ٪ : اطحن 1 جرام من الكاشف ثم أذبه في 16 ميللتر من هيدروكسيد الصوديوم تركيز 0.1 مولاري، خفف الخليط بالماء المقطر لحد 1 لتر.

5 – أليزرين الأصفر 0.1 ٪: ذوب 1 جرام من الكاشف في 00 2 ميللتر من الإيثانول 95٪، ثم خفف المحلول ليصل إلى 1 لتر بإضافة الإيثانول 95٪.

6 – الفينول الأحمر 0.1٪: اطحن 1 جرام من الكاشف ثم أذبه في 28.2 ميللتر من هيدروكسيد الصوديوم تركيز 0.1 مولاري، خفف الخليط بالماء المقطر لحد 1 لتر

 الأخطاء الموجودة فى التحاليل و الشروط الأساسية اللازمة للتحليل :

ترتكب العديد من الأخطاء أثناء المعايرة و هي أخطاء لا يمكن تجنبها مثل الخطأ المرتكب نتيجة استخدام دليل ما يتغير لونه قبل نقطة التكافؤ أو بعدها ( خطأ الدليل ) .، خطا تقدير حجم المادة المجهولة و يعود إلى دقة الماصة المستخدمة ، خطأ تقدير حجم المحلول القياسي و الذي يعود إلى دقة السحاحة المستخدمة ، خطا تقدير وزن المـادة والذي يـعود إلى خـطأ الميزان أو حساسيته ( أخطاء الأدوات ) . و هناك أخطاء تعود للصدفة و هي غير محددة ، كما توجد أخطاء تعود إلى عيب في طريقة التحليل كعدم نقاوة المواد و كذلك دقة الأجهزة المستخدمة ، و أخيرا هناك خطأ الكيميائي أو المجرب . و لهذا لابد من توفير العديد من الشروط أثناء المعايرة و التي تختلف باختلاف التفاعلات المستخدمة في التحليل و من أهم هذه الشروط نذكر :

أ – يجب استخدام أدوات نظيفة و أحيانا جافة تماما .

ب – يجب استخدام أجهزة قياس  و أدوات حساسة جدا و دقيقة .

ج – يجب اعتماد طريقة مناسبة للتحليل و اختيار الشروط الأمثل للمعايرة من حيث درجة الحرارة و التركيز و الرقم الهيدروجيني …. إلخ  بحيث نحصل على النتائج المطلوبة بالدقة و السرعة المناسبتين .

د – يجب اخذ عينات متجانسة تمثل المادة الأصلية المدروسة ( المجهول ) .

هـ – يجب تحديد نقطة نهاية المعايرة بدقة و اختار الدليل المناسب الأقرب إلى نقطة التكافؤ .

و – يجب إضافة المحلول القياسي قطرة قطرة عند الإقتراب من نقطة نهاية المعايرة مع التحريك السريع و مراعاة غسل جوانب الدورق المخروطي بقليل من الماء المقطر لإزالة القطرات العالقة على الجدار الداخلي و لضمها إلى مزيج المعايرة .

ز – يجب إيقاف المعايرة فور الوصول إلى التغير المطلوب كظهور لون أو اختفاؤه أو تغيره على أن يكون هذا التغير ثابتا لمدة لا تقل عن دقيقتين .

ح – تكرار المعايرة ثلاث مرات على الأقل .

ط – توخي الدقة في العمل من وزن و قياس الحجوم و حساب النتائج .

 

 الحسابات الكيميائية و معالجة النتائج

يقوم الكيميائي بالعمليات التالية بعد إتمام المعايرة :

أ – تسجيل الحجوم و الأوزان المستخدمة في كل معايرة .

ب – حساب النتائج وفقا لقوانين المعايرة التي ذكرت سابقا .

ج – اختيار أفضل النتائج بعد القيام بثلاث تجارب على الأقل و هذا يعني استبعاد النتائج الشاذة إن وجدت و أن لا يكون هناك فروق في الحجوم أكثر من 0.1 مليلتر .

د – حساب وسطي النتائج من خلال العلاقة التالية :

هـ – حساب الإنحراف المعياري للتعرف على دقة العمل :

تحضير المحاليل القياسية

المحلول القياسي هو محلول معلوم التركيز بدقة متناهية و لهذا يجب العمل بدقة أثناء تحضير المحاليل القياسية لأنها ستستخدم لاحقا لتحديد تراكيز المواد المجهولة ( أو العينات ) .

توجد طريقتان لتحضير المحاليل القياسية و ذلك وفقا لطبيعة المركب الكيميائي المستخدم في التحضير كما سنرى .

أ – الطريقة المباشرة : تستخدم لتحضير المحاليل القياسية للمواد التي تتمتع بالشروط التالية :

1 – ثابتة لا يطرأ عليها أي تفكك أو تغير كيميائي مع الزمن .

2 – عالية النقاوة و أن تكون نسبة الشوائب فيها محددة بدقة .

3 – معروفة التركيب الكيميائي .

4 – إن كانت ممتصة  للماء فيجب أن تكون معلومة الرطوبة ( محتوى الماء ) .

و طريقة التحضير تتلخص بما يلي :

تجفف المادة الثابتة لطرد آثار الرطوبة التي تحتويها و هو الأفضل أو تؤخذ الرطوبة و الشوائب الأخرى بعين الاعتبار عند حساب وزن الكمية اللازمة للتحضير . و عملية الوزن تتم بواسطة ميزان تحليلي حساس  و يجب الإنتباه إلى دقة الوزن بعدها تحل المادة المذابة حتى الحجم المطلوب في دورق عياري .

يمكننا تحضير العديد من المواد بالطريقة المباشرة مثل حمض الأكساليك ، بيكربونات الصوديوم أو البوتاسيوم ، كلوريد الصوديوم أو البوتاسيوم ، كربونات الصوديوم أو البوتاسيوم ، نترات الفضة , و غيرها .

ب – الطريقة غير المباشرة : تستخدم لتحضير المحاليل القياسية للمركبات الكيميائية التي لا تتوفر فيها إحدى الشروط السابقة الذكر ، و يمكننا تحضير المحاليل القياسية للمركبات النقية الصلبة مثل القلويات التي تعتبر شرهة للماء كهيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم أو المركبات السائلة الموجودة في محاليل مائية مثل حمض الهيدروكلوريك و حمض الكبريتيك و حمض النيتريك و هيدروكسيد الأمونيوم …إلخ ، أو المواد القابلة للتفكك مثل فوق أكسيد الهيدروجين و كذلك المواد السهلة التطاير مثل اليود .

و لتحضير المحاليل القياسية بالطريقة غير المباشرة   نتبع الخطوات التالية :

1 – تحضير محلول يزيد تركيزه عن التركيز المطلوب بنسبة 10 – 20 ٪ بالطريقة المباشرة .

2 – يعاير المحلول المحضر باستخدام محلول قياسي محضر بدقة .

3 – يحسب تركيز المحلول المحضر و من ثم يخفف إلى التركيز المطلوب بدقة.

4 – يتم التحقق من تركيز المحلول القياسي الناتج عن التخفيف بمحلول قياسي آخر محضر بدقة و بشكل مسبق .

 

الأجهزة و الأدوات المستخدمة في عمليات المعايرة

 

 1 – الميزان الكيمائي: تختلف الموازين الكيمائية حسب الغرض الذي تستخدم من أجله في نوعيتها وحساسيتها. ويجب الإلمام بطريقة استعمال الميزان والمحافظة على نظافته، وألا توزن فيه مواد ساخنة أو باردة. وهناك طريقتان للوزن:

أ – الوزن المباشر، بأن يصفر الميزان ويوضع عليه إناء الوزن، ثم تضاف المادة المراد وزنها. والفرق بين الوزن يساوي وزن المادة.

ب – الوزن بالفرق، حيث يوزن الإناء وبداخله المادة، ثم تفرغ منه المادة في الكأس ويعاد وزنه. والفرق في الوزن يعبر عن وزن المادة.

2 – الدورق القياسي : سطح السائل  يجب مراعاة قراءة السطح عند أسفل سطح السائل المقعر .

3 – الماصة : وهي عبارة عن أنبوب زجاجي به انتفاخ في الوسط.

4 – السحاحة: أنبوبة زجاجية مدرجة، يوجد بطرفها الأسفل صنبور زجاجي بمحبس. معدة لتؤخذ منها أحجام مختلفة بالإزاحة التنقيطية. مدرجة إلى سنتمترات مكعبة ( مل) وكل سنتمتر مكعب مدرج إلي عشرسنتمتر10/1 مكعب.ويراعى في استخدامها: تثبت رأسياً في حامل وماسك بإحكام ورفق. تغسل بالسائل المستخدم قبل ملئها. تملأ بواسطة قمع صغير حتى يصل سطح السائل أعلى فوق تدريج الصفر.ثم يرفع القمع ويضبط الصفر. تتم قراءة السحاحة في مستوى العين. عند النهاية تغسل جيداً بالماء.

5 – دورق مخروطي : ينقل إليه المحلول من الماصة. تسهل تحريكه.

 6 – المخبار المدرج : يستخدم لنقل المحاليل غير القياسية.حيث تقيس أحجام تقريبية.

 

بقلم /

 د/ممتاز السيد محمد بخيت                                                                                                                     

 

اﻹختبارات والفحوصات التي تجري لمياه الشرب

 بقلم / أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه والبيئة

  1.مقدمة

تجرى عادة اختبارات على أنواع المياه المختلفة ومنها مياه الشرب لتحديد محتواها من المواد العضوية وغير العضوية.  ومعرفة مدي احتوائها علي ملوثات بيولوجية من عدمه ,وتستخدم عادة أجهزة تحليلية للقياس منها ما هو اجهزة تحليل فيزيائية ومنها ما هو اجهزة تحليل كيميائية أو بيولوجية , ومن اشهر الاجهزة المستخدمة في معامل المياه جهاز قياس الطيف الضوئى، وأجهزة قياس الجهد والتوصيل الكهربى، واجهزة قياس العكارة والرقم الهيدروجيني بالإضافة إلى الطرق التقليدية مثل المعايرة الحجمية أو الطرق الوزنية.

  1. انواع التحاليل والفحوصات التى تجرى على المياه

توجد أربعة أنواع من التحاليل التى تجرى على المياه هى:

  • التحاليل الفيزيائية،
  • التحاليل الأشعاعية،
  • التحاليل الكيميائية،
  • والتحاليل البيولوجية.

ا- التحاليل الفيزيائية

  • درجة الحرارة
  • الرائحة
  • الطعم
  • اللون
  • العكارة
  • المواد الصلبة الكلية الذائبة

ب-تحاليل اشعاعية

المواد المشعة (مشتقات من فصيلة ألفا، بيتا).

ج- التحاليل الكيميائية

  • الأس الأيدروجينى.
  • التوصيل الكهربى.
  • المواد العضوية.
  • مركبات الكبريت غير العضوية (كبريتيد – كبريتات).
  • مركبات النيتروجين غير العضوية (نترات-نيتريت-أمونيا- سيانيد).
  • مركبات الفوسفور غير العضوية (فوسفات).
  • مركبات الهالوجين غير العضوية (كلور – كلوريد – فلوريد).
  • الحديد والمنجنيز
  • العناصر الثقيلة

د-التحاليل البيولوجية

  • القولونيات الكلية.
  • القولونيات الغائطية.
  • الطفيليات الأولية.
  • الطحالب والفطريات.

 

3.أنواع وطبيعة المواد التى يجرى تحليلها فى المياه

يتم تحليل المياه للكشف عن المواد العضوية والمواد غير العضوية. وتشمل المواد غير العضوية: المواد الأنيونية، والمواد الكاتيونية، والمواد المولدة للغازات.

المواد العضوية

  • الزيوت – الدهون – الشحوم.
  • الفينول.
  • المنظفات الصناعية.
  • المبيدات الحشرية.
  • المركبات العضوية المتطايرة.
  • المركبات العضوية الحامضية أو القاعدية.

المواد غير العضوية الأنيونية

  • الفوسفات.
  • الكبريتات.
  • السليكات.
  • الكبريتيد.
  • الكلوريد.
  • الفلوريد.
  • النترات.
  • النيتريت.
  • السيانيد.
  • الكربونات.

المواد غير العضوية الكاتيونية

  • الصوديوم – البوتاسيوم.
  • الكالسيوم – ماغنسيوم – باريوم.
  • العناصر الانتقالية (كروم-نحاس-حديد-منجنيز-زنك-نيكل-كوبلت).
  • العناصر الثقيلة والسامة (زئبق- فضة- رصاص- زرنيخ).

المواد غير العضوية المولدة للغازات

  • الأمونيوم.
  • الكربونات – البيكربونات.
  • الكبريتيد.
  • السيانيد.
  • النيتريت.
  1. الاجهزة المستخدمة في التحاليل والفحوصات التى تجرى على المياه

وتنقسم أجهزة التحاليل إلى أنواع متعددة تعتمد على الأساس النظرى والعملى للقياس مثل:

١. أجهزة القياس الطيفى.

٢. أجهزة القياس الكهربى.

٣. أجهزة الفصل الكروماتوجرافى.

٤. أجهزة القياس الإشعاعى.

وتستخدم هذه الأجهزة فى قياس الملوثات من عناصر فلزية أو كتيونية أو أنيونات أو مركبات عضوية.

5.تأكيد جودة تحاليل مياه الشرب

تأكيد الجودة  Quality Assurance تعرف على أنها نشاطات من خلال نظام ضبط الكفاءة وتهدف إلى الحصول على ثقة معقولة يمكن من خلالها تحقيق متطلبات الجودة. ويعطى برنامج تأكيد الجودة القدرة على الحصول على نتائج مناسبة وموثوق بها يمكن الاعتماد عليها

الفوائد التى يمكن الحصول عليها من تطبيق برنامج تأكيد الجودة:

  • تعطى المحلل القدرة على اكتشاف أية مشكلة وإرجاعها إلى مصدرها بطريقة نظامية
  • تعطى معامل التحاليل القدرة على الوصول إلى نتائج مناسبة يمكن الاعتماد عليها.
  • تزيد من ثقة المحلل فى نفسه وفى قدرته على التحليل.
  • تعمل على زيادة وتحسين سمعة المعمل.

عناصر برنامج تأكيد الجودة

يشتمل برنامج تأكيد الجودة على العناصر الآتية :

  • كفاءة تأهيل أعضاء المعمل وتدريبهم
  • توافر الأجهزة المناسبة ومعايرتها
  • صيانة الأجهزة
  • التفتيش والمراجعة للمعمل
  • استراتيجية جمع العينات وتجهيزها
  • استراتيجية تحليل العينات وتسجيل نتائجها

المراجع العلمية

  • احمد السروي , اساسيات الجودة في المختبرات البيئية,2014 , دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع.
  • البرنامج التدريبي لمشغلي محطات تنقية مياه الشرب المستوى (ج) دليل المتدرب ,الجزء الثاني الاختبارات المعملية , مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي , الوآالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2012

 

مصدر الماء والعوامل المؤثرة عليه ومشكلاته

1.مقدمة

بدون الماء لا يمكن أن توجد حياة والماء هو شريان الحياة على كوكب الأرض، حيث يغطى الماء فى  حالته السائلة والصلبة أربعة أخماس كوكب الأرض. والماء كبقية السوائل يتمدد بالحرارة وينكمش بالبرودة، إلا أنه يشذ عن هذه القاعدة عند درجة الصفر إلى درجة ٤ مئوية. حيث يتميز الماء فى هذا المدى بخاصية تميزه عن غيره من السوائل إذ يتمدد بالبرودة والتجميد فتقل كثافته ويتحول إلى جليد يطفو على سطح مياه المحيطات والبحار متيحًا فرصة الحياة للكائنات البحرية أسفله. ولو أن الماء كغيره من السوائل ينكمش بالتجمد لرسب الجليد إلى الأعماق وماتت الكائنات البحرية وتراكمت البرودة واختلت الفصول.

ويتواجد الماء كمادة فى صور ثلاث:

١. الغازية – بخار الماء

٢. السائلة – الماء العادى

٣. الصلبة – الجليد

ويتحول الماء من صورة إلى أخرى، فيتحول من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة بالتكثيف، ومن الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بالتجميد، ومن الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بالانصهار، ومن الحالة السائلة إلى الحالة الغازية بالتبخير، ويتكون الماء كيميائيًا من عنصرى الهيدروجين، والأكسجين، بنسبة 2:1 حجما ونسبة 1:8 وزنا والماء هو أرخص منظف على الإطلاق.

ولعهد قريب كانت التنقية الطبيعية كافية لتنقية الماء، إلا أن نواتج حضارة الإنسان تخلق الكثير من الملوثات الصناعية التى تصب فى المياه، علاوة على النوعية الخاصة المطلوبة للمياه اليوم، مما أدى إلى تعقيد عمليات تنقية المياه، ويزداد الأمر تعقيدًا كلما ارتفع المستوى الحضارى وزاد الاحتياج من كميات المياه للاستخدام الآدمى والصناعى.

ومن هنا بدأت فكرة إنشاء محطات ومنشآت خاصة لمعالجة وتنقية المياه وتخليصها من الملوثات الصناعية وغير الصناعية وإعادتها إلى مياه آمنة صالحة للاستخدام الآدمى، وبالتالي تزايدت أهمية وجود فريق عمل لديه الكفاءة العلمية والخبرة الكافية لإدارة وتشغيل هذه المحطات للحفاظ على محطات التنقية بما تحويه من منشآت ومعدات وخلافه لأطول فترة زمنية ممكنة، ويتطلب ذلك التدريب المستمر للقائمين على تشغيل مثل هذه المحطات لرفع كفاءتهم بصفة مستمرة.

 

2.المواد الملوثة للمياه

تنقسم المواد الدخيلة على المياه إلى ثلاثة أقسام:

  • مواد ذائبة.
  • مواد عالقة.
  • مواد غروية ( جسيمات ذات شحنة وهي ما بين الذائبة والعالقة).

ومن أهم المواد الذائبة هى أملاح كربونات وكلوريدات وسلفات ونترات الكالسيوم والماغنيسيوم والصوديوم ومركبات الحديد والمنجنيز والسيليكا، ومخلفات الصرف الصحي والصناعي علاوة على الغازات الذائبة، وأهمها الأكسجين وثانى أكسيد الكربون وكبريتوز الهيدروجين.

وأهم المواد العالقة، هى الطمي والرمل والمواد النباتية ومخلفات الصرف الصحي والصناعي والبكتيريا.

وتحتوي المياه الجوفية عادة على نسبة من الأملاح أكثر من المياه السطحية، إلا أنها تحتوى على نسبة بسيطة جدًا من المواد العالقة لأن مرور المياه فى طبقات الأرض يرشحها من المواد العالقة.

 

  1. المواد الملوثة وما تسببه من مشكلات صحية

     يمكن إيجاز المشاكل التى تحدث من المياه الملوثة طبًقا لنوع المواد الملوثة فيما يلى:

المواد العالقة:

  • البكتيريا: بعضها يسبب أمراضًا.
  • الطحالب: تسبب لونًا وطعمًا ورائحة.
  • الطمى: يسبب عكارة.

 

المواد الغروية:

  • أكسيد الحديد: يسبب لونًا أحمرًا.
  • المنجنيز: يسبب لونًا أسودًا أو بنيًا.
  • المواد العضوية: تسبب لونًا وطعمًا.

الأملاح الذائبة:

  • أملاح الكالسيوم: البيكربونات تسبب قلوية وعسرًا مؤقتًا.
  • والماغنيسيوم الكربونات تسبب قلوية وعسرًا مؤقتًا.
  • الكبريتات تسبب عسرًا دائمًا.
  • الكلوريدات تسبب عسرًا دائمًا.
  • أملاح الصوديوم: البيكربونات تسبب قلوية.
  • الكربونات تسبب قلوية.
  • الكبريتات تسبب رغاوى فى الغلايات.
  • الكلوريدات تسبب طعمًا.

شكل 3 مخطط مبسط لاملاح العسر من الكربونات والبيكربونات وتفاعلاتهما

الغازات الذائبة:

  • الأكسيجين: يؤثر على المعادن وقد يسبب تأكلا لها.
  • ثانى أكسيد الكربون: يؤثر على المعادن ويسبب حمضية.
  • كبريتيد الهيدروجين: يؤثر على المعادن ويكسب طعمًا ورائحة.

4.الهدف من تنقية المياه

يقصد بتنقية المياه، هو التخلص من كل أو بعض المواد الغريبة سواء كانت ذائبة أو عالقة أو غروية، ويمكن تقسيم المياه طبقًا لدرجة نقاوتها إلى:

  • مياه نقية صالحة للشرب.
  • مياه غير نقية.
  • مياه غير صالحة للشرب.

المياه النقية الصالحة للشرب

هى المياه الخالية من أى جراثيم أو مواد معدنية ذائبة والتى تكسبها لونًا أو تجعلها غير صالحة للاستعمال أو غير مستساغة الطعم أو الرائحة. أى تتوافر فيها خاصيتان هما: النقاء والصلاحية، والصلاحية لفظ طبى مقصود به عدم احتواء الماء على أى شئ ضار بالصحة، والنقاء صفة طبيعية المقصود بها خلو الماء من مسببات اللون والعكارة والطعم والرائحة.

المياه غير النقية

هى المياه التى تعرضت لعوامل أكسبتها تغييرًا فى اللون أو الطعم أو الرائحة أو العكارة، إلا أن هذا لا يعنى تأكيد عدم صلاحيتها للاستخدام، في حالة التأكد من أن هذا التلوث لا يسبب أية أمراض أو أضرار بالصحة.

المياه غير الصالحة للشرب

هى المياه التى تحتوى على بكتيريا أو مواد كيماوية سامة تجعلها ضارة بالصحة العامة لما تسببه من أمراض، مما يؤكد عدم صلاحيتها للشرب.

5.انواع عمليات تنقية المياه

ويمكن تقسيم عمليات التنقية إلى:

  • التنقية لأغراض الشرب.
  • التنقية لأغراض الصناعة.

ا- التنقية لأغراض الشرب

يلزم فى هذه الحالة جعل الماء صحيًا ومستساغًا للشرب، فالغرض من التنقية هنا هو التخلص من العكارة واللون والطعم والرائحة، والبكتيريا الضارة والفيروسات، إذ أن وجود هذه المواد فى الماء يجعلها غير مستساغة وضارة بصحة المواطن

وتتضمن عملية التنقية غالبًا مراحل الترويب والترسيب والترشيح والتطهير، كما تستخدم عملية التهوية للتخلص من الروائح ولأكسدة بعض المواد وإزالة الحديد والمنجنيز من المياه.

أما عملية إزالة عسر الماء فهى عبارة عن التخلص من الأملاح المعدنية الذائبة للكالسيوم والماغنيسيوم والتى تسبب زيادة فى استهلاك الصابون، وتكوين رواسب على الأسطح ولأن هذه الأملاح لا تتسبب فى عدم صلاحية المياه صحيًا فليس من المعتاد تيسير المياه للاستعمال الآدمى والمنزلى، ولكن يتم التيسير فقط للمياه المنتجة لأغراض الشرب.

ب-التنقية لأغراض الصناعة

تشمل عمليات تجهيز المياه للصناعة على عملية إزالة العسر(التيسير) علاوة على الترسيب والترشيح والتهوية، حيث أنها من العمليات الهامة، فالماء العسر يسبب ترسبات فى أنابيب الخزانات مسببًا زيادة فى استهلاك الوقود وتلف الأنابيب مما ينتج عنه خسارة كبيرة وزيادة باهظة فى التكاليف، كما أن عسر الماء يسبب زيادة فى استهلاك الصابون فى المغاسل، كما أن الرواسب المتكونة من أملاح الكالسيوم تلتصق بالأقمشة وتعطيها لون يميل إلى الاصفرار.

هذا بالإضافة إلى أن عمليات إزالة عسر المياه ضرورية فى عمليات صناعة النسيج النهائية إذ أن الرواسب الناتجة تؤثر على أصباغ المنسوجات، وهناك صناعات كثيرة يتحسن أداؤها باستعمال الماء الميسر مثل صناعة الخمائر والتقطير وصناعة الورق والثلج، لذلك فإن النواحى الاقتصادية تحتم إزالة عسر المياه قبل استعماله فى الصناعة.

6.تحديد نوعية مياه المصدر

عند التعامل مع أى مصدر مياه تنشأ العديد من المشاكل التى قد تسبب صعوبات لأعمال التنفيذ وتنقسم هذه المشاكل إلى نوعين:

  • النوعية المعتادة

هى النوعية المتواجدة أغلب فترات السنة وبدرجة جودة متقاربة من حيث مكوناتها وما تحتويه من العكارة ومسبباتها ومن المواد الغروية والشوائب والمواد العالقة والبكتريا والكائنات الحية الدقيقة سواء كانت نباتية أو حيوانية أو طحلبية.

  • النوعية الطارئة

يمكن تحديد المشاكل الطارئة التى قد تحدث لنوعية مياه المصدر للأسباب التالية:

  • حالات السيول حيث تكون المياه الخام محملة بكميات زائدة من مسببات العكارة والشوائب والمواد الغروية مما يسبب تغير المياه تغيرا ملحوظا.
  • حالات موجات الطحالب وما ينجم عنها من مشكلات الطعم والرائحة وانسداد المرشحات خلال فترات من العام.
  • حالات صرف مياه الصرف الصحى أو الزراعى على مصادر المياه السطحية وتسببها فى زيادة تحميل المياه بالمواد الملوثة.
  • حالات غرق بعض السفن المحملة بمواد كيماوية مختلفة قد تغير من الطبيعة العادية للمياه الخام المتعارف عليها.

كما يجب الإهتمام بحرم المأخذ الذى يحدد الأبعاد التى يجب أن لا يقترب منها أى إنسان أو سفن أو أى ملوثات أو عائمات مع ضرورة تنفيذ القرارات الوزارية المنظمة لتلك الحماية.

7.العوامل التى تؤثر على جودة مصدر المياه

تتأثر نوعية المياه داخل المجارى المائية بالعديد من العوامل التى قد تؤثر عكسيًا على جودة المياه والتى تنشأ من الاستخدام السيىء للبيئة، وللحد من تأثير هذه الأنشطة يجب دراسة مناطق الصرف حول المصدر المائى  Drainage area   ومنها دراسة الصرف الصحى، الصرف الزراعى، مياه الأمطار التى قد  تتجمع من المناطق العمرانية، والصرف الصناعى. وتؤدى كل هذه العناصر إلى تدهور جودة المياه من النواحى الطبيعية والكيميائية والبيولوجية.

ومن العوامل الطبيعية التى تؤثر فى جودة مصادر المياه ما يلى:

١. العوامل الجوية: درجة الحرارة، شدة واتجاه الرياح، نوع ونموذج وشدة ومدة سقوط الأمطار.

٢. الحرائق العشوائية التى قد تحدث من البرق والصواعق.

٣. منطقة المصدر المائى: الطبيعة الجيولوجية، شكل الأرض، وتشمل طبوغرافية قاع المصدر المائى وعمقه ومساحته وأوقات امتلاء هذا المصدر وأنواع الحياة النباتية على ضفافه.

8.أسباب مشاكل مصادر المياه

  • المواد المغذية

تحدث الكثير من المشاكل فى المياه ذات الاستخدامات المحلية فى مصادر المياه التى تحتوى على كميات متوسطة أو كبيرة من المواد المغذية مثل الفوسفات والنترات ومركبات النيتروجين العضوية. حيث تعمل هذه المواد كمغذيات فى المصادر المائية وتساعد على نمو الطحالب. ومصادر المياه الغنية بالمواد المغذية تكون غزيرة الإنتاج من النباتات والحيوانات المائية ويشار إليها بالمصطلح eutrophic)) أما المصادر الفقيرة فى المواد المغذية فتحتوى على القليل من الحياة النباتية والحيوانية وتسمى oligotrophic)) وفيما بين هذين النوعين يوجد النوع الثالث mesotrophic)) ويحتوى على كمية متوسطة من المواد المغذية ويمكن أن تقوم عليها درجة متوسطة من الحياة المائية.

وفى مصادر المياه الغنية بالمواد المغذية تزدهر النباتات المائية مثل أعشاب البحيرات وغيرها من النباتات المائية وتساعد هذه المصادر الغنية بالإنتاج على نمو أعداد كبيرة من النباتات العالقة فى أوقات مختلفة خلال العام ويعرف النمو المفاجئ للأعداد الكبيرة باسم إزهار النباتات العالقة وتعتمد مدة وكمية الإزهار على عوامل بيئية عديدة منها الضوء ودرجة الحرارة وتواجد المواد الغذائية.

  • الإزهار الطحلبى

هو مشكلة شائعة فى مصادر المياه المستخدمة محليًا وقد تم تلخيصها فى أنها تسبب العديد من المشاكل مثل:

  • الطعم والرائحة.
  • تقليل دورة عمل المرشحات.
  • زيادة الرقم الهيدروجينى مما يقلل من كفاءة عمليات الكلورة.
  • استنزاف(استهلاك) الأكسجين الذائب.
  • زيادة الحمل العضوى.

ومن الجدير بالذكر أن وجود السد العالى فى جنوب البلاد قد أدى إلى ثبات نوعية المياه حيث أنها تمكث وقًتا طويلا منذ حدوث الفيضان فى أعالى النيل وحتى الوصول إلى خزان السد العالى ولا تتغير نوعية المياه بنهر النيل سوى فى فترة الشتاء أثناء حدوث السيول فى بعض محافظات الوجه القبلى مما يزيد من نسبة العكارة بالمياه.

وتعتبر مشكلة تزايد العكارة من أهم الموضوعات التى تتعلق بتنقية المياه لأن هذه العكارة الزائدة تتطلب زيادة جرعة الكلور. وهذا قد يؤدى إلى نقص الكلور المتبقى ويزيد من احتمال التلوث البكتيرى إذا لم ينتبه له القائمون على تشغيل المحطة كذلك فإذا زادت المواد المغذية فى مصدر المياه فقد ينتج عن ذلك زيادة فى الطحالب وغالبًا يحدث هذا فى فترات زيادة الأمطار حيث تجرف معها المواد المغذية إلى مصدر المياه.

 

أحــمــد أحمد السـروي

إستشاري معالجة المياه والبيئة

 

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي , العمليات الاساسية لتقية مياه الشرب,2014 , دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع.
  • البرنامج التدريبي لمشغلي محطات تنقية مياه الشرب المستوى (أ) دليل المتدرب ,الجزء الأول, مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي , الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2012

 

مراقبة وتوكيد الجودة في جمع عينات مياه الشرب

1.مقدمة

ان الحصول علي عينة ممثلة صحيحة تعبر تعبيرا دقيقا عن مكونات المجري المائي أو المستودع المائي أو مشروع المعالجة أو موقع جمع المياه هو الهدف الاساسي لعملية جمع العينات .

وتختص عمليات مراقبة الجودة في جمع العينات بكافة الانشطة والمهام  والتقنيات  التي تستخدم لتحقيق متطلبات جودة جمع العينات مثل متطلبات مواصفة قياسية معينة وتهدف الي اكتشاف وتحديد الخطأ في جمع العينة , بينما تختص اجراءات توكيد الجودة بمنع تكرار الأخطاء في جمع العينة ومنع كافة الاحتمالات لحدوث تلك الاخطاء.

الجودة في جمع العينات تحقق :

 

–          جمع العينة الصحيحة

–          الجمع الصحيح للعينة

–          منع تلوث العينة

–          تقليل الخطأ في جمع ونقل وتجهيز وتحضير ومعالجة وحفظ وتخزين العينة

 

احمد السروي

 2.مراقبة وتوكيد الجودة في جمع العينات

بالإضافة للنتائج المعملية، هناك سلسلة من الإجراءات تؤكد درجة الثقة في النتائج الكلية. وتتضمن الخطة المذكورة فى هذا الجزء سلسلة من الخطوات والأساليب التى يمكن تلخصيها فيما يلي:

أ- معايير عامة لضمان الجودة.

ب- منع تلوث العينات.

ج- إجراءات حقلية لضبط الجودة.

د- تجهيز العبوات (الأوعية) .

أمعايير عامة لضمان الجودة

١. يجب حفظ كل الأجهزة والأدوات نظيفة، وفى حالة جيدة.

٢. وجود سجل بقطع الغيار، والإصلاحات التى تمت على كل جهاز.

٣. الحفاظ على البيئة دون تلوثها فى أماكن العمل.

٤. إتباع طرق قياسية موثوق فى مصداقيتها ونتائجها لجمع ونقل وحفظ وتخزين العينات .

بمنع تلوث العينة اثناء وبعد جمعها

قد تتلوث العينة في الموقع اثناء جمعها , وقد تتلوث اثناء نقلها من الموقع الي المعمل , وقد تتلوث داخل المعمل اثناء تحضيرها أو تجهيزها , وقد تتلوث اثنء تحليلها ,  وقد تتلوث اثناء تخزينها وحفظها . ونظرا لأن النتائج التى يحصل عليها تعتمد أساسا على العينات التى تصل إلى المعمل فإن هناك إجراءات يجب إتباعها، والتقيد بها حتى يمكن التأكد من أن العينات المرسلة للتحليل ممثلة تماما للواقع ولم تتعرض لأى تلوث أثناء أخذها أو نقلها أو تحضيرها أو تخزينها , ولم تتعرض لأى تحلل نتيجة لتخزينها. ونظرًا لأن مصادر التلوث متعددة فنذكر فيما يلي بعض الاحتياطات الواجب إتباعها:

١. القياسات الحقلية مثل قياس الأس الأيدروجيني، ودرجة الحرارة، وتركيز الكبريتيد يجب إجراؤها على جزء منفصل من العينة، يتم التخلص منه بعد إجراء القياس مباشرة.

٢. العبوات المستخدمة لتجميع العينات يجب أن تكون جيدة لم تستخدم من قبل، وتكون قد أجريت عليها عملية التنظيف اللازمة مثل الغسيل بالحمض- التنظيف بالمذيبات- التنظيف بالبخار حسب نوع التحليل المطلوب إجراؤه.

٣. استخدام نوعيات مناسبة من العبوات (بلاستيك- زجاج) تتناسب مع كل تحليل.

٤. عدم استخدام أي عبوات معملية سبق استخدامها مع محاليل مركزة، فى جمع العينات المراد تحليلها.

٥. اختبار كل المواد الحافظة والزجاجات للتأكد من صلاحيتها قبل نقلها إلى مكان نقل العينات.

٦. يجب أن تكون كل المواد الحافظة المستخدمة على درجة عالية من النقاوة.

٧. للتقليل من فرص الخطأ الناشئ من إضافة مادة حافظة بطريق الخطأ يجب حفظ المواد الحافظة التى تستخدم فى حالة أو حالات مع العبوات المخصصة للتحليل المخصص لهذه المواد.

٨. تغلف أغطية العبوات المستخدمة لتجميع العينات المطلوب تحليل مواد عضوية بها برقائق ألومونيوم أو شرائط تيفلون.

٩. عدم لمس السطوح الداخلية للعبوات وأغطيتها باليد بعد الغسيل.

١٠ . حفظ العبوات فى مكان نظيف خال من الأتربة، والأبخرة والميكروبات والتأكد من النظافة التامة للسيارة المستخدمة فى نقل العينات.

. تجب أبخرة الجازولين ونواتج احتراقه، وأدخنة السجائر عند تجميع ونقل العينات للتحليل.

١٢ . حفظ كل الأجهزة والمعدات المستخدمة فى تجميع العينات نظيفة مغلقة برقائق ألومنيوم سبق غسلها.

١٣ . يجب أن تحفظ العبوات المعقمة لجمع العينات للتحليل البيولوجي طول الوقت معقمة وحتى الاستخدام.

١٤ . تجنب تعرض الأدوات والمعدات المعدنية للأحماض وأبخرتها.

١٥ . عدم تعريض عبوات العينات المجمعة لأشعة الشمس ( لضمان عدم حدوث تحلل ضوئي للعينة او حدوث تفاعل بين مكونات العينة ومادة العبوة بتحفيز ضوء الشمس )، وحفظها فى درجة حرارة منخفضة.

١٦ . سرعة إرسال العينات إلى المعمل خلال فترة زمنية لا تتجاوز ثلاث ساعات وعدم تخطي زمن الانتظار الخاص بكل تحليل .

جإجراءات حقلية لضبط الجودة

تراعي الاجراءات التالية لضبط جودة جمع العينات :

١. قبل إجراء عملية جمع العينات تختار عبوة من بين ١٠ عبوات وتملأ بالماء المقطر، وتضاف إليها المادة الحافظة بنفس الطريقة التى بها العينات، وترسل للتحليل على أنها عينة بلانك ( عينة غفل أو عينة صفرية) blank لمراقبة مصدر أي تلوث أو تغير خارجي.

٢. تغسل الأدوات المستخدمة فى تجميع العينات بطريقة دورية، ويحلل الغسيل للتأكد من عدم مساهمة أدوات التجميع فى إدخال عناصر غريبة أو تلوث.

٣. عند استخدام أوراق أو أقماع ترشيح فى الحقل يجب غسلها جيدا فى المعمل وحفظها فى أكياس بلاستيك مغلفة استعدادا لنقلها.

٤. تقسم إحدى العينات (واحدة من كل ١٠ ) إلى جزئيين Duplicate وترسل للمعمل، وذلك لتحديد مستوى أي خطأ أو تفاوت ينشأ منذ وقت أخذ العينة إلى وقت وصولها إلى المعمل.

٥. تؤخذ أكثر من عينة من نفس الموقع Replicate بصورة دورية  ( مرة كل 20 تحليل)  لتحديد مستوى التفاوت من نفس المصدر.

٦. تتبع طريقة الإضافة القياسية Spiked, Standard addition وذلك بأخذ إحدى العينات، وإضافة كمية معلومة من العنصر المراد تقديره للتأكد من أن النتائج تعطى تركيزًا يعادل ما هو موجود فى العينة وحدها مضافًا إليه ما أضيف من الكمية القياسية.

دتجهيز العبوات ( اوعية جمع العينات )

تكون العبوات(الأوعية) التى توضع فيها العينات مصنوعة إما من الزجاج المتعادل المقاوم للكيماويات ولها فوهة مصنفرة، وغطاء مصنفر محكم الغلق، أو من البولي ايثيلين، ويكون محكم الغلق أيضًا، وذلك حسب نوع التحليل المطلوب. ويجب أن يكون الوعاء سهل التنظيف، وذا فوهة واسعة، وأن يسع الحجم المطلوب من العينة. وتتبع الخطوات التالية فى غسل العبوات، وأغطيتها، المستخدمة فى تجميع العينات لإجراء تحاليل المواد غير العضوية والعوامل الأخرى:

١- غسل العبوات، وأغطيتها بمنظف صناعي لا يحتوى على فوسفات، وباستخدام فرشاة نظيفة.

٢- غسل العبوات الزجاجية بحمض الكروميك.

٣- غسل العبوات بالماء العادي، ثم المقطر، ثم البخار.

٤- قلب العبوات لتصفية الماء وتجفيفها.

٥- تعقيم العبوات المستخدمة فى تجميع عينات للفحص الميكروبيولوجى، وذلك بحفظها فى أوتوكلاف لمدة ٢٤ ساعة.

وفى بعض الأحوال تعالج العبوات معالجة خاصة مثل:

١- العبوات المستخدمة فى تجميع عينات لتحليل محتواها من العناصر المعدنية، يجب غسلها بحمض النيتريك (جزء حمض + ٤ أجزاء ماء) ثم غسلها بالماء المقطر.

٢- العبوات المستخدمة لتجميع عينات لتحليل محتواها من المركبات العضوية، يجب غسلها بالأسيتون ثم إمرار البخار بها ثم تجفيفها.

توكيد الجودة في جمع العينات يؤكد الجمع الصحيح للعينات وفقا لاجراءات قياسية محددة ومكتوبة

احمد السروي

بقلم 

أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه والبيئة وجودة المختبرات

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي , اساسيات الجودة في المختبرات البيئية,2014 , دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع.
  • البرنامج التدريبي لمشغلي محطات تنقية مياه الشرب المستوى (ج) دليل المتدرب ,الجزء الثاني الاختبارات المعملية , مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي , الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2012.

تحاليل المياه – تجارب المعايرة

Alkalinity1     القلوية

توجد  قلوية المياة نتيجة لوجود أملاح الكربونات والبيكربونات والهيدروكسيد وهي تساعد في عملية التجميع للشبة  (coagulation)  وذلك لان الشبة حامضية والقلوية هامة لتحرير أيون الهيدروكسيد اللازم لعملية

التي تتم علي أيون الهيدروكسيد ولكن وجود القلوية يجب ألا يزيد عن مدي معين حيث أن وجود الهيدروكسيد في المياه ضار بأغشية الحلق وقد يسبب التهاب عند الشرب وكذلك عند وجود الكربونات بكميات ظاهرة أ البيكربوناتما فلا ضرر منها وهي من المكونات الطبيعية للمياه ونجد أن المياة الغازية تحتوي علي صودا ومع ذلك فهي محببة وفي معظم القياسات  تتواجد البورات والفوسفات والسيليكات وبعض القواعد الاخري ولكن بنسبة قليلة جدا

هذه الطريقة تطبق لتعيين القلوية ومعايرتها فى جميع  عينات الماء حتى فى عينات الصرف الصحى

Principle

Alkalinity is a measure of water’s ability to neutralize acids. In most types of water, alkalinity is the result of bicarbonates (HCO3), carbonates (CO32-(, and hydroxides (OH) of the metals calcium, magnesium, and sodium.

Hydroxyl ions present in a sample as a result of dissociation or hydrolysis of solutes react with additions of standard acid. Alkalinity thus depends on the end-point pH used. For methods of determining inflection points from titration curves and the rationale for titrating to fixed pH end points.

Interference

Soaps, oily matter, suspended solids, or precipitates

Equipments ,Reagent and Reference material 

  • Equipments

Burette 25 ml. -Pipette 10 ml- Measuring flask 50 ml -Erlenmeyer Flask 250 ml

.Reagent

  • H2SO4 (0.02 N)

Add 0.54 ml of conc. H2SO4 in 1L of dis.Water.

  • O indicator

Dissolve 0.5 gm M.O powder in 1L of dis. Water.

  • Bromcresol green indicator solution, pH 4.5 indicator

Dissolve 100 mg bromcresol green, sodium salt, in 100 mL distilled water.

  • Mixed Bromcresol Green-Methyl Red indicator solution:
  1. Use either the aqueous or the alcoholic solution.
  2. Dissolve 100 mg Bromcresol Green sodium salt and 20 mg methyl red sodium salt in 100mL distilled water.
  3. Dissolve 100 mg Bromcresol Green and 20 mg methyl red in 100 ml 95% ethyl alcohol or isopropyl alcohol.
  • Phenolphthalein

Dissolve 0.5 gram of phenolphthalein  in 50 ml of ethyl alcohol 95% then complete volume to 100 ml with distilled water which was previously boiled and cooled, then add drops of sodium Hydroxide solution (0.02 N) until the onset of a very light pink color.

  • Standard Na2CO3 soln (0.02 N).

Dissolve 1g anhydrous Na2CO3 in 1L dis.Water.( 1ml of Na2CO3 = 1mg CO3 )=1000 mg/l (dry Na2CO3 powder in oven at 250 0c for two hours) stable for 1 week.

  • Standard soln
  • Take 10 ml of St. Na2CO3 in100ml dis. water, 100 mg/l Standard is Prepared.

Procedures

Standardization of standard

  • Fill burette with Sulphuric acid solution.
  • Take 10 ml of Standard Na2CO3 soln (0.02 N)
  • in flask and add 0.1 ml Bromcresol green indicator or Methyl orange indicator or Mixed Bromcresol Green-Methyl Red indicator solution.
  • Start titration against H2SO4 solution, till reach pale blue end point.
  • Record the volume taken from burette in data presentation sheet.

A = g Na2CO3 weighed into 1-L flask, B = ml Na2CO3 solution taken for titration, and     C = ml acid used.

           Sample measurement

  • Fill burette with Sulphuric acid solution.
  • Take 50 ml of sample in flask and add 0.1 ml Bromcresol green indicator or Methyl orange indicator Mixed Bromcresol Green-Methyl Red indicator solution.
  • Start titration against H2SO4 solution, till reach pale blue end point.
  • Record the volume taken from burette in data presentation sheet.

Calculation

Calculate Alkalinity in the samples by

Where:

A = mL standard acid used &  N= Normality of standard acid used

.

Other Calculation:

Alkalinity = volume of H2SO4 solution taken*eq.wt of CaCO3*Normality of H2SO4*(50/1000)

               = volume of H2SO4 solution taken*50*0.02*20= volume of H2SO4 solution taken*20

Quality Control

The laboratory applies the quality control program as follow:

Laboratory-Fortified Blank.

A laboratory-fortified blank is a reagent water sample to which a known concentration of the analytes of interest has been added. it is used to evaluate laboratory performance and analyte recovery in a blank matrix. As a minimum, include one LFB with each sample set (batch) .

Laboratory Fortified matrix (LFM):

The analytical chemist conduct spiked recovery each use to measure the accuracy of the analytical process.

 

 قياس القلوية بالنسبة لمعالجة المياه تتم بصفة يومية وذلك لان القلوية تعتبر من اكثر البراهين علي اضافة الشبة حيث أنها تقلل القلوية بنسبة  0.45 / جم شبة للمياه العكرة, زيادة القلوية فى عملية التنديف بصورة جيدة وذلك نتيجة لزيادة ايون الهيدروكسيد

Reactions of different kind:-                                                                  

1- Bicarbonate

2NaHCO3 + 2H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O +CO2

2-Carbonate

2Na2CO3  + H2SO4 → 2NaHCO3 + Na2SO4

3-Hydroxide                                                                                                                   

2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O

الاحتياطات والشروط المطلوبة عند وجود كلور بالعينة

  • يجب تجنب الرج والهز
  • يجب ان يزال الكلور الحر بالعينة( اذا كان اكثر من 1.8 ) باستخدام نقطة من محلول ثيوسلفات الصوديوم(0.1M) لان وجوده يجعل لون الميثيل يختفى بمجرد اضافته للعينة .

جمع وحفظ العينة :-

تجمع العينة فى اوعية نظيفة ويتم تقدير القلوية فى خلال فترة وجيزة لتجنب التغيرات البيولوجية والفيزيقية التى قد تنتج عن التخزين.

__________________________________________________________________________

Total Hardness2 العسر الكلى

                                                                                                                                                   Scope

  • This test procedure is applied to all types of water samples either Raw, treated, Ground

Principle

  • The ethylene diaminetetraacetic acid (EDTA) titrimetric method can be used to determine total hardness or calcium hardness. This method is designed for the routine determination of hardness in drinking water.
  • Ethylene Diamine Tetra Acetic acid and its sodium salts (EDTA) form a chelated soluble complex when added to a solution of certain metal cations. If small amount of dye such as Eriochrome black T is added to an aqueous solution containing calcium and magnesium ions at ph of 10.0 ±0.1, the solution becomes wine red. If EDTA is added as titrant, the calcium and magnesium will be complexes and the solution turns from wine red to blue, marking the end point of the titrant. Magnesium ion must be present to yield a satisfactory end point. To insure this a small amount of complex metrically neutral magnesium salt of EDTA is added to the buffer. This automatically introduces sufficient magnesium and eliminates the need for blank correction.
  • when hardness numerically is greater than the sum of carbonate and bicarbonate alkalinity, that amount of hardness equivalent to the total alkalinity is called “Carbonate hardness”, the amount of hardness in excess of this is called ‘ Non carbonate hardness’
  • When the hardness numerically is equal to or less than the sum of carbonate and bicarbonate alkalinity, all hardness is carbonate hardness and non-carbonate hardness is absent.
  • Calcium and magnesium in water cause hardness. Total hardness is defined as the sum of calcium and magnesium concentrations, both expressed as calcium carbonate in mg/L.

Definition

Water hardness  was understood to be  ameasure  of the capacity of water to precipitate Soap, by calcium                                                                                       and magnesium ions present

  • Total hardness: is defined as the sum of calcium and magnesium concentrations, both expressed as calcium carbonate, in milligrams per liter.

تحتوي المياة علي أملاح  االكالسيوم والماغنسيوم في صورة البيكربونات أو الكلوريدات أو الكبريتات وتبعا لتركيز هذه الاملاح  تقسم المياه الي :-

  • مياه يسرة :- وتحتوي علي املاح الكالسيوم والماغنسيوم بتركيز اقل من 75 مجم/لتر
  • مياه متوسطة العسر :- تركيز املاح العسر بين 75 – 100 مجم / لتر
  • مياه عسرة :- تركيز املاح العسر بين 150 – 300 مجم / لتر
  • مياه شديدة العسر :- تركيز املاح العسر اكبر من 300 مجم / لتر

 

  • انواع عسر المياه:-

1- العسر الكربوني (الغير دائم او المؤقت )carbonate hardness

ويرجع الي ذوبان املاح البيكربونات او الكربونات Ca(HCO3)(CaCO3)

وكربونات الكالسيوم شحيحة الذوبان إلا عند درجات الحرارة العادية.

Non – carbonate hardness           2 – العسر غير الكربوني ( الدائم )

ينشا عن ذوبان املاح الكلوريدات والكبريتات للكالسيوم والماغنسيوم وهذه الاملاح تتاثر بارتفاع درجة  الحرارة حيث يقل ذوبان الاملاح الى درجة كبيرة ولكنها لاتتحل

          التداخلات  Interference

  • Suspended or colloidal organic matter may interfere with the end point. Eliminate this interference by evaporating the sample to dryness on a steam bath and heating in a muffle furnace at 5500 until the organic matter is completely oxidized. Dissolve the residue in 20 mL in HCL, neutralize to pH 7 with NaOH and make up to 50 ml with distilled water. Cool to room temperature and continue according to the general procedure.

Equipment

  • Digital Balance (Mettler Tolido)
  • Cylinder 100ml.
  • Measuring flasks(1000ml, 2000ml )capacity.
  • Conical flasks 250ml capacity
  • Pipettes: 10ml graduated: 50ml bulped.
  • Digital Burette

          Chemicals and reagents

Buffer Solution

  • Dissolve 9 g ammonium chloride (NH4Cl) in 143 mL concentrated ammonium hydroxide (NH4OH). Add 1.25 g magnesium salt of EDTA (available commercially) and dilute to 250 ml with distilled water.

Indicator

Eriochrome black T: dissolve 0.5 g dye in 100 g 2,2′,2”-nitrilotriethanol(also called triethanolamine) or 2-methoxymethanol (also called ethylene glycol monomethyl ether).

Standard EDTA titrant 0.01M

  • Dissolve 723 gm of EDTA (Ethylene diamine tetra acetic acid disodium salt) in distilled water and complete to 1000 ml. Store in polyethylene or borosilicate glass bottle. Use grade EDTA

Standard Calcium Solution

  • Weigh 0 gm anhydrous CaCO3 powder into 500 ml Erlenmeyer flask, add a little at a time 1: 1 HCl until all CaCO3 has dissolved. Add 200 ml distilled or milliQ water and boil for a few minutes to expel Co2 .
  • Add a few drops of methyl red indicator then adjust to the intermediate orange color by adding 3 N NH4OH  or 1:1 HCl as required
  • Dilute to 1000 ml. (1ml= 1mg CaCO3)

          Procedure

Standardization of 0.01M EDTA:-

  • Make Standardization for 0.01 EDTA by CaCO3 solution (1ml= 1 mg CaCO3) and make adjustment for 01 M. EDTA. Calculate the correction factor (CF)of EDTA standard.

Analytical Procedure:-

  • Select a sample volume that requires less than 15 ml EDTA titrant and complete titration within 5 minutes, measured from time of buffer addition.
  • to 50 ml sample add 1-2 ml buffer solution to give pH ( 10 to 10.1)
  • add an appropriate amount of indicator powder.
  • Make titration with continues stirring until the last reddish tinge disappears. Add the last few drops at 3-5s intervals; at the end point the solution normally is blue.

          Calculation

  • Hardness (EDTA) as mg CaCO3 /L =

               where ;  A= ml titration for sample & B= mg CaCO3 equvilent to 1 ml EDTA titrant

   Or     Total Hardness = ml of EDTA x 20xCF

       ( if 50ml of sample is used(

Quality control

 Laboratory Fortified matrix (LFM):

  • One sample is select from each batch to be fortified with known concentration, the fortified sample is analyze and the sample is analyze without fortification.

      Duplicate sample:

  • at least 10% of each sample batch shall be analyze in duplicate.

                            Relative percent difference (RPD)

    Laboratory-Fortified Blank or  lab. control sample (LCS)

  • A laboratory-fortified blank is a reagent water sample to which a known concentration of the analytes of interest has been added. A LFB is used to evaluate laboratory performance and analyte recovery in a blank matrix. As a minimum, include one LFB with each sample set (batch)

 

طرق ازالة العسر:-

باستخدام الصودا  (Ca(OH)3  Soda – lime process

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  → 2CaCO3↓ + 2H2O

MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaSO4

استعمال المبادلات الايونية :-

المبادلات الايونية الكاتيونية لها القدرة علي الاحتفاظ بالكالسيوم والماغنسيوم عند مرور المياه بها بينما ينطلق في المياه كمية مكافئة من املاح الصوديوم .

{Na2R+Ca&Mg{HCO3-SO4–Cl}→ R{Ca–Mg} + Na{HCO3–SO4-Cl}

وعند تشبع المبادلات باملاح العسر يعاد تنشيطه بامرار محلول 10% من كلوريد الصوديوم حيث تزال املاح الكالسيوم والماغنسيوم ويعود المبادل الي صورته الاصلية التي تحتوي علي الصوديوم ويتكرر استخدام المبادلات بعد تنشيطها

Ca Mg)R  + NaCl→Na2R + (Ca Mg)Cl

العلاقة بين العسر الكلي والقلوية في المياه :-

الاملاح المسببة للعسر والقلوية : –

Cations Anions
Ca++

Mg++

Na+

K+

Al+++

OH

CO3 – –

HCO3

Cl

SO4 – –

أولا :-

OH & CO3 – – &  HCO3  مثل   Anions ترجع القلوية إلي وجود.

ثانيا :-

Ca++ & Mg++غالبا            Cations    يرجع العسر الي وجود

الحالات الناتجة :-

  1. في حالة زيادة العسر الكلي عن القلوية :-

يعني ذلك وجود كاتيونات الكالسيوم والماغنسيوم متحدة مع انيونات أخري غير مسببة للقلوية مثل الكبريتات والكلوريدات وهذا أدي الي زيادة العسر ويكون عبارة عن عسر دائم

قيمة العسر الدائم =  العسر الكلي –  القلوية

قيمةالعسر المؤقت = القلوية

2 – في حالة زيادة القلوية عن العسر الكلي :-

Na+ & K متحدة مع كاتيونات   OH & CO3 -2&  HCO3    يعني ذلك وجود انيونات

وهذا أدي الي زيادة القلوية عن العسر ويكون العسر الكلى هو العسر المؤقت ولا يوجد عسر دائم.  (الحد المسموح به 500 ملجم/ لتر  للعسر الكلى  و 350ملجم /لتر لعسر الكالسيوم  و 150 ملجم /ل لعسر الماغنسيوم )

___________________________________________________________________________________________

Chloride 3  الكلوريدات

          Scope

This test procedure is applied to all types of water samples either Raw, treated, Ground

.Principle

·                 All natural water contains chloride derived from the atmosphere, soluble salts, Chloride can cause a salty taste in water and contribute to corrosion problems in pipes, valves and pumps. The usual method for the determination of chloride in water employs a titration with standard silver nitrate solution.

  • In a neutral or slightly alkaline solution, potassium chromate can indicate the end point of the silver nitrate titration of chloride. Silver chloride is precipitated quantitatively before red silver chromate is formed.

          Interference

  • Substances in amounts normally found in potable waters will not interfere. Bromide, Iodide and cyanide register as equivalent chloride concentrations. Sulfide, thiosulfate and sulfite ions interfere but can be removed by treatment with hydrogen peroxide. Orthophosphate in excess of 25 mg/L interferes by precipitating as silver phosphate. Iron in excess of 10 mg/L interferes by masking the end point.

Equipment

Glassware

  • Pipettes: 10ml graduated,50ml, 100ml measuring pipettes are required for the method, Conical flask 250ml, Digital burette 50ml and Digital balance

 

 

          Chemical and reagents

Standard Silver nitrate titrant N/35.5 (0.0141N)

  • Dissolve 2.395 gm of AgNO3 In 1liter of distilled water. Standardize against NaCl 0.0141 N solution.

Standard Sodium chloride-0.0141 N

  • Dissolve 824 mg of NaCl (dried in an air oven at 140°C for one hour) in 1 liter of distilled water.1ml=0.5mg Cl.

Solution of potassium chromate indicator.

  • Dissolve 50gm K2CrO4 in a little distilled water and add AgNO3 until a definite red precipitate is formed. Let stand overnight, filter and dilute to 1 liter with distilled water.

          Procedure

Silver nitrate standardization

      Standardize silver nitrate standard using sodium chloride NaCl (0.0141N) using

      K2CrO4 indicator and then calculate the correction factor (CF)

                   (N XV) AgNO3 = (NXV)NaCl

Titration

    • Fill the buret with standard silver nitrate titrant.
    • Place 50ml of sample in a suitable Erlenmeyer flask
    • Add 1.0 ml K2CrO4 indicator solution to the sample.
    • Titrate against AgNO3 (0.0141N) until the appearance of a pinkish yellow color.
    • Read the burette and record the volume of silver nitrate titrant used.

   Calculation

mg Cl/L = (A-B) x CF x 10

where, A = ml titration for sample,   B = ml titration for blank, and  CF = correction factor of silver nitrate standardization

           Laboratory Fortified matrix (LFM):

  • One sample is select from each batch to be fortified with known concentration of chloride standard, the fortified sample is analyze and the sample is analyze without fortification.

Duplicate sample:

  • at least 10% of each sample batch shall be analyze in duplicate.
  • Relative percent difference (RPD)

     Laboratory-Fortified Blank (LFB)

  • A laboratory-fortified blank is a reagent water sample to which a known concentration of the analytes of interest has been added. A LFB is used to evaluate laboratory performance and analyte recovery in a blank matrix. As a minimum, include one LFB with each sample set (batch).

                                            الحد المسموح به:-          250  ملجم/ل

 

بقلم / ممتاز السيد محمد بخيت 

باحث دكتوراه كيمياء عضوية – جامعه سوهاج

Reference

1-Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20st Edition (Method  2320- B)

     2- SMWW Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 21th Edition (EDTA titration method No. (2340C)).

    3-SMWW Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 21st, Edition (Argentometric method No.(4500-Cl B)).