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.

 

 

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

 

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)).

الأجهزة الرئيسية المستخدمة في قياسات ملوثات مياه الشرب

1.مقدمة

تستخدم الطرق التقليدية فى التحاليل الكيميائية لمياه الشرب مثل المعايرة الحجمية والطرق الوزنية فى تقدير تركيزات كبيرة نسبيا فالمعايرة الحجمية تستخدم فى تعيين عسر الماء والكلوريد مثلا والطرق الوزنية تستخدم فى تقدير المواد الصلبة الذائبة والعالقة. وهذه الطرق صالحة لقياس أوزان على مستوى الميللجرام وأجزاء منه. وعندما تكون المواد المراد قياسها على مستوى الميكروجرام وأجزاء منه لا تصلح الطرق التقليدية لهذا الغرض ويلزم استخدام طرق بديلة تتميز بالحساسية العالية والدقة المرتفعة وهذه الطرق تستلزم استخدام الأجهزة. وتعرف بالتحليل الآلى أو التحليل باستخدام الأجهزة.

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 كاتيونية أو أنيونات أو مركبات عضوية.

 

الأجهزة المستخدمة فى قياسات العناصر الفلزية

– جهاز الاسبكتروفوتوميتر Spectrophotometer

– جهاز فوتومتر اللهب Flame Photometer

– جهاز قياس طيف الامتصاص الذري للعناصر Atomic Absorption Spectrometer

– جهاز الحث البلازمي المزدوج  I.C.P –Inductively Coupled Plasma

–  جهاز الكروماتوجرافيا الأيونى Ion Chromatograph

 

الأجهزة المستخدمة فى قياسات المركبات العضوية

–  أجهزة التحليل الكروماتواجرافي الغازي Gas Liquid Chromatograph

–  أجهزة التحليل الكروماتواجرافي السائل تحت ضغط مرتفع. High Pressure Liquid Chromatograph

–  أجهزة قياس الكتلة Mass Spectrometer

–    أجهزة القياس بالأشعة تحت الحمراء Infrared Spectrometer

 

امثلة لبعض الاجهزة المعملية

أ-جهاز قياس طيف الامتصاص المرئي وفوق البنفسجى  )سبكتروفوتومتر(  UV-Vis – Spectrophotometers       

تستخدم هذه الأجهزة فى تقدير العديد من المواد (المؤشرات ) مثل النترات والأمونيا والفوسفات وبعض العناصر المعدنية وذلك بإدخال هذه المواد فى تفاعلات تنتج عنها الوان ذات اطوال موجات محددة يمكن قياسها.

 

 

ب- جهاز قياس طيف اللهب

يستخدم هذا الجهاز لقياس تركيز عناصر الإقلاء (مثل الصوديوم والبوتاسيوم) والاقلاء الأرضية (مثل الكالسيوم والباريوم) لأن أطيافها تقع فى المدى المرئى ولذلك فإنه من الممكن قياس طيف نبعاثها شكل رقم (2) ، فى هذه الطريقة يتم دفع محلول العينة إلى لهب يعمل بالبوتاجاز والهواء

فتثار ذرات العنصر وعند عودة الإليكترونات إلى الحالة المستقرة ينبعث طيف يلون اللهب بلون يعتمد على نوع العنصر يمكن قياس كثافته وتقدير هذا العنصر وعن طريق استخدام منحنى معايرة (إجراء التجارب مع محاليل معروفة التركيز) يمكن معرفة تركيز العينة المجهولة.

 

ج-جهاز قياس العكارة Turbidimeter and Nephelometer

يعتمد الجهاز على تشتت الضوء بواسطة على تشتت الضوء بواسطة Dispersed Particles وبالتالى فإن شدة الشعاع الساقط على العينة تنخفض نتيجة التشتت، إذا تم قياس التشتت عمودى على الشعاع الساقط فهذا هو ما يعرف ب .(Nephelometry)

 

د-جهاز قياس الرقم الأيدروجينى pH-meters

فى هذه الطريقة يتم معرفة الرقم الأيدروجينى عن طريق قياس فرق الجهد الناشئ بين قطبين أحدهما يستجيب لأيون الأيدروجين (Glass electrode والآخر قطب مرجعى Reference electrode وهو عادة ما يكون قطب  كالوميل (Calomel electrode أو قطب كلوريد فضة Ag/AgCl electrode

وذلك عن طريق غمر القطبين فى محلول العينة المراد قياس رقمها الأيدروجينى. ويوضح الشكل رقم  ٤  أقطاب قياس الأس الأيدروجينى، كما يوضح الشكل رقم 5 جهاز قياس الأس  الأيدروجينى, ومن المستحسن أن يتم قياس الرقم الأيدروجينى فى موقع أخذ العينة وإن تعذرة ذلك تجرى عملية القياس فى أسرع وقت ممكن من وقت أخذ العينة.

ر- جهاز قياس التوصيلية الكهربية

التوصيل الكهربى للماء (قياس قابلية الماء للتوصيل الكهربى) يتناسب مع القوة الايونية للماء ويعتمد على طبيعة المواد الايونية الذائبة فى الماء وتركيزها ودرجة حرارة القياس. والوحدة القياسية للتوصيل الكهربى تعطى بوحدة سيمنز / متر.

ولقياس التوصيل الكهربى يجب معرفة ثابت الخلية والذى يقاس بمعرفة محلول قياسى وكذلك يجب معرفة درجة الحرارة واخذها فى الاعتبار عند قياس التوصيل الكهربى.

ويجب ان تترك الخلية دائما فى الماء عند عدم الاستعمال كما يجب ان تجرى القياسات فى     موقع اخذ العينة وان تعذر ذلك تجرى عملية القياس فى اسرع وقت ممكن من وقت أخذ العينة.

 

ل- جهاز قياس الكربون العضوي الكلي Total Organic Carbon  (TOC):

فى هذه الطريقة فان كمية الكربون التى على صورة مركبات عضوية او غير عضوية يتم تحويلها الى صورة واحدة بسيطة وهى ثانى اكسيد الكربون (CO2)   والتى يمكن تقديرها كميا بواسطة محلل بالاشعة تحت الحمراء.

يتم حقن العينة فى غرفة ساخنة وفى وجود محفز فيتبخر الماء وتتحول المركبات العضوية الى ثانى اكسيد الكربون والماء. يتم تعيين كمية ثانى اكسيد الكربون المتكونة من المركبات العضوية وغير العضوية. كمية الكربون غير العضوى يتم تعيينها عن طريق حقن العينة فى غرفة تحتوى على حمض الفوسفوريك حيث يتحول كل الكربون غير العضوى الى ثانى اكسيد الكربون مع عدم اكسدة الكربون غير العضوى. اما كمية الكربون العضوى فيتم حسابها بمعرفة كلا من كمية الكربون الكلى والكربون غير العضوى.

من الممكن تعيين تركيز حتى 1 جزء فى المليون (1 مج / لتر) من الكربون مع الاخذ فى الاعتبار عدم التعرض او استخدام مواد عضوية مثل الانابيب المطاطية والاوانى البلاستيكية حيث انها تتداخل مع العينة.

 

ويبين الجدول التالي الكيماويات واجهزة القياس المستخدمة فى بعض اختبارات فحص المياه .

 

أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه وجودة المختبرات والبيئة

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي ,العمليات الاساسية لتنقية مياه الشرب , دار الكتب العلمية , 2012.
  • 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.

 

جمع وحفظ عينات مياه الشرب  

 

1.مقدمة

تعرف عملية جمع العينات بانها اخذ جزء من كل بحيث ان يكون هذا الجزء ممثلا ومعبرا عن الكل  , فالعينة التحليلية هي العينة التي يتم الحصول عليها من مكونات الكمية الكلية (مجتمع البحث) بعد القيام بعمل ما عليها (استخلاص- تحلل ….) والتخفيف أو التركيز اذا كان ذلك ضروريا , ومن ثم تستخدم في عملية قياس حقيقية.

وعند جمع أى عينة للتحليل المعملي يجب التأكد أنها عينة تمثل حقيقة الموقع أو المكان أو مجرى الصرف الذى يتم اختباره. ويعتبر هذا فى غاية الأهمية لأنه فى  حالة كون العينة غير ممثلة لحقيقة الموقع الذى يتم أخذها منه فإن جميع الاستنتاجات والقرارات والإجراءات التى يتم اتخاذها ستتأثر بهذا الخطأ. , حيث ان الخطأ في جمع العينات سيؤدي الي خطأ في فحص واختبار العينات مما سيؤدي الي خطأ في القرارات المتعلق بنتائج هذا التحليل الخطأ,  كما يجب مراعاة أن يتم جمع العينات وتناقلها وحفظها بالمواد المناسبة وتخزينها بحيث لا يحدث أى تغيير فى مواصفاتها سواء بالزيادة أو النقصان خلال الفترة الزمنية ما بين جمعها وتحليلها فى المعمل.

2.برنامج التشغيل الناجح وجمع العينات

يعتمد برنامج التشغيل الناجح لأى محطة معالجة مياه أو صرف صحى على وجود نتائج سليمة للتحاليل المعملية ويعتبر جمع العينات هو الخطوة الأولى للحصول على النتائج والتى عادة ما تسبب أكبر قدر من الأخطاء , حيث يمثل خطأ جمع العينات النسبة الاكبر من اجمالي الأخطاء قبل واثناء وبعد مرحلة الفحص والاختبار. وتعتمد صلاحية نتائج التحاليل بالدرجة الأولى على الاهتمام بالتفاصيل التالية:

  • التأكد من أن نوع العينة ومكان أخذها يمثلان حقيقة وواقع المجرى الذى يتم اختباره.
  • استخدام التقنيات السليمة لأخذ العينات وفقا لاجراءات قياسية واضحة ومكتوبة.
  • استخدام النوع الصحيح من العبوات النظيفة وفى حالة الحاجة إلى إضافة المواد الحافظة يتم إضافة المواد الملائمة.
  • مراعاة كافة الظروف السليمة القياسية لجمع ونقل وتجهيز وتحضير وحفظ وتخزين العينات.

3.تقنية جمع العينات

 قبل البدء فى عملية جمع العينات يجب أن يتعاون المعمل وإدارة التشغيل سويًا لوضع برنامج متطور يشمل:

  • تحديد مكان جمع العينة.
  • مواعيد جمع العينات.
  • نوع العينات التى يتم جمعها (مركبة – بسيطة).
  • حجم العينة – نوع المواد الحافظة – نوع العبوات.
  • طريقة جمع العينات.
  • مواد حفظ العينات.
  • إجراءات تناقل المسئولية عن العينات (التسلسل الحيازى).
  • وضع معايير قبول ورفض العينات.

4.أهداف برنامج جمع العينة

يهدف برنامج أو خطة جمع العينات الي:

  • الحصول على عينات نموذجية صحيحية ومعبرة وممثلة
  • حفظ العينات فور جمعها لتجنب أى تغيرات سريعة ( الكيميائية والبيولوجية) قد تحدث فى مواصفاتها.
  • القيام بتحليل العوامل التى تطرأ عليها تغيرات كيميائية سريعة فى موقع أخذ العينة مثل اختبارات : الرقم  الهيدروجيني pH , سرعة السريان (التدفق) , الاكسجين الذائب DO , درجة الحرارة .
  • نقل العينة إلى المعمل وتسجيل المعلومات التوصيفية الخاصة بها فى سجل دائم يشمل مكان جمع العينة – توقيت الجمع – حالة العينة – الظروف المحيطة بالجمع – اسم جامع العينة…. إلخ.
  • لا يمكن الحصول على معلومات دقيقة ونتائج يعتمد عليها من المعمل مهما بلغت درجة الدقة والكفاءة التى يتم إجراء التحاليل بها ما لم يتم اتباع الإجراءات الدقيقة فى جمع العينة وتسجيل البيانات الخاصة بها.
  • ومن مسئوليات فريق المعمل التأكد من مراجعة تقنيات جمع العينة السليمة مع فريق جمع العينات بصفة دورية. 

    5.العينات الممثلة واختيار موقع أخذ العينات

    إن أخذ عينة من مجرى مائى أو خزان تختلط فيه المياه خلطا جيدا يعتبر أمرا يسيرًا، ولكن كثيرا من المصادر لا تكون مياهها متجانسة أو جيدة الخلط، وبذلك فإن الحصول على عينة مماثلة متجانسة يعتمد على طريقة أخذ العينة.

    ويعتبر أخذ عينة مجمعة من نقاط مختلفة من نفس المصدر أفضل من أخذ عينة من نقطة واحدة، وكلما تعددت النقاط كلما كانت العينة أكثر تمثيلا، ويعتمد الحجم الذى يتم يجب تجميعه على عدد وأنواع الاختبارات المطلوب إجرائها.

    يجب اختيار موقع يمثل تماما الوضع والظروف الحقيقة ويسمى ( النقطة الممثلة)، ويعتمد اختيار هذا الموقع على عدة أمور هى:

    ١. تجانس العينة حيث تؤخذ من المواقع التى تختلط فيها المياه، حيث تمزج بطريقة متجانسة.

    ٢. اختيار مواقع مناسبة من حيث الوصول إليها ( بحيث يكون المكان امن ويتيح الجمع المريح للعينة ).

    ٣. تؤخذ من مراكز السريان حيث تكون السرعة عالية ولا تتأثر بأي رواسب سابقة أو تيارات جانبية متداخلة.

    1. المهارات المطلوب لجمع عينات مياه الشرب

    ينبغي أن يتمتع جامع العينات بالمهارات والمعرفة التالية:

    • تحديد المكان المناسب لجمع عينة.
    • وصف تتابع إجراءات الحيازة وأسلوب تبيين ( وضع الملصق البياني لها) العينة.
    • معرفة طرق الحفظ، ظروف التخزين، والحد المسموح لحيازة العينة .
    • معرفة متطلبات جمع العينة.
    • معرفة معدات الحماية الشخصية الخاصة بجمع العينات.
    • معرفة إجراءات السلامة لجمع العينات وحفظها .
    • معرفة بعملية تطهير وتعقيم عبوات العينات.
    • الالمام بأساسيات علم الأحياء والكيمياء.
    • معرفة مصادر التلوث التي من الممكن ان تتعرض لها.
    • معرقة متطلبات الجودة للعينات (التكرارات والانقسامات).
    • تحديد أنواع العينات.
    • معرفة كيفية حماية العينات من التلوث.
    • معرفة الاجراءات القياسية المعتمدة لجمع ونقل وتجهيز وتحضير وحفظ وتسليم وتخزين العينات.
    •  معرفة طرق جمع العينات والمعدات المطلوبة.

     

    أحــمــد السـروي

    إستشاري معالجة المياه والبيئة

     

     

    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