مقدمة لتقنيات اختبار جودة المياه شائعة الاستخدام

وفيما يلي مقدمة لطرق الاختبار:
1. تكنولوجيا مراقبة الملوثات غير العضوية
يبدأ التحقيق في تلوث المياه بالزئبق، والكادميوم، والسيانيد، والفينول، وCr6+، وما إلى ذلك، ويتم قياس معظمها عن طريق القياس الطيفي. مع تعمق أعمال حماية البيئة واستمرار توسيع خدمات المراقبة، فإن حساسية ودقة طرق التحليل الطيفي لا يمكن أن تلبي متطلبات الإدارة البيئية. ولذلك، تم تطوير العديد من الأدوات والأساليب التحليلية المتقدمة والحساسة للغاية بسرعة.
​
1.الامتصاص الذري وطرق التألق الذري
تم تطوير الامتصاص الذري للهب، والامتصاص الذري للهيدريد، والامتصاص الذري لفرن الجرافيت على التوالي، ويمكن تحديد معظم العناصر المعدنية النزرة والشديدة النزرة في الماء.
يمكن لأداة التألق الذري التي تم تطويرها في بلدي أن تقيس بشكل متزامن مركبات ثمانية عناصر، As وSb وBi وGe وSn وSe وTe وPb في الماء. يتمتع تحليل هذه العناصر المعرضة للهيدريد بحساسية ودقة عالية مع تداخل مصفوفة منخفض.
​
2. التحليل الطيفي لانبعاث البلازما (ICP-AES)
لقد تطور قياس طيف انبعاث البلازما بسرعة في السنوات الأخيرة، وقد تم استخدامه لتحديد مكونات المصفوفة في المياه النظيفة والمعادن والركائز في مياه الصرف الصحي في وقت واحد، وعناصر متعددة في العينات البيولوجية. إن حساسيتها ودقتها تعادل تقريبًا تلك الخاصة بطريقة الامتصاص الذري اللهبي، كما أنها ذات كفاءة عالية. يمكن للحقنة الواحدة قياس 10 إلى 30 عنصرًا في نفس الوقت.
​
3. قياس الطيف الكتلي لانبعاث البلازما (ICP-MS)
طريقة ICP-MS هي طريقة تحليل قياس الطيف الكتلي باستخدام ICP كمصدر للتأين. حساسيتها أعلى بمقدار 2 إلى 3 مرات من طريقة ICP-AES. خاصة عند قياس العناصر ذات العدد الكتلي فوق 100 فإن حساسيتها تكون أعلى من حد الكشف. قليل. أدرجت اليابان طريقة ICP-MS كطريقة تحليل قياسية لتقدير Cr6+ وCu وPb وCd في الماء. ​
​
4. اللوني ايون
اللوني الأيوني هو تقنية جديدة لفصل وقياس الأنيونات والكاتيونات الشائعة في الماء. تتميز الطريقة بانتقائية وحساسية جيدة. يمكن قياس مكونات متعددة في وقت واحد مع اختيار واحد. يمكن استخدام كاشف الموصلية وعمود فصل الأنيون لتحديد F-، Cl-، Br-، SO32-، SO42-، H2PO4-، NO3-؛ يمكن استخدام عمود فصل الكاتيون لتحديد NH4+، K+، Na+، Ca2+، Mg2+، وما إلى ذلك، باستخدام الكيمياء الكهربائية. يمكن للكاشف قياس I-، S2-، CN- وبعض المركبات العضوية.
​
5. تقنية القياس الطيفي وتحليل التدفق بالحقن
لا تزال دراسة بعض التفاعلات اللونية شديدة الحساسية والانتقائية للغاية لتقدير الأيونات المعدنية والأيونات غير المعدنية تجذب الانتباه. يحتل القياس الطيفي نسبة كبيرة في المراقبة الروتينية. ومن الجدير بالذكر أن الجمع بين هذه الطرق مع تقنية الحقن التدفقي يمكن أن يدمج العديد من العمليات الكيميائية مثل التقطير والاستخلاص وإضافة الكواشف المختلفة وتطوير وقياس الألوان ذات الحجم الثابت. إنها تقنية تحليل مختبري تلقائية وتستخدم على نطاق واسع في المختبرات. يتم استخدامه على نطاق واسع في أنظمة المراقبة التلقائية عبر الإنترنت لجودة المياه. إنها تتميز بمزايا أخذ عينات أقل، ودقة عالية، وسرعة تحليل سريعة، وتوفير الكواشف، وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تحرر المشغلين من العمل البدني الشاق، مثل قياس NO3-، NO2-، NH4+، F-، CrO42-، Ca2+، وما إلى ذلك في نوعية المياه. تقنية حقن التدفق متاحة. لا يمكن للكاشف استخدام القياس الطيفي فحسب، بل يمكنه أيضًا استخدام الامتصاص الذري والأقطاب الكهربائية الانتقائية للأيونات وما إلى ذلك.
​
6. تحليل التكافؤ والشكل
توجد الملوثات بأشكال مختلفة في البيئة المائية، كما أن سميتها للأنظمة البيئية المائية والبشر مختلفة تمامًا. على سبيل المثال، Cr6+ أكثر سمية من Cr3+، As3+ أكثر سمية من As5+، وHgCl2 أكثر سمية من HgS. وتنص معايير جودة المياه والرصد على تحديد إجمالي الزئبق والزئبق الألكيلي والكروم سداسي التكافؤ والكروم الكلي، Fe3+ وFe2+، NH4+-N، NO2–N وNO3–N. تنص بعض المشاريع أيضًا على الحالة القابلة للتصفية. وقياس الكمية الإجمالية، وما إلى ذلك. في البحوث البيئية، من أجل فهم آلية التلوث وقواعد الهجرة والتحول، ليس من الضروري فقط دراسة وتحليل حالة امتزاز التكافؤ والحالة المعقدة للمواد غير العضوية، ولكن أيضًا دراسة أكسدتها والحد من الوسط البيئي (مثل نيترة المركبات المحتوية على النيتروجين). ، النترجة أو نزع النتروجين، وما إلى ذلك) والميثيل البيولوجي وقضايا أخرى. تحظى المعادن الثقيلة الموجودة في صورة عضوية، مثل ألكيل الرصاص وألكيل القصدير وما إلى ذلك، باهتمام كبير من علماء البيئة حاليًا. وعلى وجه الخصوص، بعد أن تم إدراج قصدير ثلاثي فينيل وتريبوتيل القصدير وما إلى ذلك كعوامل اختلال الغدد الصماء، فإن التكنولوجيا التحليلية لرصد المعادن الثقيلة العضوية تتطور بسرعة.
​
2. تكنولوجيا مراقبة الملوثات العضوية
​
1. مراقبة المواد العضوية المستهلكة للأكسجين
هناك العديد من المؤشرات الشاملة التي تعكس تلوث المسطحات المائية بالمواد العضوية المستهلكة للأكسجين، مثل مؤشر البرمنجنات، CODCr، BOD5 (بما في ذلك أيضًا المواد المختزلة غير العضوية مثل الكبريتيد، NH4+-N، NO2–N وNO3–N)، إجمالي الكربون في المادة العضوية (TOC)، إجمالي استهلاك الأكسجين (TOD). غالبًا ما تستخدم هذه المؤشرات للتحكم في تأثيرات معالجة مياه الصرف الصحي وتقييم جودة المياه السطحية. هذه المؤشرات لها علاقة معينة مع بعضها البعض، ولكن معانيها المادية مختلفة ومن الصعب استبدال بعضها البعض. ونظرًا لأن تركيبة المواد العضوية المستهلكة للأكسجين تختلف باختلاف نوعية المياه، فإن هذا الارتباط ليس ثابتًا، ولكنه يختلف بشكل كبير. لقد نضجت تكنولوجيا مراقبة هذه المؤشرات، لكن لا يزال الناس يستكشفون تقنيات التحليل التي يمكن أن تكون سريعة وبسيطة وموفرة للوقت وفعالة من حيث التكلفة. على سبيل المثال، مقياس COD السريع ومقياس BOD السريع للمستشعر الميكروبي قيد الاستخدام بالفعل.
​
2. تكنولوجيا رصد فئة الملوثات العضوية
تبدأ مراقبة الملوثات العضوية في الغالب من مراقبة فئات التلوث العضوي. ونظرًا لبساطة المعدات، فمن السهل القيام بها في المختبرات العامة. ومن ناحية أخرى، إذا تم العثور على مشاكل كبيرة في مراقبة الفئة، فيمكن إجراء مزيد من التحديد والتحليل لأنواع معينة من المواد العضوية. على سبيل المثال، عند مراقبة الهيدروكربونات المهلجنة القابلة للامتصاص (AOX) واكتشاف أن AOX يتجاوز المعيار، يمكننا أيضًا استخدام GC-ECD لإجراء مزيد من التحليل لدراسة مركبات الهيدروكربون المهلجنة الملوثة، ومدى سميتها، ومن أين يأتي التلوث، وما إلى ذلك. تشتمل عناصر رصد فئة الملوثات العضوية على: الفينولات المتطايرة، والنيتروبنزين، والأنيلين، والزيوت المعدنية، والهيدروكربونات القابلة للامتصاص، وما إلى ذلك. وتتوفر طرق تحليلية قياسية لهذه المشاريع.
​
3. تحليل الملوثات العضوية
يمكن تقسيم تحليل الملوثات العضوية إلى المركبات العضوية المتطايرة، وتحليل المركبات العضوية المتطايرة S-VOCs، وتحليل مركبات محددة. يتم استخدام طريقة التجريد والاحتجاز GC-MS لقياس المركبات العضوية المتطايرة (VOCs)، ويتم استخدام استخلاص السائل السائل أو استخلاص الطور الصلب الدقيق GC-MS لقياس المركبات العضوية شبه المتطايرة (S-VOCs)، والتي هو تحليل واسع النطاق. استخدام اللوني للغاز لفصل واستخدام كاشف التأين اللهب (FID)، كاشف الالتقاط الكهربائي (تنمية الطفولة المبكرة)، كاشف الفوسفور النيتروجين (NPD)، كاشف التأين الضوئي (PID)، وما إلى ذلك لتحديد الملوثات العضوية المختلفة؛ استخدم كروماتوغرافيا الطور السائل (HPLC)، أو كاشف الأشعة فوق البنفسجية (UV) أو كاشف التألق (RF) لتحديد الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، والكيتونات، واسترات الحمض، والفينولات، وما إلى ذلك.
​
4. المراقبة التلقائية وتكنولوجيا مراقبة الانبعاثات الإجمالية
أنظمة المراقبة التلقائية لجودة المياه البيئية هي في الغالب عناصر مراقبة تقليدية، مثل درجة حرارة الماء، واللون، والتركيز، والأكسجين المذاب، ودرجة الحموضة، والموصلية، ومؤشر البرمنجنات، CODCr، والنيتروجين الكلي، والفوسفور الكلي، ونيتروجين الأمونيا، وما إلى ذلك. تقوم بلدنا بإنشاء مياه أوتوماتيكية أنظمة مراقبة الجودة في بعض أقسام جودة المياه المهمة الخاضعة للرقابة على المستوى الوطني ونشر تقارير أسبوعية عن جودة المياه في وسائل الإعلام، وهو أمر له أهمية كبيرة لتعزيز حماية جودة المياه.
خلال فترتي "الخطة الخمسية التاسعة" و"الخطة الخمسية العاشرة"، ستقوم بلادي بمراقبة وتقليل إجمالي انبعاثات CODCr، والزيوت المعدنية، والسيانيد، والزئبق، والكادميوم، والزرنيخ، والكروم (VI)، والرصاص، وقد تحتاج إلى اجتياز عدة خطط خمسية. فقط من خلال بذل جهود كبيرة لتقليل إجمالي التصريف إلى ما دون قدرة البيئة المائية، يمكننا تحسين البيئة المائية بشكل أساسي والوصول بها إلى حالة جيدة. لذلك، يُطلب من المؤسسات الكبيرة الملوثة إنشاء منافذ صرف صحي موحدة وقنوات تدفق قياس مياه الصرف الصحي، وتركيب عدادات تدفق مياه الصرف الصحي وأدوات المراقبة المستمرة عبر الإنترنت مثل CODCr، والأمونيا، والزيوت المعدنية، ودرجة الحموضة لتحقيق مراقبة في الوقت الحقيقي لتدفق مياه الصرف الصحي في المؤسسة و تركيز الملوثات. والتحقق من إجمالي كمية الملوثات التي تم تصريفها.
​
5 الرصد السريع لحالات طوارئ تلوث المياه
تقع الآلاف من حوادث التلوث الكبيرة والصغيرة كل عام، والتي لا تلحق الضرر بالبيئة والنظام البيئي فحسب، بل تهدد أيضًا بشكل مباشر حياة الناس وسلامة ممتلكاتهم والاستقرار الاجتماعي (كما ذكرنا أعلاه). تشمل طرق الكشف الطارئ عن حوادث التلوث ما يلي:
①طريقة الأدوات السريعة المحمولة: مثل الأكسجين المذاب، ومقياس الأس الهيدروجيني، وكروماتوجرافيا الغاز المحمول، ومقياس FTIR المحمول، وما إلى ذلك.
② أنبوب الكشف السريع وطريقة ورق الكشف: مثل أنبوب الكشف عن H2S (ورق الاختبار)، وأنبوب الكشف السريع CODCr، وأنبوب الكشف عن المعادن الثقيلة، وما إلى ذلك.
③التحليل المعملي لأخذ العينات في الموقع، وما إلى ذلك.