Vízminőség

Automatizált mintavételi állomás, amelyet a Milwaukee folyó keleti ága mentén telepítettek, New Fane, Wisconsin. A 24 palackos automata mintavevő (középen) fedele részben felemelve, láthatóvá téve a benne lévő mintavevő palackokat. Az automatikus mintavevő úgy volt programozva, hogy időközönként vagy egy meghatározott időszak alatt az áramlással arányosan gyűjtsön mintát. Az adatgyűjtő (fehér szekrény) rögzítette a hőmérsékletet, a fajlagos vezetőképességet és az oldott oxigénszintet.

A komplexebb méréseket gyakran laboratóriumban végzik, amihez a vízmintát egy másik helyen kell gyűjteni, tartósítani, szállítani és elemezni. A vízmintavétel folyamata két jelentős problémát vet fel:

• Az első probléma az, hogy a minta mennyire lehet reprezentatív az adott vízforrásra nézve. A vízforrások az idő és a hely függvényében változnak. Az érdeklődésre számot tartó mérés változhat szezonálisan vagy napról napra, illetve az ember vagy a vízi növények és állatok valamilyen tevékenységének vagy természetes populációjának hatására. Az érdeklődésre számot tartó mérés változhat a vízhatártól és a felette lévő légkörtől, valamint az alatta lévő vagy azt körülvevő talajtól való távolság függvényében. A mintavevőnek meg kell határoznia, hogy egyetlen időpont és helyszín megfelel-e a vizsgálat igényeinek, vagy az érdeklődésre számot tartó vízhasználat kielégítően értékelhető az idő és helyszín szerinti mintavételek átlagértékeivel, vagy ha a kritikus maximumok és minimumok egyedi méréseket igényelnek több időpontban, helyszínen vagy eseménysorozatban. A mintavételi eljárásnak biztosítania kell az egyes mintavételi időpontok és helyszínek helyes súlyozását, amennyiben az átlagolás megfelelő.:39-40 Ha léteznek kritikus maximális vagy minimális értékek, statisztikai módszereket kell alkalmazni a megfigyelt eltérésekre, hogy meghatározzák a megfelelő számú mintát az említett kritikus értékek túllépésének valószínűségének értékeléséhez.
• A második probléma akkor jelentkezik, amikor a mintát kiveszik a vízforrásból, és elkezd kémiai egyensúlyt kialakítani új környezetével – a mintatartállyal -. A mintatartályoknak olyan anyagokból kell készülniük, amelyek minimálisan reagálnak a mérendő anyagokkal; és fontos a mintatartályok előzetes tisztítása. A vízminta feloldhatja a mintatartály egy részét és a tartályon lévő maradványokat, és a vízmintában oldott vegyi anyagok a mintatartályra szorbeálódhatnak, és ott maradhatnak, amikor a vizet kiöntik az elemzéshez.:4 Hasonló fizikai és kémiai kölcsönhatások játszódhatnak le a vízminta mintatartályba történő átviteléhez használt szivattyúkkal, csővezetékekkel vagy közbenső eszközökkel. A felszín alatti mélységekből gyűjtött vizet általában a légkör csökkentett nyomása tartja; így a vízben oldott gázok a tartály tetején fognak összegyűlni. A víz feletti légköri gáz is oldódhat a vízmintában. Más kémiai reakcióegyensúlyok is megváltozhatnak, ha a vízminta hőmérséklete megváltozik. A korábban a víz turbulenciája által lebegtetett finomszemcsés szilárd részecskék leülepedhetnek a mintatartály aljára, vagy biológiai növekedés vagy kémiai kicsapódás következtében szilárd fázis alakulhat ki. A vízmintában lévő mikroorganizmusok biokémiai úton megváltoztathatják az oxigén, a szén-dioxid és a szerves vegyületek koncentrációját. A szén-dioxid-koncentráció változása megváltoztathatja a pH-t és az érdeklődésre számot tartó vegyi anyagok oldhatóságát. Ezek a problémák különösen fontosak a feltételezhetően nagyon alacsony koncentrációjú vegyi anyagok mérése során.

A kézzel gyűjtött vízminta (markolóminta) szűrése az elemzéshez

A minta tartósítása részben megoldhatja a második problémát. Gyakori eljárás a minták hidegen tartása a kémiai reakciók és a fázisváltozások sebességének lassítása érdekében, és a minta minél előbbi elemzése; ez azonban csupán minimalizálja a változásokat, nem pedig megakadályozza azokat. 43-45 A mintagyűjtés és az elemzés közötti késedelem során a mintatartályok hatásának meghatározására szolgáló hasznos eljárás két mesterséges minta előkészítése a mintavételi esemény előtt. Az egyik mintatartályt olyan vízzel töltik meg, amelyről a korábbi elemzésekből tudjuk, hogy nem tartalmaz kimutatható mennyiséget az érdeklődésre számot tartó vegyi anyagból. Ezt a “vakmintának” nevezett mintát felnyitják, hogy az érdeklődésre számot tartó minta begyűjtésekor ki lehessen tenni a légkörnek, majd újra lezárják, és a mintával együtt a laboratóriumba szállítják elemzésre, hogy meghatározzák, hogy a mintavétel vagy a mintatartási eljárások során bejutott-e az érdeklődésre számot tartó vegyi anyag mérhető mennyisége. A második mesterséges mintát a vizsgált mintával együtt gyűjtik, de a gyűjtéskor a vizsgált vegyszer további mért mennyiségével “spiccelik”. A vakmintát (negatív kontroll) és a felturbózott mintát (pozitív kontroll) a vizsgált mintával együtt szállítják, és ugyanazokkal a módszerekkel, ugyanabban az időpontban elemzik, hogy meghatározzák a gyűjtés és az elemzés között eltelt idő alatt bekövetkezett, nyereséget vagy veszteséget jelző változásokat.

Vizsgálatok természeti katasztrófák és egyéb vészhelyzetek eseténSzerkesztés

A víz vizsgálata a Mexikói-öbölben a Deepwater Horizon olajkatasztrófa után

A földrengésekhez és cunamikhoz hasonló események után, a segélyszervezetek azonnal reagálnak, mivel a segélyezési műveletek megkezdődnek, hogy megpróbálják helyreállítani az alapvető infrastruktúrát és biztosítani a túléléshez és a későbbi helyreállításhoz szükséges alapvető dolgokat. A betegségek veszélye óriási mértékben megnő, mivel rengeteg ember él egymás mellett, gyakran nyomorúságos körülmények között és megfelelő higiéniai körülmények nélkül.

A természeti katasztrófák után, ami a vízminőség vizsgálatát illeti, széles körben megoszlanak a vélemények arról, hogy mi a legjobb eljárás, és többféle módszert lehet alkalmazni. A legfontosabb alapvető vízminőségi paraméterek, amelyeket vészhelyzetben meg kell vizsgálni, a székletszennyezés bakteriológiai mutatói, a szabad klórmaradék, a pH, a zavarosság és esetleg a vezetőképesség/teljes oldott szilárd anyagok. Számos fertőtlenítési módszer létezik.

A nagyobb természeti katasztrófák után jelentős idő telhet el, amíg a vízminőség visszatér a katasztrófa előtti szintre. A 2004-es indiai-óceáni szökőár után például a colombói székhelyű Nemzetközi Vízgazdálkodási Intézet (IWMI) nyomon követte a sós víz hatásait, és arra a következtetésre jutott, hogy a kutak másfél évvel az esemény után visszanyerték a szökőár előtti ivóvízminőséget. Az IWMI protokollokat dolgozott ki a sós vízzel szennyezett kutak tisztítására; ezeket később az Egészségügyi Világszervezet hivatalosan is jóváhagyta a vészhelyzeti iránymutatások sorozatának részeként.

Kémiai elemzésSzerkesztés

A gázkromatográf-
masszaspektrométer a peszticidek és más szerves szennyező anyagok mérését végzi

A kémiai elemzés legegyszerűbb módszerei a kémiai elemeket formájukra való tekintet nélkül mérő módszerek. Az oxigén elemanalízise például 890 g/l (gramm/liter) koncentrációt mutatna ki a vízmintában, mivel az oxigén (O) a vízmolekula (H2O) tömegének 89%-át teszi ki. Az oldott oxigén mérésére kiválasztott módszernek különbséget kell tennie a kétatomos oxigén és a más elemekkel kombinált oxigén között. Az elemanalízis összehasonlító egyszerűsége nagy mennyiségű mintaadatot és vízminőségi kritériumot eredményezett az olykor nehézfémként azonosított elemek tekintetében. A nehézfémek vízvizsgálatánál figyelembe kell venni a vízmintában lebegő talajrészecskéket. Ezek a lebegő talajrészecskék mérhető mennyiségű fémet tartalmazhatnak. Bár a részecskék nem oldódnak fel a vízben, a vizet ivó emberek elfogyaszthatják őket. A vízmintához sav hozzáadása az oldott fémeknek a mintatartályba történő elvesztésének megakadályozása érdekében több fémet oldhat ki a szuszpendált talajrészecskékből. A talajrészecskéknek a sav hozzáadása előtti kiszűrése a vízmintából azonban az oldott fémek szűrőbe jutását okozhatja. A hasonló szerves molekulák megkülönböztetésének bonyolultsága még nagyobb kihívást jelent.

Az atomos fluoreszcencia spektroszkópiát a higany és más nehézfémek mérésére használják

Az ilyen összetett mérések elvégzése költséges lehet. Mivel a vízminőség közvetlen mérése költséges lehet, jellemzően folyamatos megfigyelési programokat végeznek, és az eredményeket a kormányzati szervek teszik közzé. Vannak azonban helyi önkéntes programok és erőforrások, amelyek bizonyos általános felmérésekhez rendelkezésre állnak. A nagyközönség számára elérhető eszközök közé tartoznak a helyszíni tesztkészletek, amelyeket általában az otthoni akváriumokhoz használnak, valamint a biológiai értékelési eljárások.

Valós idejű monitoringSzerkesztés

Bár a vízminőséget általában laboratóriumokban veszik és elemzik, a 20. század vége óta egyre nagyobb a közvélemény érdeklődése a települési rendszerek által szolgáltatott ivóvíz minősége iránt. Számos vízszolgáltató vállalat fejlesztett ki olyan rendszereket, amelyek valós idejű adatokat gyűjtenek a forrásvíz minőségéről. A 21. század elején a víz pH-értékének, zavarosságának, oldott oxigénjének és egyéb paramétereinek mérésére különféle érzékelőket és távfelügyeleti rendszereket telepítettek. Néhány távérzékelő rendszert is kifejlesztettek a folyóvízi, torkolati és part menti víztestek környezeti vízminőségének megfigyelésére.

IvóvízmutatókSzerkesztés

Az összes oldott szilárd anyag mérésére elektromos vezetőképesség-mérőt használnak