Vattenkvalitetens komplexitet som ämne återspeglas i de många olika typerna av mätningar av vattenkvalitetsindikatorer. Vissa mätningar av vattenkvalitet görs mest noggrant på plats, eftersom vatten existerar i jämvikt med sin omgivning. Mätningar som vanligen görs på plats och i direkt kontakt med vattenkällan i fråga omfattar temperatur, pH, löst syre, konduktivitet, syrereduktionspotential (ORP), turbiditet och Secchi-diskdjup.
ProvtagningRedigera
Mer komplexa mätningar görs ofta i ett laboratorium som kräver att ett vattenprov samlas in, bevaras, transporteras och analyseras på en annan plats. Processen med vattenprovtagning introducerar två betydande problem:
- Det första problemet är i vilken utsträckning provet kan vara representativt för den aktuella vattenkällan. Vattenkällorna varierar med tiden och med platsen. Mätningen av intresse kan variera säsongsmässigt eller från dag till natt eller som svar på någon aktivitet av människan eller naturliga populationer av vattenlevande växter och djur. Den intressanta mätningen kan variera med avståndet från vattengränsen till den överliggande atmosfären och den underliggande eller inneslutande jorden. Provtagaren måste avgöra om en enda tidpunkt och plats uppfyller undersökningens behov, eller om den vattenanvändning som är av intresse kan bedömas på ett tillfredsställande sätt med hjälp av medelvärden av provtagning över tid och plats, eller om kritiska maxima och minima kräver enskilda mätningar över en rad olika tider, platser eller händelser. Förfarandet för insamling av prover måste säkerställa en korrekt viktning av enskilda provtagningstider och platser där medelvärdesbildning är lämplig. 39-40 Om det finns kritiska maximi- eller minimivärden måste statistiska metoder tillämpas på den observerade variationen för att fastställa ett tillräckligt antal prover för att bedöma sannolikheten för att de kritiska värdena överskrids.
- Det andra problemet uppstår när provet avlägsnas från vattenkällan och börjar etablera kemisk jämvikt med sin nya omgivning – provbehållaren. Provbehållarna måste vara tillverkade av material med minimal reaktivitet med de ämnen som ska mätas, och det är viktigt att provbehållarna rengörs i förväg. Vattenprovet kan lösa upp en del av provtagningsbehållaren och eventuella rester på behållaren, och kemikalier som är lösta i vattenprovet kan sorbera på provtagningsbehållaren och stanna kvar där när vattnet hälls ut för analys.4 Liknande fysikaliska och kemiska interaktioner kan äga rum med eventuella pumpar, rörledningar eller andra anordningar som används för att överföra vattenprovet till provtagningsbehållaren. Vatten som samlas in från djup under ytan kommer normalt att hållas vid atmosfärens reducerade tryck, så gas som är löst i vattnet kommer att samlas i behållarens topp. Atmosfärisk gas ovanför vattnet kan också lösas upp i vattenprovet. Andra kemiska reaktionsjämvikter kan förändras om vattenprovet ändrar temperatur. Finfördelade fasta partiklar som tidigare suspenderades av vattnets turbulens kan sedimentera till botten av provbehållaren, eller så kan en fast fas bildas genom biologisk tillväxt eller kemisk utfällning. Mikroorganismer i vattenprovet kan biokemiskt förändra koncentrationerna av syre, koldioxid och organiska föreningar. Förändrade koldioxidkoncentrationer kan förändra pH-värdet och ändra lösligheten hos kemikalier av intresse. Dessa problem är särskilt viktiga vid mätning av kemikalier som antas vara signifikanta vid mycket låga koncentrationer.
Provkonservering kan delvis lösa det andra problemet. Ett vanligt förfarande är att hålla proverna kalla för att bromsa de kemiska reaktionerna och fasförändringarna och analysera provet så snart som möjligt, men detta minimerar bara förändringarna snarare än att förhindra dem. 43-45 Ett användbart förfarande för att bestämma provbehållarnas påverkan under fördröjningen mellan provtagning och analys innebär att man förbereder två konstgjorda prover före provtagningstillfället. Den ena provbehållaren fylls med vatten som man från tidigare analyser vet inte innehåller någon påvisbar mängd av den aktuella kemikalien. Detta prov, som kallas ”blankprov”, öppnas för att exponeras för atmosfären när det aktuella provet samlas in, försluts sedan på nytt och transporteras till laboratoriet tillsammans med provet för analys för att fastställa om provinsamlingen eller förvaringen av provet har tillfört någon mätbar mängd av den aktuella kemikalien. Det andra konstgjorda provet samlas in tillsammans med det aktuella provet, men ”spikas” sedan med en uppmätt ytterligare mängd av den aktuella kemikalien vid tidpunkten för insamlingen. Blankprovet (negativ kontroll) och det spikade provet (positiv kontroll) transporteras tillsammans med det aktuella provet och analyseras med samma metoder vid samma tidpunkter för att fastställa eventuella förändringar som indikerar vinster eller förluster under den tid som förflutit mellan insamling och analys.
Testning vid naturkatastrofer och andra nödsituationerRedigera
Efter händelser som jordbävningar och tsunamis, … finns det en omedelbar reaktion från hjälporganisationerna när hjälpinsatser inleds för att försöka återställa den grundläggande infrastrukturen och tillhandahålla de grundläggande basvaror som är nödvändiga för överlevnad och efterföljande återhämtning. Sjukdomsrisken ökar enormt på grund av det stora antalet människor som lever nära varandra, ofta under usla förhållanden och utan ordentliga sanitära förhållanden.
Efter en naturkatastrof finns det, när det gäller testning av vattenkvaliteten, olika uppfattningar om vad som är bäst att göra och en mängd olika metoder kan användas. De viktigaste grundläggande vattenkvalitetsparametrarna som måste undersökas i en nödsituation är bakteriologiska indikatorer på fekal förorening, rester av fritt klor, pH, turbiditet och eventuellt konduktivitet/total lösta substanser. Det finns många saneringsmetoder.
Efter stora naturkatastrofer kan det dröja en avsevärd tid innan vattenkvaliteten återgår till den nivå som rådde före katastrofen. Efter tsunamin i Indiska oceanen 2004 övervakade till exempel det Colombo-baserade International Water Management Institute (IWMI) effekterna av saltvatten och drog slutsatsen att brunnarna ett och ett halvt år efter händelsen återgick till den dricksvattenkvalitet som rådde före tsunamin. IWMI utarbetade protokoll för rengöring av brunnar som förorenats av saltvatten. Dessa protokoll godkändes senare officiellt av Världshälsoorganisationen som en del av dess serie riktlinjer för nödsituationer.
Kemisk analysRedigera
masspektrometer mäter bekämpningsmedel och andra organiska föroreningar
De enklaste metoderna för kemisk analys är de som mäter kemiska element utan hänsyn till deras form. Elementaranalys för syre, som ett exempel, skulle ange en koncentration på 890 g/L (gram per liter) i vattenprovet eftersom syre (O) har 89 % massa av vattenmolekylen (H2O). Den metod som väljs för att mäta löst syre bör skilja mellan tvåatomigt syre och syre i kombination med andra grundämnen. Elementaranalysens komparativa enkelhet har gett upphov till en stor mängd provtagningsdata och vattenkvalitetskriterier för grundämnen som ibland identifieras som tungmetaller. Vid vattenanalys för tungmetaller måste man ta hänsyn till jordpartiklar som är suspenderade i vattenprovet. Dessa suspenderade jordpartiklar kan innehålla mätbara mängder metall. Även om partiklarna inte är lösta i vattnet kan de konsumeras av människor som dricker vattnet. Om man tillsätter syra till ett vattenprov för att förhindra att upplösta metaller försvinner till provbehållaren kan mer metaller från suspenderade jordpartiklar lösas upp. Filtrering av jordpartiklar från vattenprovet innan syra tillsätts kan dock leda till att upplösta metaller förloras på filtret. Komplexiteten i att särskilja liknande organiska molekyler är ännu mer utmanande.
Att göra dessa komplexa mätningar kan vara dyrt. Eftersom direkta mätningar av vattenkvaliteten kan vara dyra, genomförs vanligtvis löpande övervakningsprogram och resultaten offentliggörs av statliga myndigheter. Det finns dock lokala volontärprogram och resurser tillgängliga för vissa allmänna bedömningar. Verktyg som är tillgängliga för allmänheten är bland annat testkit på plats, som vanligen används för hemmets akvarier, och biologiska bedömningsförfaranden.
Övervakning i realtidRedigera
Och även om vattenkvaliteten vanligen provtas och analyseras på laboratorier har det sedan slutet av 1900-talet funnits ett ökande intresse från allmänheten för dricksvattenkvaliteten i det dricksvatten som tillhandahålls av de kommunala systemen. Många vattenbolag har utvecklat system för att samla in realtidsdata om källvattnets kvalitet. I början av 2000-talet har en mängd olika sensorer och fjärrövervakningssystem tagits i bruk för att mäta vattnets pH-värde, turbiditet, löst syre och andra parametrar. Vissa system för fjärranalys har också utvecklats för övervakning av den omgivande vattenkvaliteten i flod-, flodmynnings- och kustvattenförekomster.
DricksvattenindikatorerRedigera
Nedan följer en lista över indikatorer som ofta mäts per situationskategori:
- Alkalinitet
- Vattens färg
- pH
- Smak och lukt (geosmin, 2-Metylisoborneol (MIB) osv.)
- Upplösta metaller och salter (natrium, klorid, kalium, kalcium, mangan, magnesium)
- Mikroorganismer som t.ex. fekala koliforma bakterier (Escherichia coli), Cryptosporidium och Giardia lamblia; se Bakteriologisk vattenanalys
- Upplösta metaller och metalloider (bly, kvicksilver, arsenik, etc.)
- Upplösta organiska ämnen: färgat löst organiskt material (CDOM), löst organiskt kol (DOC)
- Radon
- Tungmetaller
- Läkemedel
- Hormonanaloger
MiljöindikatorerRedigera
Fysiska indikatorerRedigera
|
|
Kemiska indikatorerRedigera
Biologiska indikatorerRedigera
|
|
Metoder för biologisk övervakning har utvecklats på många håll, och en allmänt använd familj av mått för sötvatten är förekomst och abundans av medlemmar av insektsordningarna Ephemeroptera, Plecoptera och Trichoptera (EPT) (av bentiska ryggradslösa makroinvertebrater vars gemensamma namn är majfluga, stenskvätta och dvärgfluga). EPT-indexen kommer naturligtvis att variera från region till region, men i allmänhet är vattenkvaliteten bättre inom en region ju större antalet taxa från dessa ordningar är. Organisationer i USA, t.ex. EPA, erbjuder vägledning om hur man utvecklar ett övervakningsprogram och identifierar medlemmar av dessa och andra vattenlevande insektsordningar. Många amerikanska avloppsreningsverk (t.ex. fabriker, kraftverk, raffinaderier, gruvor, kommunala avloppsreningsverk) är skyldiga att genomföra regelbundna WET-tester (whole effluent toxicity).
Enskilda personer som är intresserade av att övervaka vattenkvaliteten och som inte har råd med eller klarar av analyser i laboratorieskala kan också använda biologiska indikatorer för att få en allmän bild av vattenkvaliteten. Ett exempel är det frivilliga vattenövervakningsprogrammet IOWATER i Iowa, som innehåller en EPT-indikatornyckel.
Bivalva blötdjur används i stor utsträckning som bioindikatorer för att övervaka hälsan i vattenmiljöer i både sötvatten och havsmiljöer. Deras populationsstatus eller struktur, fysiologi, beteende eller föroreningsgrad med element eller föreningar kan indikera ekosystemets föroreningsstatus. De är särskilt användbara eftersom de är fastsittande och därför är representativa för den miljö där de tas eller placeras. Ett typiskt projekt är det amerikanska Mussel Watch Programme, men idag används de över hela världen.
Metoden Southern African Scoring System (SASS) är ett biologiskt system för övervakning av vattenkvaliteten som bygger på förekomsten av bentiska ryggradslösa makroinvertebrater (EPT). SASS-verktyget för akvatisk biomonitorering har förfinats under de senaste 30 åren och är nu inne på den femte versionen (SASS5) som har modifierats specifikt i enlighet med internationella standarder, nämligen ISO/IEC 17025-protokollet. SASS5-metoden används av det sydafrikanska ministeriet för vattenfrågor som en standardmetod för bedömning av flodhälsa, vilket ger näring åt det nationella programmet för flodhälsa och den nationella databasen över floder.