تصوير: مؤسسة التراث الكيميائية على فليكر
ملاحظة للمحرر: هذا هو الجزء الثاني من سلسلة مدونات عن خيارات التكنولوجيا البسيطة لمراقبة جودة المياه ويأتي ضمن المشاع الإبداعي 2.0.
بفضل الكيمياء الحديثة، نستطيع رصد آلاف المواد الكيميائية في المياه، حتى ولو كانت بتركيز بسيط للغاية. فقائمة الاختبارات المتنامية والمتاحة باستمرار تظهر هائلة، بينما الغالبية العظمى من الطرق تتطلب مختبرات متقدمة للغاية. ولحسن الحظ، لا نحتاج إلى الاختبار في كل شيء! فمجموعة أصغر من الاختبارات الأكثر عملية يمكن أن تنبئ بشكل كيميائي جيد عن جودة المياه لأغراض الرقابة. والخبر السعيد هو أن هناك أنواع من هذه الاختبارات التي تتسم ببساطة التكنولوجيا تصلح في ظل ضآلة الميزانية.
نماذج الاختبارات
الاختبارات الميدانية المحمولة ذات التكنولوجيا البسيطة لرصد جودة المياه تنقسم إلى ثلاث فئات:
• أشرطة الاختبار: وهي أشرطة صغيرة منفردة تستعمل لمرة واحدة ويتغير لونها طبقا لتركيز المادة الكيميائية. ووفقا لنوع الاختبار، يقوم المستخدم "بتحفيز" الورقة على شريحة بلاستيكية بغمسها في عينة المياه المراد اختبارها ثم تحريكها في الهواء قليلا، أو وضعها تحت تيار من المياه. وبعد الانتظار قليلا، يطابق المستخدم لون الشريحة بلوحة الألوان لكي يحدد درجة تركيز المادة الكيميائية. هذه المجموعات الاختبارية بسيطة للغاية، لكنها تكون أقل دقة من الطرق الأخرى، خاصة عندما يخفق المستخدم في اتباع التعليمات.
• مجموعة الأقراص اللونية: مجموعات أقراص الاختبار اللونية متوفرة لطائفة كبيرة من الاختبارات الكيميائية. في الأحوال العادية، يضيف المستخدم كيسا صغيرا من المسحوق أو عدة قطرات من السائل الكاشف إلى عينة من المياه المراد اختبارها في أنبوب بلاستيكي صالح للاستعمال مرة أخرى. ثم يوضع الأنبوب البلاستيك في وعاء بلاستيكي شفاف صغير يمكن المشاهدة من خلاله. هذا الوعاء الشفاف يحتوي على قرص بلاستيكي عليه تدريج مطبوع. يدير المستخدم قرص الألوان للعثور على الجزء الذي يتطابق مع لون العينة، ثم يقرأ من القرص تركيز المادة الكيميائية. في العادة تتضمن مجموعات الاختبار اللونية خطوات عديدة وكثيرا ماتتطلب فترات انتظار محددة، ومن ثم فهي أكثر تعقيدا وأعلى كلفة، لكنها بشكل عام أكثر دقة.
• الأدوات الرقمية المحمولة- أدوات القياس الخفيفة والمحمولة، والأدوات اللونية، والضوئية كلها متاحة لاختبار المياه. وهي تقدم أدق النتائج في طرق الاختبار الثلاث، لكنها أيضا أكثر كلفة وأقل متانة من الخيارات السابقة. هذه الأدوات تحتاج إلى بطاريات وإلى ضبط للمعايرة. وإذا كانت الأدوات الرقمية معينا للفنيين الميدانيين وتشكل جزءا أساسيا من أي شبكة مستمرة في الرصد عن بعد، إلا أنها لاتلائم على الأرجح "مستوى علم المواطن" أو الاختبارات الشعبية لجودة المياه.
المعايير الكيميائية لجودة المياه
بعد تحديد مختلف طرق اختبار المياه، يبقى السؤال التالي: ما الهدف من اختبار المياه؟ توصي منظمة اليونيسيف بمنح الأولوية بالرصد الكيميائي لمركبات الفلوريد والزرنيخ والنيترات. في المناطق التي تكون فيها التربة الطبيعية غنية بمركبات الفلور والزرنيخ، فإن مستوياتها في مياه الآبار تكون مرتفعة لدرجة أن التعرض المزمن لها يشكل خطرا على صحة الإنسان. [1]
كيف يمكننا إجراء اختبار لرصد هذه العناصر؟
• الفلوريد: هناك مجموعة اختبار واحدة على الأقل باستخدام القرص اللوني لرصد الفلوريد. ومع هذا، كثيرا مايفضل استخدام الأدوات اللونية الرقمية المحمولة بسبب القلق بشأن الدقة. وقد طرح نظام أكفو كاديسفلاي Ackvo Caddisfly للقياس اختبارا لونيا للفلوريد يمكن قراءته من خلال تطبيق على الهاتف المحمول.
• الزرنيخ: خيارات الاختبار الميداني للزرنيخ محدودة. ويفضل قياس هذا العنصر السام في المختبرات. هناك مجموعات اختبار تجارية متاحة، لكنها معقدة نسبيا وتتطلب العديد من الخطوات. ورغم أن تركيزات الزرنيخ التي يتم "قياسها" بهذه المجموعات قد تكون غير دقيقة، فإن هذه المجموعات ترصد وجود الزرنيخ تقريبا في جميع العينات التي تحتوي على أكثر من مائة ملليغرام في اللتر، وأيضا في أغلب العينات التي تحتوي هذا العنصر في نطاق بين 55 ملليجرام إلى 99 ملليجرام في اللتر. ومن ثم فقد أوصت اليونيسيف بالإبلاع عن نتائج رصد الزرنيخ من خلال هذه الاختبارات المحمولة والقطع بوجوده من عدمه باستخدام التركيز المرجعي المقدر بخمسين ملليجرام للتر- وهو المستوى الذي يكون عليه في مياه الشرب بالعديد من البلدان التي تعاني تلوثا طبيعيا بالزرنيخ.
• النيترات: كل من الاختبار باستخدام مجموعات الأشرطة والأقراص اللونية متاحة بالنسبة لاختبار وجود النيترات. النيترات يمكن قياسها أيضا بمقياس رقمي. المستويات العالية من العناصر الغذائية ترتبط بالتلوث الزراعي الناجم عن الأسمدة (النيتروجين والفوسفور) والمخلفات الحيوانية (النيتروجين).المراحيض وبلاعات الصرف ومدافن النفايات والتلوث الصناعي يمكن أيضا أن تولد نيتروجين. رصد النيترات هي عملية بسيطة لتقييم أثر المخلفات الزراعية والآدمية على جودة المياه.
تقترح اليونيسيف في حالة توفر الموارد إضافة ثلاثة معايير كيميائية أخرى لبرامج الرصد: معدنا الحديد والمنجنيز اللذان يتكونان بشكل طبيعي وجموع الجوامد الذائبة TDS عامة. هذه العناصر الثلاثة يمكن أن تسبب مشاكل في الطعم والرائحة، مما يضطر المستهلك إلى البحث عن مصادر للمياه قد تكون أفضل مذاقا لكنها أقل سلامة.
• الحديد والمنجنيز: الاختبارات بالأشرطة والأقراص اللونية متاحة لرصد هذين المعدنين اللذين يمكن قياسهما أيضا باستخدام أدوات رقمية محمولة. الاختبارات الميدانية بالأجهزة الرقمية تعتبر موثوقة بالنسبة للحديد والمنجنيز.
• مجموع الجوامد الذائبة: مجموع الجوامد الذائبة تضم مزيجا من الأملاح غير العضوية، وأغلبها من الصوديوم والكلور والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنسيوم. وبدلا من اختبار مكونات معينة، يتم رصد مجموع الجوامد الذائبة بقياس قابلية التوصيل الكهربائي في الماء بمقياس رقمي. لايمكن هنا استخدام شريط اختبار أو مجموعة القرص الملون، رغم أنه يمكن ربط مقياس واحد على الأقل لقابلية التوصيل بالهاتف المحمول.
في شبكات التوزيع المنقاة بالكلور، من الأهمية بمكان رصد معيارين كيميائيين إضافيين: درجة الحموضة و رواسب الكلور.
• درجة الحموضة: شرائط اختبار درجة الحموضة واختبارات القرص الملون متاحة على نطاق واسع. الخيارات الأعلى كلفة والأحدث تكنولوجيا تتضمن مقاييس درجة الحموضة التي تستند على الأقطاب الكهربائية. درجة الحموضة هي مقياس لنشاط أيون الهيدروجين، وهو مايعني أنها تكشف لنا درجة حمضية أو قاعدية المياه. درجة الحموضة ليست ملوثا، لكنها متغير كيميائي رئيسي. وهي تؤثر على نشاط المكونات الكيميائية الأخرى، بما في ذلك درجة تأثير رواسب الكلور على التلوث الميكروبي. التغيرات المفاجئة في درجة الحموضة يمكن أيضا أن تكشف فشل محطات معالجة المياه أو حالات التلوث في الروافد الطبيعية للمياه (على سبيل المثال، الصرف الصناعي غير القانوني).
• الكلور: هناك طرق عديدة يسيرة لاختبار رواسب الكلور، تشمل أشرطة الاختبار، والأقراص الملونة، بل والمجموعات المصممة لاختبار حمامات السباحة. هناك أيضا أدوات القياس الرقمية التي يمكن أن توفر قياسات كمية موثوقة.
واعتمادا على الظروف المحلية وعلى بؤرة التركيز لمشروع مراقبة جودة المياه، يمكن إضافة اختبارات كيميائية أخرى. أحدها يمكن استخدامه في اختبار درجة القلوية أو الصلابة، (تشمل الكالسيوم، المغنسيوم، إلخ؛ المجموعات الميدانية متوفرة)، الكلور (مؤشر على وجود الملح الصخري أو أملاح البحر؛ توجد لها مجموعات للاختبار)، الأكسجين المذاب، [2] مستويات الكربون العضوي (الملوثات الكيميائية، الملوثات العضوية، مجموع الكربون العضوي TOC)، الكيماويات الزراعية (مبيدات حشرية أو أسمدة معينة)، أو ملوثات التعدين/الصناعة (على سبيل المثال، ثنائيات الفينيل متعدد الكلور ، السيانيد.) وأخيرا، فإن المعادن الثقيلة، كالرصاص والزئبق والنحاس والكروم، إلخ، تكون محل اهتمام في كثير من الأحيان. ومع هذا، فإن الغالبية العظمى لهذه الاختبارات التقليدية – التي كثيرا ماتتضمن الهواتف المحمولة- هي محل بحوث نشطة لمقاييس مثل الزئبق والمبيدات الحشرية (هنا أيضا).
ابقوا معنا لمتابعة المقالة التالية، التي ستغوص في الاختبار الميكروبي لجودة المياه!
[1] إذا كانت الاختبارات السابقة قد انتهت إلى أن مستويات الزرنيخ والفلوريد لاتشكل مصدر قلق في شبكة معينة للمياه، فربما يتم إسقاط هذين القياسين لصالح قياسات محلية أكثر اتصالا بهذا الأمر. التلوث بالزرنيخ والفلوريد يمكن أيضا أن يكون ناجما عن الأنشطة البشرية، مثل التعدين أو صرف المخلفات الصناعية.
[2] الاختبارات المتدنية تكنولوجيا للأكسجين المذاب تتطلب خطوات عديدة بإضافات كاشفة يعقبها تحليل كيميائي بالتقطير؛ بعض التدريبات قد تكون ضرورية، وقد تكون النتائج أكثر تباينا من نتائج مجموعات الاختبار الأخرى. كما توجد أدوات رقمية أخرى.
انضم إلى النقاش