تحليل كيمياء الماء

تُجرى تحليلات كيمياء المياه لتحديد وقياس المكونات الكيميائية وخصائص عينات المياه. ويعتمد نوع التحليل وحساسيته على الغرض منه والاستخدام المتوقع للمياه. تُجرى هذه التحليلات على المياه المستخدمة في العمليات الصناعية، ومياه الصرف الصحي، ومياه الأنهار والجداول، ومياه الأمطار، ومياه البحر. ^{[ 1 ]} في جميع الحالات، توفر نتائج التحليل معلومات يمكن استخدامها لاتخاذ القرارات أو للتأكد من أن الظروف كما هو متوقع. تُختار المعايير التحليلية لتكون مناسبة لعملية صنع القرار أو لتحديد النطاق الطبيعي المقبول. غالبًا ما تُشكل تحليلات كيمياء المياه أساسًا لدراسات جودة المياه ، والتلوث ، والهيدرولوجيا ، والمياه الحرارية الأرضية . يمكن للأساليب التحليلية المستخدمة بشكل روتيني الكشف عن جميع العناصر الطبيعية ومركباتها غير العضوية وقياسها، بالإضافة إلى مجموعة واسعة جدًا من الأنواع الكيميائية العضوية، باستخدام تقنيات مثل كروماتوغرافيا الغاز ومطياف الكتلة . في محطات معالجة المياه التي تنتج مياه الشرب وفي بعض العمليات الصناعية التي تستخدم منتجات ذات طعم ورائحة مميزة، يمكن استخدام طرق حسية متخصصة للكشف عن الروائح بتركيزات منخفضة للغاية.

لضمان الاتساق وقابلية التكرار، غالبًا ما يتم الاتفاق على الطرق المستخدمة في التحليل الكيميائي لعينات المياه ونشرها على المستوى الوطني أو مستوى الولاية. ويُشار إليها عادةً باسم "الكتاب الأزرق". ^{[ 4 ] [ 5 ]}

تُجرى بعض التحليلات في الموقع (مثل الرقم الهيدروجيني، والتوصيل النوعي) بينما تتضمن تحليلات أخرى أخذ العينات وإجراء الاختبارات المعملية. ^{[ 6 ]}

يمكن تصنيف الطرق المحددة في المعايير ذات الصلة بشكل عام على النحو التالي:

• تشمل طرق التحليل الكيميائي الرطب التقليدية طريقة وينكلر لقياس الأكسجين المذاب ، والترسيب ، والترشيح للمواد الصلبة، والتحميض، والتعادل، والمعايرة ، وغيرها. كما تشمل الطرق اللونية مثل اختبار MBAS الذي يشير إلى وجود المواد الفعالة سطحياً الأنيونية في الماء، وطرق المقارنة في الموقع لتحديد الكلور والكلورامينات . وتُستخدم مقاييس التعكر لقياس تركيزات المواد الصلبة من خلال قياس العكارة. تتميز هذه الطرق عموماً بقوتها وفعاليتها، فضلاً عن كونها غير مكلفة، وتوفر دقة معقولة مع حساسية متوسطة.
• تشمل الكيمياء الكهربائية قياسات الرقم الهيدروجيني ، والتوصيل الكهربائي ، والأكسجين المذاب باستخدام قطب الأكسجين. توفر هذه الطرق نتائج دقيقة وموثوقة باستخدام أجهزة إلكترونية قادرة على إدخال النتائج مباشرة في نظام إدارة بيانات المختبر.
• يستخدم قياس الطيف الضوئي بشكل خاص للعناصر المعدنية في المحلول، مما ينتج عنه نتائج ذات حساسية عالية للغاية، ولكن قد يتطلب ذلك بعض تحضير العينة قبل التحليل، وقد يحتاج أيضًا إلى طرق أخذ عينات متخصصة لتجنب تدهور العينة أثناء النقل.
• تُستخدم تقنية الكروماتوغرافيا للعديد من المركبات العضوية المتطايرة، أو التي يمكن أن تنتج مكونًا متطايرًا مميزًا بعد المعالجة الكيميائية الأولية.
• تُعد تقنية كروماتوغرافيا الأيونات تقنية حساسة ومستقرة يمكنها قياس الليثيوم والأمونيوم NH4 والعديد من الأيونات الأخرى ذات الوزن الجزيئي المنخفض باستخدام تقنية _{التبادل} الأيوني .
• يمكن استخدام كروماتوغرافيا الغاز لتحديد الميثان وثاني أكسيد الكربون والسيانيد والأكسجين والنيتروجين والعديد من المكونات المتطايرة الأخرى بحساسيات معقولة.
• يُستخدم مطياف الكتلة عندما تكون هناك حاجة إلى حساسية عالية جدًا، ويُستخدم أحيانًا كعملية خلفية بعد كروماتوغرافيا الغاز السائل للكشف عن آثار المواد الكيميائية العضوية.

تختلف طرق تحديد كميات أو نسب المكونات باختلافها. فبينما يمكن إجراء بعض الطرق باستخدام معدات المختبرات القياسية، تتطلب طرق أخرى أجهزة متطورة، مثل مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS).

في مجال الإدارة البيئية، يُستخدم تحليل المياه بشكل متكرر عند الاشتباه بالتلوث لتحديد الملوث واتخاذ الإجراءات التصحيحية اللازمة. ^{[ 7 ]} غالبًا ما يُتيح هذا التحليل تحديد الملوث. يُمكن لهذا النوع من التحليل الجنائي فحص نسب المكونات المختلفة، وتصنيف عينات الزيوت أو الملوثات العضوية المختلطة الأخرى لربط الملوث بمصدره مباشرةً. وبالمثل، في إمدادات مياه الشرب، يُمكن تحديد سبب عدم جودة المياه من خلال تحليل كيميائي دقيق لعينات مأخوذة من جميع أنحاء شبكة التوزيع. ^{[ 8 ]} في مجال التصنيع، قد تُعزى المنتجات غير المطابقة للمواصفات مباشرةً إلى تغيرات غير متوقعة في مراحل المعالجة الرطبة، ويُمكن للكيمياء التحليلية تحديد المراحل التي قد تكون معيبة وسبب ذلك.

• الكيمياء التحليلية
• معايير جودة مياه الشرب
• مراقبة الجودة التحليلية