مراقبة جودة المياه
من أجل فهم ما إذا كان تلوث المياه العادمة يؤثر على بيئة معينة أو تحديد مصدر المشكلة ومداها ، من المهم للمديرين إنشاء شروط أساسية وإعداد برنامج مراقبة. حتى أصغر مشاريع أخذ العينات تستفيد من التخطيط الدقيق لتحديد المشكلة ، وتحديد طرق واضحة وخطوات ضمان الجودة ، والنظر في معالجة البيانات وخطط الاتصال.
المراحل الرئيسية في برنامج جودة المياه هي:
- عرف المشكلة. ما التأثيرات المحتملة لمياه الصرف الصحي التي تأمل في تحديدها؟ ما هي البيانات الموجودة بالفعل ، مثل المعلومات الخاصة بالموقع حول البنية التحتية لمياه الصرف الصحي؟
- إجراء مراقبة نوعية المياه المستهدفة لجودة المياه باستخدام العمليات التي تتضمن مدخلات من الخبراء حيثما أمكن ذلك (على سبيل المثال ، ما هي المواقع التي يجب مراقبتها ، وما هي المؤشرات التي يجب التركيز عليها ، وكيف سيتم جمع البيانات)
- تطوير وتنفيذ دراسات متقدمة للمساعدة في تتبع مصادر التلوث
- قم بتحليل وتلخيص البيانات للتواصل مع الشركاء وصناع القرار وأي أصحاب مصلحة آخرين مهمين ، مع الأخذ في الاعتبار البيانات المقنعة لجمهورك
- استخدم المعلومات لتوجيه عملية التخطيط أو إجراء الإدارة.
قم بالتسجيل في موقعنا المجاني الذاتي دورة على الإنترنت حول تلوث مياه الصرف الصحي لمعرفة المزيد حول هذه المراحل الرئيسية.
لاكتشاف التغيرات في جودة المياه المتعلقة بمياه الصرف الصحي ، يجب على مديري الشعاب المرجانية النظر في قياس المؤشرات التالية:
يعتبر النيتروجين والفوسفور ، وهما من العناصر الغذائية الأساسية للنباتات والحيوانات ، من المؤشرات الشائعة للمغذيات. تشمل مصادر النيتروجين تصريفات محطات معالجة مياه الصرف الصحي ، والجريان السطحي من المروج المخصبة والأراضي الزراعية ، والبرك وأنظمة الصرف الصحي الفاشلة ، والجريان السطحي من روث الحيوانات ومناطق التخزين ، والتصريفات الصناعية التي تحتوي على مثبطات التآكل. تشمل القياسات الشائعة للنيتروجين والفوسفور ما يلي: النيتروجين الكلي (جميع أشكال النيتروجين العضوية وغير العضوية والمذابة والجسيمات الموجودة في العينة) ، والأمونيا ، والنترات ، والنتريت ، والفوسفور الكلي (جميع أشكال الفوسفور).
أخيرًا ، تعتبر السيليكات مقياسًا كيميائيًا مهمًا يمثل علامة على المياه الجوفية. يشير ارتفاع السيليكات إلى مصادر المياه العذبة. عادة ما يتم قياس السيليكات في المختبر مع النترات والفوسفات. يمكن قياس هذه المؤشرات بواسطة محلل تلقائي أو مرفق معمل بحوالي 50 دولارًا أمريكيًا / عينة.
يمكن قياس الملوحة بتكلفة زهيدة باستخدام مقياس الانكسار ودرجة الحرارة بجهاز استشعار محمول. قد تكون الملوحة مفيدة بشكل خاص عند تحديد المواقع للمراقبة طويلة المدى.
الأكسجين المذاب (DO) هو عامل مهم في تقييم جودة المياه بسبب تأثيره على الكائنات البحرية.
يمكن أن يشير انخفاض الأكسجين المذاب إلى وفرة العوالق النباتية أو البكتيريا التي تستهلك الأكسجين. يتم قياس DO باستخدام مقياس جودة المياه متعدد المعلمات المعاير - أو المسبار - (بتكلفة حوالي 1,000 دولار - 15,000 دولار أمريكي).
العكارة - اختبار رئيسي لوضوح الماء الذي قد يتأثر بالعوالق النباتية - يتم تقييمه بشكل شائع باستخدام قرص Secchi لقياس العمق الذي يخترقه ضوء الشمس.
تعمل الطرق الرقمية المحمولة الأخرى ، مثل مقياس التوصيلية ومقياس التعكر على تعزيز القدرة على جمع البيانات في الوقت الفعلي ولكنها تتطلب الصيانة والمعايرة.
بكتيريا مؤشر البراز (FIB) من النفايات البشرية مثل E. كولاي, معوي، أو المطثية الحاطمة يمكن استخدامها لتحديد مياه الصرف الصحي. تم تطوير اختبارات ميدانية بسيطة لاختبار FIB في الماء. أحد الأمثلة في حالة المناطق الريفية في تنزانيا حيث تم تقديم اختبارات كبريتيد الهيدروجين إلى 433 أسرة ، مما يمكنهم من مراقبة مصادر المياه الخاصة بهم واتخاذ خيارات مستنيرة بشأن سلامة المياه ومعالجتها. لسوء الحظ بالنسبة للمديرين البحريين ، في المناطق الساحلية ، يكون تركيز البكتيريا عادةً منخفضًا جدًا لهذه الأنواع من الاختبارات الميدانية والتحليل المعملي لاكتشافها.
خيار آخر هو جمع عينات المياه وإجراء اختبار FIB باستخدام معمل القمر الصناعي (حوالي 3,000 دولار أمريكي) أو المختبر التقليدي وطريقة الزراعة ، مثل اختبار Enterolert (IDEXX) الذي يستخدمه Surfrider بتكلفة حوالي 11 دولارًا أمريكيًا لكل عينة.
الكلوريدات a هي الصباغ الأخضر الرئيسي الذي يتم تركيبه ضوئيًا في جميع النباتات بما في ذلك الطحالب النباتية والوكيل للمنتجين الأوليين للعوالق. يعد تركيز الكلوروفيل أ في مياه الشعاب المرجانية مؤشرًا على وفرة وكتلة حيوية العوالق النباتية ، والتي تعد المصدر المباشر أو غير المباشر للغذاء لمعظم الحيوانات البحرية. انخفاض الكلوروفيل a تشير المستويات إلى حالة مياه جيدة. ومع ذلك ، فإن استمرار المستويات المرتفعة على المدى الطويل هو الذي يمثل مشكلة ، مثل الكلوروفيل a يجب رصدها شهريًا على الأقل لتحديد التغيرات الموسمية في الكتلة الحيوية للعوالق النباتية. الكلوروفيل a يمكن قياسها باستخدام معدات الترشيح والمختبر ، وإذا تم إرسالها إلى المختبر ، فستكون التكلفة حوالي 20 دولارًا أمريكيًا / عينة.
يمكن لهذه البيانات تحديد الأنماط والتغييرات الرئيسية إذا تم جمعها على مدى سنوات عديدة. يمكن للمديرين استخدام هذه المعلومات للبدء في الارتباط بأنماط صحة المرجان والنسبة المئوية للغطاء المرجاني. هذه المؤشرات هي أيضا فعالة من حيث التكلفة نسبيا. هناك العديد من الاختبارات الميدانية التي يمكن إجراؤها باستخدام مجموعات محمولة أو أجهزة محمولة رخيصة الثمن نسبيًا (أقل من 1000 دولار أمريكي). تتطلب هذه الاختبارات الميدانية عينات مياه صغيرة الحجم وتقدم النتائج في غضون دقائق. بالنسبة للمديرين ذوي الوقت أو الميزانية المحدودة للالتزام ببرنامج المراقبة ، فهذه هي الطرق الأولى التي يمكن استخدامها. قد يفكر المديرون في حدود الاكتشاف لهذه الطرق وما إذا كانت مناسبة في منطقتهم. على سبيل المثال ، في مياه المحيط الصافية ، قد يكون من الصعب التقاط إشارة الكلوروفيل أو استخدام قرص Secchi.
| الدلالة | طريقة الاختبار / المواد |
|---|---|
| الكلوروفيل أ | متر الكلوروفيل |
| DO (الأكسجين المذاب) | قياس المستشعر أو المسعر |
| إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS) أو العكارة | قرص Secchi أو مقياس التعكر أو أجهزة الاستشعار |
من المهم أن ندرك أن هذه المؤشرات لا تشير بشكل مباشر إلى تلوث مياه الصرف الصحي لأن المصادر أو العوامل الأخرى يمكن أن تسهم في تعديل المستويات. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون العناصر الغذائية من الزراعة أو التنمية ويمكن أن تأتي بكتيريا مؤشر البراز أيضًا من الحيوانات أو التربة.
تتبع مصادر التلوث
يعد تحديد وجود مياه الصرف الصحي في المحيط أمرًا صعبًا ويعتمد على اختبارات متعددة لتحديد الملوثات المختلفة التي توجد عادة في مياه الصرف الصحي. يمكن للاختبارات الأكثر تعقيدًا التي تقيس نظائر النيتروجين والملوثات التي لها مصدر بشري مثل المستحضرات الصيدلانية ومركبات النفايات العضوية ، مثل مستقلبات المنظفات أو المضافات الغذائية ، أن تساعد في تأكيد مياه الصرف الصحي ومصدرها (مصادرها). التسجيل في دورة على الإنترنت حول تلوث مياه الصرف الصحي لمعرفة المزيد حول كيفية استخدام أنواع مختلفة من أدوات التتبع الكيميائية لفهم أفضل من أين تأتي التركيزات العالية من العناصر الغذائية.
يمكن أن توفر هذه الاختبارات قياسات أكثر تحديدًا وتحدد الملوثات المرتبطة بشكل أكثر شيوعًا بمياه الصرف الصحي ولكنها غالبًا ما تكون باهظة الثمن في التشغيل لأنها تتطلب الوصول إلى آلات متخصصة ومكلفة وفنيين مدربين.
| الدلالة | طريقة اختبار |
|---|---|
| كافيين | قياس الطيف الكتلي |
| الحمض النووي | اختبار معمل (eDNA qPCR أو قياس التألق) |
| المستحضرات الصيدلانية | إليسا ، المقايسات الحيوية |
| اضطرابات الغدد الصماء (مثل هرمون الاستروجين) | قياس الطيف الكتلي والمقايسات الحيوية (التعرض لمزارع الأسماك أو الأنسجة) |
| البكتيريا (E. coli ، E. faecalis ، C. perfringens) | القياس الكمي عن طريق عدد الصفائح غير المتجانسة أو المصفوفة الدقيقة أو qPCR |
| المعادن | قياس الطيف الكتلي |
| نظائر النيتروجين | قياس الطيف الكتلي |
| ستيرول | قياس الطيف الكتلي |
| السكرلوز | قياس الطيف الكتلي |
يتم أخذ عينات المياه في الحقل وغالبًا ما تتطلب كميات كبيرة يجب تركيزها لإجراء التحليل. إذا لم يكن المختبر قريبًا ، فيمكن شحن العينات ، لكن درجة الحرارة والوقت والتكلفة كلها قيود. من المستحسن أن يعمل المديرون على إنشاء علاقات تعاون أو شراكات مع الجامعات المحلية ، التي غالبًا ما تكون متحمسة لجعل الطلاب يعملون في قضايا الحياة الواقعية ، ويمكنهم المساعدة في تعويض تكاليف تحليل العينات وتحليل البيانات من خلال تمويل المنح. يساهم كل مؤشر لجودة المياه في فهمنا للملوثات الموجودة في مياهنا. يمكن لاستراتيجيات المراقبة والتحليل التي تجمع قياسات العديد من المؤشرات ، جنبًا إلى جنب مع خرائط مواقع التصريف ، أن تحدد بدقة أكبر أنواع ومصادر تلوث مياه الصرف الصحي.
راجع قسم الموارد لمزيد من التفاصيل حول منهجيات مراقبة جودة المياه للممارسين.
نوعية المياه الرديئة قبالة سواحل ماوي. الصورة © Bill Rathfon لـ Hui O Ka Wai Ola (Association Of The Living Waters) ، وهي شراكة مع The Nature Conservancy
موارد وأدوات لرصد البرامج
تصوّر البيانات ونمذجةها ، والاستشعار عن بعد ، وجهود التصوير المكاني تكمل جهود مراقبة تلوث مياه الصرف الصحي وتساعد على إعلام إجراءات الإدارة. يمكن للنماذج التي تم إنشاؤها باستخدام البيانات المحلية التنبؤ بجودة المياه.
تقوم أدوات أخرى بجمع بيانات عالمية عن تكاثر الطحالب ، وأحداث تبيض المرجان ، وتقلبات سطح البحر ، وإمكانات التخثث ، والتي لها تطبيقات محلية وأهميتها. هؤلاء البيانات المتاحة للجمهور يمكن دمجها مع البيانات الجغرافية المحلية ، مثل مواقع محطات معالجة مياه الصرف الصحي ، لفهم مصادر التلوث. يمكن للمديرين أيضًا دمج هذه البيانات مع الاختبارات الميدانية والمخبرية لفهم ظروف خط الأساس ، وتحديد أولويات اختبارات المراقبة ، وتحديد فجوات البيانات لتحديد تغييرات جودة المياه بشكل أفضل بمرور الوقت.
- Heal the Bay's NowCast Beach Report Card، هو نموذج للتنبؤ بجودة مياه الشواطئ في ولاية كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية ، ويعمل على تحسين الوعي العام بأحداث التلوث.
- نقاط تحول المحيط يعرض مقاييس كمية لنوعية المياه (مثل مستويات النيتروجين والفوسفور) مع ظروف الشعاب المرجانية الملحوظة في خريطة تفاعلية. توفر هذه الأداة مجموعة بيانات لجزر هاواي وتدعم إجراءات الإدارة لحماية النظم البيئية للشعاب المرجانية. يتضمن أيضًا طبقة مغذية تم إنشاؤها باستخدام نموذج InVEST NDR ، والذي ينظر بشكل واسع إلى مصادر النيتروجين والفوسفور.
- مؤشر صحة المحيط يقدم نتائج صحة المحيطات العالمية بناءً على التهديدات والمرونة. يجري تطوير طبقة بيانات خاصة بتلوث مياه الصرف الصحي للمحيطات وستكون مفيدة لتحليل البيانات وتقييمات تأثيرات تلوث مياه الصرف الصحي.
- ألين كورال أطلس يستخدم صور الأقمار الصناعية عالية الدقة والتحليلات المتقدمة لرسم خرائط للشعاب المرجانية في العالم بتفاصيل غير مسبوقة. تدعم هذه المنتجات علوم الشعاب المرجانية وإدارتها وحفظها وسياستها عبر الكوكب. (يتم تضمين منتجات درجة حرارة سطح البحر من NOAA Coral Reef Watch في الأطلس.)
قياسات مجال جودة المياه بواسطة العلماء المواطنين Hui O Ka Wai Ola. الصورة © بيل راثفون
لا تزال هناك حاجة إلى أدوات قياس وإعداد تقارير مبتكرة وفعالة من حيث التكلفة لتحديد تلوث مياه الصرف الصحي. ال مؤشر صحة المحيط هو مشروع تم تنفيذه بواسطة NCEAS ويقدم درجات صحة المحيطات بناءً على التهديدات والمرونة. هناك طبقة بيانات خاصة بتلوث مياه الصرف الصحي قيد التطوير وستكون مفيدة لتحليل البيانات والتقييمات متعددة المقاييس لتأثيرات تلوث مياه الصرف الصحي.
محتدما الصرف الصحي تصريف. الصورة © ماثيو شاتفيلد </الموارد
كيف تختبر جودة المياه؟ اختبارات كيميائية لميزانيات محدودة
برنامج Citizen Science لمراقبة جودة المياه
نهج تتبع المصدر لكشف وتحديد مصادر المياه العادمة في مياه هاواي (هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية 2020)