Pemantauan Kualiti Air

Untuk memahami apakah pencemaran air buangan mempengaruhi persekitaran tertentu atau menentukan sumber dan sejauh mana masalahnya, adalah penting bagi pengurus untuk menetapkan keadaan dasar dan mengatur program pemantauan. Bahkan projek pensampelan terkecil mendapat manfaat daripada perancangan yang teliti untuk mengenal pasti masalah, menentukan kaedah yang jelas dan langkah-langkah jaminan kualiti, dan mempertimbangkan rancangan pemprosesan data dan komunikasi.

Tahap utama dalam program kualiti air adalah:

Tentukan masalahnya. Apa kesan air buangan yang anda harap dapat dikenal pasti? Data apa yang sudah ada, seperti maklumat khusus tapak mengenai infrastruktur air sisa?
Lakukan pemantauan kualiti air yang disasarkan untuk kualiti air menggunakan proses yang memasukkan input dari pakar jika memungkinkan (mis., Situs mana yang akan dipantau, indikator apa yang harus difokuskan, bagaimana data akan dikumpulkan)
Kembangkan dan laksanakan kajian lanjutan untuk membantu mengesan sumber pencemaran
Menganalisis dan meringkaskan data untuk komunikasi kepada rakan kongsi, pembuat keputusan, dan pihak berkepentingan penting lainnya, dengan mengingat data apa yang menarik bagi khalayak anda
Gunakan maklumat untuk membimbing proses perancangan atau tindakan pengurusan.

Daftarkan diri kami secara percuma dan pantas Kursus Dalam Talian Pencemaran Air Buangan untuk mengetahui lebih lanjut mengenai peringkat utama ini.

Untuk mengesan perubahan kualiti air yang berkaitan dengan air sisa, pengelola terumbu harus mempertimbangkan mengukur petunjuk berikut:

Nitrogen dan fosforus, nutrien penting untuk tumbuhan dan haiwan, adalah petunjuk nutrien yang biasa. Sumber nitrogen termasuk pembuangan loji rawatan air buangan, limpasan dari rumput dan tanah tanaman yang telah disenyawakan, kolam tangkapan air dan sistem septik yang gagal, limpasan dari kawasan pupuk dan tempat penyimpanan haiwan, dan pembuangan industri yang mengandungi perencat kakisan. Ukuran umum nitrogen dan fosfor meliputi: Nitrogen Jumlah (semua bentuk nitrogen organik dan anorganik, terlarut dan partikulat yang terdapat dalam sampel), amonia, nitrat, nitrit, dan Jumlah Fosfor (semua bentuk fosfor).

Akhir sekali, silikat adalah ukuran kimia penting yang merupakan tanda air bawah tanah. Silikat tinggi menunjukkan sumber air tawar. Silikat biasanya diukur di makmal bersama dengan nitrat dan fosfat. Petunjuk ini dapat diukur dengan autoanalyzer atau kemudahan makmal dengan harga ~ $ 50 USD / sampel.

Salinitas dapat diukur dengan murah menggunakan refractometer, dan suhu dengan sensor mudah alih. Saliniti mungkin sangat berguna ketika mengenal pasti laman web untuk pemantauan jangka panjang.

Dissolved Oxygen (DO) adalah parameter penting dalam menilai kualiti air kerana pengaruhnya terhadap organisma laut.

DO rendah dapat menunjukkan banyaknya fitoplankton atau bakteria yang memakan oksigen. DO diukur menggunakan meter kualiti air multi-parameter yang dikalibrasi - atau sonde - (berharga ~ $ 1,000- $ 15,000 USD).

Kekeruhan - ujian utama kejelasan air yang mungkin dipengaruhi oleh fitoplankton - biasanya dinilai menggunakan cakera Secchi untuk mengukur kedalaman cahaya matahari yang menembus.

Kaedah digital mudah alih lain, seperti meter kekonduksian dan kekeruhan meter meningkatkan keupayaan untuk mengumpulkan data dalam masa nyata tetapi memerlukan penyelenggaraan dan penentukuran.

Bakteria penunjuk tinja (FIB) dari sisa manusia seperti E. coli, Enterococcus, Atau C. perfringens boleh digunakan untuk mengenal pasti air sisa. Ujian lapangan sederhana telah dikembangkan yang menguji FIB di dalam air. Salah satu contohnya adalah di kes Tanzania luar bandar di mana ujian hidrogen sulfida diberikan kepada 433 isi rumah, yang membolehkan mereka memantau sumber air mereka sendiri dan membuat pilihan yang tepat mengenai keselamatan dan rawatan air. Malangnya bagi pengurus laut, di kawasan pesisir kepekatan bakteria biasanya terlalu rendah untuk jenis ujian lapangan dan analisis makmal diperlukan untuk mengesannya.

Pilihan lain adalah mengumpulkan sampel air dan melakukan ujian FIB menggunakan makmal satelit (~ $ 3,000 USD) atau makmal tradisional dan kaedah kultur, seperti ujian Enterolert (IDEXX) yang digunakan oleh Surfrider dengan kos sekitar $ 11 USD setiap sampel.

Klorofil a adalah pigmen fotosintetik hijau utama yang terdapat di semua tumbuhan termasuk alga fitoplanktonik dan proksi untuk pengeluar utama planktonik. Kepekatan klorofil a di perairan terumbu karang adalah penunjuk kelimpahan dan biomas fitoplankton, yang merupakan sumber makanan langsung atau tidak langsung bagi kebanyakan haiwan laut. Klorofil rendah a tahap menunjukkan keadaan air yang baik. Walau bagaimanapun, ini adalah masalah jangka masa panjang tahap tinggi yang menjadi masalah, jadi klorofil a harus dipantau sekurang-kurangnya setiap bulan untuk mengukur perubahan musim dalam biomas fitoplankton. Klorofil a boleh diukur dengan peralatan penapisan dan makmal dan jika dihantar ke makmal, berharga ~ $ 20 USD / sampel.

Data ini dapat mengenal pasti corak dan perubahan besar jika dikumpulkan selama bertahun-tahun. Pengurus dapat menggunakan maklumat ini untuk mula berkorelasi dengan pola kesihatan karang dan peratus penutup karang. Petunjuk ini juga relatif menjimatkan kos. Terdapat beberapa ujian lapangan yang boleh dilakukan dengan alat mudah alih atau peranti genggam yang relatif murah (<$ 1000 USD). Ujian lapangan ini memerlukan sampel air dalam jumlah kecil dan memberikan hasil dalam beberapa minit. Bagi pengurus dengan masa atau anggaran yang terhad untuk berkomitmen pada program pemantauan, ini adalah kaedah pertama yang dapat digunakan. Pengurus mungkin mempertimbangkan apa had pengesanan untuk kaedah ini dan jika sesuai di wilayah mereka. Sebagai contoh, di perairan laut yang jernih, mungkin sukar untuk mengambil isyarat klorofil atau menggunakan cakera Secchi.

INDIKATOR	KAEDAH UJIAN / BAHAN
Klorofil a	Meter klorofil
DO (oksigen terlarut)	Pengukuran sensor atau kalorimeter
Jumlah Larutan Pepejal (TDS) atau Kekeruhan	Secchi disk, meter kekeruhan, atau sensor

Penting untuk mengetahui bahawa petunjuk ini tidak secara langsung menandakan pencemaran air sisa kerana sumber atau faktor lain dapat menyumbang kepada tahap yang diubah. Sebagai contoh, nutrien boleh berasal dari pertanian atau pembangunan dan bakteria penunjuk tinja juga boleh berasal dari haiwan atau tanah.

Punca Pencemaran Jejak

Mengenal pasti kehadiran air sisa di lautan adalah sukar dan bergantung kepada pelbagai ujian untuk mengenal pasti pelbagai bahan cemar yang biasa terdapat di air sisa. Ujian yang lebih canggih yang mengukur isotop nitrogen dan bahan cemar yang mempunyai sumber manusia seperti farmaseutikal dan sebatian sisa organik, seperti metabolit pencuci atau bahan tambahan makanan, dapat membantu mengesahkan air sisa dan sumbernya. Mendaftar di Kursus Dalam Talian Pencemaran Air Buangan untuk mengetahui lebih lanjut mengenai bagaimana pelbagai jenis pelacak kimia dapat digunakan untuk memahami dengan lebih baik dari mana kandungan nutrien berkepekatan tinggi.

Terdapat ujian yang boleh memberikan ukuran yang lebih spesifik dan mengenal pasti bahan cemar yang lebih biasa dikaitkan dengan air sisa tetapi ia selalunya mahal untuk dijalankan kerana ia memerlukan akses kepada mesin khusus, mahal dan juruteknik terlatih.

Ujian untuk Mengesan Sumber Pencemaran:

INDIKATOR	KAEDAH UJIAN
Kafein	Spektrometri massa
DNA	Ujian makmal (eDNA qPCR atau kuantifikasi pendarfluor)
Farmaseutikal	ELISA, ujian bio
Pengganggu Endokrin (contohnya, estrogen)	Spektrometri massa, bioassay (pendedahan kultur ikan atau tisu)
Bakteria (E. coli, E. faecalis, C. perfringens)	Pengukuran kuantiti dengan jumlah plat heterotrofik, microarray, atau qPCR
Logam	Spektrometri massa
Isotop Nitrogen	Spektrometri massa
Sterols	Spektrometri massa
sucralose	Spektrometri massa

Sampel air diambil di ladang dan sering memerlukan jumlah besar yang mesti dipusatkan untuk melakukan analisis. Sekiranya makmal tidak berdekatan, sampel boleh dihantar, tetapi suhu, masa, dan kos adalah batasan. Sebaiknya pengurus berusaha untuk membuat kolaborasi atau perkongsian dengan universiti tempatan, yang sering bersemangat untuk meminta pelajar bekerja dalam masalah kehidupan sebenar, dan dapat membantu mengimbangi kos analisis sampel dan analisis data dengan dana geran. Setiap indikator kualiti air menyumbang kepada pemahaman kita mengenai pencemaran yang ada di dalam air kita. Strategi pemantauan dan analisis yang menyusun pengukuran beberapa indikator, digabungkan dengan pemetaan lokasi pembuangan, dapat dengan tepat menentukan jenis dan sumber pencemaran air sisa.

Lihat bahagian Sumber untuk metodologi pemantauan kualiti air yang lebih terperinci untuk pengamal.

Kualiti air yang buruk di luar pantai Maui. Foto © Bill Rathfon untuk Hui O Ka Wai Ola (Persatuan Perairan Hidup), perkongsian The Nature Conservancy

Hui O Ka Wai Ola

Hui O Ka Wai Ola adalah program persampelan kualiti air sains warganegara yang selaras dengan piawaian dan protokol Jabatan Kesihatan Hawai'i, Cawangan Air Bersih. Sampel dan data yang dikumpulkan digunakan untuk membuat keputusan mengenai standard kualiti air dan rancangan pengurusan. Sampel yang dikumpulkan di ladang dibawa ke makmal sekolah menengah tempatan yang dikhaskan untuk prosedur pemantauan kualiti air. Data dari upaya pengambilan sampel lapangan disatukan ke dalam pangkalan data yang mendukung pemantauan berkelanjutan yang digunakan dalam analisis, untuk mengesan kejadian pencemaran, dan untuk mengenali kualiti air dan tren terumbu karang dari waktu ke waktu.

Program ini mengakui batasan yang dapat ditunjukkan oleh satu indikator kualiti air. Setiap indikator kualiti air menyumbang kepada pemahaman, tetapi tidak ada satu pun ukuran yang cukup muktamad. Oleh itu, strategi yang menyusun pengukuran beberapa petunjuk lebih bernilai. ref Ini sangat penting kerana kurangnya persetujuan global mengenai ambang pencemaran. Sebagai contoh, enterococcus adalah yang paling biasa diukur bakteria penunjuk tinja (FIB) di persekitaran laut yang digunakan untuk menentukan penutupan pantai dan nasihat. Walau bagaimanapun, bakteria lain yang terdapat di kumbahan, Clostridium perfringens, dianggap sebagai petunjuk yang lebih tepat mengenai pencemaran kumbahan di Hawai'i tetapi tidak diluluskan untuk digunakan di seluruh negara. ref Kurangnya pemahaman terkoordinasi tentang ketahanan lautan terhadap pencemaran kumbahan, kerana ia memberi kesan kepada kesihatan laut dan manusia, perlu menetapkan garis dasar setempat dan memantau usaha untuk perlindungan yang efektif. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai program ini, lihat Webinar mengenai Hui O Ka Wai Ola.

Sumber dan Alat untuk Memantau Program

Visualisasi dan pemodelan data, penginderaan jauh, dan upaya pencitraan spatial melengkapkan usaha pemantauan pencemaran air sisa dan membantu memaklumkan tindakan pengurusan. Model yang dibuat menggunakan data tempatan dapat meramalkan kualiti air.

Alat lain mengumpulkan data global mengenai mekar ganggang, peristiwa pemutihan karang, turun naik permukaan laut, dan potensi eutrofikasi, yang memiliki aplikasi dan relevan lokal. Ini data yang tersedia untuk umum dapat digabungkan dengan data geografi tempatan, seperti lokasi loji rawatan air sisa, untuk memahami sumber pencemaran. Pengurus juga dapat menggabungkan data ini dengan ujian lapangan dan makmal untuk memahami keadaan asas, memprioritaskan ujian pemantauan, dan mengenal pasti jurang data untuk mengukur perubahan kualiti air dengan lebih baik dari masa ke masa.

Sembuhkan Kad Laporan Pantai NowCast Bay, adalah model untuk meramalkan kualiti air pantai di California, AS, dan meningkatkan kesedaran masyarakat tentang kejadian pencemaran.
Titik Tepi Laut menyajikan ukuran kualiti air yang dapat diukur (seperti tahap nitrogen dan fosforus) dengan keadaan terumbu yang diperhatikan dalam peta interaktif. Alat ini menyediakan set data untuk Kepulauan Hawaii dan menyokong tindakan pengurusan untuk melindungi ekosistem terumbu. Ini juga meliputi lapisan nutrien yang dibuat menggunakan model NV InVEST, yang melihat secara luas sumber nitrogen dan fosforus.
Indeks Kesihatan Lautan membentangkan skor kesihatan lautan global berdasarkan ancaman dan ketahanan. Lapisan data khusus untuk pencemaran air sisa laut sedang dalam pengembangan dan akan berguna untuk analisis data dan penilaian mengenai kesan pencemaran air sisa.
Allen Coral Atlas menggunakan citra satelit resolusi tinggi dan analitik canggih untuk memetakan terumbu karang dunia dengan perincian yang belum pernah terjadi sebelumnya. Produk ini menyokong sains, pengurusan, pemuliharaan, dan kebijakan terumbu karang di seluruh planet ini. (Produk suhu permukaan laut NOAA Coral Reef Watch termasuk dalam Atlas.)

Masih terdapat keperluan untuk alat pengukuran dan pelaporan yang inovatif dan menjimatkan kos untuk mengenal pasti pencemaran kumbahan. The Indeks Kesihatan Lautan adalah projek yang dijalankan oleh NCEAS yang menunjukkan skor kesihatan lautan berdasarkan ancaman dan ketahanan. Lapisan data khusus untuk pencemaran kumbahan di lautan sedang dalam pengembangan dan akan berguna untuk analisis data dan penilaian multi-skalar mengenai kesan pencemaran kumbahan.

Sumber

Bagaimana menguji kualiti air? Ujian kimia untuk anggaran terhad

Webinar Pemantauan Kualiti Air Sains Warga

Indikator Ekosistem Keutamaan Inisiatif Perkongsian Darat Pasukan Petugas Terumbu Karang AS

Pendekatan Penjejakan Sumber untuk Mengesan dan Mengenalpasti Sumber Air Limbah di Perairan Hawaiʻi (USGS 2020)