การตรวจสอบคุณภาพน้ำ
เพื่อให้เข้าใจว่ามลพิษทางน้ำเสียมีผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมเฉพาะหรือกำหนดแหล่งที่มาและขอบเขตของปัญหาหรือไม่ ผู้จัดการต้องกำหนดเงื่อนไขพื้นฐานและตั้งค่าโปรแกรมติดตาม แม้แต่โครงการสุ่มตัวอย่างที่เล็กที่สุดก็ได้รับประโยชน์จากการวางแผนอย่างรอบคอบเพื่อระบุปัญหา กำหนดวิธีการที่ชัดเจนและขั้นตอนการประกันคุณภาพ และพิจารณาการประมวลผลข้อมูลและแผนการสื่อสาร
ขั้นตอนสำคัญในโครงการคุณภาพน้ำคือ:
- กำหนดปัญหา คุณหวังว่าจะระบุถึงผลกระทบของน้ำเสียที่อาจเกิดขึ้นได้? มีข้อมูลใดบ้างอยู่แล้ว เช่น ข้อมูลเฉพาะไซต์เกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของน้ำเสีย
- ดำเนินการตรวจสอบคุณภาพน้ำตามเป้าหมายสำหรับคุณภาพน้ำโดยใช้กระบวนการที่รวมข้อมูลจากผู้เชี่ยวชาญหากเป็นไปได้ (เช่น ไซต์ใดที่ต้องติดตาม ตัวชี้วัดใดที่ควรมุ่งเน้น จะรวบรวมข้อมูลอย่างไร)
- พัฒนาและดำเนินการศึกษาขั้นสูงเพื่อช่วยติดตามแหล่งที่มาของมลพิษ
- วิเคราะห์และสรุปข้อมูลเพื่อการสื่อสารกับคู่ค้า ผู้มีอำนาจตัดสินใจ และผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่สำคัญอื่น ๆ โดยคำนึงถึงข้อมูลที่น่าสนใจสำหรับผู้ชมของคุณ
- ใช้ข้อมูลเพื่อเป็นแนวทางในกระบวนการวางแผนหรือการดำเนินการด้านการจัดการ
ลงทะเบียนฟรีด้วยตนเอง หลักสูตรออนไลน์มลพิษน้ำเสีย เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับขั้นตอนสำคัญเหล่านี้
ในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำที่เกี่ยวข้องกับน้ำเสีย ผู้จัดการแนวปะการังควรพิจารณาการวัดตัวชี้วัดต่อไปนี้:
ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส สารอาหารที่จำเป็นสำหรับพืชและสัตว์ เป็นตัวบ่งชี้ทั่วไปของสารอาหาร แหล่งที่มาของไนโตรเจน ได้แก่ การปล่อยของเสียจากโรงบำบัดน้ำเสีย การไหลบ่าจากสนามหญ้าที่ปฏิสนธิและพื้นที่เพาะปลูก ส้วมซึมและระบบบำบัดน้ำเสียที่ล้มเหลว การไหลบ่าจากมูลสัตว์และพื้นที่จัดเก็บ และการปล่อยทางอุตสาหกรรมที่มีสารยับยั้งการกัดกร่อน การวัดทั่วไปของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสรวมถึง: ไนโตรเจนทั้งหมด (ไนโตรเจนทั้งหมดในรูปแบบอินทรีย์และอนินทรีย์ ละลายและเป็นอนุภาคของไนโตรเจนที่พบในตัวอย่าง) แอมโมเนีย ไนเตรต ไนไตรต์ และฟอสฟอรัสทั้งหมด (ฟอสฟอรัสทุกรูปแบบ)
ประการสุดท้าย ซิลิเกตเป็นตัวชี้วัดทางเคมีที่สำคัญซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของน้ำบาดาล ซิลิเกตสูงบ่งบอกถึงแหล่งน้ำจืด ปกติวัดซิลิเกตในห้องปฏิบัติการพร้อมกับไนเตรตและฟอสเฟต ตัวชี้วัดเหล่านี้สามารถวัดได้โดยเครื่องวิเคราะห์อัตโนมัติหรือห้องปฏิบัติการในราคาประมาณ $50 USD/ตัวอย่าง
สามารถวัดความเค็มได้ในราคาถูกโดยใช้เครื่องวัดการหักเหของแสงและอุณหภูมิด้วยเซ็นเซอร์แบบพกพา ความเค็มอาจมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อระบุไซต์สำหรับการตรวจสอบในระยะยาว
ออกซิเจนละลายน้ำ (DO) เป็นตัวแปรสำคัญในการประเมินคุณภาพน้ำเนื่องจากมีอิทธิพลต่อสิ่งมีชีวิตในทะเล
DO ต่ำสามารถบ่งบอกถึงความอุดมสมบูรณ์ของแพลงก์ตอนพืชหรือแบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจน DO วัดโดยใช้เครื่องวัดคุณภาพน้ำแบบหลายพารามิเตอร์ที่สอบเทียบแล้ว หรือ sonde (ราคาประมาณ 1,000-15,000 เหรียญสหรัฐ)
ความขุ่น—การทดสอบหลักของความใสของน้ำที่อาจได้รับผลกระทบจากแพลงก์ตอนพืช—มักประเมินโดยใช้ดิสก์ Secchi เพื่อวัดความลึกที่แสงแดดส่องผ่าน
วิธีการดิจิตอลแบบพกพาอื่นๆ เช่น เครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้าและเครื่องวัดความขุ่นช่วยเพิ่มความสามารถในการรวบรวมข้อมูลในแบบเรียลไทม์ แต่ต้องมีการบำรุงรักษาและการสอบเทียบ
แบคทีเรียบ่งชี้อุจจาระ (FIB) จากของเสียของมนุษย์เช่น E. coli, Enterococcus,หรือ ค. เพอร์ฟรินเกนส์ สามารถใช้ระบุน้ำเสียได้ การทดสอบภาคสนามอย่างง่ายได้รับการพัฒนาเพื่อทดสอบ FIB ในน้ำ ตัวอย่างหนึ่งอยู่ใน กรณีชนบทแทนซาเนีย โดยจัดให้มีการทดสอบไฮโดรเจนซัลไฟด์แก่ 433 ครัวเรือน ทำให้สามารถตรวจสอบแหล่งน้ำของตนเองและตัดสินใจเลือกอย่างชาญฉลาดเกี่ยวกับความปลอดภัยและการบำบัดน้ำ น่าเสียดายสำหรับผู้จัดการทางทะเล ในพื้นที่ชายฝั่งทะเล โดยทั่วไปความเข้มข้นของแบคทีเรียจะต่ำเกินไปสำหรับการทดสอบภาคสนามประเภทนี้ และจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการเพื่อตรวจหาแบคทีเรีย
อีกทางเลือกหนึ่งคือการรวบรวมตัวอย่างน้ำและทำการทดสอบ FIB โดยใช้ห้องปฏิบัติการดาวเทียม (~ $3,000 USD) หรือห้องปฏิบัติการและวิธีการเพาะเลี้ยงแบบดั้งเดิม เช่น การทดสอบ Enterolert (IDEXX) ที่ใช้โดย Surfrider โดยมีค่าใช้จ่ายประมาณ 11 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัวอย่าง
คลอโรฟิลล์ a เป็นเม็ดสีสังเคราะห์แสงสีเขียวหลักที่พบในพืชทุกชนิดรวมทั้งสาหร่ายแพลงก์ตอนพืชและเป็นตัวแทนสำหรับผู้ผลิตหลักแพลงก์โทนิก ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์ เอ ในน่านน้ำแนวปะการังเป็นตัวบ่งชี้ถึงความอุดมสมบูรณ์และชีวมวลของแพลงก์ตอนพืช ซึ่งเป็นแหล่งอาหารโดยตรงหรือโดยอ้อมสำหรับสัตว์ทะเลส่วนใหญ่ คลอโรฟิลล์ต่ำ a ระดับแนะนำสภาพน้ำที่ดี อย่างไรก็ตาม การคงอยู่ในระยะยาวของระดับที่สูงขึ้นซึ่งเป็นปัญหา ดังนั้นคลอโรฟิลล์ a ควรมีการตรวจสอบอย่างน้อยทุกเดือนเพื่อหาปริมาณการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในชีวมวลของแพลงก์ตอนพืช คลอโรฟิลล์ a สามารถวัดได้ด้วยการกรองและอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ และหากส่งไปที่ห้องปฏิบัติการ ค่าใช้จ่ายประมาณ 20 เหรียญสหรัฐ/ตัวอย่าง
ข้อมูลเหล่านี้สามารถระบุรูปแบบและการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญได้หากเก็บรวบรวมมาหลายปี ผู้จัดการสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อเริ่มสัมพันธ์กับรูปแบบของสุขภาพปะการังและเปอร์เซ็นต์ปะการังปกคลุม ตัวชี้วัดเหล่านี้ค่อนข้างคุ้มค่า มีการทดสอบภาคสนามหลายอย่างที่สามารถทำได้ด้วยชุดอุปกรณ์พกพาหรืออุปกรณ์พกพาที่มีราคาค่อนข้างถูก (<$1000 USD) การทดสอบภาคสนามเหล่านี้ต้องการตัวอย่างน้ำปริมาณน้อยและให้ผลลัพธ์ภายในไม่กี่นาที สำหรับผู้จัดการที่มีเวลาหรืองบประมาณจำกัดในการดำเนินการตามโปรแกรมตรวจสอบ นี่เป็นวิธีแรกที่สามารถใช้ได้ ผู้จัดการอาจพิจารณาถึงขีดจำกัดการตรวจจับสำหรับวิธีการเหล่านี้ และหากมีความเหมาะสมในภูมิภาคของตน ตัวอย่างเช่น ในน้ำทะเลใส อาจเป็นเรื่องยากที่จะรับสัญญาณคลอโรฟิลล์หรือใช้ดิสก์ Secchi
| ตัวบ่งชี้ | วิธีการทดสอบ/วัสดุ |
|---|---|
| คลอโรฟิลล์ | เครื่องวัดคลอโรฟิลล์ |
| DO (ออกซิเจนละลายน้ำ) | การวัดเซ็นเซอร์หรือเครื่องวัดความร้อน |
| ของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมด (TDS) หรือความขุ่น | ดิสก์ Secchi เครื่องวัดความขุ่นหรือเซ็นเซอร์ |
สิ่งสำคัญคือต้องยอมรับว่าตัวบ่งชี้เหล่านี้ไม่ได้หมายถึงมลพิษทางน้ำเสียโดยตรง เนื่องจากแหล่งที่มาหรือปัจจัยอื่นๆ อาจส่งผลต่อระดับที่ปรับเปลี่ยนได้ ตัวอย่างเช่น สารอาหารอาจมาจากการเกษตรหรือการพัฒนา และแบคทีเรียที่บ่งชี้อุจจาระก็สามารถมาจากสัตว์หรือดินได้เช่นกัน
ติดตามแหล่งที่มาของมลพิษ
การระบุการมีอยู่ของน้ำเสียในมหาสมุทรเป็นเรื่องยาก และต้องอาศัยการทดสอบหลายครั้งเพื่อระบุสารปนเปื้อนต่างๆ ที่พบได้ทั่วไปในน้ำเสีย การทดสอบที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นซึ่งวัดไอโซโทปไนโตรเจนและสารปนเปื้อนที่มีแหล่งที่มาของมนุษย์ เช่น ยาและสารประกอบอินทรีย์-ของเสีย เช่น สารเมตาโบไลต์ของผงซักฟอกหรือสารปรุงแต่งอาหาร สามารถช่วยยืนยันน้ำเสียและแหล่งที่มาได้ ลงทะเบียนใน หลักสูตรออนไลน์มลพิษน้ำเสีย เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้สารเคมีติดตามชนิดต่างๆ เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าสารอาหารที่มีความเข้มข้นสูงมาจากไหน
การทดสอบเหล่านี้สามารถให้การวัดที่เจาะจงมากขึ้น และระบุสิ่งปลอมปนที่เกี่ยวข้องกับน้ำเสียมากกว่าปกติ แต่มักจะมีราคาแพงในการดำเนินการ เนื่องจากต้องเข้าถึงเครื่องจักรที่มีราคาแพงและเชี่ยวชาญเป็นพิเศษ และช่างเทคนิคที่ผ่านการฝึกอบรมมาแล้ว
| ตัวบ่งชี้ | วิธีการทดสอบ |
|---|---|
| คาเฟอีน | มวลสาร |
| ดีเอ็นเอ | การทดสอบในห้องปฏิบัติการ (eDNA qPCR หรือการหาปริมาณการเรืองแสง) |
| ยา | ELISA, การวิเคราะห์ทางชีวภาพ |
| ตัวทำลายต่อมไร้ท่อ (เช่นเอสโตรเจน) | แมสสเปกโตรเมทรี การวิเคราะห์ทางชีวภาพ (การสัมผัสปลาหรือเนื้อเยื่อ) |
| แบคทีเรีย (E. coli, E. faecalis, C. perfringens) | การวัดปริมาณโดยการนับเพลต heterotrophic, microarray หรือ qPCR |
| โลหะมีค่า | มวลสาร |
| ไอโซโทปไนโตรเจน | มวลสาร |
| sterols | มวลสาร |
| ซูคราโลส | มวลสาร |
ตัวอย่างน้ำจะถูกเก็บในสนามและมักต้องใช้ปริมาณมากซึ่งต้องมีความเข้มข้นเพื่อทำการวิเคราะห์ หากห้องปฏิบัติการไม่อยู่ใกล้เคียง คุณสามารถจัดส่งตัวอย่างได้ แต่อุณหภูมิ เวลา และค่าใช้จ่ายล้วนมีข้อจำกัด ขอแนะนำให้ผู้จัดการทำงานเพื่อสร้างความร่วมมือหรือความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยในท้องถิ่น ซึ่งมักรู้สึกตื่นเต้นที่จะให้นักศึกษาทำงานในประเด็นในชีวิตจริง และสามารถช่วยชดเชยค่าใช้จ่ายในการวิเคราะห์ตัวอย่างและการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยการให้ทุนสนับสนุน ตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำแต่ละตัวช่วยให้เราเข้าใจว่ามีสารมลพิษอะไรอยู่ในน้ำ กลยุทธ์การเฝ้าติดตามและวิเคราะห์ที่รวบรวมการวัดของตัวบ่งชี้หลายตัว รวมกับการทำแผนที่ของตำแหน่งที่ปล่อย จะสามารถระบุประเภทและแหล่งที่มาของมลพิษทางน้ำเสียได้แม่นยำยิ่งขึ้น
ดูส่วนแหล่งข้อมูลสำหรับวิธีการตรวจสอบคุณภาพน้ำโดยละเอียดสำหรับผู้ปฏิบัติงาน
คุณภาพน้ำต่ำนอกชายฝั่งเมาอิ ภาพถ่าย© Bill Rathfon สำหรับ Hui O Ka Wai Ola (Association Of The Living Waters) ซึ่งเป็นหุ้นส่วนของ The Nature Conservancy
ทรัพยากรและเครื่องมือสำหรับการตรวจสอบโปรแกรม
การสร้างภาพข้อมูลและการสร้างแบบจำลอง การสำรวจระยะไกล และการสร้างภาพเชิงพื้นที่ช่วยเสริมความพยายามในการตรวจสอบมลพิษของน้ำเสีย และช่วยแจ้งการดำเนินการด้านการจัดการ โมเดลที่สร้างขึ้นโดยใช้ข้อมูลในท้องถิ่นสามารถทำนายคุณภาพน้ำได้
เครื่องมืออื่นๆ รวบรวมข้อมูลทั่วโลกเกี่ยวกับสาหร่ายบุปผา เหตุการณ์การฟอกขาวของปะการัง ความผันผวนของผิวน้ำทะเล และศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชันซึ่งมีการใช้งานในท้องถิ่นและความเกี่ยวข้อง เหล่านี้ ข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะ สามารถใช้ร่วมกับข้อมูลทางภูมิศาสตร์ในท้องถิ่น เช่น ที่ตั้งของโรงบำบัดน้ำเสีย เพื่อทำความเข้าใจแหล่งที่มาของมลพิษ ผู้จัดการยังสามารถรวมข้อมูลเหล่านี้กับการทดสอบภาคสนามและในห้องปฏิบัติการเพื่อทำความเข้าใจสภาวะพื้นฐาน จัดลำดับความสำคัญของการทดสอบการตรวจสอบ และระบุช่องว่างของข้อมูลเพื่อวัดปริมาณการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำที่ดีขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป
- การ์ดรายงาน NowCast Beach ของ Heal the Bayเป็นแบบจำลองในการทำนายคุณภาพน้ำชายหาดในแคลิฟอร์เนียสหรัฐอเมริกาและช่วยเพิ่มการรับรู้ของสาธารณชนเกี่ยวกับเหตุการณ์การปนเปื้อน
- จุดให้ทิปมหาสมุทร นำเสนอการวัดคุณภาพน้ำเชิงปริมาณ (เช่น ระดับไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) ด้วยสภาพแนวปะการังที่สังเกตได้ในแผนที่แบบโต้ตอบ เครื่องมือนี้จัดเตรียมชุดข้อมูลสำหรับหมู่เกาะฮาวายและสนับสนุนการดำเนินการด้านการจัดการเพื่อปกป้องระบบนิเวศของแนวปะการัง นอกจากนี้ยังมีชั้นสารอาหารซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้แบบจำลอง InVEST NDR ซึ่งพิจารณาแหล่งที่มาของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในวงกว้าง
- ดัชนีสุขภาพมหาสมุทร นำเสนอคะแนนสุขภาพมหาสมุทรทั่วโลกตามภัยคุกคามและความยืดหยุ่น ชั้นข้อมูลเฉพาะสำหรับมลพิษทางน้ำเสียในมหาสมุทรอยู่ในระหว่างการพัฒนา และจะเป็นประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลและการประเมินผลกระทบของมลพิษทางน้ำเสีย
- แผนที่แอลเลนคอรัล ใช้ภาพถ่ายดาวเทียมความละเอียดสูงและการวิเคราะห์ขั้นสูงเพื่อทำแผนที่แนวปะการังของโลกในรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้สนับสนุนวิทยาศาสตร์แนวปะการัง การจัดการ การอนุรักษ์ และนโยบายทั่วโลก (ผลิตภัณฑ์อุณหภูมิพื้นผิวทะเลของ NOAA Coral Reef Watch รวมอยู่ใน Atlas)
การตรวจวัดคุณภาพน้ำภาคสนามโดยนักวิทยาศาสตร์พลเมือง Hui O Ka Wai Ola ภาพถ่าย© Bill Rathfon
ยังคงต้องการเครื่องมือตรวจวัดและรายงานที่เป็นนวัตกรรมใหม่และคุ้มค่าเพื่อระบุมลพิษจากสิ่งปฏิกูล ดัชนีสุขภาพมหาสมุทร เป็นโครงการที่ดำเนินการโดย NCEAS ซึ่งนำเสนอคะแนนสุขภาพของมหาสมุทรตามภัยคุกคามและความยืดหยุ่น ชั้นข้อมูลเฉพาะสำหรับมลพิษน้ำเสียในมหาสมุทรอยู่ระหว่างการพัฒนาและจะเป็นประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลและการประเมินผลกระทบของมลพิษจากน้ำเสียแบบหลายสเกลาร์
น้ำเน่าเหม็น ท่อน้ำทิ้ง. ภาพถ่าย© แมทธิว แชทฟิลด์</