การตรวจสอบคุณภาพน้ำ

ท่อระบายน้ำทิ้งใต้น้ำ. ภาพถ่าย©กราฟเนอร์/iStock

เพื่อให้เข้าใจว่ามลพิษทางน้ำเสียมีผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมเฉพาะหรือกำหนดแหล่งที่มาและขอบเขตของปัญหาหรือไม่ ผู้จัดการต้องกำหนดเงื่อนไขพื้นฐานและตั้งค่าโปรแกรมติดตาม แม้แต่โครงการสุ่มตัวอย่างที่เล็กที่สุดก็ได้รับประโยชน์จากการวางแผนอย่างรอบคอบเพื่อระบุปัญหา กำหนดวิธีการที่ชัดเจนและขั้นตอนการประกันคุณภาพ และพิจารณาการประมวลผลข้อมูลและแผนการสื่อสาร

ขั้นตอนสำคัญในโครงการคุณภาพน้ำคือ:

  1. กำหนดปัญหา คุณหวังว่าจะระบุถึงผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับน้ำเสียอะไรบ้าง มีข้อมูลอะไรบ้าง เช่น ข้อมูลเฉพาะไซต์เกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของน้ำเสีย
  2. ดำเนินการติดตามตรวจสอบคุณภาพน้ำแบบกำหนดเป้าหมายโดยใช้กระบวนการที่รวมข้อมูลจากผู้เชี่ยวชาญเมื่อเป็นไปได้ (เช่น สถานที่ใดที่จะตรวจสอบ ตัวชี้วัดใดที่ต้องมุ่งเน้น วิธีการรวบรวมข้อมูล)
  3. พัฒนาและดำเนินการศึกษาขั้นสูงเพื่อช่วยติดตามแหล่งที่มาของมลพิษ
  4. วิเคราะห์และสรุปข้อมูลเพื่อสื่อสารกับคู่ค้า ผู้มีอำนาจตัดสินใจ และผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่สำคัญอื่นๆ โดยคำนึงถึงข้อมูลที่น่าสนใจสำหรับผู้ชมของคุณ
  5. 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 ที่ต่ำสามารถบ่งบอกถึงความอุดมสมบูรณ์ของแพลงก์ตอนพืชหรือแบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจน DO วัดโดยใช้เครื่องวัดคุณภาพน้ำหลายพารามิเตอร์ที่สอบเทียบแล้ว—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

อีกทางเลือกหนึ่งคือเก็บตัวอย่างน้ำและดำเนินการทดสอบ FIB โดยใช้ห้องปฏิบัติการดาวเทียม (~$3,000 ดอลลาร์สหรัฐ) หรือห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิมและวิธีการเพาะเลี้ยง เช่น การทดสอบ Enterolert (IDEXX) ที่ Surfrider ใช้ในราคาประมาณ 11 ดอลลาร์สหรัฐ/ตัวอย่าง

คลอโรฟิลล์ a เป็นเม็ดสีสังเคราะห์แสงสีเขียวหลักที่พบในพืชทุกชนิด รวมถึงสาหร่ายแพลงก์ตอนพืชและตัวแทนสำหรับผู้ผลิตแพลงก์ตอนหลัก ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์ a ในน้ำแนวปะการังเป็นตัวบ่งชี้ความอุดมสมบูรณ์และชีวมวลของแพลงก์ตอนพืชซึ่งเป็นแหล่งอาหารทั้งทางตรงและทางอ้อมสำหรับสัตว์ทะเลส่วนใหญ่ คลอโรฟิลล์ต่ำ a ระดับแนะนำสภาพน้ำที่ดี อย่างไรก็ตาม การคงอยู่ในระยะยาวของระดับที่สูงขึ้นซึ่งเป็นปัญหา ดังนั้นคลอโรฟิลล์ a ควรมีการตรวจสอบอย่างน้อยทุกเดือนเพื่อหาปริมาณการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในชีวมวลของแพลงก์ตอนพืช คลอโรฟิลล์ a สามารถวัดได้ด้วยการกรองและอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ และหากส่งไปที่ห้องปฏิบัติการ ค่าใช้จ่ายประมาณ 20 เหรียญสหรัฐ/ตัวอย่าง

ข้อมูลเหล่านี้สามารถระบุรูปแบบและการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญได้หากรวบรวมเป็นเวลาหลายปี ผู้จัดการสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อเริ่มเชื่อมโยงข้อมูล/รูปแบบคุณภาพน้ำกับรูปแบบของสุขภาพปะการังและเปอร์เซ็นต์การปกคลุมของปะการัง ตัวชี้วัดเหล่านี้ยังค่อนข้างคุ้มค่าอีกด้วย มีการทดสอบภาคสนามหลายอย่างที่สามารถทำได้ด้วยชุดอุปกรณ์พกพาหรืออุปกรณ์พกพาที่มีราคาไม่แพง (<$1,000 USD) การทดสอบภาคสนามเหล่านี้ต้องใช้ตัวอย่างน้ำปริมาณน้อยและให้ผลลัพธ์ภายในไม่กี่นาที สำหรับผู้จัดการที่มีเวลาหรืองบประมาณจำกัดในการดำเนินการตามโปรแกรมการตรวจสอบ นี่เป็นวิธีแรกที่สามารถใช้ได้ ผู้จัดการอาจพิจารณาว่าขีดจำกัดการตรวจจับสำหรับวิธีการเหล่านี้คืออะไร และเหมาะสมหรือไม่ในภูมิภาคของตน ตัวอย่างเช่น ในน้ำทะเลใส การรับคลอโรฟิลล์อาจทำได้ยาก a สัญญาณหรือใช้ดิสก์ Secchi

การทดสอบเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำ:

ตัวบ่งชี้วิธีการทดสอบ/วัสดุ
คลอโรฟิลล์เครื่องวัดคลอโรฟิลล์
DO (ออกซิเจนละลายน้ำ)การวัดเซ็นเซอร์หรือเครื่องวัดความร้อน
ของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมด (TDS) หรือความขุ่นดิสก์ Secchi เครื่องวัดความขุ่นหรือเซ็นเซอร์

สิ่งสำคัญคือต้องรับทราบว่าตัวบ่งชี้เหล่านี้ไม่ได้ระบุถึงมลพิษทางน้ำเสียโดยตรง เนื่องจากแหล่งที่มาหรือปัจจัยอื่นสามารถส่งผลต่อระดับที่ปรับเปลี่ยนได้ ตัวอย่างเช่น สารอาหารอาจมาจากการเกษตรหรือการพัฒนา และแบคทีเรียบ่งชี้อุจจาระอาจมาจากสัตว์หรือดินก็ได้

การติดตามแหล่งที่มาของมลพิษ

การระบุการมีอยู่ของน้ำเสียในมหาสมุทรเป็นเรื่องยากและอาศัยการทดสอบหลายครั้งเพื่อระบุสิ่งปนเปื้อนต่างๆ ที่พบบ่อยในน้ำเสีย การทดสอบที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งตรวจวัดไอโซโทปไนโตรเจนและสิ่งปนเปื้อนที่มีแหล่งที่มาจากมนุษย์ เช่น ยาและสารประกอบของเสียอินทรีย์ เช่น สารซักฟอกหรือสารปรุงแต่งอาหาร สามารถช่วยยืนยันน้ำเสียและแหล่งที่มาได้

มีการทดสอบที่สามารถให้การตรวจวัดที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น และระบุสารปนเปื้อนที่มักเกี่ยวข้องกับน้ำเสียได้ แต่มักจะมีค่าใช้จ่ายสูงในการทำงาน เนื่องจากต้องใช้เครื่องจักรเฉพาะทางที่มีราคาแพงและช่างเทคนิคที่ได้รับการฝึกอบรม

การทดสอบเพื่อติดตามแหล่งที่มาของมลพิษ:

ตัวบ่งชี้วิธีการทดสอบ
คาเฟอีนมวลสาร
ดีเอ็นเอการทดสอบในห้องปฏิบัติการ (eDNA qPCR หรือการหาปริมาณการเรืองแสง)
ยาELISA, การวิเคราะห์ทางชีวภาพ
ตัวทำลายต่อมไร้ท่อ (เช่นเอสโตรเจน)แมสสเปกโตรเมทรี การวิเคราะห์ทางชีวภาพ (การสัมผัสปลาหรือเนื้อเยื่อ)
แบคทีเรีย (E. coli, E. faecalis, C. perfringens)การวัดปริมาณโดยการนับเพลต heterotrophic, microarray หรือ qPCR
โลหะมีค่ามวลสาร
ไอโซโทปไนโตรเจนมวลสาร
sterolsมวลสาร
ซูคราโลสมวลสาร

ตัวอย่างน้ำจะถูกเก็บในสนามและมักต้องใช้ปริมาณมากซึ่งต้องมีความเข้มข้นเพื่อทำการวิเคราะห์ หากห้องปฏิบัติการไม่อยู่ใกล้เคียง คุณสามารถจัดส่งตัวอย่างได้ แต่อุณหภูมิ เวลา และค่าใช้จ่ายล้วนมีข้อจำกัด ขอแนะนำให้ผู้จัดการทำงานเพื่อสร้างความร่วมมือหรือความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยในท้องถิ่น ซึ่งมักรู้สึกตื่นเต้นที่จะให้นักศึกษาทำงานในประเด็นในชีวิตจริง และสามารถช่วยชดเชยค่าใช้จ่ายในการวิเคราะห์ตัวอย่างและการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยการให้ทุนสนับสนุน ตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำแต่ละตัวช่วยให้เราเข้าใจว่ามีสารมลพิษอะไรอยู่ในน้ำ กลยุทธ์การเฝ้าติดตามและวิเคราะห์ที่รวบรวมการวัดของตัวบ่งชี้หลายตัว รวมกับการทำแผนที่ของตำแหน่งที่ปล่อย จะสามารถระบุประเภทและแหล่งที่มาของมลพิษทางน้ำเสียได้แม่นยำยิ่งขึ้น

ดูส่วนทรัพยากรสำหรับวิธีการตรวจสอบคุณภาพน้ำโดยละเอียดเพิ่มเติม

 

ตัวอย่างของโปรแกรมการตรวจสอบ

  • Hui O Ka Wai Ola บนเมาอิ รัฐฮาวาย เป็นโครงการเก็บตัวอย่างคุณภาพน้ำซึ่งมีภารกิจคือการทำความเข้าใจคุณภาพน้ำชายฝั่งของเมาอิให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นผ่านวิทยาศาสตร์และการสนับสนุนเพื่อเร่งการเปลี่ยนแปลงเชิงบวก
  • อาสาสมัครเก็บตัวอย่างน้ำเพื่อติดตามความขุ่นและไนเตรตโดยใช้วิธี EPA ที่ได้มาตรฐานซึ่งได้รับการอนุมัติจากกระทรวงสาธารณสุขแห่งรัฐฮาวาย ตัวอย่างและข้อมูลจะถูกรวบรวมโดยนักวิทยาศาสตร์อาสาสมัคร และนำไปใช้ในการตัดสินใจเกี่ยวกับมาตรฐานคุณภาพน้ำและแผนการจัดการ
  • ข้อมูลจากความพยายามในการสุ่มตัวอย่างภาคสนามจะถูกรวมเข้าไว้ในฐานข้อมูลที่สนับสนุนการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องที่ใช้ในการวิเคราะห์ เพื่อติดตามเหตุการณ์มลพิษ และเพื่อรับรู้คุณภาพน้ำและแนวโน้มแนวปะการังเมื่อเวลาผ่านไป
  • เป้าหมายของโครงการกองกำลังเฉพาะกิจ Surfrider Bluewater คือการสร้างความตระหนักรู้เกี่ยวกับปัญหามลพิษในท้องถิ่น และรวบรวมชุมชนต่างๆ เพื่อดำเนินการแก้ไขปัญหา
  • ประกอบด้วยห้องปฏิบัติการและอาสาสมัครจำนวน 50 ห้องที่ทำหน้าที่ทดสอบคุณภาพน้ำที่ชายหาดเล่นเซิร์ฟ รวมถึงในฮาวาย ฟลอริดา และเปอร์โตริโก
  • การทดสอบน้ำจะวัดแบคทีเรียบ่งชี้อุจจาระ (แบคทีเรีย Enterococcus ซึ่งแตกต่างจากโปรแกรมเมาอิที่ทดสอบความขุ่นและไนเตรต) และทดสอบแหล่งที่มาของมลพิษต่างๆ (ท่อระบายน้ำ ฯลฯ) จากนั้นนำไปเปรียบเทียบกับมาตรฐานคุณภาพน้ำที่ EPA กำหนด ปกป้องสุขภาพของประชาชนในน่านน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ

ข้อมูลสำหรับโปรแกรมการตรวจสอบ

เครื่องมือวัดและการรายงานที่เป็นนวัตกรรมและคุ้มค่ามีความจำเป็นเพื่อช่วยให้ผู้จัดการทางทะเลค้นพบปัญหาและแหล่งที่มาของมลพิษทางน้ำเสียด้วยวิธีที่ใช้ทรัพยากรน้อยลง ข้อมูลรวมถึงการแสดงภาพและการสร้างแบบจำลอง การสำรวจระยะไกล และภาพเชิงพื้นที่ช่วยเสริมความพยายามในการติดตามมลพิษทางน้ำเสีย และช่วยแจ้งการดำเนินการด้านการจัดการ แบบจำลองที่สร้างขึ้นโดยใช้ข้อมูลในท้องถิ่นมีประโยชน์อย่างยิ่งในการทำนายคุณภาพน้ำ

เครื่องมืออื่นๆ รวบรวมข้อมูลทั่วโลกเกี่ยวกับการบานของสาหร่าย เหตุการณ์ปะการังฟอกขาว ความผันผวนของพื้นผิวทะเล และศักยภาพในการเกิดยูโทรฟิเคชัน ซึ่งมีการใช้งานและความเกี่ยวข้องในท้องถิ่น ข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะสามารถนำมารวมกับข้อมูลทางภูมิศาสตร์ในท้องถิ่น เช่น ตำแหน่งของโรงบำบัดน้ำเสีย เพื่อทำความเข้าใจแหล่งที่มาของมลพิษ ผู้จัดการยังสามารถรวมข้อมูลเหล่านี้เข้ากับการทดสอบภาคสนามและในห้องปฏิบัติการเพื่อทำความเข้าใจสภาวะพื้นฐาน จัดลำดับความสำคัญของการทดสอบการติดตาม และระบุช่องว่างของข้อมูลเพื่อวัดปริมาณการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำเมื่อเวลาผ่านไปได้ดีขึ้น ตัวอย่างของแพลตฟอร์มข้อมูล/เครื่องมือแสดงภาพออนไลน์เหล่านี้ ได้แก่:

  • จุดให้ทิปมหาสมุทรซึ่งนำเสนอการวัดเชิงปริมาณของคุณภาพน้ำ (เช่น ระดับไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) พร้อมสภาพแนวปะการังที่สังเกตได้ในแผนที่แบบโต้ตอบ เครื่องมือนี้จัดทำชุดข้อมูลสำหรับหมู่เกาะฮาวายและสนับสนุนการดำเนินการด้านการจัดการเพื่อปกป้องระบบนิเวศของแนวปะการัง นอกจากนี้ยังรวมถึงชั้นสารอาหารที่สร้างขึ้นโดยใช้แบบจำลอง InVEST NDR ซึ่งพิจารณาแหล่งไนโตรเจนและฟอสฟอรัสอย่างกว้างๆ
  • แผนที่แอลเลนคอรัลซึ่งใช้ภาพถ่ายดาวเทียมความละเอียดสูงและการวิเคราะห์ขั้นสูงเพื่อสร้างแผนที่แนวปะการังของโลกในรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน มีการเพิ่มชั้นความขุ่นใหม่ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์สำหรับการตรวจสอบคุณภาพน้ำ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้สนับสนุนวิทยาศาสตร์ การจัดการ การอนุรักษ์ และนโยบายแนวปะการังทั่วโลก

การติดตามสามารถแจ้งกฎระเบียบเกี่ยวกับน้ำเสียได้อย่างไร

กฎระเบียบสามารถช่วยในการบรรเทามลพิษทางน้ำเสียได้ เช่น การให้ข้อมูลเกี่ยวกับเกณฑ์มลพิษ การจัดทำกฎระเบียบท้องถิ่นเพื่อป้องกันไม่ให้สารปนเปื้อนที่เกิดจากน้ำเสียถึงเกณฑ์สามารถนำไปใช้ได้ ด้วยเกณฑ์มลพิษที่กำหนดไว้ ชุมชนสามารถระบุได้ดีขึ้นว่าเมื่อใดควรดำเนินการตอบสนองเฉพาะ เช่น การปิดชายหาดเพื่อพักผ่อนหย่อนใจ หรือออกคำแนะนำเรื่องน้ำเดือด อย่างไรก็ตาม ความไม่สอดคล้องกันด้านกฎระเบียบอาจทำให้เกิดความท้าทายที่ซับซ้อนสำหรับผู้จัดการน้ำเสียที่สร้างเกณฑ์ขั้นต่ำที่ท้าทายในการสร้างและบังคับใช้

สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา (EPA) ใช้เครื่องมือหลายอย่างเพื่อกำหนดเกณฑ์การปนเปื้อนสำหรับแหล่งน้ำและสิ่งมีชีวิตในน้ำ เกณฑ์ที่ใช้โดยทั่วไปคือปริมาณน้ำสูงสุดต่อวันทั้งหมด หรือ TMDL ซึ่งจำกัดปริมาณของสารปนเปื้อนเฉพาะที่อนุญาตให้เข้าสู่แหล่งน้ำ ซึ่งจะมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสิ่งปนเปื้อนในน้ำเสียที่ได้มาจาก แหล่งที่มาที่ไม่ใช่จุด. เครื่องมือ EPA เพิ่มเติมบางส่วนประกอบด้วยชั้นข้อมูลสารอาหาร (นปท) โปรแกรมการสร้างแบบจำลองคุณภาพน้ำ (WASP) และเครื่องมือวินิจฉัยความบกพร่องทางชีวภาพ (แคดดิส). เครื่องมือเหล่านี้สามารถช่วยให้ผู้จัดการระบุและบังคับใช้เกณฑ์มลพิษทางน้ำเสียได้

Translate »