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水質分析實驗,除一般觀測方式的檢測外,絕大部分的實驗都涉及化學變化,因此在檢測過程中必須遵守一般實驗的規則,並要注意實驗過程中的細節,否則將導致水樣檢測錯誤等狀況。此外,水質指標中的酸鹼度(pH)、電導度、溶氧等,也常是一般化學、分生實驗所需測試的參數,故列出基本實驗步驟與幾項水質分析參數作為參考:
導電度/比電阻
導電度(electrical conductivity , E.C)是量測水樣導電能力之強弱,為將電流通過1平方公分斷面積,長1之液柱時電阻(resistance)之倒數,單位為毫姆歐/公分或微姆歐/公分表示。導電度的大小與水中解離之離子含量之多寡以及溫度有關。導電能力和溶液中的離子之有無,離子濃度、活性、價數,及離子間相對濃度有關,和溶液的溫度也有關係。因此測定時,最好使用水浴維持在25±0.5 ℃,否則需校正溫度偏差,並以25 ℃之校正值表示之。
針對實驗室使用者,通常可選擇EZDO的PL-700PC或METTLER的F30/FP30,即可測量導電度。不過不同純度的水樣,需搭配相對應K值的電極,建議選擇購買前,歡迎來電討論確認適用性。另外我司也提供高精度的導電度標準液,使實驗結果更佳準確。
濁度
係指水樣的混濁程度,基本上濁度是一個水樣之光學性質,水樣中有懸浮物質存在時,可散射光線,其散射強度與懸浮物質之量及性質有關。會造成混濁度的懸浮物質,種類相當多,諸如黏粒、粉粒、有機物、浮游生物、微生物等,其大小從小的膠狀分子(1~100nm),到大而分散的懸浮物質不等。濁度計是利用光線的穿透程度,當水中因色度或SS而導致水質的不透明,而阻礙光線的穿透,其光線穿透率經過換算所得之數值,稱之為濁度,單位為NTU。
攜帶型的儀器推薦使用WATER I.D.的濁度分析儀,搭配其專屬配件組,可有效測量數值。經濟款的濁度計則可選擇EZDO的TUB-430,另外亦可考慮安裝線上型儀表,如OPTEX的TSC-10,以利長時間監測。另外我司也提供高精度的濁度標準液,使實驗結果更佳準確。
總固體物(TS) / 懸浮固體物(SS) / 揮發性固體物(VS)
總固體物(total solid, T.S.)是指將水樣蒸發後,其殘留物質再某一溫度之下乾燥所得者。總固體物包括兩部分,若將水分先經過一個過濾設備,則存留在過濾設備上之固形物,經一定溫度乾燥所得之部分稱為懸浮固體物(SS),其中減少的重量為揮發性固體物(VS),另外從濾液經一定溫度乾燥後所得之部分稱為總溶解固體物(DS)。過濾器形式、濾紙孔隙大小、孔隙率、面積及厚度均會影響過濾結果,不僅如此,水樣的物理性質、固形物之粒徑大小定為2.0微米,水樣留存在此空隙大小濾紙之固形物經特定條件測出之部分稱為懸浮固體。
根據環檢所標準公告方法,水中固體物的測量必須採用過濾、烘乾、秤重的步驟,故需選用濾紙、精密天平、烘箱,及抽氣過濾裝置等,進行實驗以取得測定數值。
酸度/鹼度
酸度係指水中能與鹼發生中和作用的物質的總量;反之鹼度則是能與酸發生中和作用的物質的總量。這兩樣參數廣泛應用於食品、化工、環工領域,通常作為水質調適能力之指標。一般酸度與鹼度實驗會採用滴定法來測試,如指示劑、電位差方法,所以建議可選用電位差自動滴定儀,以及PrimeLab2.0。
化學需氧量(COD)
化學需氧量係指一升水體中所含的環原性物質,在一定條件下被氧化劑氧化時,所消耗的氧化劑量,結果折算成氧的毫克數,單位為mg/L或ppm。COD值的大小可表示水中有機物的多少,用以指示水中有機物污染的程度。由於COD測量時間較短且容易,故需要迅速得到水質資料以供分析研判時,測定尤具實用價值。
較常見的檢驗方法以重鉻酸鉀法、高錳酸鉀法為主,其中重鉻酸鉀的氧化率多數可達90%,比高錳酸鉀的40%高出許多且再現性較好,因此廣泛應用於工業廢水的測量;高錳酸鉀法則較常應用於較清潔水體的測量。
量測的儀器推薦使用WATER I.D.的COD分析儀,搭配其專屬試劑,可有效測量數值。亦或用水質測試包,快速比色取得概略數值。我司亦有提供線上型COD設備,以利長時間監測,歡迎來電洽詢。
色度
當水樣去除濁度後,所測得之色度稱為真色(true color);若未除去濁度時,所測得之色度稱為外觀色(apparent color)。檢測色度時,通常利用分光光度計在590 nm、540 nm、438 nm三個波長測量光透率,由透光率計算Tristimulus Value及Munsell Value,最後利用Adams-Nickerson chromatic公式求得數值。一個色度單位為1 mg鉑以氯鉑酸根離子態存在於1L水溶液中時所產生之色度。
攜帶型的儀器推薦使用WATER I.D.的PrimeLab2.0,可有效測量數值。或是更精準的桌上型分光光度計,使實驗結果更佳準確,歡迎來電洽詢。。
總氮 / 氨氮
氮是一切生物都必須的營養元素,與一切生命之過程與新生原生質有關,其中原生質主要由蛋白質組成,而氮元素為其特性成分。此外,氮元素尚為其他很多在新陳代謝及種種生理作用上重要化合物的成分。環境水中氮化合物存在的形態,主要為有機態氮、氨態氮(NH3-N)、亞硝酸態氮(NO2--N)及硝酸態氨(NO3--N)。各種形式的氮化合物在水中通過生物化學反應而相互轉化,從而組成氮的循環。有機氮和氨氮之和稱為凱式氮,而總氮是指凱氏氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽之和。
在環境污染上,氮的污染亦日益受到重視,包括造成水體優氧化、生態平衡及衛生上的問題等,因此總氮(<15ppm)與氨氮濃度均為重要水質參數之一。
量測的儀器推薦使用WATER I.D.的PrimeLab2.0,搭配其專屬試劑,可有效測量總氮或氨氮數值。我司亦有提供線上型氨氮設備,以利長時間監測,歡迎來電洽詢。
陰離子
係指原子獲得了額外的電子,使得整個原子的電子數比質子數多,形成帶負電的粒子。水中的氯離子、氟離子、硫酸根離子等,常在許多化學實驗中需測量。實驗方法一般如離子層析法、離子電位測定等。除液相層析儀(HPLC)、離子層析儀(IC)等,也可選用相關的離子選擇電極與儀器,便可有效測得數值。
金屬離子
重金屬係指密度大,且絕大部份在週期素中屬於過渡元素之重金屬化合物及其離子,如鎘(Cd)、銅(Cu)、鋅(Zn)…等元素;而微量元素是指在環境中含量甚低,但往往對植物及生物體正常生長卻是不可缺少之元素,如鈷(Co)、硼(B)…等元素。水中之重金屬及微量元素若含量太高,則通常往往會對水體中生物造成危害,或經由食物鏈中之生物累積現象,而對人體或高等動植物產生毒害,因此,許多水體用水或標的用水均定有管制標準。
量測部分金屬離子,如: 鉻、銅、鋅、鎳等,推薦使用WATER I.D.的PrimeLab2.0,搭配其專屬試劑,可有效測量數值。但是有些元素的測量必須使用較高階的儀器,若有需求歡迎來電洽詢。
微生物檢測
總生菌數顧名思義為水中的細菌數量,細菌為造成人體疾病重要的因素,故確保水中未有過量的菌種,才能避免感染等問題。
大腸桿菌為一群常見寄生於動物腸道的短桿狀細菌,糞便中即含有大量的大腸桿菌群。這些細菌大部分並不會引起疾病,但可以用來做為水體受到糞便污染的一種指標。由於大腸桿菌在水中無法直接繁殖,而溫血動物糞便中普遍含有這類細菌,因此若於水中檢測出大量大腸桿菌,表示水體在短時間內曾受人類或動物排泄物污染。由於大腸桿菌與其他致病菌同樣來自溫血動物,而其在水中的生存時間較致病菌長,若在水中未檢驗出大腸桿菌群,則這個水體含有其他致病菌的機會更小,因此大腸桿菌群為評估水體品質的一項常用生物指標。
若想自行快速量測生菌數與大腸桿菌,推薦可使用微生物快篩測試組,如培養基類型的Bacteria Testing、乾式薄膜Compact Dry TC 與 Compact Dry EC,以及螢光法EC BLUE。另外也可考慮使用ATP冷光儀(與微生物測量有相關性),了解殺菌或清洗效果。