การวิเคราะห์คุณภาพน้ำ

การวเิ คราะห์คณุ ภาพนา้ อาจารย์ ดร.สทุ ธริ กั ษ์ อว้ นศริ ิ สาขาวชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภฏั หมูบ่ า้ นจอม1บงึ

การวิเคราะหค์ ณุ ภาพนา้1. การหาคา่ ออกซเิ จนที่ละลายในน้า (DO)2. การหาคา่ ความต้องการออกซเิ จนทางชีวภาพ (BOD)3. การหาคา่ ความตอ้ งการออกซิเจนทางเคมี (COD)4. การวเิ คราะหห์ าโลหะหนักและยาฆ่าแมลง 2

1. การหาค่าออกซเิ จนทล่ี ะลายในนา้ (DO)DO คอื อะไร??? DO หรอื Dissolved Oxygen หรือ การหาคา่ ออกซเิ จนละลาย คอื การหาปรมิ าณออกซเิ จนซึ่งละลายอยใู่ นน้า เป็นลักษณะสา้ คญั ทีจ่ ะบอกใหท้ ราบว่านา้ นน้ั มีความเหมาะสมเพียงใดต่อการ ด้ารงชวี ิตของสิ่งมชี ีวติ ในนา้ และแนวการเปลยี่ นแปลงที่เกดิ ขึน้ ในนา้ วา่ เป็น แบบใชอ้ อกซิเจนอิสระ (aerobic) หรือไมใ่ ชอ้ อกซเิ จนอสิ ระ(anaerobic) ปรมิ าณออกซเิ จนซึ่งละลายในนา้ มีความสัมพนั ธก์ บั 1. อุณหภมู ิของน้า 2. ความดันบรรยากาศ 3. สิ่งเจือปนในน้า (impurities) 3

ท้าไมตอ้ งหาออกซเิ จน ??? - ออกซิเจนเป็นก๊าซท่ีมีความส้าคัญต่อการดา้ รงชวี ติ ของส่งิ มชี วี ติ ตา่ งๆ ทง้ั ท่อี าศัยอยู่บนพน้ื ดินและในนา้ - ส่ิงมชี วี ติ ในน้าไดร้ ับออกซิเจนจากการสงั เคราะหแ์ สงของพชื ทป่ี ลอ่ ย ออกซิเจนอสิ ระออกมาละลายอย่ใู นนา้ และจากการแพร่ของออกซิเจนจาก บรรยากาศลงส่พู ื้นน้า - ออกซเิ จนเปน็ กา๊ ซทลี่ ะลายน้าได้นอ้ ยมากและไม่ท้าปฏกิ ริ ิยาทาง เคมีกับนา้ การละลายของ ออกซเิ จนข้นึ อยู่กับความดัน อณุ หภมู ิและปริมาณ ของแข็งละลายในน้า 4

- ปริมาณออกซเิ จนในนา้ ธรรมชาติและน้าเสียข้ึนอยูก่ ับลกั ษณะทางเคมี กายภาพ และกระบวนการชีวเคมีในส่งิ มชี วี ิต - ค่าออกซิเจนละลายมคี วามส้าคัญ ใช้บอกใหท้ ราบได้วา่ น้าน้นั มีความเหมาะสมเพยี งใดต่อการด้ารงชีวติ ของสง่ิ มีชีวติ ในน้าและใช้ในการควบคมุ ระบบบ้าบัดน้าเสียและมลภาวะทางน้า 5

ปริมาณออกซเิ จนทล่ี ะลายในนา้- การสงั เคราะหแ์ สงของแพลงกต์ อนพชื photoplankton6CO2 + 6H2O ----------> C6H12O6 + พลงั งาน + O2 light- การหายใจของสงิ่ มชี วี ติ และกระบวนการยอ่ ยสารอนิ ทรยี ์ ทเ่ี กดิ จากจลุ นิ ทรยี ์รวมท้ังการทา้ ปฏกิ ิริยากับสารอนินทรีย์ตา่ ง ๆ ทมี่ อี ยู่ในน้าท้าให้แหล่งน้าสญู เสยี ออกซเิ จน 6

- แพลงกต์ อนพชื ตาย หรือลดลง หรือมีนอ้ ย ทา้ ใหเ้ กิดสาเหตุท่ีทา้ ใหแ้ หลง่ น้าขาดออกซเิ จน อาจเกดิ จากผสู้ ร้าง คือ อาจเน่อื งจากไม่มีแดดตดิ ต่อกันหลายวนัน้าขุ่นเพราะตะกอนดนิ ขาดแร่ธาตทุ ่ีจา้ เปน็ ต่อการเจรญิ เตบิ โตของแพลงก์ตอนพชื มีการใชส้ ารเคมีท่ีเปน็ พิษต่อแพลงกต์ อนพชื หรือผใู้ ชม้ มี ากเกินไป เชน่ เกดิphytoplankton bloom 7

- ในภาวะทั่วไปช่วงเวลาเชา้ มืดกอ่ นดวงอาทติ ยข์ ึน้ ออกซเิ จนละลายจะ มีคา่ ตา้่ สดุ แล้วคอ่ ยๆ เพ่มิ สงู ขนึ้ ในตอนกลางวนั จนมคี ่าสงู สุดในตอนบา่ ย อนั เน่ืองจากการสังเคราะหแ์ สงของแพลงกต์ อนพืช - ส่วนในตอนกลางคืนไม่มีกระบวนการสงั เคราะหแ์ สงเกดิ ขนึ้ ส่งิ มชี วี ิตต่างๆ ทอ่ี าศัยอยใู่ นน้ามีแตก่ ารใชอ้ อกซเิ จนเพือ่ การหายใจ ทา้ ให้ ออกซเิ จน ละลายค่อยๆ ลดลงอกี ครัง้นา้ ท่ีมีออกซเิ จนละลายอยเู่ ตม็ ที่ (อยู่ในสมดลุ พอดี) เรยี กวา่ อิ่มตวั (saturation)น้าที่มอี อกซเิ จนละลายอยนู่ อ้ ย เรียกวา่ ยงั ไมอ่ ่ิมตวั (unsaturation)นา้ ทีม่ ีออกซเิ จนละลายอยู่มากกวา่ สมดุลเรยี กวา่ อมิ่ ตัวเกนิ ไป (oversaturation) 8

9

ระดับความอิม่ ตวั ของออกซิเจนในน้าแสดงไดใ้ นรูปของ % อิม่ ตวั ดงั นี้ ความเข้มข้นอม่ิ ตวั ของออกซเิ จนในนา้ (Cs) = 472.2-2.65 S (33.5+T) เมื่อ Cs = ความเขม้ ข้นอ่ิมตัว (มลิ ลกิ รมั /ลิตร) S = ความเข้มขน้ ของเกลือ (salinity) (กรมั /ลติ ร) T = อณุ หภูมขิ องน้า (องศาเซลเซยี ส) ซึ่งปกตอิ อกซเิ จนจะละลายนา้ ไดส้ งู สดุ เพยี ง 7.6 ppm ที่ 30 °C 10

- ปรมิ าณออกซเิ จนทล่ี ะลายในน้าจะขน้ึ อยกู่ ับ อณุ หภูมแิ ละ Cl-เมอื่ อณุ หภูมิเพิ่มการละลายของออกซเิ จนในน้าลดลง - เมื่ออตั ราการยอ่ ยสลายสารอนิ ทรยี ์ ในน้าเพม่ิ ขึ้นหมายความว่าความต้องการออกซเิ จนจะเพิ่มขน้ึ เม่อื อุณหภูมสิ งู ขนึ้ ในขณะที่ออกซิเจนละลายในนา้ ไดน้ อ้ ยลง- น้าทม่ี ี Cl- สูง คือ เป็นนา้ ที่มีความเคม็ สูงตาม ปรมิ าณของ Cl- - ความสามารถในการละลายของออกซิเจนจะลดลง คอื การละลายของออกซเิ จนข้ึนอยู่กับปรมิ าณ Cl- ในน้า ถา้ ในนา้ น้ันมีออกซิเจนละลายอยเู่ ตม็ ทกี่ จ็ ะเกดิเปน็ DO saturation ซึ่งก็คือเกดิ ในภาวะท่ีอณุ หภูมิทเี่ หมาะสมและปรมิ าณคลอไรด์ในน้าท่ีพอเหมาะ- ถา้ แหล่งน้าน้นั มอี ณุ หภมู ิสงู ขึ้นและมีปรมิ าณคลอไรด์ท่เี พิ่มข้ึนคา่ DO จะต่้าลงแสดงวา่ ค่าDO ยังไม่อิ่มตัว (unsaturation) และน้าทม่ี ีออกซิเจน ละลายอยู่มากกวา่ สมดลุ เรียกว่า อ่มิ ตวั เกินไป (oversaturation) 11

วิธวี เิ คราะหอ์ อกซเิ จนทลี่ ะลายในนา้ มนั มกี ว่ี ธิ กี นั แน่ ???วธิ ีวเิ คราะห์ออกซเิ จนที่ละลายในน้า สามารถแบง่ ออกเปน็ 3 วธิ ีคอื 1. วิธไี อโอเมตรกิ หรอื วิธีวินเคลอ (Winkler) 2. วธิ ีเอไซดแ์ บบปรับปรงุ (Azide Modification) หรอื วธิ ีวนิ เคลอแบบปรับปรงุ 3. วิธเี มมเบรนอิเล็กโทรด 12

DO สา้ คญั อยา่ งไร ??? 1. คา่ DO ในล้านา้ ธรรมชาติ จะเปน็ ตวั ชถ้ี ึงความสามารถของน้าท่ีจะรับการ ถา่ ยเทของเสียหรอื การฟอกตัวเองใหบ้ ริสุทธ์ิตามธรรมชาตินอกจากน้ยี ังแสดง ถงึ ความเหมาะสมตอ่ การเจริญเติบโตของปลาและสตั ว์นา้ อ่ืนๆ (เชน่ ไมค่ วร < 5 mg/L) 2. ชว่ ยในการควบคุมอัตราเรว็ ของปฏกิ ริ ิยาในกระบวนการบา้ บดั นา้เสยี แบบใชอ้ ากาศ เพื่อใหแ้ นใ่ จวา่ ยังคงรกั ษาสภาวะ aerobic ไว้ได้ และปอ้ งกันการใหอ้ ากาศมากเกินควร 13

3. ใชส้ ้าหรับหาค่า BOD 4. ใช้ในการควบคุมการกัดกร่อนของเหล็กในทอ่ น้าประปา และหมอ้ต้มน้า เพราะพบวา่ ออกซเิ จนในน้าท้าใหเ้ กิดการกัดกรอ่ น (corrosion)ดังนนั้ จงึ ไม่ควร มี DO เลยในหมอ้ ตม้ น้า (แตถ่ ้าความดันตา่้ กวา่ 250 psi มีDO ได้ 0.015 ppm) 14

น้าในธรรมชาตทิ ว่ั ไปปกตจิ ะมีคา่ DO ประมาณ 5-7 mg/L - มาตรฐานน้าทีม่ ีคุณภาพดี จะมคี า่ DO ประมาณ 5 – 8 mg/L - น้าเสีย จะมีค่า DO ต้่ากวา่ 3 mg/L - ปริมาณออกซเิ จนในนา้ ส้าหรับสัตว์นา้ ต้า่ กว่า 4 mg/L ปลาตายหมด - ต้า่ กวา่ 4 -6 mg/L ปลาจ้านวนนอ้ ยมากๆ สามารถด้ารงชวี ติ อยูไ่ ด้ - ต่า้ กว่า 6.5 – 9.5 mg/L ปลาตวั ใหญส่ ามารถด้ารงชวี ิตอยูไ่ ด้ ปลาตัวเลก็ ๆอยูไ่ ม่ได้ - ต่้ากว่า 9.5 – 12 mg/L ปลาทกุ ขนาดสามารถดา้ รงชวี ิตอยไู่ ด้ 15

การวดั ออกซเิ จนในนา้ เพอื่ ประโยชนใ์ นดา้ นตา่ งๆ•อตุ สาหกรรมการเพาะเลีย้ งสัตว์น้า การวัดออกซเิ จนในนา้ เปน็ การตรวจคณุ ภาพน้าทม่ี ีผลส้าคญั ตอ่ การด้ารงชีวิตของสตั วน์ ้า• มาตรฐานน้าดืม่ ระดับ DO 8 -9 mg/L คุณภาพน้าดี ใช้ส้าหรับการอปุ โภคบรโิ ภคระดบั DO (mg/L) คุณภาพของนา้ การใชป้ ระโยชน์8-9 ดี ใช้ในอุปโภค บรโิ ภค6.7-8 เร่มิ มกี ารปนเปอ้ื น4.5-6.7 ปนเป้ือนปานกลาง ใช้ในการอุปโภคต่า้ กวา่ 4.5 มกี ารปนเปื้อนมาก ใช้ในการเกษตรกรรมและอุตสาหกรรม พืชและสตั วน์ ้าเร่มิ ได้รบั อันตรายใช้ ประโยชน์ได้น้อยตา้่ กวา่ 4 น้าอยใู่ นภาวะวิกฤติ พชื และสัตว์นา้ ไดร้ ับอันตราย ใช้ ประโยชนไ์ มไ่ ด้ต่้ากว่า 2 น้าอยู่ในภาวะวกิ ฤติ พชื และสัตว์น้าไมส่ ามารถมชี ีวติ อยไู่ ด้ใช้ ประโยชน์ไมไ่ ดเ้ ลย 16

2. การหาคา่ ความตอ้ งการออกซเิ จนทางชวี ภาพ (BOD)BOD คอื อะไร??? บโี อดี (BOD = Biochemical Oxygen Demand ) คือ ปริมาณออกซิเจนอิสระทจ่ี ุลชพี ตอ้ งการใชใ้ นขบวนการยอ่ ยสลายสารอนิ ทรีย์ ซึง่ ใชเ้ ปน็ดชั นีชค้ี วามสกปรกของแหลง่ น้า (ในเวลา 5 วนั ทีอ่ ุณหภมู ิ 20 องศาเซลเซยี ส) - ค่า BOD มหี น่วยเปน็ มิลลกิ รัม/ลติ ร หรอื มิลลกิ รัมของออกซเิ จนต่อนา้ 1 ลติ ร - ค่า BOD (อ่านวา่ บีโอดี) ถกู น้ามาเปน็ คา่ หน่งึ เพอ่ื บ่งบอกคณุ ภาพของน้า ซงึ่ ใชก้ นั มากในอุตสาหกรรมการบ้าบดั น้าเสีย - ถ้าคา่ BOD สงู แสดงว่าน้านนั้ ต้องการออกซเิ จนจา้ นวนมากเพ่อื ให้จุลินทรยี ์ยอ่ ยสลายสารอนิ ทรยี ใ์ นน้า แสดงวา่ น้านั้นมีคุณภาพไมด่ ี ซงึ่ ตรงข้ามกับคา่ BOD ต้า่ แสดงว่าน้าน้นั มคี ุณภาพดีกวา่ 17

ปฏิกิรยิ าเคมแี สดงการย่อยสลายสารอินทรยี ภ์ ายใต้สภาวะทม่ี อี อกซิเจน คาร์โบไฮเดรต + O2 aerobic bacteria CO2 + H2O โปรตีน + O2 aerobic bacteria CO2 + NH3 18

ในทางตรงกนั ข้าม ถา้ มีสงิ่ สกปรกในน้ามากเกินไป aerobic bacteriaจะเจรญิ เติบโตมากและใชอ้ อกซเิ จนในน้าหมด และเมอื่ ออกซเิ จนในน้ามีสภาพเปน็ศูนย์ aerobic bacteria จะตาย และจะมี anaerobic bacteriaเจริญเตบิ โตแทนและยอ่ ยสลายสารอินทรียโ์ ดยไม่ใช้ออกซเิ จน ใหผ้ ลิตภัณฑ์สุดทา้ ยเปน็ มลพษิ กอ่ ใหเ้ กิดน้าสดี ้าคล้า มกี ลิ่นเหมน็ เน่ืองจากเกิดปฏกิ ิริยาดังสมการคาร์โบไฮเดรต anaerobic bacteria CH4 + CO2 + H2SH2S + Fe2+ FeS (ตะกอนสดี า้ ) 19

การวิเคราะห์ค่า BOD เปน็ การวเิ คราะหท์ ่เี กย่ี วข้องกับจุลินทรยี ์ในน้า ดงั น้นั จึงจ้าเป็นต้องทา้ ใหน้ ้ามสี ภาพที่เหมาะสมตอ่ การเจรญิ เตบิ โตของจลุ ินทรีย์ด้วย เชน่ ไม่มสี ารพษิ แต่มอี าหารเสรมิ ท่ีเพยี งพอ สา้ หรับการเจรญิ เตบิ โตรวมทงั้ ตอ้ งมปี ริมาณจุลินทรยี ์ทมี่ ากพอจะท้าการวเิ คราะห์หากไมม่ ีหรอื มีจลุ ินทรีย์ปริมาณนอ้ ยเกินไปควรเตมิ เชือ้ จุลนิ ทรีย์ หรือ หัวเชือ้(seed) ลงไปเพ่ิม เพื่อให้มจี ลุ นิ ทรีย์ปรมิ าณมากเพยี งพอตอ่ การวเิ คราะห์ 20

การวเิ คราะหห์ าคา่ BOD การวิเคราะห์หาค่า BOD ทีใ่ ชก้ นั โดยทว่ั ไปเรียกวา่ Dilution BOD ซง่ึ เป็นวิธมี าตรฐานของ EPA ซึง่ มวี ิธกี ารทา้ ดังนี้ 1. นา้ ตัวอยา่ งน้าท่ีเตรียมพรอ้ มส้าหรบั การนา้ มาวเิ คราะหแ์ ลว้ มาปรับ อณุ หภมู ิให้ไดป้ ระมาณ 20 องศาเซลเซียส 2. เติมอากาศให้มีออกซเิ จนอมิ่ ตัว (ใชเ้ วลาประมาณ 5 - 10 นาท)ี 3. รินตัวอยา่ งนา้ ลงในขวด BOD จนเตม็ อยา่ งน้อย 3 ขวด โดยจะตอ้ งระวังไม่ให้มฟี องอากาศภายในขวด จากนัน้ ปิดจกุ ใหส้ นทิ แล้วนา้ ขวด หนง่ึ มาหาปริมาณออกซเิ จนละลาย (Dissolved Oxygen) กอ่ น ส่วนอกี สองขวด นา้ ไปบ่มที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 5 วัน 21

4. หลงั จาก 5 วนั แลว้ น้าตวั อยา่ งน้าที่บม่ มาหาปริมาณออกซเิ จนละลายทเี่ หลืออยู่ 5. การค้านวณ BOD = D1 - D2 เมื่อ BOD = คา่ บโี อดี (มิลลกิ รมั /ลิตร) D1 = ปรมิ าณออกซเิ จนละลายท่วี ดั ไดใ้ นวันแรก (มิลลิกรัม/ลติ ร) D2 = ปริมาณออกซิเจนละลายท่วี ัดไดใ้ นวนั ท่ี 5 (มลิ ลิกรัม/ลิตร) 22

- วิธกี ารวดั ขา้ งตน้ นีจ้ ะใชใ้ นกรณีที่คาดวา่ ตวั อย่างน้ามคี ่า BOD นอ้ ยกวา่ 7 มิลลิกรมั /ลิตร ซงึ่ ถือเปน็ นา้ ที่มคี วามสกปรกไมม่ าก แต่หากในกรณที ี่คาดวา่ ตวั อย่างน้ามีความสกปรกสูง หรือมีค่า BOD มากกวา่ 7 มลิ ลกิ รมั /ลติ ร จะต้องน้าตัวอยา่ งนา้ มาเจือจางก่อน เพราะออกซเิ จนในนา้ มีไม่เพียงพอส้าหรบั จุลนิ ทรยี ์เพ่อื ใช้ในการยอ่ ยสลาย - กรณที า้ ใหต้ ัวอย่างน้าที่สกปรกเจอื จางลง ใช้นา้ ผสมลงไปเพอ่ื เจือจาง ซงึ่ จะต้องเจอื จางจนท้าใหน้ ้ามคี า่ BOD ต่้ากวา่ 7 มิลลกิ รัม/ลิตร และควรทา้ หลายๆ ความเขม้ ข้น (โดยทั่วไปไมน่ ้อยกวา่ 3 ความเขม้ ขน้ ) 23

- สา้ หรบั อัตราสว่ นในการผสมเจือจางอาจจะประมาณการได้จากชนดิ ของตวั อย่างลักษณะของตวั อยา่ ง หรือขอ้ มูลของแหลง่ น้า จากน้นั ทา้ การวัด โดยวธิ เี ดียวกัน แตเ่ วลาค้านวณจะตอ้ งน้าค่าการเจอื จางมาร่วมค้านวณ 24

3. การหาคา่ ความตอ้ งการออกซเิ จนทางเคมี (COD) COD หรอื Chemical Oxygen Demand หมายถงึ ปรมิ าณออกซิเจนท้งั หมดที่ต้องการใชเ้ พ่ือออกซิเดชนั สารอนิ ทรยี ใ์ นน้าใหเ้ ป็นคาร์บอนไดออกไซด์และนา้ โดยใช้หลกั การว่า สารประกอบอนิ ทรีย์เกอื บทุกชนดิ จะถูกออกซไิ ดซ์ด้วย Strong Oxidizing Agents (K2Cr2O7) ภายใต้สภาวะทีเ่ ปน็ กรด 25

- คา่ COD มกั จะมคี ่าสูงกว่า BOD เนอ่ื งจาก COD ไมส่ ามารถแยกความแตกต่างระหวา่ งสารอินทรีย์ท่ีถกู ย่อยสลายทางชีวภาพและสารที่ยากตอ่ การย่อยสลายทางชีวภาพได้ แต่มขี ้อดีคอื ใช้เวลาในการวเิ คราะห์เพยี ง 3 ชม. เท่าน้ัน - ค่า COD มคี วามสา้ คญั ในการวเิ คราะห์คณุ ภาพน้าท้งิ การคุมระบบบ้าบัดน้าเสยี การตรวจสอบคุณภาพของน้าในแหลง่ น้าเชน่ เดยี วกบั ค่าBOD และยงั สามารถใช้ในการประเมนิ ค่า BOD อยา่ งคร่าวๆ ได้ น้าทีม่ ีคา่ ซีโอดีสงู แสดงว่ามีการปนเปือ้ นด้วยสารอนิ ทรยี ์สงู สกปรกมาก 26

-----> หลกั การของซโี อดจี ะคลา้ ยกับ Biological Oxegen Demand หรอืบีโอดี คือ สารอนิ ทรียใ์ นนา้ จะถกู ออกซิไดส์จนได้คาร์บอนไดออกไซด์กบั นา้แต่แตกตา่ งกนั ที่ แทนทจ่ี ะใช้สารเคมีค่าบโี อดตี ้องใช้จลุ นิ ทรีย์ คือ แบคทเี รีย (bacteria) ในการยอ่ ยสลาย สว่ นซีโอดใี ชอ้ อกซิไดซงิ เอเจนต์ และค่าซโี อดี รวมสารอนิ ทรีย์ท่ไี มส่ ามารถยอ่ ยสลายโดยแบคทเี รยี และสารพษิ ซึ่งยบั ยั้งการทดสอบบโี อดี ดงั น้ันคา่ ซโี อดจี งึ สงู กวา่คา่ บีโอดเี สมอ และสามารถนา้ ไปประมาณค่าบีโอดีของตัวอยา่ งใชบ้ อกความสกปรกของน้าเสียจากโรงงานอตุ สาหกรรมตา่ งๆ หรือจากบ้านเรอื นได้ 27

ประโยชนค์ า่ COD - ใช้เปน็ ขอ้ มลู เพอื่ ออกแบบระบบบา้ บดั นา้ เสีย (waste water treatment) เพ่ือหาปรมิ าณอากาศ ทต่ี ้องการเติมในถงั เตมิ อากาศ (aeration tank) ของระบบ activated sludge process - ใช้พจิ ารณารว่ มกบั คา่ บโี อดี ทา้ ใหบ้ อกไดว้ ่านา้ เสียมีแนวโน้มใน การย่อยสลายโดยวธิ ีทางชีววทิ ยาไดย้ ากหรอื ง่ายเพยี งใด - ใช้ในการประมาณค่าบโี อดีอย่างคร่าวๆ ถา้ ร้แู หล่งก้าเนิดหรือ ทมี่ าของตวั อยา่ งน้าเสยี - ผลการวิเคราะหค์ า่ ซีโอดีเมอื่ พิจารณารว่ มกบั ค่าบโี อดสี ามารถ บอกได้ว่าน้าน้นั มีสารพิษหรือไม่ 28

การวเิ คราะหห์ าคา่ COD 1. น้าตัวอยา่ ง 20 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร ใส่ลงในขวดกน้ กลมเติม 0.25 NK2Cr2O7 จ้านวน 10 ลูกบาศก์เซนตเิ มตร แลว้ ค่อยเติมกรดซัลฟวิ ริกซง่ึ มี Ag2SO4ปนอยู่จ้านวน 30 ลูกบาศก์เซนติเมตร ใสล่ กู แกว้ ลงไป 5-6 เมด็ เพือ่ ป้องกนั ไมใ่ ห้เกิดการเดือดรุนแรงก่อนทา้ การรฟี ลกั ซจ์ ะตอ้ งทา้ ใหส้ ารละลายในขวดผสมใหเ้ ข้ากนั เสยี กอ่ น มิฉะนั้นสารละลายในส่วนผสมจะพงุ่ ออกมาจากเครอื่ งควบแนน่ 2. นา้ ขวดรฟี ลกั ซ์ไปตอ่ กบั เครือ่ งควบแน่น แล้วต้มให้เดือดเปน็ เวลานาน 2ช่ัวโมง ทิ้งไว้ให้เยน็ แล้วจึงนา้ มาไทเทรตหาปรมิ าณ K2Cr2O7 ทมี่ ากเกนิ พอด้วยสารละลายแอมโมเนียมเฟอรัสซัลเฟต โดยใช้เฟอโรอนิ เปน็ อินดิเคเตอร์ การเปลี่ยนสขี องจุดยุติจะเปล่ียนจากสนี ้าเงนิ เขียวเปน็ สนี ้าตาลแดง 29

3. การทา้ Blank ควรท้าพรอ้ มกับตัวอยา่ ง ใช้น้ากลัน่ 20 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร แทนตวั อยา่ งเตมิ รีเอเจนต์ตา่ งๆ ทใ่ี ช้และท้าการรฟี ลักซ์เช่นเดียวกบัตัวอยา่ งทกุ ประการ หมายเหตุ กรณีท่วี ิเคราะห์ตวั อยา่ งมีค่า COD นอ้ ยกว่า 50 มิลลิกรมัตอ่ ลกู บาศก์เดซิเมตร วิธกี ารวเิ คราะหเ์ หมอื นเดิม แตเ่ ปล่ยี นความเขม้ ข้นของสารละลายมาตรฐาน คอื 1. ใช้สารละลาย K2Cr2O7 เจือจางเป็น 0.025 N 2. การไทเทรตหลังจากรีฟลักซ์แลว้ ใชส้ ารละลายมาตรฐานแอมโมเนียเฟอรสั ซัลเฟตทเ่ี จอื จางเปน็ 0.01 N แทน ในกรณีนีจ้ ะตอ้ งรักษาอัตราส่วนของกรดซัลฟิวรกิ เขม้ ขน้ กบั ตวั อย่างน้าผสมกับ K2Cr2O7 ใหเ้ ป็นอตั ราส่วน 1 : 1 เพราะถ้าใชก้ รดมากหรอื นอ้ ยเกินไปประสิทธิภาพในการออกซิไดส์จะลดลง 30

การคา้ นวณCOD (มิลลิกรัมต่อลูกบาศกเ์ ดซิเมตร) = (a-b) N x 8000 ml. of samplea = ปริมาตรของแอมโมเนยี มเฟอรัสซลั เฟตที่ไทเทรตกบั Blank (ml)b = ปริมาตรของแอมโมเนยี มเฟอรสั ซัลเฟตที่ไทเทรตกับ นา้ ตวั อย่าง(ml)N = ความเข้มขน้ ของแอมโมเนยี มเฟอรัสซัลเฟต 31

ปฏิกิรยิ าเคมที ่ีเกดิ ขนึ้ 3CO2 + 4 Cr3+ + 8 H2O Fe2+ + NH4+ + SO42- สารอนิ ทรยี ์ + 2 Cr2O72- + 16 H+ 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2O Fe(NH4)2(SO4)2. 6 H2O Cr2O72- + Fe2+ + 14 H+ 32

ปรมิ าณคารบ์ อนทมี่ อี ยใู่ นนา้ (TOC)ทโี อซี (Total Organic Carbon, TOC) หมายถงึ ปริมาณคารบ์ อนที่มีอยู่ในนา้ประกอบดว้ ย อนนิ ทรีย์คารบ์ อน (Inorganic Carbon) ไดแ้ ก่คารบ์ อนไดออกไซด์ ไบคารบ์ อเนต และคารบ์ อเนตในน้า และอนิ ทรยี ์คารบ์ อน(Organic Carbon)------> หลักการวเิ คราะห์คา่ ทโี อซี คือ การออกซไิ ดซ์คารบ์ อนในสารอนิ ทรยี ์ใหเ้ ปลี่ยนสภาพไปเป็นก๊าซคารบ์ อนไดออกไซด์ และทา้ การหาปริมาณของกา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์ 33

4. การวเิ คราะหห์ าโลหะหนกั และยาฆา่ แมลง4.1 โลหะหนกั----> โลหะหนักจดั อย่ใู นกลุ่มธาตทุ ่มี คี วามถ่วงจา้ เพาะมากกว่า 4 ขึน้ ไป และสว่ นใหญ่เปน็ ธาตทุ ี่อยู่ในกลุ่ม Transition metals ซงึ่ เป็นพษิ ตอ่ สิง่ มชี วี ติ โลหะหนักเปน็ สารท่ีคงตวั ไม่สามารถสลายตวั ได้ในกระบวนการธรรมชาติ จงึ มีบางส่วนตกตะกอนสะสมอยูใ่ นดิน ดินตะกอนท่อี ยใู่ นน้า รวมถงึ การสะสมอยู่ในสัตวน์ ้า----> โลหะที่ถือว่าเปน็ โลหะหนกั มีความหนาแนน่ เกนิ 5 กรมั ต่อลูกบาศก์เมตร ได้แก่ ดบี กุ สังกะสี ทองแดง ตะกวั่ สารหนู ปรอทเป็นตน้ มีอัตราการสลายตัวช้า ท้าให้สะสมอยูใ่ นสิ่งแวดล้อมไดน้ านและมีโอกาสปนเป้ือนในน้า อากาศ รวมถึงอาหารและเคร่ืองดื่มตา่ งๆ โดยมนุษย์ได้รบั โลหะหนกั เข้าสูร่ ่างกายโดยไม่รู้ตวั และสะสมอยูใ่ นร่างกาย 34

โลหะหนกั เปน็ วัตถดุ บิ ทีถ่ ูกนา้ มาใชใ้ นหลายภาคสว่ น เชน่----> ในดา้ นอุตสาหกรรม ใชใ้ นการผลติ พลาสตกิ พีวีซี สี ถา่ นไฟฉาย----> ในดา้ นการเกษตร โลหะหนกั เป็นส่วนผสมของยาฆ่าแมลงและปุ๋ย----> ในทางการแพทยใ์ ชโ้ ลหะหนกั เป็นส่วนผสมของยา อุปกรณ์ทางการแพทยแ์ ละเครื่องสา้ อาง น้าทิง้ จากกระบวนการผลติ เหล่านีจ้ ึงเป็นปจั จยั ส้าคญั ใหเ้ กดิ ความเสอื่ มโทรมของแหลง่ นา้ ซึ่งเป็นส่ิงสา้ คญั ต่อส่งิ มีชวี ิตในการด้ารงชพี 35

----> ในชวี ิตประจา้ วัน คนเรามีความเสีย่ งต่อการน้าโลหะหนกั เข้าสูร่ า่ งกายผา่ นทางการบรโิ ภคอาหาร หรือดมื่ น้าทีม่ สี ารเหลา่ นป้ี นเปือ้ นอยู่ โดยเฉพาะชมุ ชนท่อี าศยั อย่ใู นบริเวณโรงงานทมี่ ีการลกั ลอบเทของเสียลงดนิ หรอื ลงแม่นา้หรอื มีการก้าจัดกากของเสียอย่างผิดวธิ ี ทั้งนเ้ี น่ืองจากตอ้ งการลดรายจ่าย----> โลหะหนักบางชนิดสามารถใหท้ ้ังคณุ และโทษตอ่ สง่ิ มชี วี ติ ขึน้ กับชนดิของสง่ิ มชี วี ติ และปรมิ าณที่ไดร้ ับเข้าไป ตวั อยา่ งเช่น แบคทีเรียต้องการ โคบอลท์ (Cobalt, Co) ทองแดง (Copper, Cu) แมงกานีส (Manganese,Mn) โมลบิ ดนี ัม (Molybdenum, Mo) แวแนเดียม (Vanadium, V) และสงั กะสี (Zinc, Zn) ในปริมาณที่พอเหมาะตอ่ การเจริญเตบิ โต อย่างไรกต็ ามปริมาณโลหะทม่ี ากเกนิ ไปจะสร้างสง่ิ แวดลอ้ มท่เี ป็นพษิ ต่อจุลนิ ทรีย์เหล่านี้ส่งผลใหไ้ ม่สามารถดา้ รงชวี ติ อยู่ได้ 36

----> ส้าหรับโลหะหนักบางชนิด เช่น ปรอท (Mercury, Hg) และแคดเมียม (Cadmium, Cd) จดั เป็นสารพษิ ต่อร่างกาย และถกู จดั ใหข้ น้ึ บญั ชีด้า (black list) เนอ่ื งจากมีพิษร้ายแรงมากต่อมนษุ ย์Cobalt Copper Manganese MolybdenumVanadium Zinc Mercury Cadmium 37

การก้าจัดโลหะหนกั ออกจากน้าเสียมหี ลายวธิ ีและขั้นตอนข้นึ อยู่กับสภาพของน้าเสียและวัตถุประสงค์ในการบ้าบัด เชน่ การบา้ บัดนา้ เสยี ที่มีความเข้มขน้ ของโลหะหนักสูงใหอ้ ย่ใู นระดบั ท่ีสามารถนา้ กลบั มาด่ืมได้ ตอ้ งอาศยัข้นั ตอนการบา้ บัดหลายขัน้ ตอน ตวั อย่างวธิ กี ารบ้าบัดที่ใชโ้ ดยทวั่ ไปมีดงั นี้ 1. การตกตะกอนโดยใช้สารเคมี (Precipitation) 2. การแยกโดยใช้กระแสไฟฟ้า (Electrolytic Process) 3. การแยกดว้ ยแผน่ membrane (Membrane separation) 4. การบา้ บัดทางชีวภาพ (Biological Process) 5. การใชส้ ารดูดซับ (Adsorption) 6. การแลกเปลย่ี นไอออน (Ion-Exchange) 38

ตารางแสดงตวั อย่างค่ามาตรฐานโลหะหนักในน้าด่มื (U.S. EPA)ชนดิ ของโลหะหนกั ความเขม้ ขน้ ( มลิ ลิกรมั ตอ่ ลติ ร ) ปรอท แคดเมียม 0.002 นิกเกลิ 0.005 แมงกานสี 0.01 0.05 ตะกัว่ 0.05 โครเมียม ทองแดง 0.1 สังกะสี 1 5 39

4.2 สารฆา่ ศตั รพู ชื และสตั ว์ (ยาฆา่ แมลง)สารฆา่ ศตั รพู ชื และสตั ว์ (pesticide) เป็นสารทใ่ี ช้เพือ่ ป้องกัน ทา้ ลาย ไล่ หรือลดปัญหาของศตั รพู ชื และสตั วก์ อ่ ความร้าคาญ - สารฆา่ ศัตรูพืชและสตั ว์ อาจเป็นสารเคมี หรือ สารชวี ภาพ (เช่นไวรสั หรอื แบคทเี รยี ) ที่ใช้ทา้ ลายหรอื ยับยั้งการเจรญิ เติบโตแพรพ่ นั ธุ์ ของสัตว์(แมลง หนู หอย) วชั พืช หรอื จลุ ชีพ ทสี่ ่งผลกระทบกับพืชหลักท่ีเพาะปลูก ให้คุณภาพหรอื ปริมาณต้า่ ลง สารฆา่ ศตั รพู ืชและสัตว์ แบง่ ตามศตั รูพชื ได้ คอื ยากา้ จดั วัชพืชยาฆ่าแมลง ยากา้ จดั เชอื้ รา และสารก้าจดั แบคทีเรีย นอกจากนั้นยงั มสี ารอนื่ ๆ อีกเช่นยาเบอื่ หนู ยาเบ่อื นก ยาฆ่าหอย 40

ประโยชนข์ องสารฆา่ ศตั รพู ชื และสตั ว์1. ประโยชน์โดยตรงในการก้าจัดศตั รแู ละโรคพชื - เพม่ิ ผลผลิตของพชื ประธาน - เพมิ่ คุณภาพของพชื ประธาน - ช่วยควบคุมวชั พชื ใหม้ ีอยู่ในปรมิ าณที่เหมาะสม เชน่ มมี ากพอทจ่ี ะช่วยคลุมดินแต่ไม่มากจนเกินไปทจ่ี ะไปแยง่ น้าและอาหารจากพชื ประธาน2. ประโยชนโ์ ดยตรงในการควบคมุ โรคทีเ่ กยี่ วข้องกับคนและสัตว์เลย้ี ง - ช่วยให้ชีวติ ของคนปลอดภัยและมคี ณุ ภาพทีด่ ขี ้ึน โดยการกา้ จดัแมลงรวมถึงหนู ทเี่ ปน็ พาหะน้าโรค - ชว่ ยให้ชวี ติ ของสัตว์เลี้ยงปลอดภยั และมีคณุ ภาพทีด่ ขี ึ้น โดยการก้าจัดแมลงรวมถึงหนู ทเ่ี ป็นพาหะนา้ โรค 41

- ช่วยควบคมุ ก้าจัดขอบเขตของโรคตดิ ตอ่3. ประโยชน์โดยตรงในการปอ้ งกนั ทรพั ย์สนิ สง่ิ กอ่ สร้าง และกจิ กรรมของมนษุ ยจ์ ากวัชพืช แมลง หรอื สัตว์รบกวน - ชว่ ยให้โครงสรา้ งไม้ปลอดภัย เชน่ ปอ้ งกันปลวกเขา้ ท้าลายโครงสร้างไม้ - ช่วยป้องกนั ทรัพย์สนิ เชน่ ป้องกนั หนเู ขา้ ทา้ ลายสายไฟ หรอื มดเข้าท้าลายอปุ กรณอ์ ิเลกทรอนกิ ส์4. ประโยชนท์ างอ้อมต่อชุมชน - ช่วยรายไดจ้ ากเกษตรกรรม - ช่วยใหช้ มุ ชนไดผ้ ลผลติ อาหารดีขึ้น - ชว่ ยดา้ นความปลอดภัยของชุมชน 42

5. ประโยชนท์ างอ้อมตอ่ ประเทศชาติ - ชว่ ยเพิม่ ผลผลิตต่อแรงงานข้ึน - ชว่ ยเพมิ่ รายไดจ้ ากการสง่ ออก - ชว่ ยสร้างเศรษฐกจิ การเกษตร6. ประโยชน์ทางอ้อมต่อโลก - ช่วยรักษาอุปทานทางด้านอาหารรวมถึงความหลากหลาย - ช่วยลดความไม่สงบทางการเมือง เชน่ ลดการประทว้ งของประชาชนเน่ืองจากความอดอยากลง 43

ผลกระทบ การใช้และการวจิ ัยและพฒั นาสารฆา่ ศัตรพู ชื และสัตว์ สง่ ผลกระทบต่อสงิ่ แวดลอ้ มและสุขภาพของมนษุ ยต์ า่ งๆ ดงั นี้ 1. ผลกระทบตอ่ สขุ ภาพ - สง่ ผลกระทบตอ่ สุขภาพใหแ้ ยล่ งทัง้ แบบเฉยี บพลนั และเรื้อรงั ไดก้ ับผู้ ทไ่ี ด้รบั สารฆ่าศตั รูพชื และสัตว์โดยตรง เชน่ อาจท้าใหเ้ กดิ อาการระคายเคืองตอ่ ผวิ หนังและตา หรือ อาการทร่ี ุนแรง อยา่ งมะเรง็ เป็นต้น - มีหลักฐานทเ่ี ช่อื ได้ว่า การไดร้ บั สารฆา่ ศัตรพู ชื และสตั ว์ มีผลกับ ความบกพร่องของระบบประสาท การเกิดที่ผดิ ปกติ และการตายของทารกตวั อ่อน รวมถึงความผิดปกติทาง พฒั นาการของระบบประสาท 44

2. ผลกระทบต่อสงิ่ แวดลอ้ ม - มากกว่า 98% ของยาฆา่ แมลง และ 95% ของยาปราบวัชพชื ท่ีฉีดพน่ กระจายได้สูพ่ น้ื อ่นื ๆ นอกเหนือจากพ้นื ที่เป้าหมาย รวมถึง เขา้ ไปถึงสง่ิ มีชีวิตทไี่ ม่ใชเ่ ปา้ หมาย อากาศ น้า และดิน - การฆา่ ศัตรพู ืชและสตั ว์ เปน็ สาเหตหุ น่งึ ของมลภาวะของแหล่งนา้และดิน - การใช้สารฆา่ ศตั รูพืชและสตั ว์ ยงั มีผลทา้ ให้ความหลากหลายทางชวี ภาพลดลง ลดการดงึ ไนโตรเจน (nitrogen fixation) ของพืช และลดการผสมเกสรลด รวมถึงรบกวนแหลง่ ที่อยขู่ องสตั วท์ ไ่ี มเ่ กีย่ วข้อง เชน่ นก 45

- ศตั รพู ชื อาจเกดิ ความตา้ นทานต่อสารฆ่าศตั รพู ืชและสตั ว์ (อาการด้อืยา) ขน้ึ ได้ ซงึ่ ทา้ ใหเ้ กิดความต้องการสารฆา่ ศตั รพู ืชและสัตวช์ นดิ ใหม่ หรือ อาจท้าให้ต้องใช้สารฆา่ ศัตรูพืชและสัตวเ์ ดมิ ในปริมาณท่สี ูงขึ้น ซึง่ วธิ ีหลงั นี้จะยง่ิผลกระทบดา้ นลบแก่สิ่งแวดลอ้ ม3. ผลกระทบดา้ นเศรษฐกจิ - ผลกระทบทางด้านสขุ ภาพและส่ิงแวดล้อมที่เกดิ จากการใชส้ ารฆ่าศตั รูพชื และสัตว์ ยงั ส่งผลตอ่ ค่าใช้จ่ายอีกดว้ ย ตัวอยา่ งเช่น ค่าใชจ้ ่ายของสหรัฐอเมรกิ าดา้ นสุขภาพและสงิ่ แวดลอ้ มที่มผี ลจากการใชส้ ารฆา่ ศัตรพู ชื และสตั วอ์ ยูท่ ่ีราวๆ 9 พนั ลา้ นเหรียญ ในแต่ละปี นอกจากนนั้ ยงั มีคา่ ใช้จา่ ยสา้ หรบั การข้นึ ทะเบยี นและจดั ซอ้ื สารฆ่าศัตรูพชื และสตั ว์อกี ด้วย 46

การเกบ็ ตวั อยา่ งทเ่ี ปน็ ของเหลวการสมุ่ ตวั อยา่ ง (Sampling) คือการจดั แบง่ ตวั อยา่ งออกอย่างอสิ ระจากสารทม่ี ีปรมิ าณหรือขนาดใหญใ่ หม้ จี ้านวนพอสมควร ซง่ึ จะต้องเป็นตวั แทนของตัวอยา่ งทั้งหมดวธิ ีการสุ่มตัวอย่างขึ้นอยู่กับชนดิ ของสารตวั อยา่ ง ปรมิ าณสาร ขนาด และลกั ษณะของสารตัวอย่าง ถ้าตวั อยา่ งอยอู่ ยา่ งกระจัดกระจาย การเก็บตวั อยา่ งจะเก็บแบบสุ่มหลายๆ ต้าแหนง่ 47

กรณีการเกบ็ ตวั อยา่ งทเี่ ปน็ ของเหลว 1. กรณตี วั อยา่ งเป็นเนอ้ื เดยี วกนั ตอ้ งเขย่าตัวอย่างใหเ้ ปน็ เนือ้ เดียวกนั กอ่ นแลว้ ทา้ การเก็บตวั อย่าง หากตัวอยา่ งมปี ริมาณมากจนไม่สามารถเขยา่ ได้ เชน่ อยู่ในรถบรรทกุ ถังสูง การเกบ็ ตัวอย่างจะเก็บท่ีระดบั ความลกึ ตา่ งกันและตา้ แหน่งต่างๆ กนัจากน้ันจะน้ามารวมกัน เขย่าใหเ้ ปน็ เน้ือเดียวกนั และน้าไปวิเคราะห์ 2. กรณตี ัวอยา่ งไมเ่ ปน็ เนอื้ เดยี วกนั เปน็ สารแขวนลอย หรอื ของเหลวทแ่ี ยกชน้ั เช่นน้ามันผสมกบั น้า ต้องท้าการเขยา่ เพื่อใหเ้ กดิ การผสมและมกี ารกระจายอยา่ งท่วักัน แล้วรีบเทสารออกทันที เพ่ือน้าไปวเิ คราะห์ 48

เทคนคิ และวธิ กี ารเกบ็ ตวั อยา่ งนา้(Sampling Technique) การเกบ็ ตวั อยา่ งน้ามเี ทคนคิ และวิธีการทแ่ี ตกต่างกัน ทั้งน้ขี ้นึ อยู่กับชนดิ ของพารามเิ ตอร์ทตี่ อ้ งการวเิ คราะห์ และชนิดของแหล่งนา้ เช่น น้าบอ่น้าประปา น้าผิวดิน น้าเสยี โรงงานอุตสาหกรรม นา้ เสียโรงพยาบาล และน้าเสียจากอาคารบา้ นเรือน เปน็ ต้น 49

ประเภทของตวั อย่างนา้ ประเภทของตัวอย่างน้าหากแบ่งตามเทคนคิ และวธิ ีการเก็บ โดยทว่ั ไปแล้วสามารถแบ่งได้เปน็ 2 ประเภทใหญๆ่ ดงั น้ี1. ตวั อยา่ งนา้ แบบจว้ ง (Grab Samples) คอื ตัวอยา่ งน้าท่ีได้จากการเกบ็ เป็นครั้งๆ จุดละ 1 ตวั อยา่ งในเวลาทีก่ ้าหนด โดยอาจใช้คนเกบ็ จากแหล่งน้าดว้ ยภาชนะตา่ งๆ หรอื อาจใชเ้ ครอ่ื งจกั รกลเกบ็ ตวั อยา่ งแบบอัตโนมัตกิ ็ได้ - ตวั อยา่ งน้าทไ่ี ดจ้ ะเป็นตวั แทนของแหลง่ นา้ เฉพาะเวลา และเฉพาะจดุ ที่เกบ็ เทา่ น้ัน - เหมาะสา้ หรบั การเก็บตวั อยา่ งของ น้าประปา นา้ ใต้ดิน น้าผวิ ดินแหล่งนา้ เสยี ทไ่ี มไ่ ด้มกี ารไหลอยา่ งต่อเนือ่ ง หรอื แหลง่ น้าเสยี ที่มคี ณุ ลักษณะคงท่ีเป็นต้น 50