پایش کیفیت آب، یکی از مهمترین اقدامات در مدیریت منابع آبی است که از طریق نمونه برداری صحیح و مستمر صورت میگیرد. نمونه برداری آب شامل برداشت، جمعآوری و آنالیز و تحلیل نمونههای برداشته از منابع مختلف آبی شامل آبهای سطحی، آبهای زیرزمینی، شبکههای انتقال آب و پسابها می باشد. هدف از نمونه برداری آب، پایش کیفی شامل بررسی ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی آب است تا اطمینان حاصل شود که آب سلامت انسان و محیط زیست را به خطر نمی اندازه یا برای استفادههای صنعتی مناسب میباشد.
بی تردید، نمونه برداری مستمر و صحیح از منابع آبی، موجب نظارت صحیح بر وضعیت آن داشته و در پیشگیری از آلودگی منابع آب و حفظ اکوسیستمهای طبیعی تأثیر قابل توجهی دارد. ایجاد بایگانی از نتایج تحلیل کیفی آب در زمان های مختلف، بررسی وضعیت سلامت منابع آبی در طول سال را تسهیل میکند و زمان و چگونگی انجام اقدامات لازم برای بهبود یا حفظ کیفیت آب را مشخص مینماید. در این مقاله به بررسی نحوه نمونه برداری از آب و اهمیت آن میپردازیم.
نمونه برداری آب چیست؟
نمونه برداری آب، فرایندی است که در طی آن نمونه هایی از آب منابع مختلف یا شبکههای آبرسانی برای بررسی کیفیت و مشخصات آن جمعآوری میشود. در حقیقت این فرایند یکی از مهمترین اقدامات در مدیریت منابع آبی، پایش کیفی آب و پساب و در نهایت کنترل آلودگیها و حفاظت از سلامت انسان و طبیعت میباشد.
منابعی که میتوان نمونه برداری کرد شامل آبهای سطحی مانند رودخانهها، دریاچهها و آبهای زیرزمینی میباشد. همچنین نمونه برداری و ارزیابی کیفیت پسابها و فاضلابهای بهداشتی و صنعتی، یکی از اقدامات اساسی و مستمر در ارائه طرحهای تصفیه و ارزیابی بهرهوری سیستمهای تصفیه فاضلاب میباشد.
هدف از نمونه برداری آب، بررسی و ارزیابی ویژگیهای کلی آب شامل مشخصات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب یا پساب است. این ویژگیها شامل دما، قلیاییت، کدورت، مقدار اکسیژن محلول، میزان مواد مغذی یا فلزات سنگین و میکروارگانیسم ها میباشد. نتایج این بررسی ها در نهایت منجر به شناسایی عوامل دخیل در کاهش کیفیت آب، دلایل عدم بهرهوری کافی سیستمهای تصفیه آب و فاضلاب و نظارت بر تغییرات محیطی و فعالیتهای انسانی میشود.
نحوه نمونه برداری از آب بر اساس پارامترهای مختلفی که قصد پایش آن را داریم، میتواند متفاوت باشد؛ اما به صورت کلی نمونه برداری باید با دقت و به صورت درست انجام شود تا بتوان به نتایج آن اعتماد کرد. عوامل مختلفی در نتایج نهایی نمونه برداری موثر است که شامل محل برداشت نمونه، زمان نمونه برداری، نحوه نمونه برداری و نوع تجهیزات مورد استفاده میباشد. برای مثال در نمونه برداری آب رودخانه، توجه به برداشت نمونهها از نقاط مختلف و در زمان های مختلف میتواند منجر به ارزیابی قابل اعتماد تر و مبتنی بر تغییرات مکانی و زمانی ارائه دهد.
پیشنهاد میکنیم از مقاله نمونه برداری از فاضلاب دیدن کنید.
روش های نمونه برداری از آب
نمونه برداری از آب، یکی از فرایندهای مهم در ارزیابی کیفیت منابع آبی و بررسی ترکیبات موجود در آنهاست. تعیین روش مناسب نمونه برداری وابسته به نوع منبع آب، هدف از ارزیابی و پارامترهایی است که مورد بررسی قرار خواهند گرفت. رعایت دستورالعملها و استانداردهای تدوین شده برای هر یک از روشهای نمونه برداری الزامی بوده و موجب میشود تا نتایج حاصله قابل اتکا باشند.
همچنین لازم است در نمونه برداری از ظروف مناسب و استریل استفاده شود تا از آلودگی نمونهها پیشگیری شود. همچنین ثبت دقیق زمان و مکان برداشت نمونه اهمیت بالایی دارد. برخی از روشهای متداول در نمونه برداری از آب، در ادامه مورد بررسی قرار میگیرد.
1. نمونه برداری دستی (Grab Sampling)
نحوه نمونه برداری از آب در این شیوه به صورت دستی بوده و در یک زمان مشخص برداشت نمونه صورت میگیرد. این روش، به منظور ارزیابی لحظهای کیفیت آب است و در نمونه برداری از رودخانهها، دریاچهها یا چاهها به کار میرود. روش نمونه برداری دستی، روشی ساده و ارزان قیمت میباشد؛ اما ممکن است به دلیل نحوه اجرای آن، نتواند تغییرات کیفی آب را در بستر زمانهای مختلف به درستی نشان دهد.
2. نمونه برداری مرکب (Composite Sampling)
نحوه نمونه برداری در روش مرکب به گونه ای صورت میگیرد که با توجه به برداشت نمونهها در فواصل زمانی معین و ترکیب آنها، وضعیت معدل کیفی آب در یک دوره زمانی مشخص شود. این روش، مناسب برای منابعی است که نوسانات کیفی دارند و تغییراتی را در طول زمان تجربه میکنند.
3. نمونه برداری خودکار (Automated Sampling)
در نمونه برداری خودکار یا اتومات، نمونهها در فاصلههای زمانی مشخص یا در زمان وقوع تغییراتی در آب، جمعآوری میشوند. این روش امکان ارزیابی دائم و دقیق آب را فراهم میکند و در شرایطی که دسترسی به منابع آب دشوار باشد یا نیاز به نظارت مداوم داشته باشند، مناسب میباشد.
4. نمونه برداری عمقی (Depth Sampling)
در شرایطی که عمق منبع آب زیاد باشد یا تغییرات کیفی در لایههای مختلف آب در اعماق مختلف وجود داشته باشد، نمونه برداری عمقی با استفاده از تجهیزات خاصی مانند بطریهای وندورن (Van Dorn Bottles) صورت میگیرد.
محصول پیشنهادی: آب شیرین کن صنعتی
5. نمونه برداری از آبهای زیرزمینی
در شرایطی که بخواهیم از آبهای زیرزمینی نمونه برداری کنیم، از چاه های مشاهده ای یا پیروزمترها استفاده میکنیم. به منظور تدقیق نتایج نمونه برداری با شرایط واقعی آبخوان، پیش از نمونه برداری حجم معینی از آب چاه تخلیه میشود.
استانداردهای نمونه برداری آب
نمونه برداری آب در ایران به منظور ارتقا کیفیت و ایمنی منابع آبی، بر اساس دستورالعملها و استانداردهای ملی صورت میگیرد. برخی از این استانداردها توسط مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (ISIRI) تدوین شده است. در ادامه به معرفی مهمترین استانداردهای نمونه برداری آب میپردازیم:
استاندارد ملی ایران شماره 2347: روش نمونهبرداری آب
این استاندارد که توسط مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران تهیه شده است، به معرفی و تشریح روشهای نمونهبرداری از منابع آبی مختلف، از جمله چاهها، رودخانهها، چشمهها، دریاچهها و شبکههای توزیع آب میپردازد. هدف این استاندارد، معرفی روشهایی است که توسط آن جمعآوری نمونههای نماینده به درستی صورت پذیرد و از آلودگیهای ثانویه در حین انجام نمونه برداری پیشگیری شود.
استاندارد ملی ایران شماره 4208: کیفیت آب – نمونهبرداری از آب برای آزمونهای میکروبیولوژی – آئین کار
استاندارد دیگری است که توسط مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران تهیه شده است و در آن به موضوعاتی مانند استریل بودن ظروف نمونه برداری، روشهای جمعآوری و حمل و نقل نمونهها میپردازد.
دستورالعملهای وزارت نیرو
وزارت نیرو نیز دستورالعمل هایی شامل روشهای استاندارد نمونه برداری، تثبیت نمونهها، تجهیزات مورد نیاز و روشهای نگهداری نمونه تدوین کرده است که لازم است پیش از مبادرت به نمونه برداری مورد مطالعه قرار گرفته و رعایت شود.
بهطورکلی نحوه نمونه برداری آب، اهمیت زیادی دارد و شامل رعایت موارد زیر است:
- استریل بودن ظروف: تمام ظروف نمونهبرداری باید استریل بوده و فاقد هرگونه آلودگی باشند. توصیه میشود به منظور جلوگیری از آلودگیهای ثانویه، برای استریل کردن ظروف نمونه برداری از دستگاه اتوکلاو، اشعه گاما یا گاز اتیلن استفاده شود.
- روشهای جمعآوری: به منظور برداشت دقیق و آگاهی از وضعیت منبع آب، در زمان برداشت نمونه از آبهای سطحی لازم است نمونه برداری در عمق حداقل 20 سانتیمتری از سطح آب صورت پذیرد. همچنین نمونه برداری از شیر آب، در شرایطی انجام شود که اولاً شیر استریل باشد و ثانیه به مدت یک دقیقه جریان خروجی از شیر تخلیه شده و پس از آن نمونه برداری صورت گیرد.
- حفظ شرایط نمونه: به منظور جلوگیری از ایجاد تغییرات در نمونهها، استفاده از مواد نگهدارنده مناسب و حفظ دمای مطلوب نمونه توصیه میشود.
استانداردهای ظروف نمونه برداری
رعایت استانداردهای ظروف نمونه برداری موجب حفظ سلامت و صحت نتایج نمونه برداری دارد. مواد مورد استفاده در ساخت ظروف باید به گونه ای انتخاب شوند که قابلیت انجام واکنش با نمونهها را نداشته باشند و موجب تغییرات فیزیکی یا شیمیایی در آنها نشوند. جنس ظروف مورد استفاده با توجه به نوع نمونه و الزامات نمونه برداری، غالباً پلاستیک و پلیاتیلن، شیشه و فلز میباشد.
توجه به شرایط نمونه برداری و نگهداری نمونهها در انتخاب ظروف نمونه برداری اهمیت زیادی دارد. برای مثال در شرایطی که نمونه حساس به نور باشد، از ظروف تیره یا دارای محافظ نور استفاده میشود. در شرایطی که کنترل دما اهمیت دارد، استفاده از ظروفی که عایق بندی دمایی یا حرارتی دارد، الزامی است. همچنین حجم ظروف باید متناسب با دستورالعمل نمونه برداری برای هر یک از نمونهها باشد.
جلوگیری از آلودگی نمونهها یکی از موضوعاتی است که در استانداردهای نمونه برداری به آن پرداخته شده است. ظروف نمونه برداری باید با روشهای استاندارد، تمیز شده باشند و حاوی آلودگی نباشند. همچنین در برخی موارد همچون آزمایشهای بیولوژیکی، استریل کردن ظروف نمونه برداری ضروری است.
برچسبگذاری بر روی نمونههای برداشت شده، در تفکیک و شناسایی نمونهها اهمیت زیادی دارد. هر ظرف نمونه باید برچسب شناسایی داشته باشد. برچسبها یا برکههای نمونه برداری باید دارای نشانگر نام و آدرس درخواست کننده نمونه برداری، زمان، مکان و فهرست پارامترهایی که قرار است ارزیابی شود، باشند.
استانداردهای نگهداری از نمونه
رعایت استانداردهای نگهداری از نمونه آب برای حفظ کیفیت و صحت نتایج آزمایشها ضروری هستند. این استانداردها شامل شرایط دما، رطوبت، نور و مدتزمان نگهداری میشوند.
فاصلۀ زمانی بین نمونه برداری و آزمون باید حتی الامکان کوتاه باشد، بـرای آبهای آشـامیدنی بهتـر اسـت آزمون در همان روز نمونه برداری انجام شود. بهتر است هنگام حمل و نقل، نمونهها در دمای ºC (3 ± 5) نگهداری شـود. برای حفظ چنین شرایطی، استفاده از کیسه های یخ پیشنهاد میشود. اگر چه برای آزمون های میکروبیولوژی – به جز آزمون ویروس ها – باید از یخ زدن نمونهها پیشگیری شود. نگهداری از نمونهها باید در شرایطی باشد که از تابش نور خوشید محافظت شود. برای نمونههایی که حملونقل آن بیش از هشت ساعت به طـول میانجامد، پایش و ثبت درجۀ حرارت لازم است. شرایط حمل و نقل نیز باید مستند شود. مدتزمان نگهداری نمونهها باید بر اساس دستورالعملهای مربوطه تعیین شود، زیرا برخی نمونهها به مرور زمان خاصیت خود را از دست میدهند.
نمونه برداری میکروبی آب
بر اساس استاندارد مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، برای نمونههای معمول، باید از ظروف تمیز و سترون (از بین بردن و یا غیرفعال سازی برگشت ناپذیر میکروارگانیسم ها و هاگ) استفاده شود. گنجایش ظروف باید بـرای انجـام تمـام آزمـون هـای مـورد درخواسـت مناسب باشد.
برای نمونه برداری به روش غوطهوری، از بطریهای استفاده شود که قسمت های داخلی و خارجی آنها سترون باشد. برای حفظ و خشک نگهداشتن ظـروف پـس از سـترون سـازی از کاغـذ، کاغـذ آلومینیوم و یا کیسههایی با لایۀ بیرونی پلاستیکی استفاده میشود.
برای ظروفی که قابل سترون سازی در اتوکلاو نیست، می میتوان بـا اسـتفاده از اشـعۀ گامـا یـا گـاز اتـیلن اکساید آنها را سترون کرد. روش دیگر این است که پیش از غوطهوری قسمت بیرونی بطری در آب، آن را با استفاده از مـادۀ گنـدزدای مناسب مانند ایزوپروپانول گندزدائی و صبر کرد تا خشک شود.
در بیشتر موارد، بـا توجـه بـه پـنج گـروه از میکروارگانیـسم هـای مـورد بررسـی در آب و در نظـر گـرفتن ml 100 برای هر گروه، استفاده از بطریهایی با گنجایش ml500 مناسب است.
برای انجام برخی از آزمونها مانند آزمون میکروارگانیسم های وبیریو کلرا، گونه های لژیونلا یا گونه های سالمونلا، ویروس ها، کیست ژیاردیا، اووکیست کریپتوسپوریدیوم و آمیب بسته به نوع آب، حجـم هـای بیـشتری از نمونـۀ آب لازم است.
جنس ظروف یا بطریهای سترون مورد استفاده ممکن است از شیشه یا پلاستیک های مختلف باشد. معمولاً ظروف شیشه ای برای استفاده مجدد و ظروف پلی اتیلنی، برای مـوارد یکبـار مـصرف ترجیح داده میشود. کاربرد ظروف با مواد غیراستاندارد به دلیل چسبندگی سطحی باعث اختلال در شناسائی میکروارگانیسم هـا میشود.
نمونه برداری آب برای آنالیزهای شیمیایی و فیزیکی
هدف از نمونه برداری برای آنالیزهای شیمیایی و فیزیکی، جمعآوری نمونهای است که نمایانگر ویژگیهای کل محیط یا ماده مورد بررسی باشد.
برای آنالیزهای شیمیایی، انتخاب ظروف نمونه برداری باید با تأکید بر جلوگیری از واکنش مواد بدنه با نمونه صورت پذیرد. ظروف مورد استفاده در نمونه برداری آب، غالباً شیشه یا پلاستیک باکیفیت است که عاری از آلودگی بوده و در صورت نیاز، استریل شده باشد.
در آنالیزهای فیزیکی، رعایت شرایط نمونهبرداری مانند کنترل دما، فشار و رطوبت نقش مهمی ایفا میکند. این پارامترها باید در هنگام جمعآوری و انتقال نمونه پایش شده و حتیالمقدور حفظ شوند تا خواص فیزیکی نمونه تغییر نکند.
نمونهبرداری باید در شرایطی صورت پذیرد که احتمال آلودگی یا تغییر در ویژگیهای نمونه به حداقل برسد. رعایت استانداردها و دستورالعملهای نمونهبرداری باعث میشود که نتایج آنالیزها معتبر و قابل اعتماد باشند و تصمیمگیریهای مبتنی بر این دادهها، منجر به دستیابی به اهداف فرایند شود.
سخن پایانی
نمونه برداری آب یکی از فرایندهای مهم در ارزیابی کیفیت منابع آب و تصمیم گیری های مرتبط با مدیریت آن میباشد. هدف از نمونهگیری به دست آوردن قسمت كوچكي از آب است كه نمايانگر خصوصيات واقعي منبع اصلي باشد و رعایت توجه به برخی عوامل شامل توجه به استانداردهای نحوه نمونه برداری، ظروف نمونهگیری، شرایط نگهداری نمونهها و حفظ ترکیب نمونهها، براي رسيدن به اين مقصود الزامی است.
