Turbidity meter ใช้เพื่อวัดความขุ่นของน้ำที่เกิดจากอนุภาคของแข็งแขวนลอยอย่างรวดเร็ว การทำความเข้าใจวิธีการทำงานของเครื่องวัดนี้สามารถช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น และทำให้มั่นใจว่าตัวอย่างและเครื่องวัดได้รับการจัดการอย่างถูกต้อง
ความขุ่นคืออะไร
ความขุ่นคือลักษณะที่ปรากฏของน้ำขุ่นหรือทึบแสงที่เกิดจากอนุภาคของแข็งที่แขวนลอย มักใช้เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งคือการวัดว่าแสงสะท้อนจากอนุภาคแขวนลอยในน้ำ โดยเฉพาะอนุภาคต่างๆ เช่น โปรตีน แร่ธาตุ แบคทีเรีย สาหร่าย สิ่งสกปรกและน้ำมัน ค่านี้เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับน้ำสะอาดเช่นน้ำดื่ม
ตัวบ่งชี้พื้นฐานของคุณภาพน้ำ
Turbidity ได้รับการยอมรับว่าเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำที่เรียบง่ายและเป็นพื้นฐาน และถูกนำมาใช้สำหรับการตรวจสอบน้ำดื่ม ซึ่งรวมถึงที่ผลิตโดยการกรองมานานหลายทศวรรษ ในแหล่งน้ำเกือบทั้งหมด สารแขวนลอยในระดับสูงนั้นไม่สามารถยอมรับได้เนื่องจากเหตุผลด้านสุนทรียศาสตร์ และอาจรบกวนการทดสอบทางเคมีและทางชีววิทยา
หน่วยวัดและมาตรฐาน
การวัดความขุ่นอาศัยหลักการกระจายของแสงที่ผ่านของเหลวที่ขุ่ม ในทางวิชาฟิสิกส์แสงเป็นทั้งคลื่นและอนุภาค จึงมีคุณสมบัติการสะท้อน การหักเห และวัดมุมที่แสงกระจัดกระจาย
มีมาตรฐานความขุ่นโดยองค์กรมาตรฐานเช่น ISO, EPA และ ASBC มีหน่วยต่าง ๆ มากมาย นี่คือตัวอย่างบางส่วน:
- หน่วย (FTU) Formazin Turbidity Unit
- หน่วย FNU (Formazin Nephelometric Units) ISO 7027
- หน่วย (NTU) Nephelometric Turbidity Units : US EPA Method No. 180.1
หน่วยที่นิยมได้แก่ NTU ด้วยการใช้แหล่งกำเนิดแสงสีขาวตามวิธี EPA 180.1 ซึ่งแสดงความขุ่นในหน่วย NTU ซึ่งมีค่าเท่ากับ 1 มก./ลิตร ของซิลิกาในสารแขวนลอย
ตามนุษย์สามารถมองเห็นการขุ่นที่มากกว่า 5 NTU ในขณะที่ในน้ำที่เป็นโคลนจะมองเห็นได้เกิน 100 NTU โดยปกติน้ำบาดาลขุ่นต่ำมากเนื่องจากการกรองตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำซึมผ่านดิน มาตรฐานสำหรับประเทศไทยใช้หน่วย NTU โดยกำหนดไม่เกิน 5 NTU
เครื่องวัด Turbidity meter
การวัดค่า Turbidity meter ที่พบและนิยมใช้งานมากที่สุดคือหน่วย Nephelometric Turbidity Units (NTU)
คุณสามารถตรวจสอบทำได้ด้หลายวิธี วิธีโดยตรงที่สุดคือการวัดการลดทอนหรือความแรงที่ลดลงของแหล่งกำเนิดแสงขณะผ่านตัวอย่างน้ำ ระบบที่เก่ากว่าเรียกว่าวิธี Jackson Candle โดยมีหน่วยแสดงเป็น JTU หรือ Jackson Turbidity Units โดยใช้เปลวเทียนส่องผ่านเสาใสที่เต็มไปด้วยน้ำ น้ำที่มองเห็นเทียนได้สัมพันธ์กับระดับขุ่นในตัวอย่างน้ำ ด้วยการถือกำเนิดของเทคโนโลยีมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ วิธีนี้จึงไม่ได้ใช้อีกต่อไป
Turbidity meter อนุภาคที่เป็น Nephelometric Turbidity Units (NTU) เป็นหน่วยวัดที่ใช้โดย nephelometer ที่ตรงตามเกณฑ์การออกแบบของ EPA ปริมาณของแสงที่กระจัดกระจายได้รับอิทธิพลจากหลายแง่มุมของอนุภาค เช่น สี รูปร่าง และการสะท้อนแสง ด้วยเหตุนี้ และข้อเท็จจริงที่ว่าอนุภาคที่หนักกว่าอาจตกตะกอนอย่างรวดเร็วและอาจไม่ส่งผลต่อการอ่านค่าความขุ่น ความสัมพันธ์ระหว่างระดับการขุ่นและสารแขวนลอยทั้งหมด (TSS) สามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่เก็บตัวอย่างทดสอบ
ทำไมต้องวัดความขุ่น
มีเหตุผลหลายประการในการวัดการขุ่นของน้ำ แต่เหตุผลหลักคือการวัดความสะอาด ไม่ว่าจะเป็นแหล่งน้ำเช่น ทะเลสาบในสวนสาธารณะของรัฐ หรือน้ำดื่มในระบบจ่ายน้ำของเทศบาล เดิมทีถูกใช้เป็นการวัดเชิงคุณภาพในช่วงต้นทศวรรษ 1900 เพื่อจำแนกคุณภาพความงามของน้ำดื่ม
น้ำที่ขุ่นมัวไม่เพียงแต่ทำให้มองไม่เห็นเท่านั้น แต่ยังเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงคุณภาพน้ำที่ไม่ดี ซึ่งอาจสัมพันธ์กับการปนเปื้อนของแบคทีเรีย หากน้ำดื่มมีการขุ่นสูงอาจไม่ปลอดภัยที่จะดื่ม ความขุ่นสูงอาจเป็นปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมได้เช่นกัน แม้ว่าจะเป็นเรื่องปกติที่อนุภาคแขวนลอยบางชนิดจะมีอยู่ในทะเลสาบและแม่น้ำ แต่การมีอนุภาคในกลุ่มมากเกินไปอาจบ่งชี้ว่าการกัดเซาะบางประเภท
ฝุ่นละอองในระดับที่สูงขึ้นจะป้องกันแสงไม่ให้ทะลุผ่านพื้นผิวไปยังปลาและพืชที่อาศัยอยู่ที่นั่น อนุภาคเหล่านี้ยังสามารถดูดซับความร้อนได้มากขึ้น ทำให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดไม่สามารถอยู่รอดได้หากอุณหภูมิของน้ำสูงขึ้นมากเกินไป ในทางตรงกันข้าม แหล่งน้ำที่ขุ่นต่ำสามารถบ่งชี้ถึงระบบนิเวศที่สมบูรณ์และมีการกัดเซาะเพียงเล็กน้อย ประโยชน์ด้านสุนทรียศาสตร์ของน้ำขุ่นต่ำยังเป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมนันทนาการและการท่องเที่ยว ส่งผลให้คุณภาพชีวิตโดยรวมดีขึ้น
กระบวนการในปัจจุบันคล้ายคลึงกันโดยอาศัยการสังเกตเชิงคุณภาพ แต่เกี่ยวข้องกับเครื่องมือที่ใช้เทคโนโลยีการกระเจิงแสงเพื่อการอ่านที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น คุณภาพและความสวยงาม สุขภาพ และการปฏิบัติตามข้อกำหนดเป็นเพียงเหตุผลบางประการที่การวัดค่าความขุ่นมีความสำคัญ
