مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اندازه‌گیری هدایـت الکتریکی (Conductivity) و مجموع جامدات محلول (TDS) در آب و فاضلاب

۱. اهمیت اندازه‌گیری

• هدایت الکتریکی (EC) شاخص مستقیم غلظت یون‌های حل‌شده (نمک‌ها، فلزات) است.

• TDS (Total Dissolved Solids) مجموع جامدات محلول است که معمولاً از EC با ضریب تبدیل تقریب زده می‌شود.

• کنترل EC/TDS در:

  • آب آشامیدنی (حد مجاز WHO ≤ 1 000 mg/L)

  • آب صنعتی (مشخصات بویلر، برج خنک‌کن)

  • فرآیندهای بیولوژیک (MBR، لجن فعال)

۲. روش‌های انجام آزمون

آزمون شرح واحد

Conductivity فروبردن پراب هدایت در نمونه؛ خواندن EC با جبران دما (25 °C)µS/cm یا mS/cm

TDS (محاسبه) TDS (mg/L)=EC (µS/cm)×k\text{TDS (mg/L)} = \text{EC (µS/cm)} \times kmg/L

TDS (گرما) فیلتراسیون → خشک‌کردن رسوب → توزین: ΔmV×106 \frac{\Delta m}{V} \times10^6mg/L

• k ضریب تبدیل: معمولاً 0.5–0.7 (بسته به ماتریس آب؛ آب شیرین k≈0.65)

• روش گرمابی (gravimetric) مرجع ولی زمان‌بر و مناسب آزمایشگاه است.

۳. دستگاه‌ها و مشخصات فنی

1. پراب هدایت پرتابل

   • محدوده: 0…200 mS/cm

   • دقت: ±0.5 % خوانش

   • تفکیک: 0.01 µS/cm (در محدوده پایین)

   • جبران دما خودکار یا دستی (β≈2 %/°C)

2. رومیزی (Benchtop) EC متر

   • محدوده: 0.01 µS/cm…1000 mS/cm

   • دقت: ±0.1 % خوانش

   • تفکیک: 0.01 µS/cm

   • کالیبراسیون چند نقطه‌ای با محلول‌های استاندارد (84, 1413, 12 880 µS/cm)

3. پراب TDS ترکیبی

   • نمایش مستقیم TDS با k قابل تنظیم

   • محدوده: 0…10 000 mg/L

4. کیفیت پراب

   • الکترود چهارپولی (4‐pole) برای دقت بالا و کاهش اثر پلاریزاسیون

   • مواد مقاوم به خوردگی (تیتانیوم، PEEK) برای فاضلاب

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• ISO 7888: اندازه‌گیری هدایت آب با الکترود شیشه‌ای/فلزی

• ASTM D1125: متر کردن EC آب

• EPA Method 120.1: هدایت الکتریکی در آب

• APHA 2510 B: اندازه‌گیری EC/TDS

• Standard Methods 2540 C: تعیین TDS (gravimetric)

۵. نکات اجرایی و مراقبتی

1. کالیبراسیون دوره‌ای

   • محلول‌های با EC شناخته‌شده: 84, 1413, 12 880 µS/cm

   • حداقل ماهی یک بار یا پیش از هر سری اندازه‌گیری

2. جبران دما

   • هدایت با دما تغییر می‌کند (~ 2 %/°C)

   • دستگاه‌های مدرن خودکار دما را به 25 °C تبدیل می‌کنند؛ در غیر این صورت β دستی تنظیم شود.

3. نگهداری پراب

   • شستشو با آب مقطر پس از هر نمونه

   • اجتناب از خشک‌شدن الکترود؛ در محلول نگهداری موقت (معمولاً محلول کالیبراسیون رقیق)

4. اثر ماتریس

   • آب فاضلاب غلیظ ممکن است نیاز به رقت (1:10 یا بیشتر) داشته باشد

   • ضریب k برای TDS باید براساس آزمون گرما (gravimetric) اصلاح و تعیین شود

5. رعایت حجم نمونه و همگن‌سازی

   • نمونه‌ی همگن و بدون حباب هوا

   • پراب کاملاً غوطه‌ور در حجم ≥ 50 mL

خلاصه:
EC/TDS را با پراب چهارپولی و کالیبراسیون استاندارد مطابق ISO 7888, EPA 120.1, و APHA 2510B اندازه‌گیری کنید. جبران دما (25 °C)، نگهداری صحیح پراب و تعیین ضریب k برای TDS ضروری‌اند تا نتایج دقیق و قابل‌اتکا حاصل شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اندازه‌گیری کدورت در آب و فاضلاب

۱. اهمیت اندازه‌گیری کدورت

• شاخص ذرات معلق: کدورت نشان‌دهنده غلظت ذرات معلق (سوسپانسیون) است که می‌تواند حامل میکروارگانیسم، مواد آلی و فلزات سنگین باشد.

• کارایی تصفیه: افت کدورت پس از انعقاد/فلوکولاسیون و فیلتراسیون معیار اصلی ارزیابی عملکرد تصفیه‌خانه است.

• گندزدایی و سلامت: ذرات معلق پناهگاه میکروب‌ها هستند و می‌توانند مانع نفوذ اشعه UV و جلوه‌گیری کلر گردند.

۲. نحوه انجام آزمون

1. آماده‌سازی دستگاه و نمونه

   • روشن کردن توربیدیمتر و صفردهی (zero) با آب دیونیزه یا گلوله کالیبراسیون (formazin)

   • تنظیم دما: اکثر دستگاه‌ها در 20 °C استاندارد شده‌اند؛ اگر نمونه دمای متفاوت دارد، از جبران دما استفاده کنید.

2. نمونه‌برداری

   • برداشت نمونه در بطری شفاف و تمیز (بدون هوا)

   • حمل سریع به آزمایشگاه یا اندازه‌گیری میدانی حداکثر تا 30 min

3. اندازه‌گیری

   • پر کردن کوارتز یا کُوورت تا علامت (حداقل 10 mL)

   • قرار دادن در نگهدارنده (cell holder) و بستن درپوش برای جلوگیری از پراکندگی نور محیط

   • خواندن عدد کدورت بر حسب NTU (Nephelometric Turbidity Units) یا FTU

4. ثبت داده

   • یادداشت: دما، زمان نمونه‌برداری، عمق (برای آب سطحی)، پیش‌تصفیه (تصفیه مقدماتی)

۳. دستگاه‌ها و مشخصات فنی

دستگاه محدوده NTU دقت تفکیک استاندارد چراغ

توربیدیمتر رومیزی0.01–1000 NTU±0.01 NTU (<1 NTU)0.01 NTU90° Nephelometric

توربیدیمتر پرتابل0.1–1000 NTU±0.1 NTU (<10 NTU)0.1 NTU90° یا چند زاویه‌ای

تورسنسور چند زاویهup to 4000 NTU±2 % Reading0.01 NTU90°, 15°, 135°

• منبع نور: LED یا لامپ تنگستن فیلترشده در λ≈860 nm

• آشکارساز: فوتوسل سیلیکونی به‌صورت زاویه 90° (بازتاب پراکنده)

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• ISO 7027: روش نوری (LED یا لامپ تنگستن) با آشکارساز 90°؛ نسخه مرطوب (ISO 7027‑1) و نسخه پرتابل (ISO 7027‑2)

• EPA Method 180.1: Nephelometric Method for Turbidity Measurement

• Standard Methods (APHA) 2130 B: Nephelometric Method, 90° scattering

• ASTM D 1889: Turbidity Standard for water and wastewater

• USEPA 180.2: Nephelometric turbidity, portable and benchtop

۵. نکات کلیدی و مراقبتی

1. کالیبراسیون و استانداردسازی

   • استفاده از ست استاندارد formazin در رنج‌های 0.1, 20, 200, 800 NTU

   • کالیبره کردن روزانه یا قبل از هر سری اندازه‌گیری

2. روشنایی محیط

   • اندازه‌گیری را در محیط کم‌نور یا با کاسهٔ بسته انجام دهید تا نور محیط تداخل نکند.

3. آلودگی کوورت

   • هر کوورت را قبل و بعد از نمونه‌برداری با آب دیونیزه شسته و با دستمال بدون پرز خشک کنید.

   • خط و خش و اثر انگشت باعث خطا در پراکندگی نور می‌شود.

4. اثرات رنگ و مواد حل شونده

   • رنگ محلول (مانند تانین‌ها) روی پراکندگی نور تأثیری ندارد، اما رنگ شدید می‌تواند جذب نور را افزایش دهد؛ در صورت وجود رنگ شدید، روش ISO 7027 با λ = 860 nm ترجیح داده می‌شود.

5. کدورت‌های بسیار بالا

   • اگر NTU > 1000، نمونه را رقیق کنید با آب مقطر یا نمونه ته‌نشین‌شده و ضریب رقت را لحاظ کنید.

6. دمای نمونه

   • اختلاف دما (±10 °C) روی چگالی و پراکندگی نور تأثیر کم دارد اما در رنج‌های صنعتی توصیه می‌شود دما بین 10–30 °C باشد یا جبران دما فعال باشد.

خلاصه:
برای سنجش کدورت از توربیدیمتر نوری 90° (Portable یا Benchtop) مطابق ISO 7027 و EPA 180.1 / APHA 2130 B استفاده می‌شود. با کالیبراسیون منظم با استاندارد formazin، شستشوی کوورت، کنترل نور محیط و مدیریت رقت نمونه می‌توان داده‌های دقیق و قابل‌اتکا به‌دست آورد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اندازه‌گیری رنگ در آب و فاضلاب

۱. اهمیت اندازه‌گیری رنگ

• نشانه آلودگی آلی: رنگ اغلب از مواد آلی طبیعی (HA, FA)، رنگ‌برهای صنعتی یا ماتریس فاضلاب نشأت می‌گیرد.

• تأثیر فرآیند تصفیه: رنگ شاخصی برای کارایی جذب سطحی (GAC)، انعقاد/فلوکولاسیون و کربن فعال است.

• ملاحظات ظاهری: رنگ غیرطبیعی ‌آب آشامیدنی پذیرفته نیست و موجب نارضایتی مصرف‌کننده می‌شود.

۲. انواع رنگ

1. رنگ ظاهری (Apparent Color): شامل ذرات معلق + رنگ محلول؛ با نمونه صاف‌نشده اندازه‌گیری می‌شود.

2. رنگ واقعی (True Color): فقط رنگ مواد محلول؛ پس از صاف‌سازی (فیلتراسیون 0.45 µm) سنجیده می‌شود.

3. رنگ ویژه (Platinum‑Cobalt Units, PCU / Hazen): مقیاس استاندارد (0–500 PCU) براساس محلول‌های رفرنس Pt–Co.

۳. دستگاه‌ها و لوازم مورد نیاز

• اسپکتروفوتومتر رومیزی یا پرتابل

  • طول موج: 455 nm (براساس Standard Methods)

  • تفکیک: ≥ 0.1 nm؛ دقت Abs ±0.002

• کبرا-کواتر (کویورت) شیشه‌ای یا کوارتز

  • طول مسیر نوری 10 mm؛ پاکیزه و بدون خط و خش

• کیت‌ رفرنس Platinum‑Cobalt

  • محلول‌های با مقادیر معلوم: 5, 10, 20, 50, 100 PCU

• فیلتر خلأ یا سرنگ‌فیلتر 0.45 µm

  • برای جداسازی ذرات معلق (رنگ واقعی)

• دماسنج و همزن مغناطیسی

  • تثبیت دما (20 ± 2 °C) و همگن‌سازی نمونه

۴. روش انجام آزمایش

1. نمونه‌برداری

   • حجم: حداقل 100 mL؛ نمونه را در بطری شفاف و بدون هواگیری نگهدارید

   • نگهداری: در یخچال تا 24 h؛ قبل از اندازه‌گیری به دمای آزمایشگاه (~20 °C) برسانید

2. آماده‌سازی نمونه

   • برای رنگ ظاهری: مستقیماً وارد کوارتز کنید.

   • برای رنگ واقعی: فیلتر 100 mL از نمونه با سرنگ‌فیلتر 0.45 µm؛ از فاز عبوری استفاده کنید.

3. کالیبراسیون دستگاه

   • صفر‌بندی (Blank) با آب مقطر یا بافر استاندارد (PCU=0)

   • خواندن محلول‌های رفرنس PCU و تهیه منحنی کالریبراسیون (Abs vs PCU)

4. اندازه‌گیری

   • نمونه را در کوارتز غوطه‌ور، در مسیر نور قرار دهید

   • خواندن Absorbance در λ=455 nm

   • محاسبه رنگ (PCU) با استفاده از منحنی کالیبراسیون:

     PCU=Asample−A0s \text{PCU} = \frac{A_{\text{sample}} - A_0}{s}

     که A0A_0 صفر و ss شیب منحنی است.

5. گزارش نتایج

   • رنگ ظاهری و رنگ واقعی بر حسب PCU (یا Hazen)

   • دما، زمان نمونه‌برداری، فیلتراسیون، منحنی کالیبراسیون و نامرغوبی‌های احتمالی (کدورت) را مستند کنید.

۵. استانداردها و روش‌های مرجع

• Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater

  • 4500‑C (D): روش اسپکتروفوتومتریک در 455 nm

• ISO 7887: روش تعیین رنگ با اسپکتروفوتومتر

• EPA Method 110.2: تعیین رنگ با Platinum–Cobalt scale

• ASTM D1045: روش‌های رنگ‌سنجی در آب

• APHA 2120 C: دستورالعمل اجرای آزمایش

۶. نکات کلیدی و ملاحظات

1. تداخل کدورت:

   • اگر NTU > 5، رنگ ظاهری تحت تأثیر قرار می‌گیرد؛ اولاً کدورت را کاهش دهید یا روش مجزا گزارش کنید.

2. دمای ثابت:

   • ضریب جذب مواد آلی با دما تغییر می‌کند؛ نمونه و استانداردها را در دمای یکسان اندازه‌گیری کنید.

3. کوبورت‌های تمیز:

   • آلودگی سطحی یا خط‌وخش باعث خطای ±0.005 Abs می‌شود؛ قبل و بعد از هر اندازه‌گیری بشویید.

4. انحلال استاندارد:

   • محلول‌های Pt–Co تازه تهیه و طی 6 ماه مصرف شوند؛ تاریخ و غلظت دقیق برچسب‌گذاری گردد.

5. بازه خطی:

   • مطمئن شوید Abs نمونه در محدوده 0.1–1.0 باشد؛ در صورت بالاتر بودن رقیق کنید و ضریب رقت لحاظ شود.

خلاصه:
رنگ آب و فاضلاب را با اسپکتروفوتومتر در λ=455 nm مطابق Standard Methods 4500‑C(D) یا ISO 7887 اندازه می‌گیرند. نمونه‌ها به‌صورت ظاهری و پس از فیلتراسیون 0.45 µm (رنگ واقعی) سنجیده می‌شوند. استفاده منظم از استانداردهای Pt–Co، کالیبراسیون روزانه، دمای پایدار و کنترل کدورت برای حصول داده‌های دقیق و قابل‌اتکا ضروری است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اندازه‌گیری pH در آب و فاضلاب

۱. اهمیت pH

• pH نشان‌دهنده اسیدی یا بازی‌بودن آب است و بر واکنش‌های شیمیایی (انحلال فلزات، رسوب‌دهی)، کارایی گندزدایی (کلرزنی، ازن)، فعالیت باکتری‌ها در تصفیه بیولوژیک و خورندگی لوله‌ها تأثیر می‌گذارد.

۲. روش‌های انجام آزمایش

روش شرح مناسب برای

پروب الکترود شیشه‌ای (Field/Lab) فروبردن الکترود در نمونه؛ صبر تا پایداری خوانش (10–30 s)؛ ثبت pH و دما میدانی و آزمایشگاه

کاغذ pH (Test Strips) فروکردن نوار در آب؛ مقایسه رنگ با جدول (±0.5 pH)غربالگری سریع میدانی

کیت‌های رنگ‌سنج (Colorimetric) افزودن معرف به نمونه؛ مقایسه رنگ با استاندارد (±0.1 pH) میدانی/آزمایشگاه

پروب آنالوگ/دیجیتال با دیتالاگر اتصال پراب به دیتا‌لاگر؛ ثبت پیوسته pH و دماپایش مداوم در تصفیه‌خانه‌ها

میکروفلوئیدیک (µPADs) جذب چند میکرولیتر نمونه روی کاغذ با مقیاس رنگی pH + خوانش موبایلی میدانی کم‌حجم

۳. دستگاه‌ها و مشخصات فنی

1. pH متر پرتابل (Handheld)

   • محدوده: 0…14 pH

   • دقت: ±0.01 pH

   • تفکیک: 0.01 pH

   • الکترود: شیشه‌ای ترکیبی مقاوم به جامدات معلق

2. pH متر رومیزی (Benchtop)

   • محدوده:  –2…16 pH

   • دقت: ±0.002 pH

   • تفکیک: 0.001 pH

   • قابلیت دماکامپنسیشن خودکار و کالیبراسیون سه‑نقطه‌ای

3. الکترود شیشه‌ای ترکیبی

   • بدنه: پلی‌پروپیلن یا PEEK قابل شستشو

   • سنسور دما داخلی (NTC/PT100)

   • مخزن داخلی پر از محلول KCl اشباع

4. نوارهای کاغذی pH

   • محدوده: 0–14 pH

   • دقت: ±0.5 pH

   • کاربری یک‌بارمصرف، بدون نیاز به کالیبراسیون

5. کیت‌های رنگ‌سنج

   • معرف فنول‌فتالئین، متیل رد، بروموتیمول بلو

   • رنج تفکیک: 0.5–1 pH

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• ISO 10523: تعیین pH در آب (روش الکترود شیشه‌ای)

• ISO 17916: تعیین pH در فاضلاب و آب صنعتی

• EPA Method 150.1: اندازه‌گیری pH با الکترود شیشه‌ای

• Standard Methods (APHA) 4500‑H⁺ B: روش الکترود برای نمونه‌های آب/فاضلاب

• ASTM D1293: روش برای تعیین pH در آب

۵. نکات اجرایی و مراقبتی

1. کالیبراسیون الکترود

   • حداقل روزانه یا قبل از هر سری اندازه‌گیری

   • استفاده از بافرهای استاندارد pH 4.00, 7.00 و 10.00

   • دماکامپنسیشن: بافرها در دمای نمونه یا فعال‌سازی دماسنج الکترود

2. نگهداری الکترود

   • پس از استفاده شستشو با آب مقطر

   • نگهداری در محلول ذخیره KCl 3 M یا محلول کارخانه

   • پرهیز از نگهداری خشک یا در آب مقطر

3. نمونه‌برداری

   • پراب را در عمق ≥ 10 cm زیر سطح غوطه‌ور کنید

   • اگر نمونه در بطری است، پراب را داخل بطری مرده (dead volume) قرار دهید و ۳۰ s صبر کنید

4. تأثیر جامدات معلق و رنگ

   • در نمونه‌های کدر یا دارای روغن، قبل از اندازه‌گیری پراب را شستشو دهید

   • بهتر است نمونه را صاف (فیلتر 0.45 µm) یا ته‌نشین کرده و فقط فاز آبی را اندازه بگیرید

5. اصول ثبت داده

   • همزمان با pH، دما را یادداشت کنید (برای تفسیر غیردماسنجی)

   • زمان، محل، شرایط جوی و جریان آب یا فاضلاب را گزارش کنید

خلاصه:
اندازه‌گیری pH در آب و فاضلاب با الکترود شیشه‌ای (میدانی یا رومیزی) دقیق‌ترین روش است و باید کالیبراسیون روزانه، نگهداری درست الکترود و تأمین دماکامپنسیشن را رعایت کنید. برای غربالگری سریع میدانی از نوارهای pH یا کیت‌های رنگ‌سنج استفاده شود و بر اساس ISO 10523, EPA 150.1 و APHA 4500‑H⁺ B کار کنید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آزمایش دمای آب و فاضاب

۱. اهمیت اندازه‌گیری دما

• دما یکی از کلیدی‌ترین پارامترهای فیزیکی در کیفیت آب و فرآیندهای تصفیه فاضلاب است.

• بر واکنش‌های بیولوژیک (مثلاً حداکثر نرخ هضم بیولوژیک در راکتورهای MBR/UF)، حلالیت گازها (O₂, CO₂)، رسوب‌گذاری مواد جامد و خورندگی تأثیر مستقیم دارد.

۲. روش‌های انجام آزمایش

روش شرح مناسب برای

اندازه‌گیری میدانی با دماسنج پراب‌دار فروبردن سریع پراب تا عمق ~30 cm زیر سطح نمونه‌برداری دست‌جمعی و فوری

دماسنج غوطه‌ور جیوه‌ای/الکلی قراردادن در بطری نمونه؛ صبر تا پایداری خوانش (30–60 s)آب مقطر، آزمایشگاه سرپوشیده

پراب ترموکوپل یا RTD دیجیتال اتصال به دیتالاگر یا مولتی‌متر؛ ثبت پیوسته دمانظارت مداوم تصفیه‌خانه

دیتالاگر غوطه‌ور (Data Logger) ضبط خودکار تفکیک‌پذیری 0.01 °C در بازه‌های زمانی دلخواه پایش طولانی‌مدت (چند روزه)

سنسور آنلاین نصب‌شده پراب ضدخوردگی با خروجی 4–20 mA یا Modbus کنترل فرآیند و SCADA

۳. دستگاه‌ها و مشخصات فنی

1. دماسنج پراب‌دار دیجیتال

   • محدوده: –50…+150 °C

   • دقت: ±0.1 °C

   • تفکیک: 0.01 °C

   • پراب: استیل ضدزنگ، طول 2–10 cm

2. RTD (Pt100)

   • محدوده: –200…+600 °C

   • دقت کلاس A: ±(0.15+0.002·|t|) °C

   • نیاز به پل و ترمینال ترمومتر

3. ترموکوپل (Type T/K)

   • Type T: –200…+350 °C، دقت ~±0.5 °C

   • Type K: –200…+1,260 °C، دقت ~±1.5 °C

4. دیتالاگر ضدآب

   • حافظه: >16,000 رکورد

   • باتری داخلی، رابط USB

5. سنسور آنلاین

   • خروجی 4–20 mA یا دیجیتال (Modbus RS‑485)

   • استاندارد حفاظتی IP68

۴. استانداردها و روش‌های مرجع

• ISO 5667-1: راهنمای کلی نمونه‌برداری آب

• ISO 5667-4: دستورالعمل اندازه‌گیری پارامترهای فیزیکوشیمیایی (شامل دما)

• EPA Method 170.1: اندازه‌گیری دمای آب توسط پراب PT 100 یا ترموکوپل

• ASTM D1193 (برای آب خالص): توصیه روش و دما

• Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2550‐B): روش اندازه‌گیری دما میدانی

۵. نکات اجرایی و مراقبتی

1. کالیبراسیون دوره‌ای‌

   • حداقل هر ۶ ماه یا پس از ضربه یا سقوط دستگاه

   • استفاده از حمام استاندارد یخ (0 °C) و جوش (100 °C) یا دستگاه کالیبراسیون ثانویه

2. نحوه نمونه‌برداری

   • پراب را به عمق حداقل 20–30 cm زیر سطح ببرید تا از تأثیر لایه گرم سطحی (تابش خورشید) پرهیز شود.

   • اگر نمونه در بطری می‌گیرید، پراب را داخل بطری فرو برید؛ صبر تا ثبات دما (۳۰–۶۰ ثانیه).

3. محدودیت‌های سنسور

   • ترموکوپل‌های رایج برای آب و فاضلاب مناسبند، اما RTD در دقت بالا برتر است.

   • پراب‌های فلزی باید از خوردگی و رسوب اجتناب شود (شستشو پس از هر نمونه).

4. اثرات ماتریس

   • در فاضلاب غلیظ با ذرات معلق زیاد، پراب را قبل و بعد از اندازه‌گیری با آب مقطر شستشو دهید.

   • وجود گازهای محلول یا جریان مبرد می‌تواند اختلال‌زا باشد؛ در جریان آرام اندازه‌گیری کنید.

5. ثبت و گزارش

   • حتماً زمان، مکان، عمق و شرایط محیطی (هوا، تابش) را ثبت کنید.

   • در پایش مداوم، از ذخیره داده‌ی خودکار و هشدار (Alarm) برای تغییرات ناگهانی استفاده نمایید.

خلاصه:
اندازه‌گیری دما در آب و فاضلاب بسیار ساده ولی حساس است. استفاده از پراب دیجیتال کالیبره یا RTD در محل، همراه با رعایت عمق غوطه‌وری و کالیبراسیون منظم، به‌همراه استانداردهای ISO/EPA/APHA می‌تواند داده‌های دقیق و قابل‌اتکا برای کنترل کیفیت و بهینه‌سازی فرآیندهای تصفیه فراهم کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات جِیاردیا (Giardia) و کریپتوسپوریدیوم (Cryptosporidium)

• چرخه زندگی و فرم‌های عفونی

  • جِیاردیا: به‌صورت کیست (cyst) در مدفوع پستانداران آزاد می‌شود؛ هر کیست حاوی ۲ تروفوزوئیت است و با بلع تنها ۱۰–۲۵ کیست می‌تواند عفونت ایجاد کند.

  • کریپتوسپوریدیوم: اووسیست (oocyst) دوکی‌شکل با پوشش مقاوم است؛ نیاز به ۱۰–۱۰۰ اووسیست برای ایجاد بیماری در انسان.

• علائم بالینی

  • Giardia: اسهال چرب، بوی بد مدفوع، درد شکم، نفخ، سوءجذب و کاهش وزن مزمن

  • Cryptosporidium: اسهال آبکی شدید (تا ۱۰–۱۵ بار در روز)، گهگاه تب و کم‌آبی؛ در افراد ایمن‌زدا طول کشنده‌تر و در افراد ایمنی‌ضعیف می‌تواند کشنده باشد

• استانداردها و بار عفونی

  • WHO و EPA: هیچ اووسیست یا کیستی در ۱۰ L آب نباید یافت شود

  • شیوع در آب‌های سطحی پس از بارش شدید یا طغیان رودخانه

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف پروتوزوآ

1. انعقاد/فلوکولاسیون + فیلتراسیون شنی

   • افزودن آلوم یا سولفات آلومینیوم → تشکیل فلوک‌های بزرگ → فیلتراسیون شنی کند یا سریع حذف > 90 ٪ کیست/اووسیست

2. میکروفیلتراسیون (MF) و اولترافیلتراسیون (UF)

   • MF (0.1–1 µm): حذف بخش عمده

   • UF (0.01–0.1 µm): حذف تقریباً کامل (> 99 ٪)

3. ضد‌عفونی‌کننده‌های شیمیایی

   • کلرزنی: Giardia نسبتاً حساس است (CT کلر ≤ 3 mg·min/L)، اما Cryptosporidium بسیار مقاوم (نیاز به CT > 15 mg·min/L یا کلرآمین)

   • دی‌اکسید کلر و ازن: حذف مؤثر هر دو (> 99 ٪) با CT و زمان تماس مناسب

4. گندزدایی فیزیکی

   • UV-C (254 nm): دُز UV ~ 5–10 mJ/cm² برای Giardia و ~ 30 mJ/cm² برای Cryptosporidium → نابودی DNA و انسداد تکثیر

5. اسمز معکوس (RO)

   • حذف کامل ذرات و اووسیست/کیست، اما هزینه و تولید پساب شور

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. EPA Method 1623 (Immunomagnetic Separation + IFA)

   • جداسازی با مگنتیک‎بی‌مقید به آنتی‌بادی (IMS) + رنگ‌آمیزی ایمنی‌فلورسنت → شمارش زیر میکروسکوپ فلورسنت

   • حد تشخیص: ~ ۱–۲ کیست/اوسیست در ۱۰ L

2. میکروسکوپ نوری پس از غلیظ‌سازی

   • غلیظ‌سازی با فیلتراسیون قوی (1 µm) + شناورسازی در ساکارز یا ZnSO₄ + شمارش زیر میکروسکوپ نوری

3. RT‑qPCR

   • استخراج DNA/RNA → qPCR برای ژن‌های اختصاصی (gdh در Giardia، 18S rRNA در Crypto)

   • حساسیت ~ ۱۰ کپی/واحد حجم

4. سنجش‌های ایمنی (ELISA / Lateral Flow Assay)

   • کیت‌های میدانی برای Giardia/Crypto: تغییر رنگ نیمه‌کمی (محدوده µg پروتئین توکسین)

5. DVC–FISH

   • تشخیص زنده/مرده با تکثیر مستقیم در حضور ترکیبات مهارکننده + هیبریداسیون فلورسنت

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• طعم و بو:

  • آب آلوده به کیست/اووسیست بی‌بو و بی‌طعم است؛ هیچ نشانه حسی ندارد.

• رنگ و کدورت:

  • ممکن است به‌علت بار میکروبی و ذرات معلق کمی کدر شود، اما غیر اختصاصی است.

• آزمون میدانی تقریبی

  • کدورت‌سنجی (NTU): افزایش NTU پس از طغیان و bloom سیانو یا جلبک می‌تواند هشدار اولیه باشد.

  • مشاهده توده‌های گل‌آلود: پس از بارندگی شدید

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. تست‌های میدانی سریع (Portable Kits)

   • کیت‌های IMS+IFA پرتابل یا نوارهای کاست آنتی‌بادی (LFIA) برای Giardia/Crypto

2. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • مناطق پوشش‌داده‌شده با آنتی‌بادی + ناحیه رنگ‌سنجی فلورسنت → خوانش موبایلی

3. Passive Samplers (CO2‑Based Sampling)

   • جذب اووسیست/کیست روی رزین یا غشا در دوره چند روزه → آنالیز آزمایشگاهی

4. سنسورهای الکتروشیمیایی

   • الکترودهای پوشش‌داده‌شده با Aptamer برای پروتئین‌های سطحی (VSP در Giardia)

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود پروتوزوآ

• شکوفایی جلبکی/سیانوباکتری

  • تجمع غذا برای پروتوزوآها و همراهی با bloom → افزایش کیست/اوسیست

• مسمومیت حیوانات وحشی و دام

  • اسهال و دهیدراسیون ناگهانی در گله‌ها پس از دسترسی به آب سطحی

• اپیدمی انسانی محلی

  • افزایش موارد اسهال بدون تب یا با تب مختصر (Giardia): چرخه ۲–۴ هفته‌ای

  • موارد شدید اسهال آبکی با نفخ و درد (Crypto): دوره کمون 1–2 روزه

جمع‌بندی مهندسی:
برای حذف ایمن Giardia و Cryptosporidium از آب آشامیدنی، باید «انعقاد–فلوکولاسیون + UF/MF + UV-C + کلرزنی/ازن» را به‌صورت ترکیبی اجرا کرد. پایش دوره‌ای با EPA 1623 (IMS+IFA) و تأیید با RT‑qPCR توصیه می‌شود؛ در میدانی می‌توان از کیت‌های LFIA یا µPADs برای غربالگری اولیه استفاده کرد و نمونه‌های مشکوک را برای آنالیز دقیق به آزمایشگاه‌های مرجع ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات ویروس‌ها (هپاتیت A و نورویروس) در آب آشامیدنی

• منشأ آلودگی

  • ویروس‌های هپاتیت A (HAV) و نورویروس عمدتاً از آلودگی مدفوعی فاضلاب انسانی وارد منابع آب سطحی و زیرزمینی می‌شوند.

  • نفوذ از سیستم‌های لوله‌کشی آسیب‌دیده، تصفیه‌خانه‌های ناکارا یا رواناب غیربهداشتی.

• اثرات بالینی

  • HAV: تب، زردی، درد شکم، خستگی؛ دوره کمون ۱۵–۴۵ روز؛ در کودکان ممکن بدون علامت باشد اما در بزرگسالان یک‌چهارم موارد نیاز به بستری دارد.

  • نورویروس: دل‌درد، استفراغ و اسهال آبکی؛ دوره کمون 12–48 ساعت؛ خودمحدود‌شونده در 1–3 روز اما خطر دهیدراسیون در کودکان و سالمندان.

• بار عفونی پایین

  • کمتر از ۱۰–۱۰۰ اسپور ویروسی کافی است برای ایجاد عفونت 

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف ویروس‌ها

1. گندزدایی شیمیایی

   • کلرزنی: دی‌کلر آزاد (HOCl) در pH 6–7 با CT ≥ 3–6 mg·min/L حذف > 99 ٪ 

   • دی‌اکسید کلر: CT پایین‌تر (1–2 mg·min/L) برای نورویروس مؤثر است

2. گندزدایی فیزیکی

   • UV-C (254 nm): دز UV ≥ 40 mJ/cm² برای HAV و ≥ 20 mJ/cm² برای نورویروس راندمان > 99.9 ٪

3. فیلتراسیون غشایی

   • اولترافیلتراسیون (UF): حذف ذرات ≥ 0.01 µm؛ ویروس‌های ~ 0.03–0.1 µm را حذف می‌کند

   • نانو فیلتراسیون (NF)/اسمز معکوس (RO): حذف کامل (> 99.99 ٪)

4. فرآیند ترکیبی

   • پیش‌فیلتراسیون → UF → UV → کلر آزاد

   • افزودن فلوکولانت (آلوم) پیش از UF برای کاهش بار ماتریس

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. RT‑qPCR

   • استخراج RNA ویروسی + یک‌مرحله‌ای یا دو‌مرحله‌ای RT‑qPCR برای ژن‌های ‌VP1 (HAV) و ژن RdRp (نورویروس)؛ حد تشخیص ~ 10–100 کپی RNA/L

2. سل‌کشت (Cell Culture)

   • میکسر جلبک یا خطوط HepG2 (HAV)؛ شمارش PFU (Plaque‑Forming Units)

   • نورویروس هنوز به‌سختی کشت می‌شود؛ غالباً از شبیه‌سازی با میکرو‌ارگانیسم‌های ژنتیکی بهره می‌برند

3. ایمونوسیستم‌ها (ELISA / ICA)

   • کیت‌های جامد فاز برای HAV: کشف آنتی‌ژن در حجم‌های بالاتر (10³–10⁴ PFU/L)

   • تست سریع کاست‌های نواری برای نورویروس در نمونه‌های غلیظ‌شده

4. بایوسنسورها ژنتیکی

   • Aptamer یا CRISPR‑Cas12a برای آشکارسازی مستقیم RNA با فلورسانس

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • آلودگی ویروسی هیچ نشانه‌ای در طعم یا بو ایجاد نمی‌کند.

• رنگ و کدورت:

  • آب شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییر ظاهری یا کدورت خاصی ندارد.

• آزمون میدانی نیمه‌کمی

  • باکتر‌یاب‌های شاخص (E. coli/کلی‌فرم) به‌عنوان نشانگر ورود ویروس؛ در فقدان باکتری، احتمال ویروسی کمتر است اما صفر نمی‌شود.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. غلیظ‌سازی (Concentration) با PEG یا Electropositive Filters

   • حجم‌های بزرگ (10–100 L) → فیلترهای الکتروپوزیتیو → شست‌وشوی ویروس → RT‑qPCR

2. میکروفلوئیدیک سریع (Lab‑on‑a‑Chip)

   • ادغام استخراج RNA، RT‑qPCR و خوانش فلورسانس در دستگاه کوچک قابل حمل

3. بایوسنسورهای الکتروشیمیایی

   • الکترودهای پوشش‌داده‌شده با آپتامر HAV/noro → پاسخ جریان به‌ازای اتصال ویروس

4. Passive Samplers (POCIS-like for Viruses)

   • غشاهای الکتروفیلتراسیون برای جذب پیوسته ویروس در جریان آب

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود ویروس

• اپیدمی محلی

  • هم‌زمانی با موارد بالینی هپاتیت A یا اپیدمی‌های گوارشی نورویروسی در جمعیت مجاور

• شاخص‌های آبزی

  • شمارش ستارگان ستاره‌ای (واژینوموناس، کلبسیلا) ممکن هم‌راستا با آلاینده ویروسی باشد

• علائم میدانی

  • افزایش اسهال در حیوانات مرتعی/وحشی که از منبع می‌آشامند

  • ظهور جسد حیوان کوچک (راسته‌نشین‌ها) پیرامون منبع آب

جمع‌بندی مهندسی:
ویروس‌های HAV و نورویروس به‌دلیل ابعاد کوچک و عدم تغییر ظاهری نیازمند «فرآیندهای پیش‌تصفیه/فیلتراسیون UF یا NF + UV-C + کلرزنی» هستند. پایش دوره‌ای با RT‑qPCR + سل‌کشت (HAV) و ELISA/ICA (نورویروس) ضروری است. در میدانی، استفاده از روش‌های غلیظ‌سازی سریع + کیت‌های نواری برای غربالگری اولیه و ارسال نمونه‌های مثبت به آزمایشگاه برای تأیید دقیق توصیه می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب