水质分析方法介绍

◆前言
水质不佳时会造成我们用水上的困扰,要判断出水质的好坏,需要经过相当多的分析项目,每种项目测定原理及方法也都相差甚大,由本章详细的介绍,可以帮助你了解到水质分析的重要性及学习到各种水质分析技术。详细分析方法可参考附录三。
 
5.1 浊度
5.1.1 概论
当水中含有悬浮物质,就会造成混浊度,使光线通过时产生干扰。在水质上,我们可以浊度(turbidity)来表现水样得混浊程度。基本上,浊度是一个水样之光学性质,水样中有悬浮物质存在时,可散射光线,其散射强度与悬浮物质之量及性质有关。会造成混浊度的悬浮物质,种类相当多,诸如黏粒、坋粒(silt)、有机物、浮游生物、微生物等,其大小从小的胶状分子,(1~100奈米)到大而分散的悬浮物质不等。
在静止状态下的水体,如湖泊或水泽,水中的浊度,多来自胶体粒子,但在流动状态下的水体,如河川,水中的浊度则主要来自较粗大的悬浮物质。
在河川上游,降雨时,许多土壤因冲蚀作用而进入河川,土壤的矿物质部分及有机质部分均会导致水体中浊度的增加;河川中下游,常有工业废水及都市废水流入,废水中的各类有机物或无机污染质,亦均无可避免地会增加河川之浊度,尤其在有机物流入河川后,会促进细菌与其他微生物的生长,更增加了混浊度,此外,农田施肥后之排水或养猪废水流入河川中,会使河川中氮,磷成分增加,造成优氧化(eutrophication),刺激藻类大量生长,其结果是水中浊度的增加。由上述可知,引起水中浊度增加的物质,本质上可分为无机物及有机物两大类,这种本质上的差异,将影响环境工程上净化程序是否合适,增加工程上的难度。
 
5.1.2    浊度在水质上的重要性 
在公共给水上,浊度是相当重要的指标,浊度高的水,在外观上即予人不洁净的感觉,在饮用时易受到排斥。另浊度高的水,在给水工程上亦发生困难,因会使过滤过程负荷增加,砂滤也无法达到效率,且增加清洗费用。此外,在公共用水进行消毒时,有些细菌或其他维生误会吸附着在造成浊度的颗粒上,而得以抗拒氯气或臭氧等消毒剂,物浊度高的水,消毒不易完全。
 
5.2 色度 
5.2.1 概论
自然界的金属离子(诸如铁及锰离子)、泥炭土、府植质、浮游生物、水草、微生物及工业废水等,常使水源带有颜色,水之色度(color)由于影响水资源之观瞻及利用,往往需要处理。
当水样中含有悬浮固体物时,水之色度不仅来自水溶液中的物质,也会受悬浮固体物的影响。因此,我们可将色度分为真色(true color)与外观色(apparent color)。真色是将水样经离心或过滤的程序去除悬浮固体物所得的水样色度;外观色则是水样直接测得之色度,也称为视色。由于一般水源当pH值增加时,色度亦随之增加,可知pH值会影响水之色度,故水样检验色度时,应同时注名pH值。
前所述及色度的来源,我们可将其分为天然及人为来源,天然的来源中,有机碎屑如树叶及木材萃取物、腐植质、木质素的衍生物等,常发生于地表水流经森林地或沼泽地区时所带出;铁及锰则源自矿物之溶解。人为来源较常源自工业废水,如染整工业、造纸工业及制革工业等废水,欲经济有效的去除水中色度,并不是简单的工作。
 
5.2.2    色度在公共用水上的应用
公共用水如果色度很高,消费者必然质疑水质的纯净程度,即使水质无碍健康,亦不易受到相信。因此,各国饮用水均定有色度的标准,在净水工程上,水质工程师均相当重视色度之高低。部分水中造成色度之有机物质,在加氯消毒后,会形成含氯有机化合物,如三卤甲烷等,则是色度偏高水质可能衍生的问题。此外,工业用水诸如纺织染整用水,对色度的要求亦很高,以避免水中色度对产品质量造成影响。
 
5.3 硬度
5.3.1 概论
水中之多价阳离子(multivalent cations)是导致水具有硬度的主要原因,多价阳离子中,尤以钙与镁离子两者为天然水中之阳离子,其余如Fe2+、Mn2+、Sr2+、Al3+等亦可能存在天然水中,但其相对含量低,常予以忽略不计。一般而言,含石灰岩地区及土壤表层较厚地区,雨水与岩石及土壤接触溶出较多的钙镁离子,故硬度较高。