ความขุ่นในน้ำผิวดิน

ความขุ่นคืออะไร?
ความขุ่นหมายถึงระดับของการอุดตันของสารละลายต่อการเคลื่อนที่ของแสง ซึ่งรวมถึงการกระจายของแสงโดยสารแขวนลอยและการดูดกลืนแสงโดยโมเลกุลของตัวถูกละลาย
ความขุ่นเป็นพารามิเตอร์ที่อธิบายจำนวนอนุภาคแขวนลอยในของเหลว มีความเกี่ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ เช่น ปริมาณ ขนาด รูปร่าง และดัชนีการหักเหของสารแขวนลอยในน้ำ ในการทดสอบคุณภาพน้ำ ความขุ่นเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญ ซึ่งสามารถสะท้อนถึงความเข้มข้นของสารแขวนลอยในน้ำ และยังเป็นหนึ่งในพื้นฐานสำหรับการประเมินคุณภาพน้ำทางประสาทสัมผัสของผู้คนอีกด้วย โดยทั่วไปความขุ่นจะวัดโดยการวัดปริมาณแสงที่กระเจิงโดยอนุภาคในน้ำเมื่อแสงผ่านตัวอย่างน้ำ อนุภาคเหล่านี้มักมีขนาดเล็ก โดยมีขนาดโดยทั่วไปประมาณไมครอนหรือต่ำกว่า ความขุ่นที่แสดงโดยเครื่องมือสมัยใหม่มักจะเป็นความขุ่นแบบกระจาย และมีหน่วยเป็น NTU (Nephelometric Turbidity Units) การตรวจวัดความขุ่นมีความสำคัญมากในการประเมินคุณภาพน้ำดื่ม เนื่องจากไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับความใสของน้ำเท่านั้น แต่ยังสะท้อนระดับความเข้มข้นของจุลินทรีย์ในน้ำทางอ้อม ซึ่งส่งผลต่อผลการฆ่าเชื้อโรคอีกด้วย
ความขุ่นเป็นการวัดสัมพัทธ์ซึ่งกำหนดโดยปริมาณแสงที่สามารถผ่านตัวอย่างน้ำได้ ยิ่งค่าความขุ่นสูง แสงจะส่องผ่านตัวอย่างน้อยลง และน้ำก็จะดู “ขุ่นมากขึ้น” ระดับความขุ่นที่สูงขึ้นนั้นเกิดจากอนุภาคของแข็งที่ลอยอยู่ในน้ำ ซึ่งกระจายแสงแทนที่จะส่งผ่านน้ำ คุณสมบัติทางกายภาพของอนุภาคแขวนลอยอาจส่งผลต่อความขุ่นทั้งหมด อนุภาคขนาดใหญ่จะกระจายแสงและมุ่งไปข้างหน้า ดังนั้นจึงเพิ่มความขุ่นโดยการรบกวนการส่งผ่านแสงผ่านน้ำ ขนาดอนุภาคยังส่งผลต่อคุณภาพของแสงด้วย อนุภาคขนาดใหญ่จะกระจายแสงที่มีความยาวคลื่นยาวได้ง่ายกว่าความยาวคลื่นที่สั้นกว่า ในขณะที่อนุภาคขนาดเล็กจะมีผลต่อการกระเจิงที่มากกว่าในช่วงความยาวคลื่นที่สั้นกว่า ความเข้มข้นของอนุภาคที่เพิ่มขึ้นยังช่วยลดการส่งผ่านของแสงเมื่อแสงสัมผัสกับอนุภาคที่เพิ่มขึ้น และเดินทางระหว่างอนุภาคในระยะทางที่สั้นลง ส่งผลให้เกิดการกระเจิงหลายครั้งต่ออนุภาค

หลักการตรวจจับ
ความขุ่น วิธีการกระจาย 90 องศาเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการวัดความขุ่นของสารละลาย วิธีนี้มีพื้นฐานมาจากปรากฏการณ์การกระเจิงที่อธิบายไว้ในสมการลอเรนซ์-โบลต์ซมันน์ วิธีนี้ใช้โฟโตมิเตอร์หรือโฟโตมิเตอร์ในการวัดความเข้มของแสงที่ผ่านตัวอย่างที่ทดสอบและความเข้มของแสงที่กระจายโดยตัวอย่างในทิศทางการกระเจิง 90 องศา และคำนวณความขุ่นของตัวอย่างตามค่าที่วัดได้ ทฤษฎีบทการกระเจิงที่ใช้ในวิธีนี้คือ: กฎเบียร์-แลมเบิร์ต ทฤษฎีบทนี้กำหนดว่าภายใต้การกระทำของคลื่นระนาบที่แผ่รังสีสม่ำเสมอ การตอบสนองทางไฟฟ้าออปติคอลภายในความยาวหน่วยจะลดลงพร้อมกับฟังก์ชันเลขชี้กำลังของความยาวเส้นทางแสง ซึ่งเป็นกฎคลาสสิกของเบียร์-แลมเบิร์ต กล่าวอีกนัยหนึ่ง รังสีของแสงที่กระทบกับอนุภาคที่แขวนลอยอยู่ในสารละลายจะกระเจิงหลายครั้ง โดยรังสีบางส่วนจะกระเจิงที่มุม 90 องศา เมื่อใช้วิธีการนี้ เครื่องมือจะวัดอัตราส่วนของความเข้มของแสงที่กระจายโดยอนุภาคเหล่านี้ที่มุม 90 องศาต่อความเข้มของแสงที่ผ่านตัวอย่างโดยไม่กระจาย เมื่อความเข้มข้นของอนุภาคความขุ่นเพิ่มขึ้น ความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายก็จะเพิ่มขึ้นด้วย และอัตราส่วนก็จะมากขึ้น ดังนั้น ขนาดของอัตราส่วนจึงเป็นสัดส่วนกับจำนวนอนุภาคในสารแขวนลอย
ในความเป็นจริง เมื่อทำการวัด แหล่งกำเนิดแสงจะถูกป้อนเข้าไปในตัวอย่างในแนวตั้ง และวางตัวอย่างไว้ที่ตำแหน่งที่มีมุมกระเจิง 90° ค่าความขุ่นของตัวอย่างสามารถรับได้โดยการวัดความเข้มของแสงที่วัดได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านตัวอย่าง และความเข้มของแสงที่กระจัดกระจาย 90° ที่สร้างขึ้นในตัวอย่างด้วยโฟโตมิเตอร์ และรวมกับวิธีคำนวณการวัดสี
วิธีนี้มีความแม่นยำสูงและใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจวัดความขุ่นในน้ำ น้ำเสีย อาหาร ยา และสิ่งแวดล้อม

สาเหตุหลักของความขุ่นในน้ำผิวดินคืออะไร?
ความขุ่นในน้ำผิวดินมีสาเหตุหลักมาจากสารแขวนลอยในน้ำ 12
สารแขวนลอยเหล่านี้ได้แก่ ตะกอน ดินเหนียว อินทรียวัตถุ อนินทรีย์ สารลอยตัว และจุลินทรีย์ เป็นต้น ซึ่งจะป้องกันไม่ให้แสงลอดผ่านผืนน้ำ ส่งผลให้ผืนน้ำขุ่น ฝุ่นละอองเหล่านี้อาจเกิดจากกระบวนการทางธรรมชาติ เช่น พายุ การกำจัดสิ่งสกปรกบนน้ำ ลมพัด ฯลฯ หรือจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การปล่อยมลพิษทางการเกษตร อุตสาหกรรม และในเมือง การวัดความขุ่นมักจะเป็นสัดส่วนที่แน่นอนกับปริมาณสารแขวนลอยในน้ำ ด้วยการวัดความเข้มของแสงที่กระเจิง ทำให้สามารถเข้าใจความเข้มข้นของสารแขวนลอยในน้ำได้อย่างคร่าวๆ
การวัดความขุ่น
เครื่องวัดความขุ่น Lianhua LH-P305 ใช้วิธีการกระจายแสง 90° โดยมีช่วงการวัด 0-2000NTU ความยาวคลื่นคู่สามารถสลับได้โดยอัตโนมัติเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนของสีน้ำ การวัดทำได้ง่ายและผลลัพธ์มีความแม่นยำ วิธีวัดความขุ่น
1. เปิดเครื่องวัดความขุ่นแบบมือถือ LH-P305 เพื่ออุ่นเครื่อง โดยมีหน่วยเป็น NTU
2. นำหลอดวัดสีที่สะอาด 2 หลอด
3. นำน้ำกลั่น 10 มล. ใส่ลงในหลอดวัดสีหมายเลข 1
4. นำตัวอย่าง 10 มล. ใส่ลงในหลอดสีหมายเลข 2 เช็ดผนังด้านนอกให้สะอาด
5. เปิดถังสี ใส่หลอดสีหมายเลข 1 กดปุ่ม 0 จากนั้นหน้าจอจะแสดง 0 NTU
6. นำหลอดสีหมายเลข 1 ออก ใส่หลอดสีหมายเลข 2 กดปุ่มการวัด จากนั้นหน้าจอจะแสดงผลลัพธ์
การสมัครและสรุป
ความขุ่นเป็นตัววัดคุณภาพน้ำที่สำคัญ เนื่องจากเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดว่าแหล่งน้ำ "สะอาด" แค่ไหน ความขุ่นสูงอาจบ่งชี้ถึงการปนเปื้อนในน้ำที่เป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์ สัตว์ และพืช รวมถึงแบคทีเรีย โปรโตซัว สารอาหาร (เช่น ไนเตรตและฟอสฟอรัส) ยาฆ่าแมลง ปรอท ตะกั่ว และโลหะอื่นๆ ความขุ่นที่เพิ่มขึ้นในน้ำผิวดินทำให้น้ำไม่เหมาะสมสำหรับการบริโภคของมนุษย์ และยังอาจทำให้เชื้อโรคที่มาทางน้ำ เช่น จุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรค ขึ้นสู่พื้นผิวในน้ำ ความขุ่นสูงยังอาจเกิดจากน้ำเสียจากระบบท่อระบายน้ำ การไหลบ่าของเมือง และการพังทลายของดินจากการพัฒนา ดังนั้นการตรวจวัดความขุ่นจึงควรใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในภาคสนาม เครื่องมือง่ายๆ สามารถอำนวยความสะดวกในการควบคุมดูแลสภาพน้ำโดยหน่วยงานต่างๆ และร่วมกันปกป้องการพัฒนาทรัพยากรน้ำในระยะยาว