تحلیل، تفسیر و مدیریت نتایج آزمون های فیزیکو شیمیایی آب

2. تحلیل، تفسیر و مدیریت نتایج آزمون های فیزیکو شیمیایی آب تهیه و تنظیم : سید ابوالفضل غلامی کارشناس بهداشت محیط

3. مقدمه اصولاً آبی که به مصرف آشامیدن می رسد باید از میکرو اورگانیسم های بیماریزای شناخته شده و همچنین باکتریهای نشانگر که نشانه آلودگی آب با مدفوع است عاری باشد. کلیفرمها مهمترین باکتریهای نشانگر هستند که در آزمایش باکتریولوژیکی آنها مورد توجه قرار می گیرند. گرچه این باکتریها غیر از مدفوع در منابع دیگر نظیر آب و خاک نیز ممکن است یافت شوند ولی فراوانی بسیارشان در مدفوع انسان و سایر حیوانات خونگرم و دارابودن ویژگیهای دیگر است که باعث می شود این باکتریها در آزمایشهای مستمر آبهای آشامیدنی از اهمیت خاصی برخوردار باشند.

4. خواص فیزیکی آبهای آشامیدنی

5. الف) درجه گرمای آب آشامیدنی: آب بسیار سرد اثرهای بدی بر دستگاه گوارش انسان دارد و آب با درجه گرمای بسیار، حالت بی مزگی داشته و گوارا نیست. درجه گرمای آب آشامیدنی باید بین 0 تا 10 درجه سانتیگراد باشد. مناسب ترین درجه گرمای آب آشامیدنی 8 تا 12 درجه سانتیگراد است. درجه گرمای آبهای زیرزمینی در گودیهای 10 متریاز سطح زمین در حدود 10 درجه است و به ازاء هر 33 متر افزایش گودی تقریباً یک درجه به گرمای آبهای زیرزمینی افزوده می شود.

6. ب) رنگ آب آشامیدنی: آب آشامیدنی باید بی رنگ باشد و در ضخامتهای زیاد رنگ آبی مایل به سبز زلالی را داشته باشد. کدری آب بواسطه وجود مواد معلق و کلوئیدی در آب است. رنگ آب مربوط به مواردی است که در آن نمکهایی به صورت حل شده و یا کلوئیدی یافت می شوند. مثلاً نمکهای آهن به آن رنگ متمایل به قرمز و نمکهای منگنز رنگ قهوه ای متمایل به سیاه می دهند. زردی رنگ آب نشانه وجود ترکیبهای گیاهی و اسیدهای آلی ناشی از فساد آنها و یا وجود خاک رس می باشد. در حالی که سبزی آب نشانه وجود گیاهانی از قبیل آلگها و جلبکها در آن می باشد.

7. واحد رنگ بر اساس مقیاس پلاتینیوم – کبالت اندازه گیری می شود . • با حل 1 میلی گرم پلاتینیوم – کبالت در یک لیتر آب تقطیر شده ، رنگ استاندارد بدست می آید که این رنگ استاندارد را وارد دستگاه رنگ سنج Tintometer می کنند و با مقایسه این رنگ با رنگ آب نمونه میزان رنگ آب مشخص می شود. • عدد اندازه گیری شده نباید از 20 تجاوز نماید.

8. ج) بوی آب آشامیدنی: آب آشامیدنی باید بی بو باشد. وجود اسید سولفیدریک ، کلر، فنول و آمونیاک به آب بوی ناخوشایند می دهند. با 50 تا 60 درجه گرم کردن آب بوی آن بیشتر نمودار می گردد. د) مزه آب آشامیدنی: مزه آب باید گوارا باشد. آب با درجه سختی خیلی کم حالت بی مزگی ناخوشایندی را می دهد. شوری آب نشانه وجود نمک خوراکی و تلخی آن دلیل زیادی ترکیبهای منیزیم می باشد. آبهای قلیایی ( PH>9 ) مزه آب صابون را دارند در حالی که آبهای اسیدی ( PH<6) ترش مزه هستند. وجود زیاد نمکهای آهن و آلومینیوم مزه آب را گس می کند در حالی که مزه گندیدگی آب به علت آلودگی های آلی آن است که ممکن است همراه با میکروبهای بیماری زا نیز باشد.

9. ه) کدورت آبهای آشامیدنی: وقتی آب حاوی ذرات معلق باشند، می گویند آب کدر است. با انداختن نور به درون آب می توان میزان کدر بودن آن را معلوم کرد. در نتیجه حضور مواد معلق مثل سنگ، ماسه و غیره، آب کدر می شود. یکی از روشهای تعیین کدر بودن آب، استفاده از میله مدرج کدری آب است. میله مدرج کدری آب حاوی یک عقربه پلاتینیومی است. میله را در آب مورد آزمایش فرو کرده و ارتفاعی را که طی آن میله ناپدید می شود، یادداشت می کنیم. ارقام حاصله میزان کدر بودن آب رابر حسب ppm نشان می دهند. میزان کدر بودن آب را به کمک دستگاه هایی مثل کدرسنج جکسون یا کدرسنج بایلی می توان سنجید. وجود مواد معدنی معلق باعث تیرگی و کدورت آب آشامیدنی می شود که میزان این تیرگی نباید از 10 ppmتجاوز نماید.

10. خواص شیمیایی آبهای آشامیدنی

11. - اجرام معلق - اجرام محلول دو مورد فوق را می توان به طور جداگانه تعیین، سپس آنها را به هم افزود. با گذراندن آب از صافی ریز، اجرام معلق به دست می آیند. سپس، اجرام درون صافی را وزن می کنند و بعد، آب تصفیه شده را تبخیر می کنند و ته مانده ها را وزن می کنند. با این کار اجرام محلول بدست می آیند. کل اجرام آب نوشیدنی نباید از 500ppm تجاوز کند. الف) کل اجرام:اجرام موجود در آب در نتیجه موارد زیرند:

12. سختی موقت در نتیجه بیکربنات کلسیم یا منیزیم به وجود می آید و اما سختی دائم در نتیجه وجود سولفاتها، کلریدها و نیتراتهای کلسیم و منیزیم بوجود می آید که با آزمایش EDTA ( اسید تترا استیک دی آمین اتیلن) میزان سختی معلوم می شود. ب ) سختی آب :

13. این آزمایش برای یافتن قدرت اسیدی یا قدرت قلیایی آب انجام می شود. بیکربنات یا هیدروکسید سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم سبب قلیایی شدن آب می شوند. اسیدهای معدنی، دی اکسید کربن آزاد، سولفات های آهن یا آلومینیوم نیز باعث اسیدی شدن آب می گردند. ج) مقدار PHیا غلظت یون هیدروژن:

14. روش برق سنجی • روش رنگ سنجی • روش برق سنجی:در این روش از یک پتانسیومتر استفاده میکنند تا فشار الکتریکی را که یون های H+ اعمال کرده اند، بسنجند. یک کنتور نیز در مدار نصب می شود تا مقدار PH را به طور مستقیم نشان دهد. • روش رنگ سنجی:در این روش با استفاده از یک کیت PH و محلول فنل رد میزان اسیدیته آب را اندازه گیری می کنند. به کمک دو روش می توان میزان PH را تعیین کرد:

15. د) اکسیژن محلول در طبیعت همیشه در آبها مقداری اکسیژن محلول یافت می شود. وجود اکسیژن در آب از چندین نقطه نظر لازم است. اکسیژن محلول در آب برای ادامه زندگی حیوانهای آبزی لازم است و موجب فعل و انفعالهای تصفیه زیستی خود به خودی در آب می گردد. اکسیژن محلول در آب سبب ایجاد لایه محافظی از جنس اکسیدهای گوناگون در جدار درونی لوله های آبرسانی و سبب تبدیل نمکهای دو ظرفیتی آهن و منگنز به نمکهای سه ظرفیتی در آب می گردد. مقدار اکسیژن محلول لازم در آب آشامیدنی 5 میلی گرم در لیتر است.

16. ه) نیتروژن و ترکیبات آن:نیتروژن به صورتهای متداول زیر در آب یافت می شود: 1) آمونیاک آزاد: آمونیاک آزاد در نتیجه تجزیه مواد آلی نیتروژن به عنوان ماده اصلی تشکیل می شود. حضور آمونیاک دلالت بر آن دارد که تجزیه مزبور به تازگی آغاز شده است. 2) نیتریت ها: نیتریت ها محصولات حاصل از اکسیداسیون آمونیاک هستند. نیتریت ها حاکی از آنند که مواد آلی به طور کامل اکسید نمی شود. در آب آشامیدنی به هیچ وجه نباید نیتریت وجود داشته باشد.

17. 3) نیترات ها: وجود نیترات ها در آب به معنی خاتمه تجزیه مواد آلی است. این مطلب حاکی از آن است که مواد آلی اکسیده می شوند و دیگر زیانی نمی رسانند. وجود نیترات بیش از 50ppm در آب آشامیدنی منجر به نوعی بیماری به نام ماتموگلوبینومیا (Mathemiglobinomia) می گردد. این بیماری در بین کودکانی شایع است که با غذایی تغذیه می شوند که با آب حاوی نیترات تهیه شده است.

18. و) فلوراید این ماده به مقدار زیاد در مواد زاید شیمیایی کارخانه ها یافت می شوند. آبی که از زیرزمین خارج می شود نیز ممکن است حاوی مقادیر زیادی فلوراید باشد. اگر فلوراید با غلظت کمی تا1ppm در آب وجود داشته باشد، معمولاً مفید واقع خواهد بود. این آب باعث بهبود سلامت دندانها شده و از پوسیدگی آنهاجلوگیری می کند. فلوراید زیاد در آب آشامیدنی سبب تیره شدن دندانها و آسیب های لثه ای می شود که منجر به بدرنگی مینای دندان شده، خصوصاً در کودکان باعث خرد شدن دندانها می گردد. اگر میزان فلوراید بیش از 1 میلی گرم در لیتر باشد، استخوان ها صدمه می بینند یا افراد فلج می شوند.

19. ن) آهن و منگنز اگر آهن بیش از حد مجاز در آب وجود داشته باشد باعث بدطعمی آن می شود. این ماده البسه، اتصالات لوله ها و زمین را خراب می کند. کمیت آهن در آب آشامیدنی نباید بیش از 0.3ppmباشد. منگنز سبب رشد موجودات ریز میکروسکوپی می شود. این ماده لوله ها را مسدود و لباسها را بی رنگ می کند. مقدار آن در آب آشامیدنی نباید بیش از 0.05ppm باشد. رنگ قرمز مایل به قهوه ای آب ناشی از حضور ناخالصی های آهن و منگنز است.

20. ی ) اسید سولفیدریک-( H2S): مبداء پیدایش اسید سولفیدریک در آبها تجزیه مواد آلی است. وجود آن در آب سبب ایجاد بوی زننده ای می شود و با کمک هوادهی فوراً از آب بیرون می رود . از نظر مسمومیت تا مقدار 0.1 میلی گرم در لیتر قابل تحمل می باشد ولی از نظر بویبد باید مقدار آن در آب آشامیدنی صفر باشد.

21. خواص بیولوژیک و باکتریولوژیک آب آشامیدنی

22. نظر به اینکه جداسازی باکتری های بیماری زا فرآیند وقت گیر و پرزحمتی است، به منظور تعیین حضور احتمالی ارگانیسم های روده ای می توان آزمایش های ساده ای انجام داد. حضور باکتری های روده ای دلالت بر وجود باکتری های بیماری زا نیز دارند. کولیفرم ها شاخص های خوبی در نشان دادن آلودگی هستند . از این رو با آزمایش گروه کولیفرم باکتری ها، باکتری های بیماری زا معلوم می شوند.

23. متداول ترین باکتری ها در گروه کولیفرم را اشریشیا کولی ( ایکلای ) تشکیل می دهند. آنها زیانبار و مضر هستند، اما وجودشان حاکی از آن است که احتمالاً باکتری های بیماری زا نیز وجود دارند. میکروب های ایکلای به مقدار بسیار زیادی با مدفوع دفع می شوند. در آزمایش باکتری شناسی آب، دو آزمایش زیر معمولاً انجام می شود: - آزمایش شمارش کل - آزمایش کولیفرم یا ایکلای

24. آزمایش شمارش کل: در این آزمایش آب نمونه ای را که به آن قارچ افزوده شده، به مدت 48 ساعت در دمای 20 درجه سانتی گراد یا به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتی گراد در دستگاه کشت میکروب قرار می دهند. باکتری ها در آب رشد کرده و کلنی هایی تشکیل می دهند که می توان آنها را مشاهده کرد و شمرد. مجموع آنها نباید از 100 عدد در هر cc آب بیشتر باشد. به این آزمایش HPC یا شمارش کلنی های هتروتروف نیز میگویند که برای آب استخرها انجام می شود و محیط کشت اختصاصی آن R2A است.

25. آزمایش ایکلای : چنانکه مشاهده شده، کولیفرم های موجود در لاکتوز طی 48 ساعت و در دمای 37 درجه سانتی گراد به شکل گاز تخمیر می شوند. آزمایش اشرشیا کولی در سه مرحله انجام می شود: • - آزمایش احتمالی • - آزمایش تاییدی • - آزمایش تکمیلی

26. دستگاه های آزمایشگاهی

27. Oven یا فور ( استرلیزاسیون با هوای داغ) • فور استریل کننده با هوای داغ را جهت مقدار مناسبی از وسایل به کار می بریم تا استرلیزاسیون به طور صحیح انجام گیرد. این دستگاه را طوری تنظیم کنید که حرارت مناسب و یکنواخت استرلیزاسیون یعنی 170±10c را بدست آورید، و آنرا با ترمومترهای مناسب مجهز کنید. این دستگاه برای استریل ظروف شیشه ای آزمایشگاه آب به کار می رود.

28. انکوباتور دستگاهی است که جهت نگهداری محیط کشت لاکتوز بعد از کشت دادن نمونه روی آن استفاده می شود . این دستگاه برای ما دمای 37±2c را تامین می کندکه در مرحله احتمالی نمونه های کشت داده شده را به مدت 48 ساعت در آن نگهداری می کنیم.

29. اتوکلاو • دستگاه اتوکلاو حرارتی به اندازه حرارت استرلیزاسیون یعنی 121c درون محفظه ایجاد می کند و مجهز به ترمومتر دقیقی است که بهتر است انتهای آن در مسیر خروج بخار قرار گیرد تا درجه حرارت مینیمم درون محفظه استریل کننده را نشان دهد. دستگاه به یک فشارسنج مجهز است و بوسیله دریچه اطمینان متصل به مسیر تولید بخار اشباع و یا مستقیماً به منبع تولید کننده بخار به خوبی تنظیم می شود. این دستگاه حرارت مرطوب 121c را با فشار 15 بار (14/8 اتمسفر) در مدت 15 دقیقه تامین می کند.

30. بن ماری • این دستگاه که به حمام بخار نیز معروف است جهت نگهداری محیط کشت ECبراث در دمای 42±0.5c به مدت 24 ساعت بکار می رود و از این طریق می توانیم مدفوعی یا غیرمدفوعی بودن آلودگی میکروبی آب را تشخیص دهیم.

31. رسوب گیری فرآیندی است که طی آن با استفاده از یونیزه کردن نمونه آب مورد آزمایش، البته نمونه هایی که املاح و مواد معدنی آن بالاست، املاح مذکور باردار و ته نشین می شوند و به همراه املاح، موجودات ریز درون آب نیز در ظرف نمونه برداری رسوب می کنند.

32. شستشو و استرلیزاسیون ظروف نمونه برداری تمام شیشه آلات و ظروف نمونه برداری را بوسیله یک دترجنت مناسب با آب داغ تمیز می کنیم و پس از آب کشی و حذف ذرات حاصل از ترکیب دترجنت ها این ظروف در دمای خشک 170c به مدت 1 ساعت استریل می شوند.

33. نگهداری محیط های کشت محیط های کشت بدون آب ( پودری یا دهیدراته) را در شیشه هایی که درب آنها محکم بسته شده، در شرایط تاریک، کمتر از 30c و هوایی با رطوبت کم نگهداری نمایید. اگر محیط کشت تغییر رنگ و یا حالت قالبی پیدا کرد و خصوصیت پودری خود را از دست داد از آن استفاده نکنید.

34. ظروف نمونه برداری جهت جمع آوری نمونه های مورد نیاز برای آزمایشات میکروبیولوژیکی در بطریهایی که شسته شده و با دقت آبکشی و در آخر با آب مقطر شسته و استریل شده، استفاده نمایید. بهتر است ظروف 250cc و به رنگ تیره با درب سمباده ای باشد که به راحتی نمونه از ظرف خارج نشود.

35. دکلرینه کردن ظروف • یک ماده احیا کننده به ظروف مورد نظر برای جمع آوری آب حاوی کلر یا دیگر هالوژنها اضافه کنید . مگر آنهایی که حاوی برات جهت کشت مستقیم نمونه هستند. تیوسولفات سدیم (Na2S2O3) یک عامل دکلرینه کننده مناسبی است که هالوژنهای باقیمانده در نمونه را خنثی می کند و از عمل باکتری کشی آنها در طی انتقال نمونه جلوگیری می کند. • آزمایشی که روی چنین نمونه ای انجام می گیرد، با دقت بیشتری جمعیت میکروب واقعی نمونه آب را در زمان نمونه گیری نشان خواهد داد.

36. روشهای نمونه برداری آب در هنگام جمع آوری نمونه یک فضای خالی بالای بطری باقی بگذارید (حداقل 2.5cm) تا مخلوط کردن بوسیله شیکر راحت صورت بگیرد و نمونه برای آزمایش آماده شود. جهت آزمایش نمونه هایی را جمع آوری کنید که نماینده ای از آب مورد آزمایش باشند و برای این کار از شرایط ضدعفونی (Aseptic) استفاده کنید تا از آلودگی نمونه جلوگیری شود.

37. 1- آب آشامیدنی اگر نمونه آب از شیر یک سیستم توزیع گرفته می شود بایستی شیری را انتخاب کرد که آب را از لوله هایی که مستقیماً به منبع اصلی اتصال دارند، برساند. در غیر این صورت می توان از منبع یا تانک ذخیره آب یا شبکه توزیع آب جلوگیری را انجام داد.

38. 2- تهیه آب تصفیه نشده از چشمه در جمع آوری نمونه ها به طور مستقیم از مخازن آب، چشمه، یا چاههای کم عمق نمونه را از قسمتهایی از آب تهیه کنید که منبع استفاده برای مصرف کنندگان است. گرفتن نمونه از کناره آب یا خیلی نزدیک به ساحل دریاچه یا خیلی دور از نقطه منبع اصلی، و یا در عمق بالاتر و یا پایین تر از نقطه منبع اصلی نامطلوب است.

39. 3- آبهای سطحی • برای مطالعه جویبارهای وسیع جهت تشخیص منبع و گسترش آلودگی، نمونه ها را با درنظر گرفتن مکان، روش و زمان نمونه گیری تهیه نمایید. • تعداد نمونه هایی که باید آزمایش شوند بر این اساس است که آیا هدف اندازه گیری گسترش آلودگی است یا دوام حداکثر آلودگی و یا آلودگی متوسط احتمالی. • محل های اندازه گیری گسترش آلودگی و یا دوام آن در نقطه زیر منبع آلودگی است. • نمونه گیری را با تعداد تکراری که ممکن است بر اساس نیاز تهیه نمایید.

40. 4- نمونه برداری از رودخانه یا جویبار نمونه هایی از رودخانه، جویبار، دریاچه یا منبع آب را بوسیله گرفتن نزدیک انتهای بطری در دست و فرو بردن آن در آب طوری که سر بطری به سمت پایین و زیر سطح آب قرار گیرد، تهیه کنید. بطری را طوری برگردانید که سر بطری به طور جزئی به سمت بالا بیاید و دهانه بطری به سمت جریان آب قرار گیرد.

41. نگهداری و ذخیره نمونه • بلافاصله پس از جمع آوری نمونه آب، آزمایش میکروبیولوژی آنرا شروع کنید تا از تغییرات غیرقابل پیش بینی جلوگیری شود. اگر نمی توانید روی نمونه ها در طی 1 ساعت پس از جمع آوری آزمایش کنید، از یک خنک کننده (یا یخ) برای نگهداری نمونه در طی انتقال به آزمایشگاه استفاده کنید. • درجه حرارت تمام نمونه های آلوده آب را به میزان 10c در طی ماکزیمم زمان انتقال 6 ساعت نگهدارید.

42. MPN

43. روش آزمایش MPN یا بیشترین تعداد احتمالی در 100 میلی لیتر نمونه Most Probably Number

44. تهیه محیط کشت محیط کشت های مختلف از قبیل لاکتوز، EC برات، برلیانت گرین و EMBهر کدام دستور تهیه خاص خود را دارند که با استفاده از آب مقطر این محیط کشت ها تهیه و آماده مصرف می شوند.

45. تکنیک چند لوله ای تخمیری برای اعضای کلی فرم ها باکتریهای گروه کلی فرم همگی هوازی و بیهوازی اختیاری، گرم منفی، بدون اسپور و میله ای شکل می باشند که قادرند در حرارت 35c به مدت 48 ساعت، تخمیر لاکتوز را انجام دهند و گاز تولید کنند. روش های استانداردی برای مطالعه کلیفرم ها وجود دارد که یکی از این روشها تخمیر چند لوله ای است که در اینجا شرح داده می شود.

46. روش آزمایش MPN روشهای استاندارد برای انجام آزمایش تخمیر چند لوله ای عبارت اند از : الف) 5 لوله ای جدول (2) ب) 9 لوله ای ج) 10 لوله ای جدول (3) د) 15 لوله ای که هر روش را انتخاب کنیم محیط کشت هیچ تغییری نمی کند فقط تفاوت در غلظت لاکتوز برای مصرفی است.

47. جدول 2- شاخص MPN و دامنه اطمینان 95% برای ترکیب لوله های مثبت و منفی زمانی که در آزمایش از 5 لوله 20 میلی لیتر استفاده شده باشد.

48. جدول 3- شاخص MPN و دامنه اطمینان 95% برای ترکیب لوله های مثبت و منفی زمانی که در آزمایش از 10 لوله 10 میلی لیتر استفاده شده باشد.

49. مراحل آزمایشMPN 1- مرحله احتمالی 2- مرحله تاییدی 3- مرحله تکمیلی

50. مرحله احتمالی در این مرحله محیط کشت لاکتوز براث تهیه شده در لوله های آزمایش را پس از استریل در اتوکلاو با دمای 121C و زمان 15 دقیقه برداشته و نمونه را روی آن کشت می دهیم سپس لوله ها را به مدت 48 ساعت در دمای 37C انکوباتور قرار می دهیم . اگر پس از مدت یاد شده گاز متصاعد شد آزمایش مثبت و دلالت بر وجود باکتری دارد.