The Complete Guide to Water Quality Parameters - Comprehensive overview of key measurements

ความสำคัญของการตรวจวัดคุณภาพน้ำ
การตรวจวัดคุณภาพน้ำเป็นกระบวนการที่จำเป็นสำหรับการประเมินความเหมาะสมของน้ำในการใช้งานต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการอุปโภคบริโภค การเกษตร อุตสาหกรรม หรือการรักษาสมดุลของระบบนิเวศ องค์การอนามัยโลก (WHO) ได้กำหนดแนวทางมาตรฐานคุณภาพน้ำเพื่อปกป้องสุขภาพของประชาชนทั่วโลก โดยเน้นย้ำว่าน้ำที่มีคุณภาพดีต้องปลอดจากสารปนเปื้อนที่เป็นอันตราย มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เหมาะสม

การติดตามคุณภาพน้ำอย่างสม่ำเสมอช่วยให้สามารถตระหนักถึงปัญหาได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ป้องกันการแพร่กระจายของโรคที่มาจากน้ำ และวางแผนการจัดการทรัพยากรน้ำได้อย่างยั่งยืน ในประเทศไทย กรมควบคุมมลพิษได้กำหนดมาตรฐานคุณภาพน้ำผิวดินและน้ำทิ้งไว้อย่างชัดเจน เพื่อควบคุมและรักษาคุณภาพแหล่งน้ำธรรมชาติ

พารามิเตอร์ทางกายภาพ (Physical Parameters)
อุณหภูมิ (Temperature)
อุณหภูมิของน้ำเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานที่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติอื่นๆ ของน้ำอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิส่งผลต่อความสามารถในการละลายออกซิเจน อัตราปฏิกิริยาเคมี และกิจกรรมของจุลินทรีย์ในน้ำ ตามทฤษฎีทางเทอร์โมไดนามิกส์ เมื่ออุณหภูมิน้ำเพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายออกซิเจนจะลดลง ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ

มาตรฐานอุณหภูมิน้ำที่เหมาะสมสำหรับแหล่งน้ำผิวดินควรอยู่ในช่วง 20-30 องศาเซลเซียส การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รวดเร็วหรือสูงเกินไปอาจส่งผลเสียต่อระบบนิเวศน้ำ เช่น การเกิดปรากฏการณ์ Thermal Pollution จากน้ำทิ้งของโรงงานอุตสาหกรรม การวัดอุณหภูมิทำได้ง่ายด้วยเทอร์โมมิเตอร์หรือเซนเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ให้ความแม่นยำสูง

ความขุ่น (Turbidity)
ความขุ่นเป็นการวัดความใสของน้ำ สะท้อนปริมาณของอนุภาคแขวนลอยในน้ำ เช่น ดิน ตะกอน สารอินทรีย์ จุลินทรีย์ และสาหร่าย ค่าความขุ่นมีหน่วยเป็น NTU (Nephelometric Turbidity Units) หรือ FAU (Formazin Attenuation Units) น้ำที่มีความขุ่นสูงไม่เพียงแต่ดูไม่น่าดื่มเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งอาศัยของเชื้อโรคและสารเคมีที่เกาะติดกับอนุภาคได้อีกด้วย

WHO กำหนดให้น้ำดื่มมีความขุ่นไม่เกิน 5 NTU และควรต่ำกว่า 1 NTU เพื่อประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อที่ดี การวัดความขุ่นใช้เครื่อง Turbidimeter ที่ทำงานโดยอาศัยหลักการกระเจิงของแสงเมื่อผ่านตัวอย่างน้ำ น้ำที่มีความขุ่นสูงต้องผ่านกระบวนการตกตะกอนหรือกรองก่อนการบำบัดขั้นต่อไป การควบคุมความขุ่นมีความสำคัญต่อกระบวนการฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV เนื่องจากอนุภาคแขวนลอยจะบดบังการส่งผ่านของรังสี

สี (Color)
สีของน้ำแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ สีที่แท้จริง (True Color) ซึ่งเกิดจากสารที่ละลายในน้ำ และสีปรากฏ (Apparent Color) ที่เกิดจากทั้งสารละลายและอนุภาคแขวนลอย สีในน้ำมักเกิดจากสารอินทรีย์ธรรมชาติ เช่น กรดฮิวมิก (Humic Acid) และกรดฟูลวิก (Fulvic Acid) จากการย่อยสลายของพืช หรือจากไอออนของโลหะ เช่น เหล็กและแมงกานีส

การวัดสีใช้หน่วย Pt-Co Units หรือ Hazen Units โดยเปรียบเทียบกับมาตรฐานของสารละลาย Platinum-Cobalt น้ำดื่มควรไม่มีสีที่มองเห็นได้ชัดเจน โดยมาตรฐานกำหนดไว้ไม่เกิน 15 Pt-Co Units แม้ว่าสีในน้ำส่วนใหญ่จะไม่เป็นอันตรายโดยตรงต่อสุขภาพ แต่อาจทำให้น้ำไม่น่าดื่มและส่งผลต่อประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อ การกำจัดสีทำได้ด้วยกระบวนการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์หรือการตกตะกอนด้วยสารส้ม

กลิ่นและรส (Odor and Taste)
กลิ่นและรสเป็นพารามิเตอร์ที่ประเมินโดยประสาทสัมผัสของมนุษย์ ซึ่งสะท้อนถึงการมีอยู่ของสารต่างๆ ในน้ำ กลิ่นในน้ำอาจเกิดจากสาเหตุหลายประการ เช่น การเน่าเปื่อยของสารอินทรีย์ การเจริญของสาหร่ายบางชนิดที่ผลิตสาร Geosmin และ 2-Methylisoborneol (MIB) การปนเปื้อนของสารเคมีอุตสาหกรรม หรือการมีอยู่ของก๊าซไhydrogen sulfide

น้ำดื่มควรไม่มีกลิ่นและรสที่น่ารังเกียจ ตามมาตรฐาน Threshold Odor Number (TON) ควรไม่เกิน 3 การทดสอบกลิ่นและรสทำโดยวิธี Sensory Analysis ซึ่งต้องใช้ผู้ทดสอบที่ผ่านการฝึกฝน การแก้ไขปัญหากลิ่นและรสทำได้ด้วยการเติมถ่านกัมมันต์ เติมอากาศ (Aeration) หรือการใช้สารออกซิไดซ์ เช่น โอโซนหรือคลอรีนไดออกไซด์

การนำไฟฟ้า (Electrical Conductivity - EC)
การนำไฟฟ้าเป็นการวัดความสามารถของน้ำในการนำกระแสไฟฟ้า ซึ่งสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณของไอออนที่ละลายอยู่ในน้ำ ค่า EC มีหน่วยเป็น microsiemens per centimeter (µS/cm) หรือ millisiemens per centimeter (mS/cm) น้ำบริสุทธิ์มีค่า EC ต่ำมาก ประมาณ 0.5-3 µS/cm ในขณะที่น้ำประปาทั่วไปมีค่าประมาณ 50-800 µS/cm

ค่า EC เป็นตัวบ่งชี้ที่ดีสำหรับการปนเปื้อนของน้ำ เนื่องจากสารปนเปื้อนส่วนใหญ่เป็นไอออน การเพิ่มขึ้นของค่า EC อาจบ่งบอกถึงการปนเปื้อนจากน้ำเสีย การชะล้างจากพื้นที่เกษตร หรือการแทรกซึมของน้ำเค็ม การวัด EC ใช้เครื่อง Conductivity Meter ที่สามารถปรับค่าตามอุณหภูมิได้ ค่า EC ยังใช้ประมาณค่า Total Dissolved Solids (TDS) โดยทั่วไป TDS (mg/L) ≈ EC (µS/cm) × 0.55-0.7

ของแข็งละลายน้ำทั้งหมด (Total Dissolved Solids - TDS)
TDS คือปริมาณของสารอนินทรีย์และอินทรีย์ทั้งหมดที่ละลายอยู่ในน้ำ ประกอบด้วยแร่ธาตุต่างๆ เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม โซเดียม โพแทสเซียม คาร์บอเนต ไบคาร์บอเนต คลอไรด์ ซัลเฟต และไนเตรต ค่า TDS วัดเป็น มิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) หรือ parts per million (ppm)

WHO กำหนดให้น้ำดื่มมีค่า TDS ไม่เกิน 500 mg/L สำหรับรสชาติที่ยอมรับได้ แต่อาจยอมรับได้ถึง 1,000 mg/L ในกรณีที่ไม่มีแหล่งน้ำที่ดีกว่า น้ำที่มี TDS สูงอาจมีรสเค็มหรือขมและทำให้เกิดคราบตะกรันในระบบประปา การจำแนกคุณภาพน้ำตาม TDS มีดังนี้: น้ำจืดมาก (< 300 mg/L), น้ำจืดปานกลาง (300-600 mg/L), น้ำจืดเล็กน้อย (600-900 mg/L), น้ำกร่อย (900-1,200 mg/L) และน้ำเค็ม (> 1,200 mg/L)

การวัด TDS ทำได้ 2 วิธี คือ วิธีการระเหยน้ำที่อุณหภูมิ 103-105°C และชั่งน้ำหนักของของแข็งที่เหลืออยู่ หรือวิธีประมาณจากค่า EC ซึ่งเร็วและสะดวกกว่า ค่า TDS มีความสำคัญต่อการเลือกใช้เทคโนโลยีในการบำบัดน้ำ เช่น การใช้เครื่อง Reverse Osmosis (RO) เหมาะสำหรับน้ำที่มี TDS สูง

ของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (Total Suspended Solids - TSS)
TSS หมายถึงปริมาณของอนุภาคที่ไม่ละลายน้ำและถูกกักเก็บโดยกระดาษกรองขนาดรูพรุน 0.45 ไมครอน ประกอบด้วยสารอินทรีย์และอนินทรีย์ เช่น ดิน ทราย ตะกอน สาหร่าย แบคทีเรีย และเศษซากพืชสัตว์ ค่า TSS สะท้อนถึงความขุ่นของน้ำและเป็นตัวบ่งชี้ภาระมลพิษทางน้ำ

มาตรฐานน้ำทิ้งของไทยกำหนดค่า TSS สูงสุดตามประเภทแหล่งกำเนิด เช่น โรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปไม่เกิน 50 mg/L น้ำที่มี TSS สูงจะมีปัญหาหลายประการ เช่น ลดปริมาณออกซิเจนละลายน้ำเนื่องจากกระบวนการย่อยสลาย ปกคลุมพื้นท้องน้ำทำลายแหล่งอาศัยของสัตว์น้ำ และลดประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของพืชน้ำ

การวัด TSS ทำโดยกรองตัวอย่างน้ำผ่านกระดาษกรองที่มีน้ำหนักคงที่ แล้วนำไปอบแห้งที่ 103-105°C จนน้ำหนักคงที่ ผลต่างของน้ำหนักกระดาษกรองก่อนและหลังคือค่า TSS การกำจัด TSS ทำได้ด้วยกระบวนการตกตะกอน (Sedimentation) การลอยตัว (Flotation) หรือการกรอง (Filtration) ทั้งนี้ ค่า TSS + TDS = Total Solids (TS) ซึ่งเป็นของแข็งทั้งหมดในน้ำ

พารามิเตอร์ทางเคมี (Chemical Parameters)
ความเป็นกรด-ด่าง (pH)
ค่า pH เป็นการวัดความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจน (H⁺) ในน้ำ โดยมีสเกลตั้งแต่ 0-14 ค่า pH = 7 เป็นกลาง น้อยกว่า 7 เป็นกรด และมากกว่า 7 เป็นด่าง ค่า pH เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อปฏิกิริยาเคมี ความเป็นพิษของสารบางชนิด และกิจกรรมของจุลินทรีย์ในน้ำ

มาตรฐานน้ำดื่มกำหนดให้มีค่า pH อยู่ในช่วง 6.5-8.5 น้ำที่มีค่า pH ต่ำมากจะกัดกร่อนท่อและอาจชะละลายโลหะหนักออกมา ในขณะที่น้ำที่มีค่า pH สูงมากจะมีรสขม ทำให้ประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีนลดลง และอาจทำให้ผิวหนังแห้ง ค่า pH ยังมีผลต่อสมดุลของคาร์บอเนตในน้ำ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเกิดคราบตะกรันและการกัดกร่อน

การวัดค่า pH ทำได้ด้วย pH Meter แบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้อิเล็กโทรดแก้วหรือใช้กระดาษลิตมัสสำหรับการวัดเบื้องต้น การปรับค่า pH ทำได้โดยเติมสารเคมี เช่น การเติมโซดาแอช (Na₂CO₃) เพื่อเพิ่มค่า pH หรือเติมกรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) เพื่อลดค่า pH ในระบบบำบัดน้ำเสีย การควบคุม pH มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของกระบวนการชีวภาพ โดยแบคทีเรียส่วนใหญ่เจริญได้ดีที่ pH 6.5-8.5

ความกระด้างของน้ำ (Hardness)
ความกระด้างเป็นการวัดปริมาณของไอออนแคลเซียม (Ca²⁺) และแมกนีเซียม (Mg²⁺) ในน้ำ วัดเป็นหน่วย มิลลิกรัมต่อลิตรเทียบเท่าแคลเซียมคาร์บอเนต (mg/L as CaCO₃) ความกระด้างแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ความกระด้างชั่วคราว (Temporary Hardness) ที่เกิดจากไบคาร์บอเนตและคาร์บอเนตของแคลเซียมและแมกนีเซียม ซึ่งสามารถกำจัดได้ด้วยการต้ม และความกระด้างถาวร (Permanent Hardness) ที่เกิดจากซัลเฟตและคลอไรด์ ซึ่งต้องใช้วิธีพิเศษในการกำจัด

การจำแนกน้ำตามความกระด้างมีดังนี้: น้ำอ่อน (0-60 mg/L), น้ำกระด้างปานกลาง (61-120 mg/L), น้ำกระด้าง (121-180 mg/L) และน้ำกระด้างมาก (>180 mg/L) น้ำกระด้างไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพโดยตรง แม้ว่าบางการศึกษาพบว่าน้ำอ่อนมากอาจเพิ่มความเสี่ยงโรคหัวใจ แต่น้ำกระด้างทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น คราบตะกรันในหม้อต้ม ท่อน้ำ และเครื่องใช้ไฟฟ้า ลดประสิทธิภาพของสบู่และผงซักฟอก และทำให้ผิวหนังแห้ง

การวัดความกระด้างใช้วิธี EDTA Titration ตามมาตรฐาน APHA ส่วนการลดความกระด้างมีหลายวิธี เช่น การใช้ตัวแลกเปลี่ยนไอออน (Ion Exchange) ด้วยเรซินที่มีหมู่โซเดียมแลกเปลี่ยนกับแคลเซียมและแมกนีเซียม การตกตะกอนด้วยด่างและโซดาแอช (Lime-Soda Process) หรือการใช้เมมเบรน RO ในโรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการน้ำอ่อนสำหรับหม้อไอน้ำ การลดความกระด้างเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์

ความเป็นด่าง (Alkalinity)
ความเป็นด่างคือความสามารถของน้ำในการต้านทานการเปลี่ยนแปลงค่า pH หรือเรียกว่า Buffering Capacity สารที่ทำให้เกิดความเป็นด่าง ได้แก่ ไฮดรอกไซด์ (OH⁻), คาร์บอเนต (CO₃²⁻) และไบคาร์บอเนต (HCO₃⁻) ค่าความเป็นด่างวัดเป็นหน่วย mg/L as CaCO₃ เช่นเดียวกับความกระด้าง

ความเป็นด่างมีความสำคัญในระบบบำบัดน้ำเสียชีวภาพ เนื่องจากช่วยควบคุมค่า pH ไม่ให้เปลี่ยนแปลงมากจนเกินไปจากกรดที่เกิดขึ้นในกระบวนการ ค่าความเป็นด่างที่เหมาะสมสำหรับน้ำดื่มคือ 20-200 mg/L น้ำที่มีความเป็นด่างต่ำจะเกิดการกัดกร่อนระบบท่อได้ง่าย ในขณะที่น้ำที่มีความเป็นด่างสูงมากจะมีรสขมและอาจทำให้เกิดคราบตะกรัน

การวัดความเป็นด่างทำโดยวิธี Titration ด้วยกรดมาตรฐาน (H₂SO₄ หรือ HCl) โดยใช้ Indicator เช่น Phenolphthalein และ Methyl Orange ความเป็นด่างมี 3 รูปแบบตามค่า pH คือ Hydroxide Alkalinity (pH > 9.4), Carbonate Alkalinity (pH 8.3-9.4) และ Bicarbonate Alkalinity (pH < 8.3) การปรับความเป็นด่างทำได้โดยการเติมสารเคมี เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ โซดาแอช หรือด่างขาว

ออกซิเจนละลายน้ำ (Dissolved Oxygen - DO)
ออกซิเจนละลายน้ำเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดตัวหนึ่งสำหรับประเมินคุณภาพน้ำและสภาพของระบบนิเวศน้ำ DO คือปริมาณออกซิเจนจากอากาศที่ละลายอยู่ในน้ำ วัดเป็น มิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) หรือเปอร์เซ็นต์ของความอิ่มตัว ออกซิเจนเข้าสู่น้ำผ่านกระบวนการแพร่กระจายจากอากาศและการสังเคราะห์แสงของพืชน้ำ

ความสามารถในการละลายออกซิเจนขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น อุณหภูมิ ความดัน ความเค็ม และความขุ่น ที่อุณหภูมิ 25°C และความดันบรรยากาศปกติ น้ำจืดสามารถละลายออกซิเจนได้ประมาณ 8.3 mg/L เมื