เรื่อง น้ำ ( Hydrology)

ที่มา: ปรับปรุงจากคู่มือครู แนวการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ตามโครงการของ GLOBE เรื่อง น้ำ, 2540. (www.globe.gov)

โลกของเราประกอบขึ้นด้วยพื้นดินและพื้นน้ำ โดยแบ่งเป็นพื้นดิน 1 ส่วน (25%) และส่วนที่เป็นผืนน้ำนั้นมีมากถึง 3 ใน 4 ส่วนของพื้นโลก  (75%)  โดยส่วนใหญ่อยู่ในสภาพน้ำเค็มในทะเลและมหาสมุทรประมาณ 97 % เป็นน้ำแข็งตามขั้วโลกประมาณ 2 % และเป็นน้ำจืดตามแม่น้ำ  ลำคลองต่างๆ ประมาณ 1 %  ดังนั้นน้ำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งกับชีวิตของพืชและสัตว์บนโลกรวมทั้งมนุษย์เราด้วย

การเลือกจุดเก็บตัวอย่างน้ำ

ในการเก็บตัวอย่างน้ำที่จะนำมาใช้ในการวิเคระห์ปัจจัยต่าง ๆ ควรเก็บจากจุดเดียวกัน ซึ่งเรียกว่า  “จุดเก็บตัวอย่างน้ำหรือจุดเก็บน้ำ”  ซึ่งมีวิธีเลือกจุดเก็บตัวอย่างน้ำจืด ดังนี้

1. ถ้าจุดเก็บตัวอย่างน้ำเป็นบริเวณน้ำไหล  เช่น  ลำธารหรือแม่น้ำ ให้เลือกจุดเก็บตัวอย่างน้ำบริเวณที่น้ำไหลไม่แรง และไม่เร็วหรือช้าเกินไป

2. ถ้าจุดเก็บน้ำเป็นบริเวณน้ำนิ่ง เช่น ในทะเลสาบ หรืออ่างเก็บน้ำ ควรเลือกจุดเก็บตัวอย่างน้ำที่ใกล้กับทางน้ำไหลออกจากทะเลสาบหรืออยู่ตรงกลางแหล่งน้ำ แต่ให้หลีกเลี่ยงการเก็บน้ำตัวอย่างใกล้จุดที่น้ำไหลเข้าสู่ทะเลสาบหรืออ่างเก็บน้ำ

3. ในการเก็บตัวอย่างสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังขนาดใหญ่ (Macro-Invertebrate) ควรเก็บตัวอย่างใกล้กับจุดเก็บตัวอย่างน้ำ

การตรวจวัดความโปร่งใสของน้ำ (Transparency)

การวัดความโปร่งใสของน้ำ คือ การวัดความสามารถของแสงที่ส่องผ่านน้ำลงไปได้ลึกเท่าไร ซึ่งสามารถตรวจวัดได้ 2 วิธี คือ วิธีการวัดด้วยจานวัดความโปร่งใส (Secchi Disk) ใช้สำหรับแหล่งน้ำนิ่ง หรือน้ำลึก แสดงดังภาพที่ 1 และวิธีใช้หลอดวัดความโปร่งใส (Transparency Tube) ใช้สำหรับแหล่งน้ำไหล หรือน้ำตื้น แสดงดังภาพที่ 2

ภาพที่ 1 จานวัดความโปร่งใส (Secchi Disk)

ภาพที่ 2  หลอดวัดความโปร่งใส (Transparency Tube)

ส่วนใหญ่จะพบว่า ความโปร่งใสของน้ำธรรมชาติจะมีค่าอยู่ระหว่าง 1 - 3 หรือ 4 เมตร ถ้ามีค่าต่ำกว่า 1 เมตร จะถือว่าแหล่งน้ำนั้นจะมีอัตราการเจริญเติบโตของพืชน้ำสูง หรืออาจจะหมายถึง มีของแข็งแขวนลอยอยู่ในปริมาณสูงก็ได้ ส่วนบริเวณทะเลสาบบางแห่งที่มีน้ำใสและลึกมาก ซึ่งมีอัตราการเจริญเติบโตของพืชน้ำต่ำ หรือน้ำชายฝั่งอาจจะมีความโปร่งใสของน้ำมากถึง 30 - 40 เมตร ก็ได้ เช่น บริเวณแนวปะการัง เป็นต้น

วิธีการตรวจวัด

วิธีที่ 1 การตรวจวัดความโปร่งใสของน้ำด้วยจานวัดความโปร่งใส

1. ค่อยๆ หย่อนจานวัดความโปร่งใสลงในน้ำ (ภาพที่ 3) จนกระทั่งถึงจุดที่มองไม่เห็นสีขาวสลับดำบนจานวัดความโปร่งใส ทำเครื่องหมายบนเชือก ณ จุดผิวหน้าน้ำ (อาจจะใช้เข็มหมุดปักผ้าเสียบไว้) แต่ถ้าไม่สามารถทำเครื่องหมาย ณ จุดผิวน้ำได้โดยตรง ต้องทำเครื่องหมายบนเชือกที่สูงจากผิวน้ำ ซึ่งรู้ค่าระยะที่แน่นอน

ภาพที่ 3  วิธีหย่อนจานวัดความโปร่งใส

2. ค่อยๆ ดึงเชือกให้สูงขึ้นทีละน้อยๆ จนกระทั่งมองเห็นสีบนจานวัดความโปร่งใสอีกครั้งหนึ่ง (ภาพที่ 4) แล้วทำเครื่องหมายบนเชือกที่ระดับผิวน้ำอีกครั้ง(หรือจะใช้วิธีการวัดระยะทางจากผิวน้ำถึงจุดที่วัดได้เหนือน้ำ) ดังนั้น จึงมีเครื่องหมายบนเชือกอยู่ 2 จุด ซึ่งน่าจะไม่ต่างกันเกิน 2 - 3 เซนติเมตร เท่านั้น

ภาพที่ 4  วิธีหย่อนจานวัดความโปร่งใส

3. บันทึกระยะต่างระหว่าง 2 จุดที่วัด ถ้าระยะที่วัดได้มีค่าเป็นเศษของเซนติเมตร ให้คิดเป็นค่าเซนติเมตรที่ใกล้เคียงที่สุด เช่น 2.1 เซนติเมตร บันทึก 2 เซนติเมตร ในใบบันทึกข้อมูล

4. ถ้าความแตกต่างระหว่างค่าความลึกที่วัดได้ทั้ง 2 ค่า มีค่ามากกว่า 10 เซนติเมตร ให้ทำการทดลองซ้ำใหม่ แล้วจึงบันทึกค่าที่วัดได้ใหม่

5. ถ้าจานวัดความโปร่งใสจมลงถึงก้นน้ำ ณ จุดตรวจวัดแต่ยังคงเห็นสีของจานดังกล่าวอยู่ให้บันทึกว่า ค่าความโปร่งใสของน้ำมากกว่าความลึกจากจานวัดถึงผิวน้ำโดยเขียนเครื่องหมายมากกว่า (>) หน้าตัวเลขที่อ่านได้

6. ชี้บ่งปริมาณเมฆที่ปกคลุมในท้องฟ้าเหนือบริเวณที่ศึกษา หาระยะทางระหว่างเครื่องหมายที่ทำไว้บนเชือกและผิวน้ำ แล้วบันทึกค่าทั้งสองในใบบันทึกข้อมูล (หากทำเครื่องหมายบนเชือกที่ผิวน้ำให้ใส่ 0)

วิธีที่ 2 การตรวจวัดความโปร่งใสของน้ำด้วยหลอดวัดความโปร่งใส

1. ค่อยๆ รินน้ำตัวอย่างลงในหลอดวัดความโปร่งใสทีละน้อย (ภาพที่ 5) สังเกตสีขาวสลับดำบนแผ่นกลมที่ก้นหลอดแล้วค่อยๆ รินต่อไปเรื่อยๆ จนกระทั่งสีขาวสลับดำที่มองเห็นนั้นเลือนหายไปขณะที่มองจากปากของหลอดวัดความโปร่งใสไปยังจานสีขาวสลับดำที่ก้นหลอดนั้น ควรจะหมุนหลอดวัดความโปร่งใสไปพร้อมๆ กันด้วยเพื่อให้เห็นความแตกต่างระหว่างสีขาวและสีดำบนจานที่ก้นหลอด

ภาพที่ 5  รินน้ำตัวอย่างลงในหลอดวัดความโปร่งใส

2. บันทึกค่าที่อ่านได้ลงในใบงานบันทึกข้อมูล ถ้าค่าที่อ่านได้เป็นเศษของเซนติเมตร ให้คิดเป็นจำนวนเต็มที่ใกล้เคียงที่สุด เช่น 2.1 เซนติเมตร บันทึกเป็น 2 เซนติเมตร

3. เมื่อเติมน้ำตัวอย่างจนเต็มหลอดวัดความโปร่งใสแล้ว ถ้ายังคงเห็นสีบนจานวัดอยู่ ก็ให้บันทึกว่าความโปร่งใสของน้ำจะมีค่ามากกว่า (>) ความยาวหรือความสูงของหลอดวัดความโปร่งใสนั้น

การตรวจวัดอุณหภูมิ (Temperature) ของน้ำ

การวัดอุณหภูมิของน้ำเป็นการวัดปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่น้ำรับไว้ รวมทั้งดินและอากาศที่อยู่บริเวณโดยรอบด้วย ถ้าน้ำรับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้มากก็จะทำให้อุณหภูมิของน้ำสูงขึ้นด้วย นอกจากนี้ น้ำจากโรงงานก็อาจทำให้อุณหภูมิของแหล่งน้ำสูงขึ้นได้อีกทางหนึ่ง การระเหยของน้ำที่ผิวโลกสามารถช่วยลดอุณหภูมิของน้ำในบริเวณผิวหน้าน้ำที่ไม่ลึกนัก การวัดอุณหภูมิของน้ำทำให้เข้าใจถึงรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในรอบปี ทั้งนี้เพราะอุณหภูมิของน้ำในแหล่งน้ำจะมีอิทธิพลสูงต่อปริมาณและความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำนั้น

วิธีการตรวจวัด

การปรับค่ามาตรฐานเทอร์มอมิเตอร์

ก่อนตรวจวัดอุณหภูมิน้ำ ควรปรับค่ามาตรฐานของเทอร์มอมิเตอร์เสียก่อนโดย

1. ใส่น้ำแข็งก้อนเล็กๆ ลงในแก้ว แล้วเติมน้ำลงไปเล็กน้อย (ให้มีน้ำแข็งมากกว่าน้ำ)

2. จุ่มเทอร์มอมิเตอร์ลงในแก้วในข้อ 1 คนเทอร์มอมิเตอร์อย่างเบามือ ซึ่งจะทำให้เทอร์มอมิเตอร์ค่อยๆ เย็นลง

3. ตั้งทิ้งไว้ 10 - 15 นาที

4. อ่านค่าอุณหภูมิ ถ้าค่าที่อ่านได้อยู่ระหว่าง 0.5 ํC แสดงว่าเทอร์มอมิเตอร์นั้นใช้ได้ แต่ถ้าน้อยกว่า -0.5 ํC หรือมากกว่า +0.5 ํC ให้ตรวจสอบว่ามีสารอื่นใดปนเปื้อนหรือไม่ เช่น มีเกลือเจือปนอยู่ แต่ถ้าตรวจสอบแล้วว่าไม่มีสารอื่นใดเจือปน และค่าอุณหภูมิที่อ่านได้ยังคงน้อยกว่า -0.5 ํC หรือมากกว่า +0.5 ํC ให้เปลี่ยนเทอร์มอมิเตอร์

ภาพที่ 1 แสดงวิธีการวัดอุณหภูมิในน้ำลึกจากผิวน้ำ 10 เซนติเมตร

การตรวจวัดออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (Dissolved Oxygen: DO)

สิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ที่อาศัยอยู่ในน้ำต้องการปริมาณออกซิเจนแตกต่างกัน แต่โดยทั่วไปแล้วสิ่งมีชีวิตในน้ำต้องการออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำอย่างน้อยที่สุด 6 ppm เพื่อการเติบโตและการพัฒนาการของชีวิต อุณหภูมิของน้ำและระดับความสูงของพื้นที่มีอิทธิพลต่อปริมาณออกซิเจนที่สามารถละลายได้ในน้ำ หรือเรียกว่า “ค่าสมดุล” โดยทั่วไปแล้วพบว่าน้ำที่อุ่นกว่าไม่สามารถดึงหรือละลายออกซิเจนไว้ได้มากเท่ากับน้ำที่เย็นกว่า ในทำนองเดียวกันน้ำที่พบในระดับที่มีความสูงกว่าไม่สามารถดึงหรือละลายออกซิเจนไว้ได้มากเท่ากับน้ำที่พบในพื้นที่ระดับที่ต่ำกว่า

ปริมาณของออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ตรวจวัดได้นั้น อาจจะสูงกว่าหรือต่ำกว่าค่าสมดุลได้ เนื่องจากแบคทีเรียในแหล่งน้ำจะใช้ออกซิเจนในขณะที่กำลังย่อยสลายเศษซากพืช ซากสัตว์ในแหล่งน้ำนั้น ซึ่งอาจทำให้ระดับของออกซิเจนที่ละลายในน้ำในแหล่งน้ำนั้นลดลง ในทางกลับกันพบว่าสาหร่ายในน้ำจะสร้างออกซิเจนในขณะที่ทำการสังเคราะห์แสง ซึ่งทำให้ในบางครั้งพบว่า ในช่วงฤดูร้อน ระดับของออกซิเจนที่ละลายในน้ำจะสูงกว่าในฤดูอื่น

ในการตรวจวัดออกซิเจนละลายน้ำสามารถทำได้โดยวิธีการไตเตรต ซึ่งอาจเก็บน้ำตัวอย่างมาตรวจวัดทันทีในห้องปฏิบัติการหรืออาจตรวจวัดในภาคสนามโดยชุดตรวจวัดออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ซึ่งจะมีคู่มือแสดงขั้นตอนการตรวจวัดอย่างชัดเจน

วิธีการตรวจวัด

1. วิธีการเก็บตัวอย่างน้ำ

1.1 ล้างขวดและจุกขวดเก็บตัวอย่างน้ำ และล้างมือของผู้ทำการทดลองด้วยน้ำตัวอย่าง 3 ครั้ง และล้างขวดแก้วขนาดเล็กด้วยน้ำกลั่น 3 ครั้ง

1.2 ปิดจุกขวดเก็บตัวอย่างน้ำ

1.3 จุ่มขวดเก็บตัวอย่างลงในน้ำ ตัวอย่างให้จมอยู่ใต้ผิวหน้าน้ำจึงเปิดจุกและปล่อยให้น้ำไหลสู่ขวดจนเต็ม

1.4 เคาะขวดเก็บตัวอย่างน้ำเบา ๆ เพื่อไล่ฟองอากาศ

1.5 ปิดจุกขวดให้เรียบร้อย ในขณะที่ขวดเก็บตัวอย่างยังจมอยู่ในน้ำแล้วจึงยกขวดขึ้นจากน้ำ

1.6 ตรวจสอบอีกครั้งหนึ่งว่าไม่มีฟองอากาศอยู่ในขวด ถ้าพบว่ายังคงมีฟองอากาศอยู่ให้ทำการเก็บตัวอย่างน้ำใหม่ทันที

2. วิธีการเก็บรักษาตัวอย่างน้ำและทดลอง

ภาพที่ 1 ชุดทดสอบออกซิเจนละลายในน้ำสำเร็จรูป

2.1 ตักแมกนีเซียมซัลเฟตด้วยช้อนตักสารที่แห้ง 1 ช้อน เทลงในน้ำตัวอย่าง แล้วปิดฝาให้สนิท

2.2 ใช้นิ้วชี้กดที่ฝาขวดไว้ (ดังภาพที่ 2) แล้วเขย่าสารให้เข้ากัน โดยคว่ำและหงายขวดขึ้นช้าๆ สลับกันไป พักไว้สักครู่ให้ออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ถูกตรึงไว้ตกเป็นตะกอนสีน้ำตาล ถ้าน้ำตัวอย่างมีออกซิเจนที่ละลายในน้ำปริมาณมาก จะมีตะกอนสีน้ำตาลเข้มจำนวนมากที่ก้นขวด (ดังภาพที่ 3) และถ้าน้ำตัวอย่างมีออกซิเจนที่ละลายในน้ำปริมาณน้อยจะมีตะกอนสีน้ำตาลอ่อนปริมาณเล็กน้อย

 

ภาพที่ 2 วิธีเขย่าขวดที่ถูกต้อง ภาพที่ 3 ตะกอนสีน้ำตาลของออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ถูกตรึงไว้

2.3 เปิดฝาและเติมกรดซัลฟามิก (Sulfamic Acid) หรือกรดซัลฟูริก(Sulfuric acid) ลงไปเพื่อละลายตะกอนสีน้ำตาลปิดฝาแล้วเขย่าให้เข้ากัน จะได้เป็นน้ำสีน้ำตาลใส (ดังน้ำตัวอย่างขวดที่ 1 ในภาพที่ 4)

1              2              3             4

ภาพที่ 4 ตัวอย่างน้ำในการตรวจวัดออกซิเจนที่ละลายในน้ำตามขั้นตอนต่างๆ

2.4 เติม Alk Pot Iodide Azide ลงไปเพื่อทำให้น้ำตัวอย่างเกิดสีเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำแป้ง (ดังน้ำตัวอย่างขวดที่ 2 ในภาพที่ 4)

2.5 หยดน้ำแป้ง (Starch Indicator) ลงไปทำปฏิกิริยากับน้ำตัวอย่างเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน (ดังน้ำตัวอย่างขวดที่ 3 ในภาพที่ 4)

2.6 หาปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ โดยการไตเตรตด้วยไธโอซัลเฟต (Thiosulfate) 0.025N จนกว่าสีน้ำเงินของน้ำตัวอย่างจะเป็นน้ำใส (ดังน้ำตัวอย่างขวดที่ 4 ในภาพที่ 4) ถือเป็นจุดยุติ

2.7 อ่านค่าปริมาณไธโอซัลเฟตที่ใช้ไป ซึ่งก็คือค่าปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำนั่นเอง

2.8 บันทึกค่าปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ได้จากนักเรียนทุกกลุ่มใส่ลงในใบบันทึกข้อมูล

2.9 หาค่าเฉลี่ยของปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่วัดโดยนักเรียนทุกกลุ่มถ้าค่าที่วัดได้จากนักเรียนทุกกลุ่มแตกต่างจากค่าเฉลี่ยไม่เกิน ±1 กรัม/ลิตร (g/l) ถือว่ายอมรับได้แต่ถ้าไม่เป็นไปตามนี้ให้ทำการตรวจวัดซ้ำใหม่

2.10 เทของเหลวที่ใช้แล้วทั้งหมดจากการตรวจวัดลงในขวดสำหรับทิ้งน้ำยา

การตรวจวัดไนโตรเจนในรูปไนเตรตและไนไตรต์ (Nitrate and Nitrite)

ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในสามของสารอาหารสำคัญที่พืชต้องการ พืชส่วนใหญ่ไม่สามารถใช้ไนโตรเจนที่อยู่ในรูปที่เป็นโมเลกุล (N2) ได้ ในระบบนิเวศที่เป็นน้ำ พบว่า สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินสามารถเปลี่ยนแก๊สไนโตรเจนให้กลายเป็นแอมโมเนีย (NH3) และไนเตรต ซึ่งพืชน้ำสามารถนำไปใช้ได้ สัตว์ที่กินพืชน้ำเหล่านี้นำไนโตรเจนที่ได้ไปสร้างโปรตีน เมื่อพืชและสัตว์ตายลง โมเลกุลของโปรตีนจะถูกย่อยให้เล็กลงโดยแบคทีเรียกลายเป็นแอมโมเนีย จากนั้นแบคทีเรียชนิดอื่นๆ จะออกซิไดซ์แอมโมเนียให้กลายเป็นไนไตรต์ และไนเตรต แต่ในสภาวะที่ขาดออกซิเจนหรือมีออกซิเจนในปริมาณน้อย พบว่าไนเตรตจะเปลี่ยนรูปโดยแบคทีเรียชนิดอื่นๆ กลายเป็นแอมโมเนีย (NH3) และนั่นคือ การเริ่มต้นวัฏจักรของไนโตรเจนอีกครั้งหนึ่ง ดังนั้นไนโตรเจนที่พบในแหล่งน้ำที่สำคัญมีอยู่ 2 รูป คือ ไนเตรต (NO3-) และไนไตรต์ (NO2-) ไนโตรเจนในรูปไนเตรตจัดว่ามีความสำคัญมากที่สุดในน้ำ

ไนโตรเจนในรูปไนเตรต มักพบในน้ำที่มีปริมาณออกซิเจนละลายอยู่ในน้ำค่อนข้างต่ำ ไนเตรตเป็นสารอาหารที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตของสาหร่ายและพืชน้ำทั้งหลายและสามารถตรวจพบในน้ำได้ในปริมาณที่สูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับปริมาณการรับไนเตรตจากแหล่งต่างๆ สู่แหล่งน้ำ โดยปกติ ระดับของไนโตรเจนที่พบในแหล่งน้ำธรรมชาติจะค่อนข้างต่ำ (น้อยกว่า 1 ppm ของไนโตรเจนในรูปของไนเตรต) เกิดจากกระบวนการย่อยสลายของเสียจากสัตว์และซากพืชซากสัตว์ที่ตายแล้ว ซึ่งพืชจะนำไปใช้ได้อย่างรวดเร็ว ในแหล่งน้ำที่มีระดับไนโตรเจนค่อนข้างสูง อาจจะทำให้เกิดกระบวนการยูโทรฟิเคชั่นได้ ระดับไนโตรเจนอาจจะสูงขึ้นเนื่องจากผลตามธรรมชาติหรือเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ หรือเป็ดและห่านทำให้ปริมาณไนโตรเจนในแหล่งน้ำที่พวกมันอาศัยอยู่มีปริมาณสูงขึ้นได้จากการถ่ายมูลลงน้ำ ไนโตรเจนที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ได้แก่ การทิ้งขยะหรือของเสียลงแม่น้ำ ปุ๋ยเคมีที่ถูกชะล้างลงสู่ลำน้ำต่างๆ ซึ่งอาจปนเปื้อนลงสู่แหล่งน้ำใต้ดินได้ ตลอดจนน้ำไหลชะจากการเลี้ยงสัตว์บางชนิด และคอกสัตว์ เป็นต้น

การตรวจวัดไนโตรเจนในแหล่งน้ำ จะวัดไนโตรเจนในรูปไนเตรตและไนไตรต์ แต่การตรวจวัดไนเตรตโดยตรงนั้นทำได้ค่อนข้างยากเพราะไนเตรตสามารถถูกรีดิวซ์ให้กลายเป็นไนไตรต์ได้ง่าย ดังนั้นจึงเป็นการตรวจวัดปริมาณไนไตรต์แทนที่จะตรวจวัดปริมาณไนเตรต ผลการตรวจวัดจึงมักจะเป็นความเข้มข้นของไนไตรต์ (ถ้ามีอยู่ในแหล่งน้ำ) รวมกับไนเตรต แต่เนื่องจากเราสนใจจะตรวจวัดปริมาณไนเตรต ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจวัดปริมาณไนไตรต์ควบคู่ไปด้วย ผลการตรวจวัดไนเตรตจะรายงานเป็นปริมาณไนโตรเจนในรูปไนเตรต (มิลลิกรัม/ลิตร: mg/l) และไนไตรต์จะรายงานเป็นปริมาณไนโตรเจนในรูปไนไตรต์ (มิลลิกรัม/ลิตร)

วิธีการตรวจวัด

การปรับค่ามาตรฐานของเครื่องมือและการควบคุมคุณภาพ

การปรับค่ามาตรฐานควรกระทำเป็นประจำอย่างน้อยทุกๆ 6 เดือน

1. เตรียมสารละลายไนเตรตสำหรับเก็บไว้ใช้ โดยวิธีการดังนี้

1.1 นำ KNO3 (โพแทสเซียมไนเตรต) ไปอบให้แห้งในเตาอบที่อุณหภูมิ 105 ํC เป็นเวลานาน 24 ชั่วโมง แล้วชั่ง 3.6 กรัม ละลายในน้ำกลั่นจำนวนหนึ่ง ในกระบอกตวงขนาด 500 มิลลิลิตร ที่เตรียมไว้ แล้วเติมน้ำกลั่นจนครบ 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร

1.2 หมุนกระบอกตวงอย่างช้าๆ (ห้ามเขย่า) เพื่อให้ได้สารละลายที่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน

1.3 เทสารละลายที่เตรียมได้นั้นใส่ในขวดเก็บสารละลายขนาด 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร ติดฉลากชื่อและวันที่ที่เตรียมสารละลายด้วยเทปกาว สารละลายที่เตรียมได้นี้จะมีความเข้มข้นของ KNO3 7,200 mg/l (หรือเทียบได้เท่ากับปริมาณไนโตรเจนในรูปไนเตรต 1,000 mg/l)

2. เตรียมสารละลายไนเตรตมาตรฐาน โดยวิธีการดังนี้

2.1 ตวงสารละลายไนเตรตที่เตรียมไว้จากข้อ 1 จำนวน 50 ลูกบาศก์เซนติเมตร โดยใช้กระบอกตวงขนาด 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร เทสารละลายที่ตวงได้ใส่ในกระบอกตวงขนาด 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร แล้วเติมน้ำกลั่นจนครบ 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร

2.2 หมุนกระบอกตวงอย่างช้าๆ เพื่อให้ได้สารละลายที่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน สารละลายที่ได้นี้ คือสารละลายไนโตรเจนในรูปไนเตรตมาตรฐาน ซึ่งมีความเข้มข้น 100 มิลลิกรัม/ลิตร

2.3 เทสารละลายมาตรฐานที่เตรียมได้ใส่ในขวดเก็บสารละลายขนาด 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร ติดฉลากชื่อและวันที่ที่เตรียมสารด้วยเทปกาว

วิธีการควบคุมคุณภาพ

1. นักเรียนทำการเจือจางสารละลายไนเตรตมาตรฐานเข้มข้น 100 มิลลิกรัม/ลิตร ให้เป็นสารละลายมาตรฐานเข้มข้น 2 มิลลิกรัม/ลิตร ซึ่งจะถูกนำไปใช้เป็นสารละลายมาตรฐานสำหรับการตรวจวัดความถูกต้องของชุดตรวจวัดไนเตรตแบบสำเร็จรูป โดย

1.1 ตวงสารละลายไนเตรตมาตรฐานเข้มข้น 100 มิลลิกรัม/ลิตร มา 10 ลูกบาศก์เซนติเมตร ด้วยกระบอกตวงขนาด 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร แล้วเทใส่ขวดรูปชมพู่หรือบีกเกอร์ขนาด 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร

1.2 ตวงน้ำกลั่น 490 ลูกบาศก์เซนติเมตร ด้วยกระบอกตวงขนาด 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร แล้วเทในขวดรูปชมพู่หรือบีกเกอร์ซึ่งมีสารละลายไนเตรตมาตรฐานอยู่ 10 ลูกบาศก์เซนติเมตร ติดฉลากชื่อสารและวันที่ที่เตรียมสารด้วยเทปกาว

1.3 ค่อยๆ หมุนขวดใส่สารละลายอย่างช้าๆ เพื่อให้ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน

2. ทำการตรวจวัดไนเตรต โดยใช้สารละลายไนเตรตมาตรฐานแทน “น้ำตัวอย่าง”

3. บันทึกผลลงในใบบันทึกข้อมูล

4. ถ้าพบว่าสารละลายไนเตรตมาตรฐานที่ตรวจวัดมีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่าเกณฑ์ที่ตั้งไว้ (2 มิลลิกรัม/ลิตร) อยู่ 1 มิลลิกรัม/ลิตร ให้เตรียมสารละลายมาตรฐานใหม่โดยเจือจางและตรวจวัดค่าใหม่อีกครั้ง และถ้าผลการทดลองครั้งที่ 2 นี้ ยังมากกว่าหรือน้อยกว่า 1 มิลลิกรัม/ลิตร อีก ให้นักเรียนเตรียมสารละลายไนเตรตสำหรับเก็บไว้ใช้ใหม่ แล้วทดลองซ้ำอีกจนกว่าจะได้ สารละลายไนเตรตมาตรฐานตามที่ต้องการ

วิธีการตรวจวัดไนโตรเจนในรูปไนเตรตและไนไตรต์

1.1 เติมสารชนิดแรกจากชุดทดสอบสำเร็จรูปในน้ำตัวอย่างเพื่อไปทำปฏิกิริยากับไนเตรตที่มีอยู่ในน้ำให้กลายเป็นไนไตรต์

1.2 เติมสารชนิดที่สองเพื่อทำปฏิกิริยากับไนไตรต์แล้วเกิดสีขึ้น ความเข้มของสีที่เกิดขึ้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไนเตรตที่มีอยู่ในน้ำตัวอย่าง

1.3 หาความเข้มข้นของไนเตรตรวมกับไนไตรต์จากการเปรียบเทียบความเข้มของสีที่เกิดขึ้นในหลอดทดลองกับตารางเทียบสีมาตรฐานซึ่งแนบมาในชุดทดสอบสำเร็จรูป

1.4 ให้นักเรียนอย่างน้อย 3 คน ในกลุ่มเป็นผู้อ่านผลการเทียบสี นักเรียนแต่ละกลุ่มบันทึกผลความเข้มข้นของไนเตรตลงในใบบันทึกข้อมูล

1.5 คำนวณหาค่าเฉลี่ยจากการอ่านทั้ง 3 ครั้ง ถ้าค่าที่ได้ทุกค่าอยู่ในเกณฑ์ ±1 มิลลิกรัม/ลิตร ของค่าเฉลี่ยแล้วบันทึกค่าเฉลี่ยที่ได้นั้นลงบนใบบันทึกข้อมูล แต่ถ้าค่าที่ได้นั้นไม่ได้อยู่ในเกณฑ์ ±1 มิลลิกรัม/ลิตร ของค่าเฉลี่ย ให้นักเรียนอ่านผลการเทียบสีใหม่ แล้วจึงบันทึกและคำนวณหาค่าเฉลี่ยใหม่อีกครั้งหนึ่ง หากทำการวัดใหม่แล้วยังมีค่าใดค่าหนึ่งซึ่งเกินเกณฑ์มากให้ตัดค่าที่เกินนี้ทิ้งไปแล้วคำนวณหาค่าเฉลี่ยใหม่อีกครั้งหนึ่ง

2. การตรวจวัดไนโตรเจนในรูปไนไตรต์

การตรวจวัดเฉพาะไนไตรต์ จะมีวิธีการตรวจวัดเหมือนกับการหาไนเตรตรวมกับไนไตรต์แต่ไม่ต้องเติมสารชนิดที่ 1 แต่ไปเติมเฉพาะสารชนิดที่ 2 แล้วเทียบความเข้มของสีที่เกิดขึ้นกับตารางเทียบสีมาตรฐานซึ่งแนบมาในชุดทดสอบสำเร็จรูป

1. การตรวจวัดไนโตรเจนในรูปไนเตรตรวมกับไนไตรต์