في مجال الرصد البيئي وتحليل جودة المياه، من الأهمية بمكان إيجاد طرق كشف دقيقة وفعالة من حيث التكلفة. ويُعد «الطلب الكيميائي على الأكسجين» (COD) و«إجمالي المواد الصلبة العالقة» (TSS) مؤشرين مهمين لتقييم درجة تلوث المياه. وستتناول هذه المقالة سؤالاً مثيراً للاهتمام: هل يمكن أن يحل قياس العكارة باستخدام مستشعر الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) محل مستشعر إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS)؟
في هذه المدونة، سنتناول مبادئ عمل المستشعرين ومزاياهما وعيوبهما، بالإضافة إلى مجالات تطبيقهما، وسنحلل ما إذا كان مستشعر COD يمكنه أن يحل محل مستشعر TSS في بعض الحالات.
المفاهيم الأساسية لـ COD و TSS
1. COD (الطلب الكيميائي على الأكسجين): يشير «الطلب الكيميائي على الأكسجين» إلى كمية الأكسجين اللازمة لأكسدة المواد العضوية وبعض المواد غير العضوية الموجودة في الماء بواسطة مواد مؤكسدة قوية (مثل K₂Cr₂O₇) في ظل ظروف معينة، وعادةً ما تُعبَّر عنها بالميليغرامات من الأكسجين لكل لتر (ملغم/لتر). وكلما ارتفعت قيمة الطلب الكيميائي على الأكسجين، زادت خطورة تلوث المياه بالمواد العضوية.
2. TSS (إجمالي المواد الصلبة العالقة): يشير مصطلح «إجمالي المواد الصلبة العالقة» إلى الكمية الإجمالية للمواد الصلبة العالقة في الماء، بما في ذلك الطمي، والطفيليات الأولية، والطحالب، وغيرها من المواد غير القابلة للذوبان، ويُعبَّر عنها عادةً بالميليغرام لكل لتر (ملغ/لتر). وتعكس قيمة إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) درجة نقاء المسطح المائي ومحتوى المواد العالقة فيه.
الاختلافات بين COD و TSS
(1) كائنات قياس مختلفة:
تقيس مستشعرات TSS بشكل أساسي الجسيمات غير القابلة للذوبان في الماء.
تقوم مستشعرات COD بالكشف عن المواد العضوية الموجودة في المياه، وهي تعكس مستوى التلوث الكيميائي.
(2) سيناريوهات التطبيق:
يُستخدم نظام TSS بشكل أكبر في التحكم في المواد الصلبة في معالجة مياه الصرف الصحي، مثل تركيز الطمي.
يُستخدم مؤشر الكربون العضوي (COD) لرصد محتوى المواد العضوية في المياه.
(3) سرعة الاستجابة:
يمكن لأجهزة استشعار TSS توفير بيانات العكارة في الوقت الفعلي، وهو ما يتيح الاستجابة السريعة.
عادةً ما تستغرق مستشعرات COD وقتًا معينًا حتى تحدث التفاعلات الكيميائية، وتتم عملية القياس ببطء.
السؤال الرئيسي: هل يمكن مستشعرات COD هل يجب استبدال مستشعرات TSS؟
للإجابة على هذا السؤال، يجب أخذ العوامل التالية في الاعتبار:
- خصائص المسطح المائي
قد تتمكن مستشعرات «الملوثات الكيميائية القابلة للتحلل» (COD) من إعطاء صورة أفضل عن تعكر المسطح المائي في ظل ظروف معينة (مثل المياه ذات المحتوى العضوي العالي)، ولكن إذا كانت الملوثات الرئيسية في المياه عبارة عن جسيمات عالقة غير عضوية (مثل الطمي)، فقد لا تعكس قراءات مستشعر «الملوثات الكيميائية القابلة للتحلل» (COD) بدقة «المواد العالقة الإجمالية» (TSS) أو التعكر. - متطلبات الدقة
صُممت مستشعرات TSS لقياس المواد الصلبة العالقة، وتتميز بدقة عالية، كما أنها قادرة على الكشف بدقة عن تركيز الجسيمات في الماء. وإذا كان الهدف هو قياس تركيز المواد الصلبة العالقة بدقة، فإن مستشعرات TSS تظل الخيار الأول. - التكلفة والراحة
في بعض سيناريوهات التطبيق، قد يكون استخدام مستشعرات «المواد العضوية الكلية» (COD) أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بمستشعرات «المواد العالقة الإجمالية» (TSS)، لا سيما عندما يتعين مراقبة كل من «المواد العضوية الكلية» (COD) و«التعكر» في آن واحد. ومع ذلك، فإن إمكانية الاستبدال هذه تعتمد على الفهم العميق لخصائص جودة المياه والتحقق التجريبي.
الخلاصة
في بعض الحالات المحددة، يمكن بالفعل استخدام مستشعرات COD لاستنتاج درجة تعكر المسطحات المائية، لا سيما عندما تكون العلاقة بين المادة العضوية والمواد الصلبة العالقة في الماء قوية. ومع ذلك، في الحالات التي تتطلب مراقبة دقيقة لمحتوى المواد الصلبة العالقة في الماء، تظل مستشعرات TSS أدوات لا غنى عنها. وفي المستقبل، ومع التطور المستمر لتكنولوجيا الاستشعار، قد تظهر أجهزة استشعار مركبة تدمج وظائف قياس المواد الصلبة العالقة (TSS) ومستوى الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD)، مما يجعل مراقبة جودة المياه أكثر كفاءة واقتصادية. وينبغي أن تركز الأبحاث المستقبلية على تحسين دقة مستشعرات COD وقدرتها على مقاومة التداخل، واختبارها والتحقق منها في سيناريوهات أكثر واقعية، من أجل التوصل إلى حلول أكثر ملاءمة ودقة لرصد جودة المياه.
إذا كنت تفكر في كيفية اختيار جهاز استشعار مناسب، يُنصح بمراعاة سيناريو الاستخدام المحدد وخصائص جودة المياه لضمان أن الجهاز المختار قادر على تلبية احتياجاتك في مجال الرصد.
