‫איכות מים‬ ‫ניסוי‬ ‫‪4‬‬ ‫איכות מים‬ ‫רקע תיאורטי‬ ‫בשנת ‪ ,1970‬הקרן הלאומית לתברואה‪ ,‬בשיתוף פעולה עם מעל ‪ 100‬מומחים בתחום‬ ‫איכות המים‪ ,‬קבעה תכננה מדדים סטנדרטים למדידה של איכות מים‪ .‬מדדים אילו‪ ,‬ידועים‬ ‫כ‪ ,WQ-I (Water Quality Index)-‬מכילים ‪ 9‬בדיקות לקביעת איכות מים‪ .‬הבדיקות הן‪:‬‬ ‫טמפרטורה‪ ,‬חומציות )‪ ,(pH‬עכירות )‪ ,(Turbidity‬סך המוצקים )‪ ,(total solids‬חמצן מומס‬ ‫)‪ ,(DO‬צריכת חמצן ביוכימית )‪ ,(biochemical oxygen demand‬פוספט‪ ,‬ניטרט‬ ‫וקוליפורמים‪.‬‬ ‫טבלה )או גרף( עבור כל אחת מהבדיקות מצביעה על ערך איכות המים )‪ (Q-value‬בהתאם‬ ‫למידע שהתקבל‪ .‬לאחר שמתקבל ערך איכות המים הוא מוכפל בפקטור משוקלל‪ .‬כל אחת‬ ‫מהבדיקות משוקללת על סמך חשיבותה היחסית לסך איכות המים‪ .‬סכום הערכים של כל‬ ‫הבדיקות משמש לאמוד את בריאות המים במקור המים הנבדק‪) .‬מצוין‪ ,‬טוב‪ ,‬בינוני‪ ,‬ממוצע‬ ‫או דל(‪.‬‬ ‫בניסוי זה נבצע ‪ 5‬בדיקות של ערכי איכות מים ‪ :WQI -‬שינוי טמפרטורה‪ ,‬חמצן מומס‪,‬‬ ‫חומציות‪ ,‬סך המוצקים המומסים ועכירות‪ .‬גרסא עדכנית של ערכי מדדי המים )‪-NSF‬אינדקס‬ ‫איכות המים( עבור חמשת הבדיקות תאפשר לך לקבוע את איכות המים הכללית של דוגמת‬ ‫מים נבדקת‪.‬‬ ‫בפעילות מקדימה זו נצבור ניסיון בשימוש עם החיישן לחמצן מומס תוך כדי מדידה של ריכוז‬ ‫החמצן המומס בדוגמת המים שקבלנו‪ ,‬לאחר מכן‪ ,‬בעזרת הריכוז הנמדד נקבע את אחוז‬ ‫הרוויה של החמצן המומס )סטורציה(‪ .‬בין היתר‪ ,‬נצבור ניסיון בשימוש עם חיישני טמפרטורה‪,‬‬ ‫מוליכות‪ ,‬עכירות וחומציות‪.‬‬ ‫לאחר מכן עליכם למצוא מקורות מידע בכדי להבין יותר על נושאים באיכות מים‪.‬‬ ‫נושאים חשובים שיש לעבור עליהם‪:‬‬ ‫‪-NSF‬אינדקס איכות המים‬ ‫הצטברות חומר אורגני במקווה מים‬ ‫קו פרשת המים‬ ‫חמצן מומס‬ ‫זיהום מים‬ ‫חומציות ‪pH -‬‬ ‫עכירות‬ ‫סך המוצקים המומסים‪TDS -‬‬ ‫חקר מדעי הסביבה בעזרת מעבדות מחקר‬ ‫‪1‬‬ ‫איכות מים‬ ‫מהלך הניסוי‬ ‫‪ .1‬יש לחבר את חיישן החמצן המומס לממשק ולהתחיל בתוכנית "איסוף הנתונים"‪.‬‬ ‫יש להשאיר את החיישן במים מזוקקים כ‪ 5-‬דקות לפני שימוש‪.‬‬ ‫‪ .2‬איסוף ריכוזי חמצן מומס )‪(DO‬‬ ‫א‪ .‬יש לטבול את קצה החיישן בדוגמת המים הנבדקת לעומק ‪ 4-6‬ס"מ‪.‬‬ ‫ב‪ .‬יש להתחיל ב"איסוף הנתונים"‪ .‬במקביל‪ ,‬יש לערבב בעדינות את החיישן‬ ‫בדוגמא‪ .‬חשוב להמשיך בערבוב עד לסיום איסוף הנתונים‪.‬‬ ‫ג‪ .‬יש להמשיך בערבוב ובאיסוף הנתונים עד אשר הקריאות מתייצבות )בקירוב של‬ ‫‪ 0.2‬מ"ג לליטר( למשך ‪ 30‬שניות‪ ,‬לאחר מכן ניתן לסיים את "איסוף הנתונים"‪.‬‬ ‫ד‪ .‬בחר את האזור היציב מתוך הגרף שהתקבל‪ ,‬הצג "סטטיסטיקה" לאזור זה‪ .‬יש‬ ‫לסמן ולהזין את הערך הממוצע לאזור זה‪ ,‬ערך זה מהווה את ריכוז החמצן המומס‬ ‫)‪ (DO‬בדוגמת המים הנבדקת )ביחידות מ"ג לליטר(‪.‬‬ ‫‪ .3‬יש למדוד את טמפרטורת דוגמת המים הנבדקת‪ .‬יש להזין את הערך הנמדד‬ ‫במעלות צלזיוס‪.‬‬ ‫‪ .4‬יש לקבוע את אחוז הרוויה של החמצן המומס בדוגמא הנבדקת ע"י שימוש בריכוז‬ ‫החמצן המומס )‪ (DO‬שהתקבל בשלב מספר ‪ ,2‬הטמפרטורה שנמדדה בשלב‬ ‫‪,3‬טבלאות ‪ 4‬ו‪ 5-‬שיסופקו ע"י המורה ובאמצעות הנוסחא‪:‬‬ ‫אחוז הרוויה = )ריכוז חמצן מומס שהתקבל בניסוי ‪ /‬ריכוז חמצן מומס רווי מתוך טבלה ‪100 x (4‬‬ ‫‪ .5‬יש להשתמש בחיישן מוליכות בכדי לקבל את סך המוצקים המומסים )‪ (TDS‬בדוגמא‪.‬‬ ‫יש לכוון את החיישן לטווח מוליכות של ‪ 0-2000‬מיקרוסימנס לס"מ‪) .‬באמצעות כוונון‬ ‫של המתג שעל הקופסא בחיישן(‪.‬‬ ‫בהינתן המרת היחידות הבאה‪ 2000 :‬מיקרוסימנס לס"מ=‪ 1000‬מ"ג לליטר )‪.(TDS‬‬ ‫יש להזין את הערך המתקבל ביחידות של מ"ג לליטר‪.‬‬ ‫‪ .6‬יש להשתמש בחיישן החומציות בכדי לבדוק את רמת החומציות של דוגמת המים‪ .‬יש‬ ‫להזין את התוצאה‪.‬‬ ‫‪ .7‬איסוף נתוני עכירות‬ ‫א‪ .‬יש לחבר את חיישן העכירות למכשיר‪ .‬יש לאפשר לחיישן להתחמם כ‪ 5-‬דקות‪.‬‬ ‫ב‪ .‬יש לכייל את החיישן או להזין ערכי כיול בהתאם להנחיה של המורה‪.‬‬ ‫ג‪ .‬יש לקבל מהמורה דוגמא של מים עכורים‪ .‬יש למלא את הקיווטה במים עכורים‪.‬‬ ‫חקר מדעי הסביבה בעזרת מעבדות מחקר‬ ‫‪2‬‬ ‫איכות מים‬ ‫ד‪ .‬מדוד את העכירות בדוגמת המים הנבדקת‪ .‬יש להזין את הערך המתקבל‬ ‫ביחידות של ‪.NTU‬‬ ‫שאלות‬ ‫‪ .1‬מה ערך ‪ DO‬של דוגמת המים שנבדקה בפעולת ההכנה? מה היה אחוז הרוויה?‬ ‫)יש להראות חישובים(‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫‪ .2‬זיהום תרמי מתרחש כאשר מים מחוממים מופקים במהלך תהליכים תעשייתיים‬ ‫מסוימים ומשתחררים לתוך נתיבי מים‪ .‬הצג דוגמא לזיהום תרמי אפשרי באזור‬ ‫מגורייך‪.‬‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫‪ .3‬מים בעלי ערך ‪ 7 pH‬נחשבים מים ניטראליים‪ .‬במידה והערך נמוך מ‪ 7-‬הם נחשבים‬ ‫מים חומציים בזמן שמים בעלי ערך ‪ pH‬גבוה מ‪ 7-‬נחשבים לבסיסיים‪ .‬ערך החומציות‬ ‫של מי ברז בארה"ב בדרך כלל נע בין ‪ 6.5‬ל‪ .8.5-‬מה היה ערך ה‪ pH-‬של המים‬ ‫שנבדקו בפעילות המקדימה? אילו ערכי ‪ pH‬היית מצפה לקבל בבדיקה של מים‬ ‫מקומיים?‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫‪ .4‬העכירות של מים שעל פני השטח לרב נעה בין ‪ 1‬ל‪ .NTU 50-‬מים עכורים באופן‬ ‫גלוי לעין באזור ה‪ .NTU 5-‬הסטנדרט המקובל למי שתייה הוא ‪ .NTU 0.5-1‬אילו‬ ‫ערכי עכירות אתה מצפה לקבל בבדיקה של מים מקומיים?‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫‪ .5‬ערכי ‪ -TDS‬סך המוצקים המומסים במי נהרות ונחלים לרב בטווח בין ‪ 50‬ל‪ 250-‬מ"ג‬ ‫לליטר‪ .‬באזורים שבהם יש מים קשים או מליחות גבוהה ערכים אילו עשויים להגיע‬ ‫ל‪ 500-‬מ"ג לליטר‪ .‬מי שתייה עשויים להכיל ‪ 25-500‬מ"ג לליטר מוצקים מומסים לפי‬ ‫הסטנדרט האמריקאי מקובל להגדיר מי שתייה בטוחים כמים המכילים עד ‪ 500‬מ"ג‬ ‫חקר מדעי הסביבה בעזרת מעבדות מחקר‬ ‫‪3‬‬ ‫איכות מים‬ ‫לליטר מוצקים מומסים‪ .‬מים מזוקקים עשויים להכיל ‪ 0.5-1.5‬מ"ג לליטר ‪ .TDS‬מה‬ ‫יהיו ערכי המוצקים המומסים במים ‪ TDS‬שתצפה לקבל בבדיקה של מים מקומיים?‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫‪ .6‬זהה נחלים ‪ /‬אפיקי נחל‪ ,‬נהרות‪ ,‬אגמים‪ ,‬מקורות מים וכדומה השוכנים באזור מגורייך‬ ‫ועשויים להוות מקור בדיקה בניסוי זה‪.‬‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫‪ .7‬מקורות זיהום משתחררים לסביבה דרך אתרים מזהמים כגון מפעלים ובתי חרושת לטיפול‬ ‫בשפכים‪ .‬מזהמים אלו מגיעים לסביבה דרך תעלות ביוב‪ ,‬מי שופכין וכדומה‪.‬‬ ‫ציין אתרים שעלולים להימצא כמזהמים‪ ,‬הנמצאים באזור מגורייך‪ ,‬ועשויים להשפיע על ערכי‬ ‫איכות המים במקור מים נבדק הנמצא בקרבתם‪.‬‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫‪ .8‬חשוב על שאלה מחקרית‪ ,‬אחת לפחות‪ ,‬עבור ניסוי זה‪.‬‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫_________________________________________________________________________‬ ‫חקר מדעי הסביבה בעזרת מעבדות מחקר‬ ‫‪4‬‬ ‫איכות מים‬ ‫הצהרת בטיחות מעבדתית של ‪VERNIER‬‬ ‫מסמך זה אינו כולל‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫מידע בטיחותי‬ ‫‪‬‬ ‫רקע מדעי חיוני למדריך‬ ‫‪‬‬ ‫הוראות הכנת התמיסות‬ ‫‪‬‬ ‫טיפים להצלחת הניסוי‬ ‫המאגר המלא של "חקר מדעי הסביבה בעזרת מעבדות מחקר" כולל ‪ 34‬מעבדות ומידע‬ ‫חיוני למורה‪ .‬הספר המלא ניתן לרכישה דרך ‪http://www.m-r-c.co.il :‬‬ ‫חקר מדעי הסביבה בעזרת מעבדות מחקר‬ ‫‪5‬‬