Tuesday, 9 July 2024

เข้าใจค่า pH ของน้ำและผลกระทบที่สำคัญ

12 May 2024
26

ค่า pH ของน้ำ

 

ค่า pH (พีเอช) คือตัววัดว่าน้ำมีความเป็นกรดหรือเป็นด่างมากน้อยระดับใด โดยแบ่งเป็นช่วงอยู่ระหว่าง 0 ถึง 14 โดยที่ 7 เป็นกลาง และ pH ที่น้อยกว่า 7 บ่งบอกถึงความเป็นกรด ในขณะที่ pH ที่มากกว่า 7 บ่งบอกถึงความเป็นด่าง โดยค่าพีเอชของน้ำเป็นการวัดที่สำคัญมากเกี่ยวกับคุณภาพน้ำ

 

ค่า pH คืออะไร

คำจำกัดความง่ายๆ ก็คือวัดว่าสารละลายมีความเป็นกรดหรือเป็นด่างเพียงใด คำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมคือ ระบุความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนในของเหลว แม้ว่าค่าพีเอชต่ำบ่งชี้ถึงความเข้มข้นของไฮโดรเจนที่สูงขึ้น ค่าพีเอชที่สูงบ่งชี้ว่าความเข้มข้นของไฮโดรเจนลดลง

สำหรับผู้ที่มีพื้นฐานทางเคมี เราสามารถคำนวณค่า pH ของสารใดๆ ได้โดยใช้การคำนวณ:

 

pH = – log [H3O+]

 

อย่างไรก็ตาม สูตรนี้ไม่ใช่วิธีเดียวในการคำนวณ pH ของน้ำ บทความนี้จะอธิบายสิ่งที่มีผลกระทบ ปัญหาเกี่ยวกับน้ำที่เป็นกรดและด่างและวิธีการทดสอบในน้ำที่บ้าน

 

 

อะไรทำให้ค่า pH ของน้ำเปลี่ยนแปลงไป

น้ำมีพีเอชเป็นกลางเท่ากับ 7 ซึ่งบ่งชี้ว่าน้ำไม่มีสภาพเป็นกรดหรือด่าง ค่า pH ในน้ำอาจผันผวนตามปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน น้ำฝนจะมีสภาพเป็นกรดมากกว่าโดยธรรมชาติ และมักจะมีค่า pH ประมาณ 5.65 แต่เมื่อน้ำนี้ตกลงไปในอากาศ โดยทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ ซึ่งเพิ่มความเป็นกรดและทำให้ค่า pH ลดลง

เมื่อน้ำฝนตกลงบนพื้นดิน ธรณีวิทยาของดินจะส่งผลต่อ pH อีกครั้ง เมื่อน้ำนี้ซึมผ่านชั้นหินที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุ ก็จะกลายเป็นกลางแต่หากสัมผัสกับหินอัคนีเช่นหินแกรนิต ก็ไม่น่าจะมีการเปลี่ยนแปลงมากนัก

การปล่อยน้ำทิ้งจากเหมืองแร่และน้ำเสียยังสามารถส่งผลกระทบต่อน้ำเสียได้ และในน้ำเสียโดยทั่วไปจะมีความเป็นกลางแต่มีสารเคมี มลพิษ และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ในน้ำนี้สามารถทำให้เกิดความเป็นกรดหรือด่างสูงได้

 

 

ความสำคัญของค่า pH

ค่า pH ของน้ำเป็นตัวกำหนดความสามารถในการละลาย (ปริมาณที่สามารถละลายในน้ำได้) และความพร้อมทางชีวภาพ (ปริมาณที่สิ่งมีชีวิตในน้ำสามารถใช้ได้) ขององค์ประกอบทางเคมีเช่นสารอาหาร (ฟอสฟอรัส ไนโตรเจน และคาร์บอน) และโลหะหนัก (ตะกั่ว ทองแดง แคดเมียม ฯลฯ)

อีกทั้งค่า pH ยังเป็นตัวกำหนดว่าสิ่งมีชีวิตในน้ำสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หรือไม่ ในกรณีของโลหะหนัก ระดับที่ละลายได้จะเป็นตัวกำหนดความเป็นพิษของโลหะหนัก โลหะมีแนวโน้มที่จะเป็นพิษมากขึ้นที่ pH ต่ำกว่าเนื่องจากละลายได้ง่ายกว่า

ตารางตัวอย่าง pH ของของเหลวทั่วไป

รายการค่า pH
น้ำส้มสายชู3
ไวน์2.3 - 3.8
เบียร์4.0 - 5.0
นม6.3 - 6.6
น้ำทะเล8.3

 

 

ค่า pH มาตรฐานสำหรับน้ำดื่ม

สำนักงานอาหารและยาในประเทศไทย (FDA) กำหนดคุณภาพน้ำดื่มไว้ที่ pH 6.5 ถึง 8.5 นอกเหนือจากค่าความเป็นกรด-ด่างของน้ำแล้วยังมีพารามิเตอร์ด้านคุณภาพน้ำอื่นๆ อีกเช่นความขุ่น สีของน้ำ ความกระด้าง รวมถึงค่า TDS ของน้ำอีกด้วย ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมจากตางราง

พารามิเตอร์กรมอนามัยอยสมอ
ความเป็นกรดและด่าง (pH) ในน้ำ6.5-8.5 pH6.5-8.5 pH6.5-8.5 pH
ความขุ่น (Turbidity)ไม่เกิน 5 NTUไม่เกิน 5 ซิลิกาสเกลไม่เกิน 5 NTU
สีของน้ำ (Color)ไม่เกิน 15 แพลทินัม-โคบอลต์ไม่เกิน 20 ฮาเซนยูนิตไม่เกิน 5 แพลทินัม-โคบอลต์
กลิ่นไม่กำหนดต้องไม่มีกลิ่น แต่ไม่รวมกลิ่นคลอรีนไม่กำหนด
สารละลายทั้งหมดที่เหลือจากการระเหย (TDS)ไม่เกิน 1,000 มก./ลไม่เกิน 500 มก./ลไม่เกิน 500 มก./ล
ความกระด้าง (Hardness)ไม่เกิน 500 มก./ลไม่เกิน 100 มก./ลไม่เกิน 100 มก./ล
ซัลเฟตไม่เกิน 250 มก./ลไม่เกิน 250 มก./ลไม่เกิน 200 มก./ล
คลอไรด์ไม่เกิน 250 มก./ลไม่เกิน 250 มก./ลไม่เกิน 250 มก./ล
ไนเตรทไม่เกิน 50 มก./ลไม่เกิน 4 มก./ลไม่เกิน 4 มก./ล
ฟลูออไรด์ไม่เกิน 0.7 มก./ลไม่เกิน 0.7 มก./ลไม่เกิน 0.7 มก./ล
ลิเนียอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนตไม่กำหนดไม่เกิน 0.2 มก./ลไม่เกิน 0.2 มก./ล
ฟีนอลิกซับสแตนซ์ไม่กำหนดไม่เกิน 0.001 มก./ลไม่เกิน 0.001 มก./ล
เหล็ก (Fe)ไม่เกิน 0.5 มก./ลไม่เกิน 0.3 มก./ลไม่เกิน 0.3 มก./ล
แมงกานีส (Mn)ไม่เกิน 0.3 มก./ลไม่เกิน 0.05 มก./ลไม่เกิน 0.05 มก./ล
ทองแดง (Cu)ไม่เกิน 1.0 มก./ลไม่เกิน 1.0 มก./ลไม่เกิน 1.0 มก./ล
สังกะสี (Zn)ไม่เกิน 3.0 มก./ลไม่เกิน 5.0 มก./ลไม่เกิน 3.0 มก./ล
อะลูมิเนียม (Al)ไม่กำหนดไม่เกิน 0.2 มก./ลไม่กำหนด
ตะกั่ว (Pb)ไม่เกิน 0.01 มก./ลไม่เกิน 0.05 มก./ลไม่เกิน 0.01 มก./ล
โครเมียม (Cr)ไม่เกิน 0.05 มก./ลไม่เกิน 0.05 มก./ลไม่เกิน 0.05 มก./ล
แคดเมียม (Cd)ไม่เกิน 0.003 มก./ลไม่เกิน 0.005 มก./ลไม่เกิน 0.003 มก./ล
สารหนู (As)ไม่เกิน 0.01 มก./ลไม่เกิน 0.05 มก./ลไม่เกิน 0.01 มก./ล
ปรอท (Hg)ไม่เกิน 0.001 มก./ลไม่เกิน 0.002 มก./ลไม่เกิน 0.001 มก./ล
ซีลิเนียม (Se)ไม่กำหนดไม่เกิน 0.01 มก./ลไม่เกิน 0.01 มก./ล
ไซยาไนด์ (CN-)ไม่กำหนดไม่เกิน 0.1 มก./ลไม่เกิน 0.07 มก./ล
แบเรียม (Ba)ไม่กำหนดไม่เกิน 1.0 มก./ลไม่เกิน 0.7 มก./ล
เงิน (Ag)ไม่กำหนดไม่เกิน 0.05 มก./ลไม่กำหนด

 

 

 

ความหมายค่า pH ของน้ำที่เปลี่ยนแปลง

ค่า pH ของน้ำจืดจะแตกต่างกันไปทั่วโลก ขึ้นอยู่กับรูปแบบของสภาพอากาศ กิจกรรมของมนุษย์ และกระบวนการทางธรรมชาติ น้ำที่มีพีเอชต่ำหรือสูงมากอาจเป็นสัญญาณของมลภาวะทางเคมีหรือโลหะหนัก

น้ำที่ไม่อยู่ในช่วง pH “ปลอดภัย” ที่ 6.5 ถึง 8.5 โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเป็นน้ำด่างก็ไม่จำเป็นต้องไม่ปลอดภัยเสมอไป อย่างไรก็ตามน้ำที่มีความเป็นด่างมากอาจมีกลิ่นหรือรสชาติที่ไม่พึงประสงค์ได้ และยังสามารถสร้างความเสียหายให้กับท่อและอุปกรณ์ในการลำเลียงน้ำได้ด้วย

น้ำที่เป็นกรดที่มีค่า pH ต่ำกว่า 6.5 มีแนวโน้มที่จะปนเปื้อนสารมลพิษมากขึ้น ทำให้ดื่มได้ไม่ปลอดภัย นอกจากนี้ยังสามารถกัดกร่อน (ละลาย) ท่อโลหะได้อีกด้วย

 

 

วิธีทดสอบระดับ pH ของแหล่งน้ำ

มี 3 วิธีในการทดสอบระดับ pH ของน้ำได้แก่

1. เครื่องวัดพีเอช (pH meter)

เครื่องวัดค่า pH เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้วัดกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ ซึ่งบ่งชี้ความเป็นกรดหรือความเป็นด่างของสารละลายที่แสดงออกมาเป็น pH

มีหลักการทำงานโดยวัดความแตกต่างในศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรดอ้างอิง เครื่องวัดนี้ถูกนำมาใช้ในการใช้งานหลายประเภท ตั้งแต่การทดลองในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการควบคุมคุณภาพ

 

 

2.แถบทดสอบค่า pH (Test Strip)

แถบทดสอบ PH ใช้เพื่อระบุค่า pH ของของเหลว วิธีใช้แถบทดสอบ pH เพียงจุ่มแถบทดสอบ pH เป็นเวลาสองวินาทีในของเหลวที่คุณต้องการวัด แล้วรอสิบวินาที แถบจึงเปลี่ยนสี จากนั้นใช้สเกลตัวบ่งชี้ที่มีสีต่างๆ บนกล่องที่ให้มา ตรวจสอบว่าของเหลวที่คุณวัดได้มีความเป็นกรดหรือด่างแค่ไหน

 

 

3.กระดาษลิตมัส (Litmus paper)

วิธีสุดท้ายในการทดสอบ pH ของน้ำคือการใช้กระดาษลิตมัส โปรดทราบว่ากระดาษลิตมัสจะบอกคุณเพียงว่าน้ำมีสภาพเป็นกรดหรือเป็นด่างเท่านั้น การใช้งานก็ง่ายๆ เพียงจุ่มกระดาษลงในสารที่ต้องการวัด จากนั้นกระดาษจะเปลี่ยนสี แล้วจึงเปรียบเทียบกับสีที่ข้างกล่อง