水是日常生活中不可或缺的重要物質 不管是清洗還是飲用 都需要用到水 在臺灣 只要將水龍頭打開 就有源源不絕乾淨的水可以使用 相當方便 但你有沒有想過 應該如何檢驗水的「乾淨程度」呢？ 一般常用來描述水體的指標 有濁度、酸鹼度、導電度與溶氧度 這些指標分別代表什麼意思呢？ 讓我們接著看下去 在本次實驗中 我們會利用市售的儀器 來量測三種不同水樣的濁度、酸鹼度、導電度以及溶氧度 並探討造成這四種指標數值差異的可能原因 在2015年時 蘇迪勒颱風重創烏來山區 使新店溪水濁度飆高 造成大臺北地區自來水廠無法負荷處理 導致自來水水質濁黃的現象 「水質濁黃」的原因是因為水中懸浮物質的量過高 而這些懸浮物質包括了有機物、無機物與浮游生物等 濁度增加不僅會影響水體外觀 也會阻礙光線的穿透 影響水生植物進行光合作用 進而對水質產生影響 濁度測量的標準為1公升的水中 含有1毫克的二氧化矽懸浮時 此時水樣的濁度稱為1 NTU或1度 其中NTU 即為濁度的單位 一般濁度計的原理 是利用廷得耳效應來測定水樣濁度 測量前會先以數個不同濁度的標準品進行儀器校正後 再測量未知水樣的散射光強度 進而換算出其濁度 接下來讓我們來認識酸鹼度的測量 酸鹼度和溶液中氫離子的濃度有關 酸鹼度測定計是一種可用來量測溶液pH值的儀器 測量原理是利用電極在不同的氫離子濃度環境下 電極的電位高低會隨之變化 進而達到測量的目的 但由於溫度也會影響電位的數值高低 所以需要針對溫度的影響進行校正 酸鹼度測定計在使用前 一般會使用pH4.0、pH7.0 以及pH10.0的標準品來校正儀器 接下來要認識的是導電度計 導電度計 可用來測量溶液的導電度 而導電度的大小會與溶液中的總離子濃度有關 當總離子濃度增加，導電度也隨之增大 另外 導電度也會隨溫度升高而變大 所以一般會在25°C下進行量測 或採用有溫度校正的裝置 我們一般對溶液測量的是電導 而電導與導電度以及電極面積成正比 與電極距離成反比 故經換算後 會將面積為1平方公分 距離為1公分之電導值表示為導電度 單位為西門子／公分 另外 電導的單位為歐姆的倒數 因此也會將歐姆倒著寫 將電導單位標示為姆歐 順帶一提 由於水的導電度很小 所以常使用微西門子／公分做為單位 水溶液的導電度值和離子濃度之間有線性關係 可用來測量未知樣品的離子濃度 也可以透過離子的生成或消耗所造成的導電度變化情形 來監測化學反應的速率 自然界的水與大氣接觸後 會有微量氧氣溶解至水中 這些氧氣稱為水中的溶氧 溶氧含量常是水質優劣的重要指標 水質愈乾淨 溶氧愈趨近於飽和 水中的溶氧量在20°C時約為9 ppm 值得注意的是 溫度的高低與環境氣壓的大小 也會造成溶氧量的變化 另外 如果水中存在較多的需氧廢料 例如有機物或營養鹽 當這些有機物被分解或是微生物大量生長時 都會消耗水中溶氧並造成溶氧量降低 所以評估河川水質好壞時 溶氧度會被視為主要指標之一 溶氧度量測值越高 表示水質狀況越好 測量水中溶氧量可利用溶氧度計來進行量測 溶氧度計的電極表面是一個半透膜 當氧氣穿過半透膜進入工作電極間的區域後 若在兩電極間施加電壓 可將氧氣還原成水 此時產生的電流大小會與溶氧濃度成正比 故可將溶解氧氣的濃度高低 轉換為電流訊號的大小 這次實驗所使用的藥品 包含儀器校正時所需的標準品 以及三種不同來源的水樣品 器材部分 除了濁度計、酸鹼度計、導電度計以及溶氧度計外 還包含3個50毫升的小燒杯 詳讀各儀器的使用說明後 依照標準流程將儀器進行校正 同時對三種水樣進行檢測 並記錄儀器數值 提醒同學 操作儀器時須注意幾件事 濁度計校正時 應將標準濁度0 NTU及100 NTU的溶液搖勻 並以拭鏡紙擦拭容器表面 確認樣品瓶瓶壁的清潔後 才可放入測量槽 進行校正 pH計使用前後 均須用去離子水沖洗玻璃電極 並以拭鏡紙輕輕吸乾玻璃電極上之水分 導電度計測定水樣前 電極須先用去離子水充分淋洗 再用待測水樣淋洗 方可測其導電度 測量溶氧度時 應盡可能避免水樣擾動 或是測量時間過長 以免水樣品與空氣長時間接觸後 導致水體中溶氧量發生改變 由實驗數據可知 三個水樣品均已和環境達熱平衡 故溫度差異性不大 池塘水為自然地表水 故濁度略高 加上可能溶解較多的礦物質 所以導電度也較高 酸鹼度的部分 則會因溶解的鹽類不同而有所差異 至於溶氧量 合理推測由於池塘水體長時間暴露於空氣中 故其溶氧量應接近飽和 蒸餾水取自實驗室的自來水 進行蒸餾後冷凝處理 所以濁度相對於池塘水明顯較低 至於自來水 可能因為管線中的雜質 導致其濁度並非為零 由於蒸餾水的處理方式 造成水體中的礦物質離子濃度較低 故導電度為三者中最低的 另外 由pH值推測 可能是因為空氣中的二氧化碳溶解 導致其略為偏酸 比較特別的是 由於蒸餾水經過高溫蒸餾的過程 會導致氣體的溶解量下降 所以溶氧量是三個水樣品中最低的 下列有關水的淨化處理之敘述 哪些正確？ 在今天的影片中 我們學到了分析水樣品時 常使用的濁度計、酸鹼度計、導電度計 以及溶氧度計的測量原理 以及操作各項實驗儀器時的注意事項 同學們 這一個單元 你是否都學會了呢？ 歡迎在影片下方留言區告訴我們你的心得 我們下次見