เข้าใจค่า pH ของน้ำและผลกระทบที่สำคัญ

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

ค่า pH มาตรฐานสำหรับน้ำดื่ม

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

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