Sıcaklık, renk, tat, koku gibi suyun fiziksel özellikleri, bu iş için tasarlanmış aletlerin yanı sıra dokunma, görme, koklama ve tatma duyuları ile tespit edilebilir. Örneğin, dokunarak sıcaklığı, koklayarak tadı ve kokusu hakkında fikir sahibi olabiliriz. Suyun rengini, yüzen cisimleri, ışığın nüfuz etmesini, bulanıklığı ve askıda katı maddeleri ise görme duyumuzla belirleyebiliriz. Suyun fiziksel özellikleri genellikle halk sağlığı ile doğrudan ilgili değildir fakat suyun estetik kalitesini ve tüketicinin algı ve davranışını etkiler. Su kütlesinin boyutları, debi, hidrolojik denge, vb. suyun diğer fiziksel özelliklerindendir.
Suyun kimyasal özellikleri suyun kullanımının insan sağlığı ve de suyun içinde ve civarında yaşayan bitki ve hayvan sağlığı için güvenli olup olmadığı hakkında bilgi verir. Su kalitesinin kimyasal açıdan değerlendirilmesi suda çözünmüş veya askıda olan birçok element ve molekül ölçümlerini içerir. Kimyasal ölçümler, kirleticileri ve toksisiteyi belirlemede de kullanılabilir. Birçok önemli problem su kaynaklarına kimyasal kirleticilerin bulaşması sonucu ortaya çıkar. İçmesuyunda var olan birçok kimyasal, aylarca değil ancak yıllar boyunca tüketildiğinde sağlık sorunu oluşturur (nitrat hariç). Bu nedenle, önemli kimyasal ve radyolojik kirlilik riski olduğu düşünülen kaynaklardan su temin etmekten kaçınmak gerekir. Bu tür bir problemin var olup olmadığı hakkında bilgi sağlamak için belirlenmiş bir seri fizikokimyasal parametrelerin ölçülmesi şarttır. İçmesuyunun kimyasal kalitesinin kabul edilebilirliğinin değerlendirilmesi, su kalitesi analiz sonuçlarının kılavuz değerlerle karşılaştırılması ile mümkündür.
Kimyasal bileşenlerin kaynağı aşağıdaki gibi özetlenebilir:
Su temininin amacı bir yerleşime su sağlamak ise, ilave ölçümler yapılır. Bunlar inorganik (metaller, belli başlı iyonlar, besin maddeleri) ve organik (toplam organik karbon, hidrokarbonlar ve pestisitler) ölçümlerdir. Klor dezenfeksiyonu yan ürünleri (CDBPler), trihalometanlar (THMler), Haloasetik Asitler (HAAlar) ve Klor Kalıntıları (Serbest ve Toplam) musluk suyunun (içme suyunun) izleme parametrelerine eklenmelidir.
Havzadan tüketiciye güvenli su temininde arıtma teknolojileri önemli rol oynar. Doğru ve sürdürülebilir arıtma işletmesi için her arıtma basamağında o basamağa has kilit parametrelere gerek duyulur. Güvenli su temini için kullanılan su kütlesinin özelliklerine ve ulusal düzenlemelere göre; genel arıtma/içmesuyu kalitesinin izlenmesine yönelik kilit parametreler, dağıtımda oluşan kalite değişikliklerinin tespitindeki kilit parametreler, dağıtım şebekesinde geçen süreye bağlı değişiklikleri izlemeye yönelik kilit parametreler ve son olarak da tüketicinin musluğundaki su kalitesinin izlenmesine yönelik kilit parametreler belirlenmelidir.
Bazı fiziksel ve kimyasal parametreleri ile ilgili detaylı bilgi aşağıda verilmiştir;
İçmesuyu arıtma ve temininde debi ölçümü oldukça önemlisdir. Çünkü yüzey sularında debinin düşük olması bakteriyolojik bozunmalara ve yüksek kirletici konsantrasyonlarına sebep olur. Arıtma boyunca debinin değişiklik göstermesi koagülasyon ve sedimentasyon süreçlerini olumsuz yönde etkiler. Bunun yanı sıra, güvenli su temininde filtrasyon hızı ve dezenfektan temas süresi önemlidir. Dağıtım şebekesindeki debi değişiklikleri sedimanın havalanması ve malzemenin bozulması ile sonuçlanır.
Su sıcaklığı suyun ne kadar soğuk ya da sıcak olduğunu gösteren önemli bir fiziksel özelliktir. Su sıcaklığı Selsius, Fahrenayt veya Kelvin cinsinden ölçülür, fakat evrensel kullanımından dolayı su sıcaklığı genellikle Selsius cinsinden ifade edilir. Suyun sıcaklığı, bazı önemli fiziksel ve kimyasal özellikleri ve suyun termal kapasite, yoğunluk, özgül ağırlık, viskozite, yüzey gerilimi, özgül iletkenlik, tuzluluk, oksijen ve diğer gazların çözünürlüğü, metabolik hız ve fotosentez üretimi, bileşik toksisitesi, pH, vb. özelliklerini değiştirebilir. Bununla birlikte, sucul organizmaların metabolik hızlarında ve biyolojik faaliyetlerinde değişiklik yapabilir, yani; su sıcaklığı arttıkça sucul organizmaların metabolik hızları ve biyolojik reaksiyon hızları artar. Dünya genelinde akarsuların ortalama sıcaklığı 0 ile 35 °C arasında değişiklik gösterir. Bir balık türünün ya da sucul bitkinin mevcudiyeti, suyun diğer özelliklerinin yanı sıra, su kütlesinin sıcaklığına bağlıdır. Buna ek olarak, yüksek su sıcaklıkları çözünülürlüğü, dolayısıyla ağır metalleri de içeren bazı bileşiklerin toksisitesini artırır ve organizmaların tolerans limitlerini etkileyebilir.
Su kütlelerindeki çözünmüş oksijen konsantrasyonları sıcaklığa bağlıdır. Gazların çözünürlüğü sıcaklık arttıkça düşer. Su ne kadar sıcaksa, o kadar az oksijen barındırır. Bu sucul organizmaların yaşayabilmeleri için önemlidir.
Sudaki amonyum ve amonyak geçişlerinde su sıcaklığı önemli bir rol oynar. Amonyak yüksek pH seviyelerinde zehirlidir fakat sıcaklık da etkileyebilir. Sıcaklıktaki her 10°C artış iyonlaşmamış amonyakın amonyuma oranını ikiye katlar.
pH da sıcaklığa bağlıdır. pH bir çözeltideki hidrojen iyonları sayısı ile hesaplanır. pH 7’de hidrojen ve hidroksil iyonları eşittir ve çözelti nötürdür. Ancak 1 x 10-7 M nötür konsantrasyon sadece 25°C’de geçerlidir. Sıcaklık arttıkça veya azaldıkça, iyon konsantrasyonları da değişecek, asidik veya bazik hale getirmeden, çözeltinin pH’ını da değiştirecektir.
Su sıcaklığındaki değişiklikler suyun yoğunluğunu da değiştirir. Diğer birçok maddenin aksine, suyun yoğunluğu donunca azalır. Saf su en yüksek yoğunluğuna, 1.00 g/ml’ye 4°C’de ulaşır. Suyun bu özelliği su tabanının sucul yaşamı destekler şekilde en az 4°C’ye sahip olmasını sağlar. Donma noktası ve maksimum yoğunluk tuzluluktan da etkilenir. Tuzluluk seviyesindeki artış ile yoğunluk azalır. Basınç, donma, kaynama ve maksimum yoğunluk noktalarını kaydırır ama suyun kendi sıcaklığını etkilemez.
Su sıcaklığının diğer birçok parametre üzerindeki etkisi su kalitesini belirlemede sıcaklığı önemli bir faktör haline getirir.
Benzer şekilde su sıcaklığı da birçok faktörden etkilenebilir. Suya sıcaklığın aktarılmasındaki en büyük kaynak güneş ışığıdır. Güneş ışığı, suyun yüzeyine gelen ve suyun sıcaklığını artıran bir ısı enerjisi formudur. Bu enerji gün ışığı kaybolana kadar emilir. Sığ sular, derin su kütlelerinden daha çabuk ısınmaya meyillidir. Güneş ışından gelen ısı enerjisi gibi, atmosferik ısı transferi suyun yüzeyinde de gerçekleşir. Hava soğuk olduğunda ısınmış su enerjiyi havaya aktararak soğur ve eğer hava sıcaksa soğuk su bu enerjiyi alır ve ısınır. Su sıcaklığı hava sıcaklığından daha yavaş yükselip alçalır. Bulanıklık da su sıcaklığını artırır. Bulanık sularda yüksek miktarda askıda katı madde bulunur. Sudaki askıda katı maddeler güneşten ısıyı suyun yaptığından daha etkin bir şekilde absorbe eder. Bu ısı daha sonra suya aktarılır ve suyun sıcaklığı artar. Bununla birlikte, yeraltı suları ve akarsular ulaştıkları su kütlesinin sıcaklığını değiştirebilir. Ayrıca insan kaynaklı etkiler de mevcuttur. Termal kirlilik (çoğunlukla evsel ve endüstriyel sularla gelir), yüzeyden akan sular (park alanlarından ve diğer geçirimsiz alanlardan), ormansızlaştırma (ağaçlar kesilince su kütlesi daha sıcak hale gelir) ve su tutma (örneğin barajlar; barajdan nehre beklenmedik sıcak veya soğuk suyun bırakılması) su sıcaklığındaki insan kaynaklı etkilerin kaynaklarıdır. Sığ sulalr ve yüzey suları yukarıda bahsedilen faktörlerden derin sulara göre daha kolay etkilenir.
İçme suyu için estetik bir hedef olarak 15 C belirlenmiştir. Ancak, içmesuyu arıtma tesislerinde suyun sıcaklığını değiştirmek ekonomik değildir. Sıcaklık bu durumda, arıtılmamış su kaynağının sıcaklığına ve dağıtım şebekesinin derinliğine bağlıdır.
Doğal su kaynağının pH değeri birçok kimyasal ve biyolojik süreç hakkında önemli bilgiler verebilir. İstenmeyen birçok maddenin göstergesi olabilir. Organik içeriğin yüksek olması pH’ın düşmesine neden olacaktır, çünkü mikroorganizmalar organik maddeyi tüketirken yan ürün olarak ortaya CO2 çıkar, suda çözünür ve dengelenerek karbonik asit (H2CO3) oluşturur. Organik bozunumun sonucunda oluşan bazı organik asitler pH’ı düşürür. Bunun yanında, doğal su kaynaklarının asiditesi, aliminyum ve demir gibi metal tuzlarının hidrolizi sonucu oluşan mineral asitlerden etkilenebilir. pH’taki değişmeler endüstriyel kirliliğin, kirletici ile beslenen alglerin fotosentezinin veya solunumunun göstergesidir. Birçok ekosistem pH değişikliğine karşı hassastır. pH genellikle sucul ekosistemin sağlığını, rekreasyonel amaçlı kullanılan suları, sulama kaynaklarını ve deşarjlarını, hayvancılığı, içmesuyu kaynaklarını, endüstriyel deşarjları, giriş suyunu ve yağmur suyu akışını değerlendirmek amacıyla izlenir.
İçmesuyu temininde klor ile dezenfeksiyon pH’a bağımlıdır. 8’in üzerindeki pH değerlerinde dezenfeksiyon etkisi düşüktür. Genellikle, pH değeri yükseldiğinde, yüksek pH değerlerinde çözünürlük azalacağından, metal salımı azalır. Bu nedenle, su temininde pH yükseltme teknikleri kurşun konsantrasyonunu düşürmek için kontrol tedbiri olarak kullanılır.
Sudaki alkalinite bir veya daha fazla sayıda iyonun sudaki mevcudiyetine bağlı olabilir. Bu iyonlar; hidroksitler, karbonatlar ve bikarbonatlardır. Ayrıca, eğer suda alkalinite mevcutsa, boratlar, fosfatlar, silikatlar ve diğer bazlar bu alkaliniteye katkıda bulunurlar. Konsantrasyonu çok düşük olsa bile suda her zaman hidroksit iyonu bulunur. Ancak, bazı arıtma tipleri uygulandığında suda önemli konsantrasyonlarda hidroksitler oluşabilir. Suyu yumuşatmak için kireç-soda kullanıldıktan sonra suda karbonatlar görülebilir. Alkalinitenin kaynağı genelde bikarbonatlardır. Asiditenin korozif etkisini dengelemek adına su kaynağında bir miktar alkalinite konsantrasyonu bulunması istenir. Ancak, alkalinitesi yüksek sular pek kabul görmeyen “soda” tadına sahiptir.
Boru ve bağlantı parçalarından tehlikeli kimyasal salımında alkalinite etkili olabilir. Yüksek alkalinite değerleri borulardan demir salımını ve korozyonu (Pisigan & Singley, 1987; Cantor, Park & Vaiyavatjamai, 2000; Sarin et al., 2003) ve beton borulardan da kireç salımını (Conroy et al., 1994) azaltır. Bunun aksine, su kullanımı ve laboratuvar test sonuçları yüksek alkalinite değerlerinin bakır salımını artırdığını gösterir (Edwards, Jacobs & Dodrill, 1999; Cantor, Park & Vaiyavatjamai, 2000; Shi & Taylor, 2007).
Sertlik sudaki iki değerlikli metalik katyon(++ yüklü) konsantrasyonun ölçüsüdür ve genellikle kalsiyum borat eşdeğeri olarak gösterilen kalsiyum ve magnezyum konsantrasyonlarının toplamı olarak ifade edilir. Aluminyum, baryum, mangan, stronsiyum ve çinko gibi diğer katyonlar da sertliğe katkıda bulunur fakat konsantrasyonları kalsiyum ve magnezyumun çok altındadır. Sertlik genellikle litredeki miligram cinsinden kalsiyum karbonat eşdeğeri olarak gösterilir. Kalsiyum da, magmezyum da vücut için gerekli minerallerdir ve insan sağlığı için birçok açıdan faydalıdır. Kalsiyumun fazlası sağlıklı insanlarda böbreklerden süzülür ama magnezyum süzülemediği için böbrek yetersizliği meydana getirir ve hipermagnezemi hastalığına sebep olur. Yüksek konsantrasyonlarda magnezyum ve sülfat içeren (her ikisi de ortalama 250 mg/l) suların uzun sureli kullanımı laksatif etki yapabilir. Sert sular basıncı ve debisi düşük sulama sistemlerinde çözünmeyen kalsiyum ve magnezyum karbonat çökeltileri nedeniyle problem yaratabilir. Sert sular sabun tüketimini de artırabilir. Kalsiyum ve magnezyumun yüksek olması kalker (karst) yapısı ile alakalı olduğu için karstik bölgelerdeki üreticiler sertliğe ayrı bir önem vermelidir.
Sülfat birçok su kaynağında kalsiyum, demir, sodyum ve magnezyum tuzları formunda bulunur. Yüksek konsantrasyonları diyareye ve poliansefalomalasiye (güçsüzlük, kas titremesi, letarji ve hatta felç ve ölüm ile nitelendirilen nörolojik rahatsızlık) sebep olur. Toksisiste tayininde sülfürün formu önemlidir. Sülfür bakterisi metal borulardaki korozyon ile oluşan koyu renkli çamuru veya metal oksit çökeltilerini oluşturur. Bu çamur veya çökelti tesisatı tıkayabilir veya giyisileri boyayabilir. Sülfatlar, madencilik ve döküm tesisleri, kağıt ve kağıt hamuru fabrikaları, tekstil fabrikaları ve deri işleme tesisleri gibi sülfat ve sülfirik asit kullanan endüstrilerin atıkları ile su kütlesine deşarj edilir. Ayrıca, tuzlu su girişi ve asidik kayaçlardan süzülmeler de içmesuyundaki sülfatın kaynaklarındandır. Sülfat toksik açıdan en zararsız anyonlardan biridir. İçmesuyunda sülfat bulunması halinde suyun tadı da değişebilir.
Yerleşimlere ait su sistemlerinde birçoğu kanserojen olarak da bilinen yüzlerce endüstriyel ve zirai kimyasal mevcuttur. Ulusal kanunlar ve yaptırım programlarının milyonlarca kişiye sağlık riski oluşturan kirleticilerin yayılmasını önleyecek bir tutum içinde olması gerekir. Bu maddeler; alüminyum, antimon, arsenik, baryum, benzopiren, kadmiyum, krom, bakır, siyanür, dezenfeksiyon yan ürünleri (trihalometanlar, haloasetik asitler ve N-nitrosodimetilamin gibi), flor, demir, kuşun, cıva, nikel, pestisitler, petrol hidrokarbonları, selenyum, gümüş, stren, kalay, uranyum ve vinil klorürdür. Bu maddederle ilgili bazı risk faktörleri aşağıda verilmiştir:
Kurşun – Bu zehirli metal kana, beyne zarar verebilir ve sinir sistemini etkileyebilir.
Cıva – Cıvaya maruz kalmak titreme, psikoz ve intihar eğilimine neden olabilir.
Klor – Klor insan yaşamı için gerekli bir elementtir. Ancak, iz miktardan fazla tüketildiğinde zehir etkisi yapar ve solunum sistemini rahatsız eder.
PSBler – İnsanlarda cilt, kan ve idrarda problem yaratan organik bileşiklerdir.
Arsenik – Yüzyıllardır ölümcül zehir olarak kullanılan bir elementtir.
Flor – Bu bileşiğin dişleri temizleme özelliği gibi birçok faydalı yanı olsa da zehirli de olabilir.
Kadmiyum –Maksimum kirletici seviyesinden (MCL) daha fazla miktarda kadmiyum içeren suyun uzun yıllar tüketilmesi böbrek hasarı yaratabilir.
Bakır – Belirli seviyeden daha fazla miktarda bakır içeren suyu kısa süre tüketen bazı insanlarda, sindirim bozukluğu, uzun süreli tüketimlerde ise karaciğer veya böbrek hasarı görülür.
Stren – Maksimum kirletici seviyesinden (MCL) daha fazla miktarda kadmiyum içeren suyun uzun yıllar tüketilmesi karaciğer, böbrek ve dolaşım sistemi problemleri yaratabilir.
MtBE – MtBE benzinde katkı maddesi olarak kullanılan uçucu, yanıcı ve renksiz bir sıvıdır.
DCPA – DCPA çilek, kavun ve salatalık üzerinde kullanılan bir herbisittir.
Heksaklorobenzen (HCB) – Genellikle pestisit olarak kullanılır. HCB kanser yapabilir ve endokrin sistemine zarar verebilir, ayrıca, enzim faaliyetlerini engelleyebilir.
Dioksin – Kanser olasılığını artırmasıyla tanınan bir organik bileşiktir.
DDT – İnsektisit olarak kullanılan ölümcül bir kimyasaldır. Diabet ve kanser ile doğrudan ilintilidir.
Oksijen suda çözünebilir. Suda çözünmüş halde bulunan oksijene çözünmüş oksijen (ÇO) adı verilir. Çözünmüş oksijen her çeşit sucul yaşam için şarttır ve sağlıklı bir sucul ekosistem için gereklidir. ÇO ihtiyacı canlı türüne ve yaşam evresine göre değişiklik gösterir.
Yüzey suları, su – atmosfer geçiş yüzeyinde ve fotosentez için yeterli ışık olduğunda genellikle oksijene doygundur ve hatta bazen aşırı doygundur. Daha derin sularda ise, rüzgar, akıntı ve su girdilerinin suyu karıştırması sayesinde oksijen artar. Karışma ve havalanma ayrıca, çağlayan ve kayalık alanlarda suyun hızlanması yoluyla olur. Kış aylarında su buz tuttuğunda, altta sıkışan suda çözünmüş oksijen çok düşük seviyelere inebilir.
Genel olarak, bir su kütlesindeki çözünmüş oksijen konsantrasyonu biyolojik faaliyetlere bağlıdır. Bazı sucul bitkiler fotosentez ile gündüz vakti su kütlesindeki ÇO seviyesini artırır. Diğer taraftan, geceleri ÇO tüketir. Organik madde mikroorganizmalar tarafından tüketilir ve bu süreç çoğunlukla ÇO’ya bağlıdır. Temiz bir tatlısu kaynağının ÇO konsantrasyonu 10 mg/l’ye yakındır. Gübre, askıda katı madde veya petrol atıkları gibi antropojenik deşarjlar ile kirlenen sularda bakteri gibi mikroorganizmalar kirleticileri parçalar. Bu süreçte su anaerobik hale gelene kadar ÇO tüketilebilir. Tipik balık türleri 2 mg/l’den düşük ÇO seviyelerinde yaşayamaz. ÇO ayrıca, kimyasal oksidasyon ile de düşebilir.
ÇO seviyesi günlük ve mevsimsel farklılıklar gösterebilir ve sıcaklık, tuzluluk ve yükseklik ile de ilişkilidir.
Çözünmüş oksijen miktarı, düşük ÇO seviyelerinde sedimandan salınan besin maddelerinin çözünürlüğünü ve kullanılabilirliğini etkileyebilir.
Çoğunlukla yerinde (on-site) ÇO algılayıcısı olarak membran elektrodlar kullanılır. ÇO tayininde kullanılan laboratuvar deneyleri biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ – kirleticiyi biyolojik olarak parçalamak için gerekli olan oksijen miktarı) ve kimyasal oksijen ihtiyacıdır (KOİ – kimyasal kirliliğin oksitlenmesi için tüketilen oksijen miktarı).
İçmesuyu temininde yüksek ÇO seviyeleri tercih edilir çünkü suyun tadını daha güzel yapar. Ancak aynı zamanda yüksek ÇO seviyelerinin su borularındaki korozyonu hızlandırabileceği unutulmamalıdır.
Renk, ağırlıklı olarak estetik yönden önemli fiziksel parametrelerden biridir. İnsanlar renkli suyun içilemeyeceğini düşünür fakat içmesuyu olarak tüketimi son derece güvenli olabilir. Diğer taraftan renk, suda alg veya humik bileşikler gibi organik maddelerin mevcudiyetinin belirtisi de olabilir. Mavi renkli su kütlesi düşük ÇO seviyesine sahip geçirgen bir yapının göstergesidir. Bazı algler su kütlelerinde kırmızı renk oluşturur; kırmızımsı turuncu su kütleleri demir çökeltisini veya silt bulunduğunu gösterir; kahverengi – sarı su kütleleri toprak, batak veya bitki çürümesi nedeniyle oluşan çözünmüş organik madde veya hümik madde içerebilir; fitoplankton ve diğer algler çoğaldığında su kütlesi yeşil olabilir. Son zamanlarda, su kütlesi içerisindeki potansiyel tehlikeli veya zehirli organik madde içeriğinin nicel değerlendirmesinde de renk kullanılmaktadır. İçmesuyu ideal şartlarda renksiz olmalıdır.
Tat ve koku, su kalitesinin insan algısı ile doğrudan ilgili diğer fiziksel parametreleridir. Basit bileşikler ekşi ve tuzlu tat oluştururken, tatlı ve acı tatlar daha karmaşık bileşikler tarafından oluşturulur. İnsanlar kokuyu tattan daha kolay fark ederler.
Biyolojik yollarla oluşmuş kirleticiler (antinomisitler ve mantar, siyanobakter ve alg, omurgasız hayvan yaşamı, demir bakterileri), kimyasal yollarla oluşmuş kirleticiler (aluminium, amonyak, kloramin, klorür, klor, klorobenzenler, klorofenoller, bakır, çözünmüş oksijen, etilbenzen, renk, sertlik, hidrojen sülfür, demir, mangan, gaz yağı, pH ve korozyon, sodium, stren, sülfat, sentetik deterjanlar, toluen, toplam çözünmüş katı maddeler, bulanıklık, ksilen, çinko) ve sıcaklık suyun tadını ve kokusunu etkiler.
Tat ve koku, suyu içmesuyu amacıyla tükettiğimizde önemli parametrelerdir. Halk sağlığı sorunu ile ilgili bazı maddeler suyun tadını, kokusunu ve görünüşünü etkiler fakat suyun reddi için belirlenen konsantrasyon limitleri çoğunlukla halk sağlı limitlerinin çok altındadır ve tüketicinin tat ve koku talebi ile alakalıdır.
Tat ve koku biyolojik kaynaklar veya süreçler (ör.: dökülen yapraklar, yüzey akışları gibi organik maddelerin doğrudan su kütlelerine deşarjı yoluyla su kütlesi içerisine giren sucul mikroorganizmalar, su kütlelerinin içerisinde tat ve koku üreten bileşiklerin ortaya çıktığı biyobozunum sürecine girerler) ve doğal inorganik ve organik kimyasal kirleticiler ile oluşabilir. Sentetik kimyasal kontaminasyonu, korozyon gibi nedenlerle su arıtım ve iletim/depolama/dağıtım tesislerinde ortaya çıkabilir veya su arıtımındaki problemler (ör.: klorlama) sonucu da oluşabilir. İçmesuyu temin tesislerindeki tat ve koku problemi, özellikle ani ve önemli bir değişiklik görüldüğünde incelenmelidir.
Genel bir tanım yapmak gerekirse bulanıklık, suyun ışık geçirgenliği özelliğinin ölçümüdür. Diğer bir değişle; suyun berraklığının görsel tayinidir. Bulanıklık sağlık ve estetik açılarından önemlidir. Bulanık su bulutlu, karanlık veya renkli bir görünüme sahiptir. Askıda katı maddeler ve çözünmüş renkli maddeler suyu opak, bulutlu veya çamurlu hale getirir ve suyun berraklığını azaltır.
Bulanıklık ve toplam askıda katı madde birbirleri ile yakından ilintilidir. Bulanıklık genellikle, su kütlesi içerisinde toplam askıda katı madde konsantrasyonundaki değişiklikleri işaret eder. Suda ne kadar çok katı madde varsa, suyun berraklığı o kadar azalır. Bulanıklık ve berraklık suyun ışık geçirgenliğine bağlı olan görsel özellikleridir. Su ne kadar berraksa, fotosentetik üretim potansiyeli de o kadar fazladır.
Doğal su kütlelerinin berraklığı ve geçirgenliği insan faaliyetlerinden, alg, plankton ve çürüyen maddeler gibi organik maddelerden, silt veya kil gibi sedimanlardan ve inorganik maddelerden etkilenir. Bununla birlikte, bulanıklık renkli çözünmüş organik maddeler, ışınır çözünmüş organik maddeler ve diğer boyalar nedeniyle görülebilir.
Kimyasal çökeltiler de bir çeşit askıda katı madde formu olarak değerlendirilir. Tuzluluk, su berraklığını etkileyen faktörlerden sayılabilir. Tuz iyonları askıda katı maddeleri biraraya getirir ve bağlar, böylece ağırlıkları artar ve tabana çökerler. Bu mekanizma nedeniyle denizler tatlı sulardan daha berraktır (ve daha az bulanıktır).
Toplam askıda katı madde (TOPLAM AKM) bir su sütununda bulunan 2 mikrondan daha büyük partiküllerin toplamına verilen isimdir (hem organik, hem de inorganik). 2 mikrondan küçük maddeler ise çözünmüş madde olarak değerlendirilir. Toplam çözünmüş maddenin (TÇM) fazla olması, iyonik özelliklerine bağlı olarak balık ve balık yumurtaları üzerinde zehirli etki yaratabilir. EPA, USPHS ve AWWA, TÇM de üst limit olarak 500 mg/l önerir. TÇM suyun tadını da etkileyebilir ve çoğunlukla yüksek alkalinite ve sertlik göstergesidir.
Bulanıklık ile toplam askıda katı madde genellikle örtüşür. Bulanıklık ölçümleri toplam askıda katı madde konsantrasyonunun tayininde kullanılabilir fakat birkaç faktör vardır ki sadece birine katkı yapar. Bulanıklık ölçümleri çökelmiş katıları veya taban yükünü içermez. Ayrıca, toplam katı maddenin içinde yer almayan renkli çözünmüş katı maddeden etkilenebilir. Diğer taraftan, toplam askıda katı madde organik ve inorganik askıda katı madde kütlesinin tamamının ölçümüdür. TOPLAM AKM su kütlesi içinde bulunan çökelebilenler de dahil toplam katıların doğrudan ölçümüdür. Bu nedenle sedimasyon hızları bulanıklık ile değil de Toplam AKM ile hesaplanır.
Yüksek konsantrasyonlarda askıda katı madde miktarı bulunması sucul ve insan yaşamı için su kalitesini düşürebilir, seyrüseferleri aksatabilir ve taşkın riskini artırabilir. Bununla birlikte, güneşten ilave ısı absorbe ettikleri için askıda katı madde suyun sıcaklığını artırabilir. Bu da çözünmüş oksijen seviyelerini düşürebilir. Ayrıca, güneş ışığının geçişi engelleneceğinden, fotosentezin yapılamaması da çözünmüş oksijen seviyelerini düşebilir. Yeterli gün ışığı olmayınca su yüzeyine yakın olmayan, derindeki bitkiler fotosenteze devam edemeyebilirler ve sonunda ölürler. Bitkiler öldükçe fotosentez prosesi daha da azalır ve daha az çözünmüş oksijen üretilmeye başlar. Zamanla su kütlesi içerisindeki çözünmüş oksijen seviyesinde daha da düşmeler gözlenir. Ayrıca, sucul yaşamın üzerinden beslendiği tabandaki bitkilerin yok olması, besin zincirine bağlı olarak popülasyonda düşüşlere de neden olabilir.
Su kütlesinde bulunan askıdaki sediman çoğunlukla sel ve erosyonla gelir. Bulanıklıktaki artış nehir kıyılarındaki erozyonu işaret edebilir. Bunun su kütlesi üzerinde uzun vadeli etkileri olabilir. Atıksu deşarjı da bulanıklığı artırır. Çözünmüş metaller ve patojenler gibi kirleticiler askıda katı maddelere tutunur ve su kütlesinin içine akar. 2 mikrondan büyük kirleticiler toplam askıda katı madde miktarına ilave olur. Bulanıklıktaki artışın potansiyel kirliliği gösterme nedeni budur.
Bulanıklık ve su debisi ilişkilidir. Yüksek debiler partiküllerin tabana çökmesine izin vermeyip askıda tutar. Bu nedenle, yüksek debiye sahip ırmaklar çoğunlukla bulanıktır. Suyun debisini ve nihayetinde bulanıklığı etkilediğinden hava durumunu da dikkate almak gerekir.
Bulanıklık ve toplam askıda katı madde konsantrasyonlarının artmasındaki diğer bir önemli faktör arazi kullanımıdır. İnşaat, sondaj, madencilik alanlarında ve tarım alanları gibi örselenmiş alanlarda toprak açığa çıkar ve vejetasyon azalır.
Bulanıklık genellikle bulanıklıkölçerle ölçülür. Bulanıklık Nepelometrik Bulanıklık Birimi (NTU), Jackson Bulanıklık Birimi (JTU) veya Formazin Nepelometrik Birimi (FNU) ile kaydedilir.
Toplam askıda katı madde, su örneğinin filtrelenmesi ve ölçülmesi ile hesaplanır ve mg/l cinsinden verilir.
Suyun berraklığı, bulanıklık cinsinden ölçülmezse, Seki derinliği ile ölçülür. Seki derinliği bir kişinin suda ne kadar derini görebildiğini ölçer. Ancak, bu sığ sularda kullanılır.
Bulanıklık arıtma prosesinin seçimi ve verimliliğinde önem kazanır. Bulanıklık patojenlere besin ve barınma ortamı sağlar. Eğer arıtılmazsa, bulanıklık dağıtım şebekesinde patojenlerin yeniden üremesini kolaylaştırır, bu da sudan kaynaklanan hastalıkların ortaya çıkmasına neden olur.
Basit bir tanımla tuzluluk su içinde çözünmüş tuzlardır. Tuzluluk iletkenliği çiddi şekilde artırır. Genellikle, tuzluluk direkt olarak ölçülmez, iletkenlik ölçümleri kullanılarak hesaplanır. Çoğu zaman Pratik Tuzluluk Ölçeği kullanılır, ancak, 2010 yılında yeni bir tuzluluk ölçme metodu kabul edilmiştir. TEOS-10 adı verilen bu metot mutlak tuzluluğu tayin eder. Mutlak tuzluluk sadece denizlerde değil, çok derinlerde ve sıcaklık değişiklikliklerinde de tuzluluk ölçümünde kullanılır. Sudaki iyonik bileşikler biliniyorsa diğer tuzluluk metotlarından çok daha doğru sonuçlar verir.
Tuzluluk ölçümlerinde kullanılan birimler uygulama ve raporlama yöntemine bağlı olarak değişir. Bindeki parçacık miktarı veya gram/kilogram (1 ppt = 1 g/kg) kullanılabilir ya da bazı tatlısu kaynaklarında tuzluluk mg/l olarak kaydedilir. Son zamanlarda tuzluluk değerleri birimsiz Pratik Tuzluluk Ölçeği (bazen pratik tuzluluk birimi, psu olarak kullanılır) kullanılarak kaydedilmektedir. Mutlak Tuzluluk hesapları geliştiğinden beri g/kg olarak kaydedilmekte ve S sembolüyle gösterilmektedir.
Tuzluluk su kütlesindeki oksijen çözünürlüğünü etkiler. Yüksek tuzluluk seviyelerinde çözünmüş oksijen konsantrasyonları düşüktür. Bu nedenle deniz suyunundaki çözünmüş oksijen konsantrasyonları talı sulardakinden azdır.
Tuzluluk alanda yaşayan organizmaları etkiler. Genellikle sucul organizmalar belirli bir tuzluluk miktarını tolare edebilir.
Tuzluluk ayrıca suyun yoğunluğunu da etkiler. Okyanus akıntılarını tetikleyen güçlerden biri tuz seviyelerindeki artış ile birlikte yoğunluğun artmasıdır.
Birçok içmesuyu dağıtım sisteminde bulunan sodyum seviyeleri halk sağlığına olumsuz etki edecek düzeyde değildir. Sodyum için estetik kılavuzlar mevcuttur.
İletkenlik, suyun elektriği iletme kapasitesinin ölçümüdür. Sudaki iyon konsantrasyonu (elektrolitler) ile bağlantılıdır. Suda ne kadar çok iyon varsa iletkenlik de o kadar fazladır. Bu durumda deniz suyunun iletkenliğinin yüksek olduğunu kolaylıkla söyleyebiliriz. İletkenlikteki değişiklik kirliliğin göstergesi olabilir.
İletkenliği tayin etmek için kullanılan standartlaşmış metot özgün iletkenliktir. Özgün iletkenlik, su sıcaklığı iletkenliği etkileyeceğinden 25°C ya da 25°C‘ye düzeltilmiş sıcaklıktaki iletkenlik ölçümüdür. İletkenlik sıcaklık ve tuzluluk/TÇM ile ilişkilidir. Suyun sıcaklığı ne kadar yüksekse iletkenlik düzeyi de o kadar yüksektir.
İletkenlik genellikle santimetredeki mikro – veya milisiemens (uS/cm veya mS/cm) olarak tayin edilir. Nadiren santimetredeki mikromhos veya milimhos (umhos/cm veya mmhos/cm) olarak ölçülür.
Irmaklar ve nehirlerde iletkenlik civardaki jeolojik yapıya bağlıdır. Deniz suyundaki tuzun büyük bir kısmı yüzey akışı, sediman ve tektonik faaliyetlerle gelir. Yoğun yağış ve buharlaşma gibi su hacmini etkileyen faktörlerler iletkenliği de etkiler.
İletkenliğin tersi olan direnç, akımın yol katetmesine karşı suyun gösterdiği direniştir.
İçmesuyunda hem çözünmüş katılar (TÇM) hem de iletkenlik toplam organik mineral içeriğin göstergesidir. Ters ozmoz gibi bazı su arıtma prosesleri bu inorganik kirleticileri arıtabilir.
Arıtılmış su içerisindeki organik madde verisi depolarda ve dağıtım sisteminde heterotrofik bakterilerin yeniden çoğalacağına dair bir işaret verir. Organik madde, Toplam Organik Karbon (TOK), BOİ ve KOİ olarak ölçülür. BOİ’ye aslında atıksularda ve kirlenmiş yüzey sularında bakılır. İçmesuyunda kabul edilen tek parametre TOK’dir.
Sucul ekosistemlerde, canlıların gelişimi ve yaşaması için gerekli olan en önemli kimyasal elementler azot ve fosfordur.
Azot bütün canlılar için gereklidir. Azot, azot çevrimi adı verilen çok karmaşık kimyasal ve biyolojik değişimler geçirebilir. Azot, doğal su kaynaklarında nitrat (NO3-), nitrit (NO2-) ve amonyak (NH3) halinde bulunur. Bu üç bileşik nitrifikasyon prosesi yoluyla birbirleriyle ilişkilidir. Nitrifikasyon, amonyakın nitrata biyolojik olarak oksidasyonudur. Doğal su kaynaklarındaki toplam azot, suda organik azot içeren bileşikler ile inorganik azot oksidasyonu olduğunu gösterir. Toplam azot, toplam kjeldahl azotu (organik ve indirgenmiş azot), nitrat ve nitriti toplayarak hesaplanır.
Toplam azotun birçok kaynağı vardır. Seller, hayvancılık, gübreleme, atıksu deşarjı, yağışlarla eksozların bir şekilde suya geçmesi toplam azot miktarını artırır. Bitkilerin ve hayvansal maddelerin doğal yolarla parçalanması azotun doğal kaynakları arasında sayılır.
Amonyak halindeki Azot (NH3)
Yüzey suyu sistemlerinde amonyak yaygın olarak görülür ve çok zehirlidir. Bu nedenle, en önemli kirleticilerden biridir. Amonyakın kaynakları endüstriyel, evsel ve tarımsal atık sulardır. Amonyak ayrıca, sudaki ve topraktaki azotlu organik bileşiklerin ve biyotanın doğal yollarla parçalanması sonucu da oluşur. Sağlıklı bir insanda zehir etkisinden kurtulma kapasitesinden daha fazla amonyak alındığında zehirlenme görülür. İçmesuyundaki amonyak konsantrasyonları insan sağlığı ile doğrudan alakalı değildir.
Nitrat halindeki Azot (NO3-)
Fotosentez yapan birçok tür için nitrat önemli bir besin maddesidir ve gelişim için limit besin maddesidir. Nitrat insanlara amonyak ve nitritten daha az zararlıdır fakat yüksek seviyelerdeki nitrat özellikle bebekler için zehirlidir. Belirtileri solunum sıklığı ve “mavi bebek” sendromudur. Nitrat azotu içeren suyun tüketilmesi nedeniyle oluşan başlıca sağlık problemi nitratın sindirim sisteminde nitrite dönüşmesi ile ortaya çıkar.
Diğer gerekli besin faktörleri, ötrofikasyon ve alg patlaması ile birlikte suda bulunan aşırı nitrat konsantrasyonları problem oluşturabilir. Doğal su kaynaklarında 5 mg/l’nin üzerindeki nitrat seviyeleri genellikle antropojenik kirliliğin göstergesidir. Tarımsal kullanımın var olduğu ve kentsel alanların genişlediği yerlerde nitrat izleme, insan kaynaklı nitrat mevcudiyetini değerlendirmek ve önlemek için kullanılan önemli bir araçtır.
Kusurlu fosseptikler, civardaki hayvan otlatma alanları, tarımsal gübre kullanımı, kuyulardaki yüksek nitrit seviyelerinin kaynağı olabilir. Kuyu sularında insan ve hayvan atığından kaynaklanan nitrat kirliliği mikrobik kirliliğin de mevcudiyetini işaret eder.
Nitrit halindeki Azot (NO2-)
Nitrit sucul yaşam için çok zehirlidir. Neyse ki, hızla nitrata oksitlendiğinden birçok doğal tatlısu sistemlerinde genellikle iz miktarlarda bulunur. Bir su kütlesindeki nitritin kaynağı nitrifikasyon prosesi tamamlanmamış atıksu arıtma tesisi çıkış suyu deşarjı olabilir. Bir arıtma tesisindeki nitrifikasyon prosesi pH, sıcaklık ve çözünmüş oksijen, nitrifikasyon bakterisi sayısı ve prosesi engelleyen bileşiklerin mevcudiyeti gibi birçok faktörden etkilenebilir.
Maksimum kirletici seviyesinden (MCL) dazla fazla miktarda nitrit içeren suyu tüketen 6 aylıktan küçük bebekler ciddi şekilde hastalanabilir ve tedavi edilmezlerse ölürler. Belirtileri arasında nefes sıklığı ve mavi bebek sendromu/methemoglobinemi sayılabilir.
Toplam Kjeldahl halindeki Azot (TKN)
Toplam Kjeldahl halindeki azot; toprak, su ve atıksuyun kimyasal analizindeki organik azot, amonyak (NH3) ve amonyumun (NH4+)toplamıdır. Toplam azotu (TN) hesaplamak için nitrat halindeki azot ve nitrit halindeki azot konsantrasyonları belirlenerek toplam Kjeldahl halindeki azot miktarına eklenir. Atıksularda azot genellikle bu halde bulunur. Kjeldahl, tayininde kullanılan tekniği yansıtan bir terimdir.
Organik Azot
Organik azot canlı organizmaların yan ürünüdür. Bir canlı formunda, humus veya organik madde bozunumunun ara ürünü şeklinde olabilir. Birçok su kütlesi içinde çok düşük konsantrasyonlarda oluşur.
Bitkilerin gelişimi ve hayvanlarda ve bitkilerdeki metabolik reaksiyonlar için fosfor gereklidir. Tipik olarak doğada fosfat (PO4-3) halinde bulunur. Hem organik fosfat hem de inorganik fosfat hali sucul sistemlerde bulunur. Suda çözünmüş haldedir ya da askıdadır. Küçük miktarları bile bitkilerin çoğalmasına sebep olabilir. ÇO’nun azalmasına neden olan alg patlamaları sucul yaşam üzerinde olumsuz etkiler yapar. Fosfat kirliliğinin başlıca çevresel etkisi ötrofikasyondur. Yüksek fosfor seviyeleri bitkiler ve mikroorganizmalar tarafından hızla tüketilir, çözünmüş oksijeni düşürerek ve bulanıklığı artırarak suya zarar verir. Sudaki bu bozulma, balıkları ve diğer sucul organizmaları öldürür veya zarar verir. İnorganik fosfat, ortofosfat veya reaktif fosfor olarak adlandırılır. Bitkiler tarafından en kolay bulunabilen hali budur ve dolayısıyla aşırı bitki üremesi ve alg gelişimi ile ilgili problemlerde en çok kullanılan göstergedir.
Hayvansal atıklar, kanalizasyon, deterjanlar, gübreler, arazi bozunumu ve kışın yollarda kullanılan tuzlar fosforun kaynaklarındandır. Fosfor içeren kayaç ve minerallerin aşınması ile kirlenmemiş sulara fosfor girişi gerçekleşebilir.
Çok yüksek seviyelerde olmadıkça fosfatın insan sağlığına zararı yoktur. Ancak, 1.0 mg/l den fazla fosfat seviyeleri su arıtma tesislerinde koagülasyona engel olabilir. Bunun sonucunda da, mikroorganizmaları barındıran organik partiküller dağıtımdan önce tamamıyla uzaklaştırılamayabilir. Bazen şehir suyu dağıtım sistemlerinde borulardan ve bağlantı parçalarından kurşun ve bakır salımını önlemek amacıyla korozyon inhibitörü olarak içmesuyuna fosfat ilavesi yapılır. mg/l cinsinden ölçülür.
Otomatik içmesuyu sistemleri, su temininden kaynaklanan dezenfektan kalıntıları içerebilir. Su arıtımında en çok kullanılan dezefektan klordur. Dezenfektan dozu ve temas süresinin kurallara uygun bir şekilde ölçülmesi zorunludur. Kalite kontrolü sağlamak amacıyla en azından arıtılmış suyun dezenfektan dozu, kalıntı miktarı ve temas süresi ölçülmelidir. Buna ek olarak, birçok su arıtma tesisinde, dezenfeksiyon sırasında ve sonrasında dezenfektan kalıntı ölçümleri şarttır. Temastan sonra kalıntı konsantrasyonu devamlı olarak izlenmelidir.
