آلودگی آب هاازنظرWHO:

آلودگی آب عبارتست از:وجودهرنوع ماده ای ازقبیل گازها، ذرات  معلق، موادشیمیایی یابیولوژیکی  درآب، به مدت، شدت وحالتی که  تاثیرنامطلوب برسلامت موجودات زنده بگذاردو مانع ازاستفاده  مطلوب ازآن گردد.

بطورکلی آب سالم بدون بو،طعم، رنگ است.تغییردرهریک ازاین  پارامترهاآلودگی آب رابه همراه خواهدداشت.

 دونوع آلودگی برای آب ها تعریف شده است:

1)آلودگی بامنبع مشخصPOIN SOURCE

2)آلودگی بامنبع نامشخص NON POIN SOURCE

 آب هر گز بطور خالص در هيچ كجاي دنيا يافت نمي شود . حتي آب باراني كه در مناطق غير آلوده نواحي جغرافيائي به زمين مي بارد  شامل گازها ي o2-co2-N2  محلول در آن است و همچنين گرد و غبار يا ذرات معلّق در اتمسفر بصورت تعليق در آب حمل مي شوند .  آب چشمه ها نيز معمولاً داراي تركيباتي حمل شده از فلزاتي مثل Na-Mg –Ca- Fe- است .

آب سخت آبي است كه مقدار قابل توجهي از تركيبات فلزات در آن وجود دارد . حتي آب نوشيدني ما هم از نظر شيميائي خالص نيست و درست است كه ذرات جامد معلق و باكتري هاي مضر آن از بين رفته اند اما باز هم از نظر شيميائي خالص نيست . اصولاً آب خالص براي نوشيدن نامطبوع است .

استفاده هاي طبيعي از آب عبارتند :

1- زيبائي و تفريحي

2- ذخيره آب مصرفي عمومي مردم

3- محيط زيست آبي جانوران آبزي

4- كشاورزي

5- صنعتي

طبق يك تعريف : هر ماده و جسمي كه مانع استفاده طبيعي از آب شود آلوده كننده آب تلقي مي شود . آبي كه براي بعضي استفاده هاي خاصي مناسب است بايد آلوده نباشد .

اكنون در جهان بيش از 500كيلومتر مكعب آب در رابطه با صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد كه نصف آن پس از تصفيه پسآب هاي صنعتي مجدداً استفاده مي شود .  ( بر طبق محاسبات سازمان ملل يك سوم آبهاي شيرين جهان آلوده اند ) .

تعريف آب پاك و آب آلوده :

هيچ تعريف خاصي براي پاك يا آلوده بودن مطلق آب وجود ندارد .در واقع آب پاك بنا به كاربرد آن بايستي داراي شرايط خاصي باشد . مثلاً براي مصرف – كشاورزي – يا صنعت نيازمند استاندارد هاي كيفيت خاص خود است .

معمولاً آبي را آلوده مي گويند كه مقدار اكسيژن محلول در آن از مقداري كه براي زندگي آبزيان ضروريست كمتر باشد . هرگاه مواد آلي از طريق تخليه فاضلاب به آبها وارد شوند به علّت خاصيت اكسيد شوندگي شديد اين مواد كه با مصرف اكسيژن محلول در آب صورت مي گيرد اكسيژن محلول در آب به صفر مي رسد و مي گويند آب بشدت آلوده است .

آب داراي خواص فيزيكي ويژه اي است :

1- وزن مخصوص آب در 4درجه سانتي گراد 1 است

2- گرماي ويژه آب بالاست

3-  هدايت حرارتي زيادي دارد

4- حلاليت زياد در برابر ساير اجسام

5- انبساط آب در حال انجماد

آب از دو عنصر هيدروژن و اكسيژن تشكيل شده و اولين بار هنري كاوانديش و لاوازيه عناصر آن را جدا نمودند .

اندازه گيري كيفيت آب

آلودگي موجود در آب بر حسب ميلي گرم در ليتر ( mg/lit) اندازه گيري مي شود . در قديم از روش PPm وزني استفاده مي شد كه اين روش در آلودگي بصورت حجمي اكنون در هوا مطرح است .

1 ميلي ليتر آب برابر يك گرم آب است و از ppm هم مي توان استفاده نمود ليكن در ساير مايعات چون 1 ميلي ليتر برابر يك گرم نيست بنابراين استفاده از ppm     منسوخ و mg/lit متداول است .

اندازه گيري كيفيت آب بدلايل زير دشوار است :

1- ممكن است آلوده كننده كاملاً شناخته شده نباشد .

2- غلظت آلوده كننده ممكن است اينقدر كم باشد كه اندازه گيري دقيق آن بسيار دشوار باشد .

براي اندازه گيري كيفيت آب روشهاي زير متداول است :

اندازه گيري اكسيژن محلول در آب يا :DO

حداكثر اكسيژني كه در درجه حرارت نرمال ( 25درجه سانتي گراد ) مي تواند در آب حل شودmg/lit 9 است و هر چه حرارت اضافه شود اكسيژن محلول تقليل مي يابد . در دماي 35 درجه سانتي گراد اكسيژن محلول به mg/lit  7 مي رسد و در دماي صفر درجه اكسيژن محلول معادل mg/lit 14است . اكسيژن محلول در آب بوسيله دستگاه اندازه گيري اكسيژن (DO  متر ) اندازه گيري مي شود .

BOD  چيست ؟

BOD نرخ مصرف اكسيژن در داخل آب توسط ارگانيزم هاست   است . اگر BOD  كم باشد آب پاك و فاقد ارگانيسم است يا آنكه ارگانيزم هاي داخل آب مرده و نيازي به مصرف اكسيژن ندارند . BOD    مقدار اكسيژن لازم براي ثبات بيولوژيكي در آب است . اندازه تاًسيسات تصفيه بيولوژيكي خصوصاً ميزان هوادهي فاضلاب در حوضچه هاي هوا دهي را مي توان با اندازه BOD  محاسبه نمود .

اگر BOD  آبي   ppm 1  باشد   تقريباً آب خالص است . آب با BOD تا ppm 5  نسبتاً خالص فرض  مي شود و وقتي كه BOD  به بيشتر از ppm 5   برسد خلوص آب مورد ترديد قرار مي گيرد . اما اگر مقدار BOD  از ppm 20 تجاوز كند سلامت عمومي مورد خطر واقع مي شود .

آزمايشات BOD  تخمين واقع بينانه اي از كيفيت اكسيژني كه وارد به آب شده  است را فراهم مي سازد .

BOD  چگونه تعيين مي شود ؟

دو بطري از يك آب نهر پر مي شوند . ميزان DO  يكي اندازه گيري مي شود ، سپس درب بطري ديگر را بسته و داخل همان جريان آب به مدت 5 روز قرار مي گيرد ( براي حفظ شرايط محيطي مثل درجه حرارت ، زمان و نور ) بعد از 5 روز DO  ظرف دوم اندازه گيري شده و اختلاف DO  ظرف اول و دوم مشخص كننده BOD5   است .

درجه حرارت ، نور و زمان عوامل موثر در BOD  هستند . لازم به ذكر است آزمايش حتماً بايستي در درجه حرارت 20درجه سانتي گراد و در محيط به مدت 5 روز باشد .

COD چيست ؟

چون براي آزمايش BOD5 حدود 5 روز زمان لازم است و ممكن است ارگانيزم ها بجاي پروسه بيولوژيكي بصورت شيميائي اكسيد شوند لذا ميزان اندازه گيري COD     متداول تر است و آن عبارتست از اكسيژن مورد تقاضاي شيميائي .

مثلاً سلولز ناشي از پسآب كارخانجات كاغذ سازي بصورت بيولوژيكي به كندي اكسيد مي شود ولي بصورت شيميايي با نرخ بالائي اكسيد مي شود . براي اندازه گيري COD از دي كرومات پتاسيم بعنوان ماده اكسيد كننده استفاده مي شود .

TOC چيست ؟

چون سوخت و سوز كربن توليد Co2 مي نمايد لذا با احتراق كامل يك نمونه مي توان به ارگانيزمهاي موجود در فاضلاب پي برد . با سوزاندن نمونه در داخل يك لوله و اندازه گيري Co2   پي به TOC يا مجموع كل كربن آلي پي مي بريم .

آلوده كننده هاي آب

هر جسم خارجي كه به اب افزوده شده و باعث شود كيفيت فيزيكي ، شيميايي ، يا بيولوژيكي آن طوري تغيير نمايد كه براي مصرف انسان و ساير موجودات و كشاورزي مضر باشد و انسان نتواند حتي با تصفيه عادي آن را براي اشاميدن مناسب سازد جزء آلوده كننده هاي آب منظور مي شود.

 آلوده كننده هاي عمده آب بشرح ذيل طبقه بندي مي شوند :

1.  زباله هاي متقاضي اكسيژن

2.  عوامل بيماري زا

3.  مواد غذائي گياهي

4.  تركيبات آلي سنتز شده ( مصنوعي)

5.  نفت

6.  مواد شيميائي معدني و كاني ها

7.  رسوبات

8.   مواد راديو اكتيويته

9.   گرما

بعضي از اوقات آب آلوده شامل چند منبع آلاينده است .

زباله هاي متقاضي اكسيژن ( اكسيژن خواه )

اكسيژن حل شده در آب مورد نياز هر گياه و جانوري است كه در آن زندگي مي كند . اكسيژن محلول را با DO نمايش ميدهند كه براي يك ماهي بايد حداقل  ppm 5 يا 5 ميلي گرم بر ليتر باشد .

آب سرد داراي DO  بيشتري است . DO  در محلول اشباع با درجه حرارت آب و ارتفاع از محل تغيير مي كند . در سطح دريا در 20 درجه سانتي گراد 1/9 پي پي ام است . در يك درجه حرارت ثابت هرچه ارتفاع بيشتر مي شود DO  كمتر مي شود .

زماني كه زباله هاي آلي خصوصاً فاضلاب خانگي و حيواني – زباله هاي صنعتي – ناشي از فعاليتها ي كارخانجات كاغذ سازي – چرم سازي ، فاضلاب كشتارگاهها و گياهان و … به آب مي ريزد DO آب شديداً پائين مي آيد ، چون زباله هاي اين صنايع اكسيژن خواه بوده و بوسيله باكتريها در حضور اكسيژن شكسته شده و پوسيده مي شوند .

بيشترين زباله هاي اكسيژن خواه زباله هاي آلي هستند . براي اكسايش 3 پي پي ام كربن 9 پي پي ام اكسيژن محلول نياز است.

   عوامل بيماري زا

آب عامل انتقال بسياري از ويروسها و باكتريهاي بيماري زاست كه اكثراَ باعث عفونت در ناحيه روده    مي شوند . تيفوئيد ، اسهالهاي خوني ، پاراتيفوئيد ، وبا از آن جمله اند . فلج اطفال و يرقان نيز با آب هاي آلوده منتقل مي شوند .

آزمايش مستقيم براي شناسائي موجودات در آب صورت نمي گيرد اما يك باكتري معروف بنام كاليفرم كه بي خطر بوده و مواد غذائي انسان را در روده بزرگ جذب مي نمايد و در همانجا زندگي مي كند اگر در آب ديده شود معرف مدفوع در داخل آب است .

   چه بيماري هایي توسط آب آلوده به انسان سرايت مي كند ؟

1- بيماريهاي انگلي ( ليپتوسپيرا ايكترو هموراژه كه به تب لجن و يا ويل معروف است و باكتري از راه مخاط پوست وارد بدن شده و باعث عفونت مي شود و در آب لجن و رودخانه ها موجود است .

2- كرمها : مثل آسكاريس – تريكو سفال ( كرم شلاقي و كرم قلابدار )

3- بيماري وبا

4- بيماري ويروسي مثل فلج اطفال و هپاتيت عفوني

   مواد غذائي گياهي

فسفر – نيتروژن – كربن – سه عنصري هستند كه واكنش دهنده هاي وابسته به كيفيت و شرايط هستند . فاضلاب انساني و زباله هاي صنعتي كه منابع قابل توجهي از مواد غذائي به ويژه تركيبات فسفره دارند و در آب حل شده و عامل محدود كننده مي شوند .

70 % تركيبات فسفره در فاضلابها در اثر استفاده از شوينده هاي خانگي است كه بايستي از تركيبات شوينده حذف گردند . اين تركيبات وقتي كه در آب وارد مي شوند به رشد جلبكها كمك نموده و باعث بهم خوردن تعادل اكوسيستم ها مي شوند .

   مواد آلي مصنوعي

شوينده ها و مواد آفت كش – حلالها – رنگها و فيبرها باعث تغييراتي در بو ، مزه و رنگ آب شده و باعث مسموميت آب و خطر براي جانوران و گياهان مي شوند .

   نفت

اولين چاه نفت در سال 1859 در پنسيلوانيا احداث شد . سالانه چندين بيليون بشكه نفت خام استخراج مي شود كه توليد – توزيع و استفاده از يك چنين مقدار زيادي نفت پيامدهاي زيست محيطي زيادي دارد . آلودگي نفتي باعث مي شود خاصيت هيدروفوبي پرندگان بشدت كاهش يابد .

مواد شيميائي معدني و كاني

نمكهاي معدني و اسيدهاي معدني و تركيبات فلزي كه در حضور آب باعث اسديته – شوري و سمي شدن آب مي شوند جزء آلاينده هاي آب هستند .

اسيدي شدن :

 ( مثل باران اسيدي ) استخراج معادن سولفيد ( پيريت FeS2 ) و عبور آب از رگه هاي اين معادن بطور طبيعي يا از طريق فرايند هاي مصنوعي باعث افزايش اسيديته آب مي گردد . در PH كمتر از 6 باعث خوردگي زياد از حد در سيستمهاي لوله كشي – قايقها – اسكله ها و … مي شود .

شوري :

97 درصد آبهاي جهان شورند . فاضلاب هاي صنعتي – حمل مواد معدني توسط آبياري و غيره باعث شوري مي شود . استفاده از نمك در شاهراه ها و شستشوي آن باعث شوري آبها مي شود . افزايش شوري كيفيت آب را پائين مي آورد . مواد معدني و كاني در آب تاًثيرات زيادي روي گياهان و جانوران آبزي دارد و زيان وارده به زندگي آبزيان مربوط به فرايند اسمزي است كه نهايتاً به مرگ جاندار مي انجامد .

سمّيت :

 فلزات سنگين باعث سميت آب مي شوند . جيوه – سرب – كادميوم – كرم و نيكل از جمله  اين عناصر هستند . با جمع شدن در مدت طولاني در بدن موجودات زنده باعث سميت و نهايتاً مرگ موجود زنده مي شوند .

رسوبات : رسوبات در اثر فرايند هاي طبيعي فرسايشي بوجود مي آيند و باعث آلودگي شديد آبهاي سطحي مي شوند .

تاثيرات زيان آور رسوبات عبارتست از :

1- مشكلات مربوط به لايروبي كانالها- چشمه ها – بنادر و مخازن

2-  نابودي جانوران آبزي و از بين بردن زيستگاه آنها

3- كاهش نفوذ نور به داخل آب و كاهش فرايند فتو سنتز

4- تيره گي آب و افزايش هزينه تصفيه آن

 مواد راديو اكتيوتيه

خطر ناك ترين مواد آلوده كننده مواد راديو اكتيويته با نيمه عمر متوسط هستند . سرعت تجزيه مواد راديو اكتيو را نيمه عمر گويند كه با  t نشان داده مي شود . هرچه نيمه عمر كوتاه تر باشد ( چند ثانيه ) خطر بيشتري وجود دارد . و هرچه نيمه عمر طولاني تر باشد  اثر پايدارتري بر محيط مي ماند ولي خطر كمتري وجود دارد .

سوختن ذغال سنگ باعث انتشار مواد راديو اكتيو در محيط مي شود و تا چند برابر سوخت هاي فسيلي     ( نفت ) خطرناك است .

سه فعاليت مهم وابسته به اورانيوم كه منبع بالقوه توليد آلودگي است :

1- استخراج از معدن و فرآيند هايي روي سنگ معدن داراي راديو اكتيو سودمند

2- استفاده از مواد راديو اكتيو در سلاحهاي هسته اي

3- استفاده از مواد راديو اكتيو در توليد انرژي هسته اي ( نيرو گاه ها ي هسته اي – اتمي )

فرايندهاي سنگ معدن

بزرگترين مشكل آلودگي راديو اكتيوي در نتيجه توليد اورانيوم به علّت مقادير زيادي اورانيوم باقي مانده از توليد مي باشد . مواد راديو اكتيوي توسط بارندگي از توده پس ماندها حل يا خرد شده و به سمت آب معمولي مصرفي حركت و باعث آلوده سازي شديد آن مي شود .

راديوم و توريوم از نظر شيميايي شبيه كلسيم هستند و بنابراين وقتي كه وارد بدن مي شوند توسط استخوان ها جذب مي شوند . سبزي كاري مي تواند مقدار مواد پس مانده در آبهاي سطحي را كاهش دهد . وقتي ذرات راديو اكتيو يته در اثر آزمايش هاي اتمي با باران تركيب شوند باران هسته اي بوجود مي آيد . باران راديو اكتيو در سال 1963 منجر به امضاء قرار داد تحريم آزمايشات هسته اي شد .

استرانسيوم 90 يك جزء باران راديو اكتيو با نيمه عمر 28 سال از نظر شيميائي مثل كلسيم است و توسط گياه از خاك جذب شده و با خوردن گياه  به استخوان ها و دندان ها وارد  مي شوند .اين عناصر  در مغز استخوان وارد شده و اختلالات خوني را بوجود مي آورد .

سزيم 137 با نيمه عمر 30 سال از نظر شيميائي مثل پتاسيم است و توسط لبنيات و گوشت و حبوبات برگدار از باران راديو اكتيويته جذب شده و  به ا نسان ميرسد . و مثل ا سترانسيوم عمل مي كند .

چهار نوع آلودگي توسط كارخانجات انرژي هسته اي توليد مي شود :

1- توليد زباله هاي مايعي از راديو اكتيو

2- زباله هاي مايع و گازي حاصل از عناصر سوختي

3- محصولات حاصل از شكافت هسته

4- گرما

تهديد بزرگ آلودگي آب به  فرآيند هاي زباله هاي هسته اي در سيستم عمل كننده مربوط است.زباله ها را در ظروف فولادي بسته بندي مي كنند و بر حسب خط مشي مربوطه دفن مي سازند .

حرارت

از نظر بسياري از مردم گرما يك آلوده كننده نيست . اما وقتي براي سرد كردن دماي آب از رودخانه ها استفاده  شود و دماي آب بالا رود  خطر جدي است .

افزايش حرارت چه اثري در آبهاي طبيعي دارد :

1- ميزان اكسيژن محلول در آب را كاهش مي دهد ( DO )

2- سرعت واكنشهاي شيميايي را افزايش مي دهد

3- درجه حرارت نامناسب براي زندگي آبزيان توليد مي شود

4- ميزان درجه بندي هاي مرگ آور افزايش مي يابد .

بررسي ديگر آلاينده هاي  آب

كيفيت آب عامل تعيين كننده اي براي آسايش و رفاه انسان هاست . اكنون در جوامعي كه آب ها ي آلوده به باكتريها و مواد شيميايي وجود دارد شيوع بيماري ها امري اجتناب ناپذير است و بسياري از مرگ و مير ها ناسي از آلودكي آب مي باشد . با وجود تصفيه آب آشاميدني در شهر ها هنوز هم بعضي از منابع آب شهري در برخي نقاط حاوي مقادير خطر ناكي از عوامل بالقوه بيماري زا هستند . تركيبات شيمياييي و سمي در اندازه هاي كم به هيچ وجه در آب آشاميدن قابل رویت نبوده و بدون انجام آزمايشات ويژه به راحتی       نمي توان در خصوص كيفيت آبي اظهار نظر كرد .

در جوامع صنعتي سر چشمه هاي گوناگوني براي وارد  شدن آلودگي هاي شيميايي بدرون آب وجود دارد ، فضولات حاصل از صنايع شيميايي و آبكاري و عبور  از ميان زمينهاي كشاورزي سمپاشي شده منابع جدي آلودگي شيميايي آب هستند .

در حال حاضر مواد سمي كه توسط آب منتقل مي شوند مهم ترين عوامل زيانبار موجود در آب هاي آشاميدني هستند .

آگاهي از منابع آلاينده ها – نحوه انتقال – برهمكنش ها و آثار ناشي از ورود آلاينده ها به آب براي كنترل آنها به طريقي كه براي محيط زيست بي خطر بوده و در عين حال از جهت اقتصادي مقرون به صرفه باشد حائز اهميت است .

آگاهي از مفهوم آلودگي و كنترل آن منوط به كسب دانش در زمينه شيمي محيط زيست آبي است

عناصر ناچيز موجود در آب Tracc E lement

منظور از عناصر ناچيز عناصر به مقدار بسيار اندك است . با توجه به اينكه در قديم روشهاي مدرن امروزي همچون جذب اتمي – نشر پلاسما – تجزيه با نوترون فعال – كروماتوگرافي گازي – طيف سنجي جرمي و روشهاي ديگر كه قدرت آشكار سازي را تا حد كشف مقادير بسيار اندك كه امروزه قابل دسترس هستند گسترش داده اند وجود نداشت و فقط مي توانستند حضور يك عنصر را بدون مقدار آن آشكار سازند عنصر مورد نظر را در حد ناچيز پنداشته و تعريف كلي عناصر موجود در آب را منظور مي نمودند .

برخي از اين عناصر بعنوان مواد غذائي براي زندگي جانوران و گياهان شناخته مي شوند و مقدار كم آنها مورد نياز و مقدار زياد آنها سمي است . مثل هيدروژن – اكسيژن – فسفر – پتاسيم – گوگرد – منيزيوم – كلسيم – ميكرو و ماكرو نوتريونها ( Cl- CO – mo – fe- zn - , …  ) كه هركدام بعنوان سازنده زيست جرم يا كنترل عملكرد متابوليكي ارگانيسم ها در آب وجود دارند و منبع آنها اكثراً كاني هاي موجود در آب است .

برخي عناصر ناچيز از لحاظ مسائل محيط زيست بسيار با اهميت هستند مثل سرب يا جيوه يا كادميوم ( چون به غشا، سلولها متصل شده و روند انتقال مواد از راه ديواره سلولها را مختل مي نمايند ) . بعضي از شبه فلزات يعني عناصري كه حد فاصل فلزها و غير فلز ها قرار دارند نيز آلاينده هاي مهمي براي آب به حساب مي آيند – آرسنيك – سلنيم – آنتيموان در اين زمينه حائز اهميت هستند . در زير به شرح اين عناصر و اثر آنها در محيط زيست آبي مي پردازيم :

آرسنيك  AS

        جذب حدود 100ميلي گرم از اين عنصر مي تواند سبب مسموميت انسان شود . جذب دوزهاي اندك آرسنيك در زمان دراز و به دفعات متعدد سبب بروز مسموميت مزمن مي شود . آرسنيك عنصري سرطان زاست و قتل هاي زيادي با آن صورت گرفته است . احتراق ذغال سنگ باعث ورود مقدار قابل توجهي آرسنيك به محيط زيست مي شود كه بيشتر اين مقدار به منابع آبي وارد مي گردد .

آرسنيك به همراه كاني هاي فسفاته به محيط وارد مي گردد . برخي از آفت كشها خصوصاً آنها كه قبل از جنگ جهاني دوم مصرف گسترده اي داشته اند حاوي تركيبات بسيار سمي آرسنيك هستند . رايج ترين  اين   مواد عبارتند  از   آرسنات   سرب و آرسنيت   سديم  .

يكي ديگر از منابع بزرگ آرسنيك زوائد باقي مانده از معادن است . آرسنيك بصورت محصول فرعي در      فر آيند تصفيه مس ، طلا ، سرب ، بصورت فضولات معدني انباشته مي شود .

كادميوم Cd

كادميوم ناشي از زائدات صنعتي يا فضولات معدني از آلوده كننده هاي اصلي آب است . كادميوم در آبكاري فلزات به مصرف مي رسد . اين عنصر از لحاظ شيميايي شباهت زيادي با روي دارد و اين دو فلز در      پديده هاي ژئو شيميايي با هم شركت مي كنند . فشار خون بالا – تخريب كليه – تخريب بافت هاي بيضه و تخريب گلبولهاي قرمز خون از جمله عوارض كادميوم است . مسموميت با كادميوم سبب بروز بيماري      مي شود كه در ژاپن به آن ايتاي ايتاي ( آخ آخ در فارسي ) ناميده مي شود  . اين بيماري همراه با درد شديد و شكستن بي دليل استخوانها بروز مي نمايد .  كادميوم مي تواند در برخي از آنزيم ها جانشين روي شده و با تغيير در ساختمان فضائي آنزيم موجب از دست رفتن فعاليت كاتاليزوري آنزيم و نهايتاً سبب بروز علائم بيماري شود .

كادميوم يك آلاينده خطر ناك آب است و پاكسازي آبي كه به كادميوم آلوده است بسيار دشوار خواهد بود .

در بنادر و خليج ها ته نشست كادميوم و تركيب آن با سولفاتها كادميوم را بصورت سولفيد كادميوم نامحلول رسوب مي دهد . ( cds)

سرب Pb

آلودگي سرب از بعضي منابع صنعتي و كاني سر چشمه مي گيرد و همچنين سرب ناشي از سوزاندن بنزين هاي سربدار يكي از سرچشمه هاي عمده ورود سرب به اتمسفر و خاك است و در نظام هاي آبي وارد       مي شود . سنگ آهك سرب دار مي تواند منشا، ورود سرب به آبهاي طبيعي باشد . استفاده از ظروف سربي براي خوردن و آشاميدن سبب مسموميت طبقه حاكم در رم باستان و انقراض آنها از سلطنت گرديد .

در اثر مسموميت با سرب اختلال جدي در عملكرد كليه ها – دستگاههاي تناسلي – جگر – مغز و سلسله اعصاب مركزي و در نهايت مرگ فرد پيش مي آيد . مسموميت ناشي از وجود سرب در محيط زيست برخي از كودكان را به عقب ماندگي ذهني دچار كرده است . مسموميت خفيف با سرب موجب بروز آنمي در انسان مي شود و فرد مسموم دچار سردرد – درد عضلات – احساس خستگي عمومي و عصبانيت مي شود . جز در مواردي كه هنوز از لوله هاي سربي قديمي براي انتقال آب استفاده مي شود آلودگي سربي چندان قابل توجه نيست . سرب در ساختمان لحيم و بعضي مواد بكار رفته در اتصالات لوله ها مصرف مي شود . بنابراين آب مورد استفاده شهروندان تا حد زيادي با سرب در تماس است .

آب مانده در لوله كشي ساختمانها مقدار قابل توجهي سرب – روي – كادميوم و مس دارد و لازم است بعد از برگشت از سفر كه لوله ها مدت زيادي پر آب بوده و تخليه نشده اند با باز نمودن لوله ها آب آلوده خارج گردد .

جيوه Hg

جيوه آسيب هاي بسيار زيادي به سلامتي انسان وارد مي سازد . جيوه در بسياري از كاني ها به مقدار بسيار كم وجود دارد . سينابر سولفيد قرمز جيوه ، سنگ معدن تجارتي اصلي جيوه است .

جيوه فلزي در وسائلي مثل دستگاههاي ايجاد خلا، آزمايشگاهي بكار ميرود . مصرف عمده جيوه در توليد الكترود هاي مربوط به دستگاههاي توليد الكترو ليتيك گاز كلر است . تر كيبات آلي جيوه در ساخت      آفت كشها – خصوصاً قارچ كشها موارد مصرف گوناگوني دارد . ورود جيوه به محيط زيست از طريق منابع متفرقه متعددي صورت مي گيرد كه مربوط به استفاده بشر از اين عنصر است . دور ريز مواد شيميايي مصرف شده در آزمايشگاهها – باطريها- دماسنج شكسته – قارچ كشها – آمالگام بكار رفته براي پر كردن دندان و محصولات داروئي راههاي ورود جيوه به محيط زيست هستند .

سر ريز فاضلاب شهري گاهي حاوي جيوه تا ده برابر مقدار يافت شده در آبهاي طبيعي است .

در سالهاي 1960- 1953 سميت جيوه در خليج مينا ماتا ي ژاپن به نحو غم انگيزي خود نمائي كرد . از ميان افرادي كه محصولات دريايي اين خليج  آلوده را مصرف كردند 111 نفر مسموم شدند و 43 نفر آنها جان سپردند و 19 نفر كه مادران آنها از اين مواد غذائي مصرف كرده بودند تغييرات ژنتيكي ديده شد . منبع ورود جيوه به آب پسماندهاي صنايع شيميايي ريخته شده در خليج بود از جمله اثرات سمي جيوه را       مي توان اختلالات نورولوژيك – افسردگي – عصبانيت – كوري – ديوانگي – شكستن كروموزومها و بروز نقائص مادر زادي را نام برد .

عوارض خفيف تر مسموميت با جيوه مثل افسردگي و عصبانيت داراي ماهيت سايكو پاتولوژيكي هستند .

برخي از اشكال جيوه نسبتاً غير سمي هستند و براي درمان سفليس و ديگر بيماريها كار برد دارند و تركيبات آلي جيوه بشدت سمي هستند . وجود جيوه در بدن ماهي ها ي درياچه هاي آلوده  و غلظت بسيار زياد جيوه در آب و در بافتهاي ماهي ديده شده است و آن ناشي از تشكيل يون محلول مونومتيل مركوري CH3Hg+  و دي متيل مركوري فرار CH3)2Hg ) توسط باكتري ناهوازي موجود در رسوبات است .

و جيوه ناشي از اين تركيبات در بافتهاي چربي انباشته شده و ممكن است از 1000برابر غلظت آن در آب بيشتر باشد . ماده شيميائي عامل متيلاسيون كه جيوه معدني را به تركيبات متيل مركوري تبديل مي كند متيل كوبالامين نام دارد كه آنالوگ ويتامين B12  است .

در آبهاي خنثي يا قليائي شرايط مساعدي براي تشكيل دي متيل مركوري CH3)2Hg )  وجود دارد . اين تركيب فرار مي تواند به اتمسفر هم وارد شود .

سيانور درآب :

     سيانور ماده اي سمي و مرگ آور است كه در آب بصورت HCN كه اسيدي ضعيف است ديده مي شود يون سيانيد با بسياري از يونهاي فلزي ميل تركيبي زيادي نشان داده مثلاً در مجاورت آهن دو ظرفيتي يون فروسيانيد را تشكيل مي دهد كه سميت آن نسبتاَ  كمتر است . HCN فرار ماده اي بسيار سمي است كه در سالهاي 1940-1967 در اتاق هاي گاز زندا هاي كشور امريكا براي اعدام محكومين بكار ميرفت . سيانور مصرف صنعتي گسترده اي دارد و بويژه براي پاكسازي سطوح فلزي و آبكاري فلزات بكار ميرود . همچنين از طريق صنايع گاز و كوره هاي كك سازي در محيط منتشر مي گردد . در عمليات استخراج كاني ها به وفور مصرف مي گردد . بعنوان مثال در عمليات استخراج طلا براي جدا كردن طلا از سنگ معدن ابتدا جيوه مصرف مي شد و سپس بعلت كارائي بالاي سيانور اين ماده  مورد استفاده قرار گرفته و بعلت فرايند شستشو با سيانور باعث آلودگي شديد آبهاي زير زميني گرديده است .

آزبست در آب :

آزبست عنصري معدني است كه در اثر استخراج از سنگ معدن بصورت اليافي فيبري در هوا منتشر و باعث خراش بافتهاي ريه مي شود و نهايتاَ توليد سرطان مي نمايد .  آزبست از طريق لوله هاي آزبستي و يا فرايندهاي معدني در اتمسفر منتشر و وارد آب هاي طبيعي مي گردد .

حذف سختي آب :

نمكهاي منيزيوم و كلسيم عمدتاً بصورت بي كربنات يا سولفات در آب حضور دارند عامل اصلي سختي آب هستند . آب سخت آبي است كه در جريان واكنش صابون با يونهاي كلسيم و منيزيوم ايجاد دلمه هاي نامحلول مي نمايد . اين يونها باعث مزاحمت در عملكرد پاك كننده ها مي شوند بنابراين بايد كمپلكسه گردند . همچنين اين يونها باعث تشكيل رسوبات معدني مي گردند كه باعث مسدود شدن لوله ها و كاهش راندمان انتقال آب مي گردند .

براي جذب سختي آب و اصطلاحاً نرم كردن آن در شهر هاي بزرگ از فرآيند آهك – سودا بهره مي گيرند كه عبارتست از تصفيه آب به كمك ca (OH)2  و كربنات سديم Na2co3 كه در اين عمليات كلسيم بصورت CaCo3 و منيزيوم بصورت Mg (oH)2 رسوب مي گردند .

در بعضي از سيستم هاي بزرگ تهيه آب نرم به روش آهك – سودا از رسوبات كربنات كلسيم حاصل بعنوان منبع توليد آهك استفاده مي كنند . نرم سازي آب به روش آهك – سودا 2 مشكل عمده دارد :

1- به دليل پديده فوق اشباع مقداري CaCo3 و Mg(oH)2 در محلول باقي مانده و اين تركيبات اگر حذف نشوند پس از مدتي رسوب مي كنند كه ايجاد لايه رسوبي زيانبار يا كدورت نامطلوب در آب را بدنبال دارد .

2- از ناحيه استفاده از تركيب بسيار بازي كربنات سديم مشكل ايجاد مي شود . اين ماده سبب بالا رفتن PH آب تصفيه شده تا حدود 11 مي شود كه بايد براي غلبه بر آن بداخل آب Co2 دميد .

دي كسيد كربن سبب مي شود كه كربنات كلسيم و هيدرو كسيد منيزيوم موجود در آب به گونه هاي محلول بيكربنات تبديل شوند :

آبي كه PH و قليائيت آن در حد معيني تنظيم شده و غلظت يون Ca2++ موجود در آن بسيار نزديك به غلظت اشباعي CaCo3  باشد تثبيت شيميايي شده است . اين آب نه باعث ترسيب كربنات كلسيم در منابع و مجاري آب و گرفتگي لوله ها مي شود و نه لايه محافظ CaCO3 موجود بر سطح داخلي لوله ها را در خود حل مي نمايد . آبي كه ميزان CaCO3 آن بسيار پائين تر از حد اشباع باشد آب مهاجم ناميده       مي شود .

يك روش ديگر نرم كردن آب استفاده از ستون تعويض يوني است . تعويض يوني يعني انتقال برگشت پذير يونها بين محلول آبي و يك ماده جامد كه قادر به ايجاد پيوند با يونها باشد . مثلاً حذف NaCl از محلول بوسيله دو واكنش تعويض يوني است .

در نرم كردن آب به كمك تعويض يوني نيازي به حذف كليه يونهاي محلول نيست تنها حذف آن دسته از كاتيونها كه موجد سختي آب هستند كافي است . بنابراين معمولاً فقط استفاده از تعويض كننده هاي كاتيوني كفايت مي نمايد .

گند زدائي آب :

مجموعه عمليات براي كشتن باكتريها ي موجود در آب را گندزدائي گويند . كلر معمولي ترين ماده گند زداست كه براي اين منظور بكار ميرود

اسيد هيدروكلره اسيد ضعيفي است كه باعث كشتن باكتري ها مي شود . گاهي بجاي گاز كلر از نمك هاي هيپو كلريت استفاده مي شود . هيپو كلريت كلسيم Ca(ocl)2 نمكي است كه براي اين منظور استفاده    مي شود . دو گونه شيميايي كه توسط كلر در آب تشكيل مي شود Hocl و ocl- هستند كه كلر آزاد سودمند نام دارند و در كشتن باكتري ها بسيار موثرند .

اين مواد در حضور آمونياك مونو كلرامين NH2cl – دكي كلرامين NHCL2 – و تري كلرآمين NCL3 كه قدرت گند زدائي كمتري دارند را تشكيل ميدهند . كلر زني مي تواند ماهيت و سميت ناخالصي هاي معدني موجود در آب را تحت تاًثير قرار دهد .

گاهي براي گند زدائي بجاي كلر از ازون استفاده مي شود به اينصورت كه پس از فيلتر كردن هوا آن را سرد مي كنند و سپس هواي سرد و خشك و فشرده را در معرض تخليه الكتريكي با ولتاژ 20000ولت قرار      مي دهند كه اكسيژن به ازون تيديل مي شود و ازون توليد شده به درون محفظه تماس پمپاژ مي شود و 10تا 15دقيقه طول مي كشد .

اخيراً به دليل احتمال توليد تركيبات ارگانو كلره در خلال فرآيند كلر زني آب استفاده از ازون مورد توجه روز افزون قرار گرفته است .

ازون بيش از كلر بر ويروسها قدرت تخريبي دارد .

آهن به شكل يون فرات Feo4 2- هم يك عامل اكسيد كننده قوي با خواص گند زدائي عالي است . مزيت استفاده از اين گند زدا حذف فلزات سنگين – ويروسها و فسفات است . ممكن است در آينده اين گند زدا گسترش يابد .

حذف مواد آلي از آب آشاميدني :

مقادير بسيار اندك مواد آلي اگزوتيك ( مواد ساخته دست بشر ) در آب آشاميدني مي تواند موجب سزطان و ديگر بيماري ها گردد . برخي از اين مواد تركيبات آلي كلردار هستند كه براي ضد عفوني آب بكار مي روند . در اثر كلر زني آب براي ضد عفوني كردن آب كلروفرم و ساير تركيبات هالو متان Trihalomethane( THMs ) ناشي از فرآيند كلر زني كه از 100PPb تجاوز كنند خطر ساز خواهند شد . كه بايستي با استفاده از گرانول ذغال فعال در حد استاندارد كاهش يابند .

تصفيه فاضلاب : Waste Water Treatment

  فاضلاب رها شده در آب منبع اغلب آلودگي ها در آبهاي طبيعي است بنابر اين لازم است خود فاضلاب به نحوي تصفيه شود . تصفيه فاضلاب عمدتاً با سه روش تصفيه اوليه – تصفيه ثانويه و تصفيه ثالثيه(پيشرفته ) صورت مي گيرد . در تصفيه اوليه مواد جامد از آب خارج مي گردند ( به روش مكانيكي ) و BOD را بطور ملايم كاهش مي دهند .

در مرحله ثانويه BOD بطور قابل ملاحظه اي توسط اكسايش زيستي مواد حل شده در آب كاهش مي يابد و در مرحله ثالثيه مواد جامد باقي مانده و مواد معدني محلول و تركيبات آلي از فاضلاب جدا مي گردند . اين عمليات توسط مجموعه اي از فرايند هاي فيزيكي ، شيميائي و زيستي انجام مي گردد .

فرآيند هاي تصفيه فاضلاب اوليه :

در اين فرآيند ابتدا بيشتر جامدات را از آب جدا مي تمايند و اين امر با رسوب دادن جامدات و برداشتن اجسام معلق كامل مي گردد اين فرايند شامل مراحل زير است :

1- غربال كردن بوسيله تورهاي سيمي و غربال ها و عبور آب الوده از آنها امكان پذير است .

2- برداشتن سنگريزه  -  با ته نشست سنگ و سنگريزه آنها را جدا مي نمايند .

3-  خارج نمودن رسوبات در صورتي كه سرعت جريان فاضلاب كم باشد جامدات معلق ته نشين مي شوند كه با ايجاد يك مخزن رسوب گيري كامل مي شود . جامدات ترسيب شده را لجن خام  مي گويند . در روش اوليه تصفيه فاضلاب سنگريزه و لجن خام از آب جدا مي شود و با افزودن گاز كلر باكتري هاي مولد بيماري را نابود مي نمايند . روش تصفيه اوليه بطور تخميني 35 درصد BOD و 60درصد جامدات معلق كه شامل 20درصد از كل نيتروژن و 10 درصد از كل فسفر را برطرف    مي نمايد . اما مواد معدني را خارج نمي نمايد .

فرايند هاي تصفيه فاضلاب ثانويه

در اين فرآيند مواد معلق اضافه برداشته و BOD كم مي شود . صافي چكنده و فرآيند لجن فعال در اين مرحله مورد استفاده قرار مي گيرد . لجن فعال مي تواند تا 90% جمدات معلق و BOD را برطرف كند و صافي چكنده 80تا 85درصد مواد معلق را جذب مي كند .

صافي چكنده عبارتست از بستري از سنگ و سن به عمق 3 تا 10فوت كه در اين بستر باكتريهاي زيادي وجود دارند كه مواد آلي فاضلاب را نابود مي نمايند . قسمت مهم اين فرآيند تجزيه مواد آلي تحت عمل باكتريهايي است كه روي سنگ و شن و لجن قرار دارند .

لجن توسط دميدن هوا فعال شده و در اثر فعاليت لجن مملو از باكتري ها ضايعات آلي شكسته مي شوند .

فرايند تصفيه ثالثيه ( پيشرفته )

در فرآيند هاي تصفيه اوليه و ثانويه BOD آب پائين مي آيد و باكتريها ي مضر حذف مي شوند اما تركيبات آلي معدني از بين نمي روند . در تصفيه پيشرفته تمام آلوده كننده هاي محلول و معلق كه در روش ثانويه برداشته شده اند از بين مي روند .

آلوده كننده هاي فاضلاب در مجموع به 4 دسته زير تقسيم مي شوند :

1-  جامدات معلق

2- تركيبات الي حل شده

3- مواد معدني غذائي گياهان بصورت محلول

4- مواد معدني محلول

در تصفيه پيشرفته فاضلاب الكترو دياليز يا اسمز معكوس ( با محدود كردن غشاء ) موجب كاهش ذرات جامد معلق مي شود .

در حال حاضر لخته نمودن و سپس صاف كردن براي اين منظور مورد استفاده قرار مي گيرد . آلوم AL2(SO4)3H2O يك نمونه منعقد كننده مورد استفاده است كه با محلول قليايي از يونهاي بيكربنات ماده اي ژلاتيني كه ذرات جامد معلق را فرا گرفته و با آنها ته نشين مي شود بعد از تصفيه ثانويه مقادير كمي از مواد آلي محلول در آب باقي مي مانند كه طعم و مزه مخصوصي به آب داده و سمي است  .

پيشرفته ترين روش براي از بين بردن تركيبات آلي محلول جذب سطحي روي كربن فعال مي باشد .

فاضلاب از طرفي با جذب كننده سطحي پر شده عبور داده مي شود كربن فعال به شكل دانه هاي ريز و يا پودر مصرف مي گردد . شكل پودري نياز به زمان كمتري براي تماس دارد . بتدريج كه مواد آلي روي سطح كربن جمع مي شوند از ظرفيت پذيرش سطحي آن كاسته مي شود ، به منظور جانشين ساختن مجدد كه از نظر اقتصادي هم مقرون به صرفه است كربن مصرف شده بازسازي و دوباره مي تواند مورد استفاده قرار گيرد

همچنين مواد آلي حل شده توسط اكسايش شيميايي با بكار بردن اكسيدهايي نظير هيدروژن پراكسيد       H2O2) )و ازون O3 از فاضلاب خارج مي گردند . هيدروژن پراكسيد در محلول ناپايدار و به اكسيژن آزاد O2 تجزيه مي شود .

اكسيژن آزاد شده هر تركيب الي را كه در محيط وجود داشته باشد اكسيد مي كند . گاز ازون نيز اغلب تركيبات آلي موجود در فاضلاب را اكسيد مي كند .

همچنين گاز ازون بو – رنگهاي نامطلوب و موجودات ريز الوده كننده را از بين مي برد . تركيبات معدني مثل نيتروژن و فسفر نيز در فاضلاب نامطلوبند و فسفر بصورت يون فسفات PO4 3 ظاهر مي شود كه بصورت رسوب جدا مي گردد .

آلومينيوم سولفات لخته شيميايي است با يونهاي PO 4 3- واكنش مي دهد و رسوب جامدي تشكيل     مي دهد كه با ديگر جامدات ته نشين مي شوند :

براي كاهش نيتروژن در فاضلاب با توجه به شكل شيميائي نيتروژن و PH   آب روشي اتخاذ مي گردد . مثلاً نيتروژن به شكل يون آمونيوم NH4 توسط برهنه سازي حذف مي شود . فرآيند برهنه سازي بر اساس تعادل بين NH4+ و H+ در آب است :

وقتي كه PH  فاضلاب بالاتر از 7 ميرود ( قليايي مي شود ) تعادل به سمت راست و منجر به تشكيل گاز آمونياك مي شود . در PH برابر 10بيش از 85% گاز آمونياك از بهم زدن فاضلاب در حضور هوا آزاد ميشود .

براي نيتروژنه كردن يعني تبديل آمونياك به نيترات و نيترات به گاز نيتروژن ( نيتروژن زدائي ) باكتريهاي مخصوص لازم است .

يونهاي Na+, k+,Ca+2،و… كه مواد معدني موجود در آب هستند و ممكن است مضر نباشند اما حجم اين مواد معدني شوري آب را زياد كرده و باعث سختي آب مي شوند.الكترو دياليز و اسمز معكوس روش هاي عملي براي كاهش دادن شوري فاضلاب هستند .

الكتريستيه و غشاهاي يك پليمر شيميايي در الكترودياليز مورد استفاده قرار مي گيرند .

جريان الكتريكي را به وسيله دو الكترود از آب عبور داده و الكترود ها  توسط غشائي از يكديگر جدا مي شوند و يون ها در محلول با عبور كردن از غشاها به سمت الكترودها جذب شده آب پاكيزه تر در پشت خود را باقي مي گذارند .

فرآيند اسمز:

 زماني اتفاق مي افتد كه دو محلول با غلظت هاي متفاوت توسط يك غشاء نفوذ پذير از يكديگر جدا شوند . در طي اين فرآيند ملكولهاي آب از محلول با غلظت كمتر به محلول با غلظت بيشتر از طريق غشاء انتشار  مي يابد تا غلظت ها مساوي شوند .

نكته : فرآيند جذب آب از مواد زائد بهتر از برداشتن مواد زائد آز آب است .

در تصفيه فاضلاب بايد دانست كه هيچ يك از روشها به تنهايي 100% جواب نمي دهند و بايد مجموعه اي از روشها ي اوليه و ثانويه و ثاليه بكار گرفته شوند .

در مجموع مراحل تصفيه بطور خلاصه  بشرح ذيل است:

1-  تصفيه اوليه : شامل خارج نمودن مواد ساكن يا متحرك از آب .

2-   تصفيه ثانويه : حذف ناخالصي هاي قابل تجزيه زيستي و كاهش BOD

3-  ته نشيني : برداشتن تركيبات فسفري و جامدات معلق

4-  جذب سطحي : خارج نمودن تركيبات آلي حل شده در آب .

5-  الكترودياليز : رساندن غلظت نمك محلول به سطحي كه قابل استفاده باشد .

6-  كلرينه كردن : حذف موجودات ريز بيماري زا از آب و فاضلاب .

منابع :

http://s-vahdati.blogfa.com

Ø Allaby, Michael. Water: Its Global Nature. New York: Facts on File, 1992. [Excellent, simple introduction to global importance of water.]

Ø Day, Trevor. Oceans. Chicago: Fitzroy Dearborn, 1999. [Excellent overview of all aspects of oceans.]

Ø Living Earth Foundations. The Oceans: A Celebration. London: Ebury Press, 1993.

Ø Ross, David. Introduction to Oceanography. New York: HarperCollins, 1995. [Ch 16 "Marine Pollution" is a very good introduction and overview.]

Ø Stowe, Keith. Exploring Ocean Science. New York: Wiley, 1996. [See Part 9 "The Health of the Oceans".]

Ø Thurman, Harold and Alan Trujillo. Essentials of Oceanography. Upper Saddle River, NJ: 1999. [Good coverage of marine pollution in Ch11 "The Coastal Ocean".]

Ø Farmer, Andrew. Managing Environmental Pollution. London/New York: Routledge, 1997. [Good chapter on marine pollution.]

Ø GESAMP (Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution). The State of the Marine Environment. Oxford/New York: Blackwell, 1990. [Definitive survey]

Ø Wood, I.R., R.G. Bell, and D.L. Wilkinson. Ocean Disposal of Wastewater. Singapore: World Science, 1993.

Ø     WWW.UKRIVERSNET/POLLUTION.HTML

Ø     WWW.EPA.GOV/GLNPO

 1- http://daneshnameh.roshd.ir

 

نظرات شما عزیزان: