آلودگي آب

بيش از ۷۰ % سطح زمين پوشيده از آب است ، آب بدون شك گرانبهاترين منبع طبيعي در سياره ما مي باشد . بدون اين ماده بي همتاي مركب از هيدروژن و اكسيژن زندگي در روي زمين وجود نداشت . اين ماده براي رشد و نمو هر چيزي در سياره ما ضروري است . گرچه ما به عنوان انسان اين حقيقت را مي دانيم ، ولي با آلوده كردن رودخانه ها ، درياچه ها و اقيانوسها اين را ناديده مي گيريم . در نهايت ما به سياره خودمان به آرامي آسيب مي رسانيم تا جائي كه ارگانيسمها با يك سرعت خطرناكي مي ميرند .
آلودگی جهانی آب

آمارها نشان داده است که نزدیک به ۱٫۵ میلیارد نفر در دنیا آب نوشیدنی سالم ندارد و کمتر از ۵ میلیون نفر سالیانه در دنیا به علت آبهای آلوده و بیماریهای مرتبط با آلودگی آب می میرند. بیش از ۷۰ درصد سطح سیارات را اقیانوسها فرا گرفته است. ناخالصی های فاضلاب، فضولات و آلودگی های نفتی اقیانوسها را نیز تحت الشعاع قرار داده است و بیشتر سواحل را آلوده کرده است. این آلودگی ها بیشتر محدود به حوالی سواحل اقیانوسها و دریاها است چون بخش عظیمی از باکترهای فاضلابها، بیشتر جانوران و آبزیان نزدیک به ساحل را در معرض خطر قرار داده و از بین می برد.

بررسي آلودگي آب با استفاده از تصاوير ماهواره اي

چند تصوير براي الودگي اب

تصاوير ماهواره اي، به دليل ويژگي هاي خود و بخصوص تكراري بودن، زمينه هاي مناسبي را براي مطالعه آب به عنوان يكي از منابع زميني، فراهم نموده اند. به طور كلي بيشترين مقدار اشعه خورشيد، در لايه هاي فوقاني (حدود دو متري آب) جذب مي شوند و اين خاصيت، بستگي زيادي به نوع طول موج دارد. اشعه مادون قرمز انعكاسي در چند سانتي متري از سطح آب جذب مي شود و موجب ظهور زمينه سياه بر روي تصاوير ماهواره اي مي شود. موج آبي، هر چند بطور محسوس در آب نفوذ مي كند ولي در عين حال در لايه هاي فوقاني به سرعت متفرق مي شود و رنگ آبي را براي آب، موجب مي گردد.
با استفاده از طول موجهاي مختلف مورد استفاده در سنجش از دور بويژه در فاصله ۶/۰- ۴۸/۰ ميكرو متر مي توان اختلاف هاي سطوح مختلف آب را از نظر زمينه بوضوح مشاهده نمود.
تمام آبهاي طبيعي داراي مقادير مختلف ناخالصي هستند. هرگاه ميزان ناخاصلي آب در حدي باشد كه مصارف آن به صورت آب مشروب و يا براي مقاصد آبياري و صنعتي ناممكن باشد، آلوده به حساب مي آيد. بسته به ميزان ناخالصي، اختلاف زمينه در تصاوير ماهواره اي حاصل مي شود وازاين خاصيت براي مطالعه آب استفاده مي گردد.
تشخيص ميزان آلودگي آب با استفاده از تصاوير ماهواره اي بسيار مشكل است، ليكن با بررسي و مطالعه تصاوير تكراري و تغييراتي كه در زمينه سطوح آبي ظاهر مي شود، مي توان منابع آلودگي را شناسائي كرد. مثلاً زمينه نسبتاً روشني كه در نواحي نزديك به ساحل، بر روي تصاوير ديده مي شود، از ورود پساب هاي صنايع و يا فعاليتهاي كشاورزي در مناطق نزديك به دريا و بالا رفتن ميزان انعكاس از لايه هاي آلوده در نواحي نزديك به ساحل و اطراف جزيره ها ناشي مي شود. حال آنكه، در نواحي دور از ساحل كه عمق بيشتري هم دارند، معمولاً ميزان آلودگي كمتر است و عدم انعكاس امواج اين گونه آبها، زمينه تيره اي را بر روي تصاوير موجب مي شود و براحتي از مناطق آلوده قابل تشخيص مي باشند.

طبقه بندی آلودگی آب

منابع اصلي آلودگي آب به آلودگي شهري، صنعتي و كشاورزي تقسيم‌بندي مي‌شود. آلودگي شهري آب شامل پسابهاي حاصل از منازل و مراكز تجاري مي‌باشد. در سالهاي متمادي هدف اصلي تحقيقات بر روي پسابهاي شهري كاهش ميزان ذرات معلق، مواد سخت، حلاليت تركيبات غيرآلي و باكتريهاي مضر متمركز بود. در سالهاي اخير مخاطرات مواد جامد پسماندهاي شهري در فرآيند بازيافت آشكار گرديده است.
روش اصلي تصفيه به منظوركاهش آلودگي پسابهاي شهري به سه مرحله تقسيم مي‌شود : مرحله اول تصفيه شامل آسياكردن، سرندكردن، دانه‌بندي و رسوب‌گيري. مرحله دوم تصفيه شامل محبوس نمودن اكسيژن محلول در مواد آلي بوسيله فيلترنمودن لجن‌هاي فعال بيولوژيكي و مرحله سوم تصفيه شامل روشهاي بيولوژيكي پيشرفته به منظور حذف نيتروژن و بكارگيري روشهاي شيميايي و فيزيكي مانند فيلتر ذره‌اي و خاصيت جذبي كربن فعال. بررسي و حذف مواد جامد ۲۵ تا ۵۰ درصد هزينه را در فرآيند تصفيه به خود اختصاص مي‌دهد. ويژگيهاي پسابهاي صنعتي تفاوتهاي آشكاري با ساير منابع آلاينده (شهري و كشاورزي) دارد.
تصفيه آلاينده‌‌هاي صنعتي تنها به خصوصيات مشترك آنها مانند ميزان اكسيژن بيولوژيكي و مقدار مواد جامد معلق خلاصه نمي‌شود بلكه به ميزان مواد آلي و غيرآلي آنها نيز ارتباط دارد. سه رويكرد در فرايند كنترل پسابهاي صنعتي وجود دارد. كنترل آنها در همان مبدا توليد آلودگي(كارخانه) انجام شود. پسابهاي صنعتي بعداز تصفيه مقدماتي به منابع تصفيه آلايندهاي شهري تخليه گردد يا بطور كامل در كارخانه تصفيه شده و مورد استفاده مجدد قرار گيرد يا مستقيماً به چرخه آبهاي بازيافتي وارد شود.

فاضلاب خام ناشي مواد آلاينده حاصل از ظرفشويي‌ها، توالت‌ها و فرايندهاي صنعتي است. فاضلاب‌ها قبل از اينكه مدفون شود يا بعنوان بازيافت مورد استفاده مجدد قرار گيرد بايستي در سيستم‌هاي تصفيه محلي مورد پالايش قرار گيرد. در كارخانه تصفيه مواد زايد در يك سري از سرندها و مخازن تحت فرآيندهاي شيميايي جهت كاهش مواد سمي و جامد قرار مي‌گيرد. سه مرحله عمومي در تصفيهوجود دارد. در خلال تصفيه مقدماتي(اوليه) درصد زيادي از مواد معلق و مواد غيرآلي از فاضلاب حذف مي‌شود. تمركز اصلي تصفيهدر مرحله دوم بر كاهش مواد آلي بوسيله فرآيند بيولوژيكي تسريع‌شده طبيعي مي‌باشد. تصفي همرحله سوم لزوماً‌ در هنگاميكه آب مورد استفاده مجدد قرار گيرد، بكار گرفته مي‌شود، در اين مرحله ۹۹ درصد مواد جامد جداشده و فرآيندهاي شيميايي گوناگوني به جهت اطمينان از خلوص آب مصرفي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
كشاورزي، دامداري و پرورش طيور بصورت تجاري يكي از منابع مهم آلاينده آلي و غيرآلي آبهاي سطحي و زيرزميني است. اين آلاينده‌ها شامل بقاياي تخريب محصولات و تركيبات فسفري و نيتروژني كودها و مواد زايد حاصل از آنهاست. مواد زايد حيواني مانند فسفر و نيتروژن در مقياس بالا اكسيژن را تخريب كرده و اغلب موجب بيمارهاي مخرب مي‌شود. ضايعات حاصل از تقويت‌كننده‌ها و كودها موجب آلودگي زمين شده و تاثير مستقيم بر روي آلودگي آيهاي طبيعي خواهد داشت. كنترل شامل تصفيه حوزه‌هاي آبريز، تصفيه بيولوژيكي محدود موجودات هوازي و غيرهوازي تالابها و ساير روشهاي مختلف است.

رابطه تامين انرژي و غذا و آلودگي آب

به دليل افزايش جمعيت، توسعه شهر ها و مصرف انرژي مصرف آب به طور قابل ملاحظه اي افزايش يافته است. همچنين افزايش مصرف انرژي از دهه ۱۹۹۰ به ميزان سالانه دو درصد استفاده از آب سالم را براي آينده به يك مشكل بزرگ تبديل كرده است. علاوه بر اين باتوجه به افزايش آلودگي آب در جهان، بحران غذايي نيز رو به افزايش است چرا كه از هر پنج نفر، يك نفر در جهان از ماهي به عنوان منبع غذايي استفاده مي كنند و صنعت شيلات به وسيله اي براي امرارمعاش ۴۰۰ ميليون نفر از مردم جهان است.

علاوه بر اين توليد مواد غذايي نيز باتوجه به رشد جمعيت از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۳۰، ۶۰درصد افزايش خواهد داشت كه اين مسئله نيازمند افزايش ۱۴ درصدي آب در آبياري و كشاورزي است كه خود بر مشكل تامين آب در آينده مي افزايد. طبق اين گزارش مصرف بالاي آب در كشاورزي و آبياري و استفاده از كودهاي شيميايي و حشره كش ها از جمله موارد مهم آلودگي آب است و وجود مقدار بالاي فلزات سنگين و زباله هاي سمي ناشي از بخش هاي صنعت و كشاورزي و نيز تهي شدن منابع زيرزميني از اهم عوامل آلودگي آب در جهان شده است. علاوه بر اين افزايش مصرف سوخت در جهان، انرژي ناشي از سوخت هاي فسيلي نيز منجر به آلودگي هوا و انتشار گازهاي گلخانه اي شده است.

كنترل آلودگي آب : برنامه كنترل آلودگي آب شامل سه مرحله است:
نمونه گيري و كنترل كيفيت آب
تاثيرات محيطي
طراحي چگونگي فرايندهاي اتلاف آب
علل آلودگی

عوامل مهم آلودگی آب شامل فاضلابها و کودهای شیمیایی حاوی مواد آلوده کننده مثل فسفاتها و نیتراتها می باشد. بالا بودن بیش از حد این آلوده کننده ها باعث رشد و تحریک بیش از حد جانداران آبزی و جلبکها می شود. رشد بیش از حد انواع موجودات زنده باعث لخته شدن و تجمع می شود و مسیرهای دریایی را مسدود می کند و تمام اکسیژن محلول موجود در آب را مصرف می کند. افزایش بیش از این موجودات باعث کمبود اکسیژن در آب و به خطر افتادن موجودات دریایی مثل ماهی ها و بی مهره گان دریایی می شود. این آلودگی همچنین باعث لجنها و دیگر جامدات معلق می شود. رسوبات و مواد آلی نیز از دیگر منابع آلوده کننده دریاچه ها رودخانه ها و دیگر منابع آبی هستند. وقتی این رسوبات وارد آب می شود تنفس ماهیها را دچار مشکل می سازد و آبها را کم عمق می سازد. آلودگی مواد آلی در مسیرهای آبی از طریق فاضلابها ایجاد می شود. وقتی باکتریها و تک سلولی ها در آب توسط مواد آلی تجزیه می شوند تمام اکسیژن محلول در آب را تجزیه می کنند. در این شرایط بیشتر ماهیها و آبزیانی که در آبهای کم عمق زندگی می کنند نمی توانن زنده بمانند و به حیات ادامه دهند. این موجودات آبزی برای زنده ماندن به میزان اکسیژن بیش از ۵ PPM نیاز دارند. زمانی که این اتفاق بیفتد زنجیره غذایی موجودات آبزی دچار مشکل می شود.
آلودگی رودخانه ها و آبراهها توسط آلوده کننده های شیمیایی یکی از معظلات محیط زیستی قرن بیستم است. مواد شیمیایی آلوده حمل شده توسط آب وقتی وارد مسیرهای آبی می شود باعث افزایش تخریب و نابودی می شود. پاتوژنها(نوعی ویروس) یکی از مواد آلوده شیمیایی شناخته شده ای است که بسیار خطرناک است. این مواد عامل بیماری های مختلفی مثل حصبه و اسهال خونی و ناراحتی های تنفسی و امراض پوستی می شود. پاتوژنها شامل باکترهای، ویروسها و وماد تک سلولی هستند. آلودگی های اینچنینی به میزان بالا باعث حالتهای تهوع نیز می شود.
پارامترهاي مشخص کننده آب سالم

سختي (Hardness): سختي آب به دو صورت موقت و دائم مي باشند، سختي موقت شامل سختي بيكربناتهاي كلسيم و منيزيم است. كه در اثر حرارت ۱۰۰-۳۰ درجه سانيتگراد شروع و كامل مي شود. سختي دائم شامل سولفاتها، كلرورها و نيتراتهاي كلسيم و منيزيم مي باشد. مجموع سختي موقت و دائم را سختي كل مي نامند.
اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی = BOD5
( Biological Oxygen Demand )
عبارت است از مقدار اکسیژن مورد نیاز برای اکسیده شدن مواد آلی موجود در آب بوسیله میکروارگانیسم های هوازی در یک تست ۵ روزه .
اکسیژن مورد نیاز شیمیایی = COD
( Chemical Oxygen Demand )
عبارت است از میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیده شدن مواد آلی موجود در آب با کمک در کرومات جوشان و اسید سولفوریک غلیظ در مدت ۲ ساعت انجام می پذیرد .
اکسیژن محلول = DO
( Dissolved Oxygen )
اکسیژن محلول مهمترین عامل در ارزیابی قدرت حیات موجودات در آب است .
TDS: بنا به تعريف، به كل مواد جامد حل شده (Total Dissolved Solids) در درون آب كه غلظتي برابر با غلظت همه يونهاي موجود در آب را دارا مي باشند، اطلاق مي گردد.
كدورت: ميزان كدورت يك نمونه، ناشي از موادكلوئيدي موجود در آن مي باشد. معمولا براي اندازه گيري كدورت از يك منبع نوراني و وسيله اي براي اندازه گيري نور پراكنده شده استفاده مي شود. براي بيان مقدار كدورت از دو واحد JTU و ديگري NTU استفاده مي شود.
هدايت الكتريكي (EC) : به طور كلي هدايت الكتريكي در اثر وجود يونهاي هادي جريان الكتريسيته در محلول مي باشد و افزايش TDS (مواد جامد حل شده) به بالا رفتن هدايت الكتريكي منجر خواهد شد.
واحد هدايت الكتريكي برحسب زيمنس بوده ورابطه آن با TDS درغلظتهاي پايين برابربا EC5/0TDS = است.
pH : براي بيان ميزان قدرت اسيدي محلول آبي، آن را با مشخصه اي به نام PH معرفي مي نمايند. مقدار PH نمونه برابر با منفي لگاريتم غلظت يون هيدرونيم در محلول مي باشد.
MPN : Most probable number (محتمل ترين تعداد) واحدي است كه توسط آن غلظت كليفرم روده اي را مشخص مي نمايند، وجود كليفرم روده اي در آب بيانگر آلودگي آن به فاضلابهاي انساني است، مقدار MPN در آب شرب مي بايست صفر باشد تا از آلوده نبودن آب اطمينان حاصل نمود.

کیفیت آب

کیفیت آب رابطه مستقیم با مصرف آب و وضعیت توسعه اقتصادی دارد. در کشورهای صنعتی طرح کنترل آلودگی باکتریایی آبهای سطحی به علت خطرناک بودن سلامتی در شهرهای مهم صنعتی از اواسط سال ۱۸۰۰ مورد بررسی قرار گرفت. توسعه شبکه فاضلاب و آبهای هرز در مناطق شهری به علت ترس عمومی مورد توجه قرار گرفته است. به هر حال سرعت آلودگی در شهرها به علت جمعیت بالای شهرها بسیار بالا است. مواد آلاینده ای که توسط آب حمل شده است به طور گسترده باعث شیوع بیماری هایی مثل وبا و دیگر بیماری های مشابه در کشورهای در حال توسعه می شود.
از زمان جنگ جهانی دوم و پیدایش عصر شیمی، کیفیت آب به علت گسترش سراسری آلودگی های صنعتی و کشاورزی دچار مشکل شد و کیفیت پایین آمد.
انباشتگی آلودگی در آبهای سطحی که توسط فاضلابهای انسانی و کشاورزی و نیتروژن گیری از آبهای زیرزمینی تولید شده است، تاثیر زیادی روی دنیا گذاشته است. اسیدی شدن آبهای سطحی توسط آلودگی هوا از پدیده های مختلفی که ذکر شد باعث تهدید زندگی جانوران آبزی در سطح گسترده ای از دنیا شد. در کشورهای پیشرفته، گونه های مختلف آلودگی با پیشرفت کشورها و پیشرفت تکنولوژی در سطح آبهای سطحی افزایش پیدا می کند. کشورهای تازه صنعتی شده مثل چین و هندوستان و تایلند و برزیل و مکزیک نیز مثل کشورهای توسعه یافته میزان آلودگی آبهای سطحی آن به یک میزان است.