Warning: Use of undefined constant cmp - assumed 'cmp' (this will throw an Error in a future version of PHP) in /home/rozab/public_html/wp-content/plugins/automatic-tag-link/automatic-tag-link.php on line 83

علل آلودگی آب‌های زیرزمینی

آنچه در ادامه می خوانید:

A.علل آلودگی آب‌های زیرزمینی

B.منابع آب­‌های زیرزمینی

C.منابع بالقوه آلودگی آب های زیرزمینی:

     a. شیرابه

     b. فاضلاب محلی

     c. تصفیه خانه های فاضلاب

     d. آلاینده های دیگر 

D.احیاء آلودگی آب های زیرزمینی

E.راه های مقابله با آلودگی آب های زیرزمینی:

    a. مقابله با شیرابه آب های زیرزمینی

      b. استفاده از نانو ذرات آهن برای تصفیه آب های زیرزمینی

      c. پاکسازی بیولوژیک آب هتیای زیر زمینی آلوده به هیدروکربن های نفتی

      d. شبیه سازی روشهای پمپاژ-تصفیه و هوادهی در احیای محلی آب های زیر زمینی آلوده

F.نتیجه گیری

     

🌍علل آلودگی آب‌های زیرزمینی

آلودگی آب‌های زیرزمینی به دلایل متعددی به وجود می‌آید. از جمله میتوان به این موارد اشاره کرد:

1️⃣ شیرابه تولید شده در محل دفن زباله‌ها

2️⃣ سیستم‌های فاضلاب محلی

3️⃣ تصفیه خانه‌های فاضلاب

4️⃣ آلاینده‌های دیگر

در ادامه هریک از موارد فوق الذکر به طور مختصر توضیح داده خواهد شد.

پیش از آن توضیح مختصری راجع به منابع آب‌های زیرزمینی خواهیم داد.

💧منابع آب­‌های زیرزمینی

آب­‌های زیرزمینی در همیشه یکی از مهم‌ترین منابع آبی و منابع اصلی تأمین آب برای مصارف شهری و صنایع و مصارف کشاورزی می‌باشند. گرچه حدود %70 سطح زمین از آب پوشیده شده است اما تنها درصد کمی از آب­های موجود برای تأمین آب اجتماعات قابل استفاده می­‌باشند.

برای مشخص شدن اهمیت آب­‌های زیرزمینی کافی است تا کل منابع آب شیرین کره زمین که زندگی تمامی موجودات به آن­ها وابسته می­‌باشد، مورد ارزیابی قرار گیرد. از مجموع کل منابع آب موجود در دنیا فقط %3 آن آب شیرین است که %75 این آب در یخچال‏‌های طبیعی وجود دارد و برای استفاده در دسترس نیستند، بنابراین کل ذخیره آب شیرین قابل دسترس در دنیا حدود ۰/۵ درصد است.

%97 آب کره­ی زمین، در اقیانوس‌­ها و دریاهای آب شور وجود دارد­.

در حال حاضر امکان استفاده از آن در سطح گسترده از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

البته در پاره ای از مناطق با شیرین‌سازی آب اقیانوس­‌ها، امکان استفاده از آن­ها فراهم شده است.

اما هزینه‌تولید آب‌شیرین‌و قابل استفاده از منابع‌شور هنوز هم در مقایسه با سایر منابع بعضاً بالا است.

آب­های زیرزمینی 7/98 درصد از کل آب­های شیرین قابل دسترس جهان را به خود اختصاص می­دهند.

آب زیرزمینی، یک ذخیره مهم آب برای کاربردهای مختلف به شمار می­رود.

متأسفانه برای دهه ­ها و شاید قرن­ها به دلیل دفع نامناسب زایدات جامد و مایع در محیط زیست بخشی از آب­‌های زیرزمینی آلوده شده­ اند. با توجه به اینکه منابع آب زیرزمینی در اعماق قرار گرفته­ اند، خطر آلودگی آب‌های زیرزمینی نسبت به آب­های سطحی کمتر است. در صورت آلودگی آب‌های زیرزمینی تصفیه آن‏ها پرهزینه خواهد بود.

🌀مخاطرات و منابع آلوده ساز آب های زیر زمینی :

1.شیرابه تولید شده در محل دفن زباله‌ها

 

🔸شیرابه چگونه تولید میشود؟

در دنیای امروزی که پسماندها کم کم به یک معضل جهانی تبدیل می شوند شاهد ماده بسیار خطرناک تری به نام شیرابه درون آن هستیم که به مراتب خطرش برای کره زمین از پسماندها بیشتر است. ۷۰ درصد حجم پسماند تولیدی در خانه را پسماندهای تر تشکیل می دهد، که  شامل مواد آلی و فساد پذیر می باشد. وقتی این پسماندها روی هم انباشته شوند بعد از مدتی مایعی لزج،بد بو و قهوه ای رنگ از آن خارج می شود که شامل عناصر شیمیایی متعدد و عموما خطرناکی است که شیرابه نامیده می شود.شیرابه‌هایی که در محل دفن زباله‌ها تولید می‌شوند می‌توانند باعث آلودگی آب‌های زیرزمینی شوند.

 

شیرابه زباله ها

2.سیستم‌های فاضلاب محلی

دیگر از علل آلودگی آب‌های زیرزمینی سیستم‌های فاضلاب محلی است.

▫️آلودگی آب‌های زیرزمینی با پاتوژن‌ها و نیترات، برحسب تراکم جمعیت و شرایط هیدروژئولوژیک زمین، می‌تواند به دلیل نفوذ مایعات موجود در سیستم‌های فاضلاب همچون چاه توالت‌ها و مخازن سپتیک به داخل زمین ایجاد گردد. این مایعات به درون زمین نشت کرده و از خاک‌های اشباع نشده (خاک‌هایی که به طور کامل با آب پر نشده‌اند) عبور می‌کنند و سپس وارد آب‌های زیرزمینی می‌شوند و موجبات آلوده شدن آنها را فراهم می‌آورند. این امر زمانی مشکل آفرین می‌شود که در نزدیکی چنین مکان‌هایی چاه آبی قرار گرفته باشد و از آن برای تهیه آب شرب استفاده شود.

در طی عبور مایعات از میان خاک، برحسب زمان سپری شده جهت طی مسیر بین منبع آلاینده تا چاه آب، عوامل بیماری‌زا یا از بین می‌روند و یا بخش بزرگی از آنها جذب می‌شوند. بیشتر پاتوژن‌ها، اما نه تمامی آنها، با عبور از میان لایه‌های خاک، ظرف مدت پنجاه روز از بین می‌روند. مقدار از بین رفتن پاتوژن‌ها به شدت به نوع خاک، مقدار نفوذپذیری خاک، فاصله و دیگر عوامل محیطی بستگی دارد. به همین دلیل تخمین فاصله ایمن بین چاه فاضلاب یا سپتیک تانک و یک منبع آب، مشکل می‌باشد. در هرصورت، توصیه می‌شود که فاصله ایمن در حفر چاه‌های فاضلاب رعایت شود. علاوه براین، چون مساحت خانه‌ها محدود می‌باشد، اغلب سرویس‌های بهداشتی نزدیک به چاه‌های آب ساخته می‌شوند و می‌توانند سلامتی ساکنان خانه را به خطر اندازند.

این امر باعث آلوده شدن آب زیرزمینی شده و اعضای خانواده با نوشیدن چنین آبی دچار بیماری می‌شوند.

3.تصفیه خانه‌های فاضلاب

▫️اگر جریان خروجی از تصفیه خانه فاضلاب وارد آب‌های سطحی شود نیز می‌تواند به داخل  سفره‌های آب زیرزمینی نفوذ کند. بنابراین، موادی که در تصفیه خانه‌های معمولی فاضلاب جدا نشده‌اند، ممکن است وارد آب‌های زیرزمینی بشوند. به عنوان مثال در چند ناحیه از کشور آلمان غلظت مواد دارویی در آب‌های زیرزمینی در حد 50 ng/L  می‌باشد. زیرا در تصفیه خانه‌های معمولی فاضلاب، آلاینده‌های میکرونی همچون هورمون‌ها و مواد دارویی و دیگر آلاینده‌های میکرونی موجود در ادرار و مدفوع به طور کامل حذف نمی‌شوند و باقی‌مانده آنها وارد آب‌های سطحی و زیرزمینی می‌گردند.

4.آلاینده‌های دیگر

▫️آلوده شدن آب‌های زیرزمینی می‌تواند ناشی از نشت فاضلاب نیز باشد که این مورد در کشور آلمان مشاهده شده است. از دیگر موارد می‌توان به استفاده بیش از حد از کودها یا سموم شیمیایی و نیز نشت آلاینده‌ها در کارگاه‌های صنعتی اشاره نمود. استفاده از کودهای حیوانی برای کشاورزی نیز می‌تواند موجبات راه یافتن داروهای مصرف شده توسط دام‌ها به داخل آب‎های زیرزمینی را فراهم آورد.

این موضوع علاوه بر اینکه بر محدود بودن منابع آب قابل دسترس کره­ی زمین تأکید دارد، اهمیت آب­های زیرزمینی را در تأمین آب شیرین مشخص می­کند.

💭 احیاء آلودگی آب­های زیرزمینی

روش های متعددی جهت احیاء آلودگی آب های زیرزمینی وجود دارد که میتوان به مواردی از جمله موارد زیر در احیای آب های زیر زمینی آلوده اشاره کرد :

🔶 مقابله با نفوذ شیرابه به آب های زیرزمینی

🔶 استفاده از نانو ذارت آهن برای تصفیه آب های زیرزمینی

🔶 پاکسازی بیولوژیک آب های زیر زمینی آلوده به هیدروکربن های نفتی

🔶 روش های شبیه سازی از جمله شبیه سازی روش های پمپاژ- تصفیه و هوادهی

 

🔖 راه های مقابله با آلودگی آب های زیرزمینی

🔶 مقابله با نفوذ شیرابه به آب های زیرزمینی

قبل از انتخاب قطعی یک مکان برای دفن زباله­ها، وضعیت آب­های زیرزمینی و نوع استفاده از آب­های زیرزمینی منطقه نیز مشخص گردد. مکانی که برای دفن زباله ­ها انتخاب میشود، باید از لحاظ توپوگرافی و مطالعات زمین­شنـاسی، هیــدرولــوژی، زه کشی طبیعی منطقه، خاک پوششی، وضعیت دسترسی به محل، مکان­سنجی و… مشخص گردد. در صورتی که لازم است از سفره های زیرزمینی برای مصارف شرب و شستشو استفاده شود، باید دقت کافی به خرج داد تا از تولید شیرابه جلوگیری به عمل آید. در رابطه با آلودگی آب­ های زیرزمینی و امکان نفوذ شیرابه به داخل آن­ها همواره باید قدرت تصفیه ­پذیری و رفع آلودگی در هنگام حرکت شیرابه از لایه­ های مختلف زمین را مدنظر قرار داد. به دلیل جریان آهسته آب­ های زیرزمینی، قدرت خود پالایی آن­ها به مراتب کمتر از آب­های سطحی است. بهترین مکان آن­هایی هستند که عوامل طبیعی در آن محل­ها شرایط خوبی را برای دفن مواد زاید به وجود آورده باشند. که در مناطق خشک و نیمه­ خشک قرار دارند. در چنین مکان ­هایی عمدتا به دلیل وجود زمین کافی و پایین بودن عمق آب­های زیرزمینی شرایط دفن نسبتا ایمن می­باشند. با توجه به اینکه در مناطق مرطوب زباله­ ها در نزدیکی سطح آب­ های زیرزمینی دفن می­شود، حتی علی­رغم وجود خاک نسبتا غیرقابل نفوذ رس و سیلت، هرگونه شیرابه تولیدی در محل دفن تجمع یافته و در اثر فیلتراسیون طبیعی و تبادل یونی بین خاک رس و شیرابه، به آب­ های زیرزمینی وارد می­ گردد.

 

🔶 استفاده از نانو ذارت آهن برای تصفیه آب های زیرزمینی

محققان ایرانی یک شرکت دانش‌بنیان موفق به بومی‌کردن فناوری تصفیه آب‌های زیرزمینی با استفاده از نانو ذرات آهن در کشور شدند. نانو ذرات آهن خالص یا «زیرو ولنت» از یکسو به دلیل برخورداری از سطح فعال و خاصیت کاهندگی شیمیایی بسیار بالا و از سوی دیگر به دلیل اندازه بسیار کوچکشان که امکان نفوذ و مهاجرت مسافت‌های طولانی در اعماق خاک را فراهم می­آورد، برای حذف آلودگی آب‌های زیرزمینی بسیار مؤثرند. اگر این ذرات در یک مایع توزیع و پایدار شوند، با تزریق این محصول در یک نقطه از زمین (از طریق چاهک‌های ایجاد شده به همین منظور) یک منطقه مؤثر برای تصفیه آب ایجاد می‌شود. چاهک‌های مزبور را می‌توان در فواصل مشخصی از چاه یا قنات برداشت آب به نحوی تعبیه کرد که محل برداشت آب را احاطه کرده و مانند یک سپر مانع از ورود آلودگی به داخل چاه شود. این نانو ذرات قابلیت حذف آلودگی­هایی از قبیل مواد آلی کلرینه، یون­های فلزی سنگین، رنگ­های آلی و یون­های غیرآلی را دار است. مزیت اصلی استفاده از این روش آن است که نانو ذرات آهن، عمل تصفیه و حذف آلودگی‌های موجود در آب را در عمق زمین انجام می‌دهند و دیگر نیازی به عملیات استخراج و سپس تصفیه آن در تصفیه­ خانه‌ها نخواهد بود. به همین دلیل هزینه تامین آب بهداشتی به میزان قــابل ملاحظه­ای کاهش پیدا می­کند 

 

🔶 پاکسازی بیولوژیک آب های زیر زمینی آلوده به هیدروکربن های نفتی

روش­ های تصفیه بیولوژیک ابزار مناسبی برای پاکسازی محیط از وجود هیدروکربن­ های نفتی بوده و دارای اثر بخشی خوبی هستند. استفاه از فرآیندهای بیولوژیک در محل سایت آلوده، فرآیند پاکسازی سایت کامل­تر، سریع­تر، با راندمان بیشتر و اقتصادی­ تر انجام می شود. برای داشتن یک تصفیه بیولوژیکی موفق، مناسب و کارآمد در محل، وجود شرایط محیطی مناسب و اپتیمم در سایت آلوده، میکروب­های مناسب، اکسیژن و مواد مغذی مورد نیاز در منطقه آلوده ضروری است. امروزه در تحقیقات بیشتر به استفاده از باکتری­های اویلفیل و یا میکروب­هایی که نفت مصرف می­کنند و محیط را از وجود ترکیبات نفتی پاکسازی می­کنند اشاره می­شود. ماننــد باکتری­های تجزیه ­کننده هوازی شامل سودوموناس­ها، اسینتو باکترها، باسیلوس، آرتروباکتر و نوکاردیا متمرکز شده ­اند که در مطالعات مختلف شناسائی شده اند. از جمله روش­های پاکسازی بیولوژیک می­توان به کاهش یا تجزیه طبیعی، پاکسازی بیولوژیک در محل سایت آلوده اشاره کرد.

 

🔶 روش های شبیه سازی از جمله شبیه سازی روش های پمپاژ- تصفیه و هوادهی

درطی سال­های اخیر امکان استفاده مشترک و همزمان روش­ های پمپاژ- تصفیه و هوادهی برای احیای آبخوان­های آلوده به مواد آلی فرار مطرح شده است. استفاده مشترک از این دو روش امکان ارایه طرح مناسب­تری را در احیاء آبخوان­های آلـــوده می­دهد. با این وجود شبیه­ سازی روش هوادهی در مقیاس کاربردی چه به صورت مجزا و چه به صورت ترکیبی با روش پمپاژ- تصفیه به علت پیچیدگی پدیده ­های حاکم بر این روش و جدید بودن آن چنان گسترش نیافته است. آبخوان­های آلوده به طیف وسیعی از آلاینده­ ها، از موادآلی فرار تا فلزات سنگین از طریق این روش احیاء قابل پاکسازی می­ باشند. از سوی دیگر روش هوادهی بر مبنای تزریق هوای تحت فشار به درون آبخوان­های آلوده به مواد آلی فرار است. هوای تزریق شده باعث جدا شدن مواد آلی فرار از آب شده و پس از رسیدن به ناحیه تهویه خاک توسط سیستم ­های مکش، جمع آوری و تصفیه می­گردد.

فرضیاتی که در طی عمل شبیه­ سازی باید لحاظ شود عبارتند از:

🔘شرایط هم­ دما در کل دامنه شبیه­ سازی

🔘غیر محصور بودن آبخوان

🔘اختلاط کامل بین آب

🔘هوا و مواد آلی فرار

🔘مقدم بودن مکانیزم جدا سازی گاز از مایع نسبت به تجزیه بیولوژیکی در روش هوادهی

🔘وجود سیستم مکش گازهای خروجی در ناحیه تهویه خاک

🔘محلول بودن آلاینده در آب و عدم وجود فازهای مایع آب گریز

 

🔖نتیجه گیری

بر مبنای مطالعات صورت گرفته نتایج زیر حاصل گردیده است:

1.آب ­های زیرزمینی یکی از منابع مهم تأمین آب در همه کشورهای دنیا محسوب می­گردند و استفاده از آن­ها چه در آبیاری کشاورزی و چه در مصارف شهری و صنعتی رو به افزایش است که می­تواند تهدیدی برای این منابع باشد.

2.به هنگام پمپاژ هیدروکربن­های نفتی از قبیل بنزن، نفتالن، تولوئن و کرایسن به آب­های زیرزمینی به علت حل شدن پوشش­های قیری می­ توانند این منابع را برای همیشه غیر قابل استفاده کرد.

3.آلودگی آب­های زیرزمینی به نیترات یک مشــکل گسترده برای اقتصاد، اکوسیستم و سلامتی انسان است که امروزه به عنـوان یک مشکل عمـــده محیط زیستی تبدیل شده است و در بسیاری از نقاط جهان گزارش آلودگی آب­های زیرزمینی به نیترات وجود دارد.

4.از جمله روش­های نوینی برای کاهش آلودگی آب­های زیرزمینی می­توان فناوری نانو را اشاره کرد. که علاوه بر میزان کارایی خوبی که دارد، هزینه تامین آب آشامیدنی از منابع آب زیرزمینی را نیز به حداقل می­رساند.

5.پاکسازی بیولوژیک در محل در مقایسه با روش­های فیزیکی و شیمیایی روشی ارزان و کم هزینه­تر است و تجهیزات ساده ای لازم دارد. موفقیت اجرای این روش مستلزم این است که لایه­های آبدار قابل نفوذ و یکنواخت باشند، نشت آلاینده اصلی از یک منبع مشخص باشد و شیب آب زیرزمینی کم باشد.

6.بهترین مکان برای دفن مواد زاید برای جلوگیری از نفوذ شیرابه به آب­های زیرزمینی مکان­هایی هستند که در مناطق خشک و نیمه­خشک قرار دارند. در چنین مکان­هایی عمدتا به دلیل وجود زمین کافی و پایین بودن عمق آب­های زیرزمینی شرایط دفن نسبتاً ایمن است.

7.در روش شبیه سازی پمپاژ- تصفیه و هوادهی، روش پمپاژ- تصفیه مبتنی بر حفر چاه­هایی در آبخوان­های آلوده و پمپاژ آب آلوده به سطح زمین و تصفیه آن می­­باشد.