آلودگی آب

آلودگی آب

آلودگی آب عبارت است از تغییرات مواد محلول، معلق یا تغییر درجه حرارت و دیگر خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب در حدی که آنرا برای مصارف مورد نظر مضر یا غیرقابل استفاده سازد.

اگرچه حجم کلی آب‌های موجود روی زمین نسبتاً زیاد می‌نماید.

اما بیش از ۵/۹۷ در‌صد آب‌های موجود در دریاها و اقیانوس‌ها متمرکز هستند.

حدود دو درصد نیز به صورت یخ و یخچال‌ها در مناطق قطبی تجمع یافته‌اند.

از یک درصد آب باقی‌مانده‌نیزبخش‌زیادی در اعماق‌زمین بوده که استخراج آن هزینه‌بر ومشکل‌بوده و ازدسترس انسان به‌دور است.

کشور ایران با توجه به اقلیم خشک و نیمه‌خشک آن از آب‌های شیرین بهره کمی برده است.

با ادامه روند موجود استفاده از آب، بحران آب را با شدت بیشتری در سال‌های آینده خواهیم داشت.

با توجه به برداشت بی‌رویه از آب‌های زیرزمینی و افت حدود ۲۰متری سطح آب‌های زیرزمینی در کشور و کاهش بارش و  با سرانه آب تجدیدپذیر حدود ۱۷۰۰ متر‌مکعب در معرض تنش آبی (بر اساس شاخص فالکن مارک) قرار داریم. البته این سرانه در حوضه‌های آبخیز کشور نیز یکسان نیست و در برخی از حوضه‌ها مانند حوضه مرکزی ایران از این مرز عبور کرده‌ایم.

آلودگی آب در اثر سرب و یون‌های نیترات

آلودگی آب عبارت است از تغییرات مواد محلول، معلق یا تغییر درجه حرارت و دیگر خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب در حدی که آن را برای مصارف مورد نظر مضر یا غیرقابل استفاده سازد.

آب شرب برای گوارا بودن لازم است از برخی ترکیبات برخوردار باشد.

اگر میزان هر کدام از ترکیبات مذکور از حد مجاز تعیین‌شده توسط استانداردهای قابل قبول جهانی تجاوز کند، یک نوع آلودگی آب خواهد بود.

یکی از موارد اساسی که باید مد نظر قرار گیرد این است که از آب‌هایی که با صرف هزینه‌های هنگفتی مهار شده، در مقابل آلاینده‌های گوناگون محافظت شود که در غیر‌این صورت رفع آلودگی آب اگر امکان‌پذیر هم باشد هزینه و زمان زیادی را به خود اختصاص خواهد داد.

کیفیت منابع آب هر منطقه تحت تاثیر علل و عواملی با منشاء طبیعی یا اجتماعی دچار تغییرات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک می‌شود. این تغییرات مخاطرات جدی برای بهره‌برداری از منابع آب کشور، که خود نیز با محدودیت روبه‌روست، ایجاد کرده است. مشکلات آلودگی آب در ایران، همانند سایر کشورهای در حال توسعه، روز به روز افزایش می‌یابد و لزوم پایش مستمر کیفیت منابع آب سطحی و زیرزمینی، از طریق استقرار ایستگاه‌های نمونه‌برداری و ایجاد مراکز آزمایشگاهی را می‌طلبد.

علل آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی

همان‌گونه که در شکل‌مشاهده می‌شود، به‌طور کلی آلاینده‌های‌منابع‌آب‌سطحی و زیرزمینی را شامل چند عامل به شرح زیر است:

• فعالیت‌های صنعتی

۲- آلاینده‌های نفتی

۳- فعالیت‌های کشاورزی

۴- محل دفن مواد زائد شهری و صنعتی (لندفیل‌ها)

۵- روان‌آب‌‌های شهری تقسیم‌بندی کرد.

راه‌کارهای اصلی برای جلوگیری از تخلیه آلاینده‌ها

راه‌کارهای اصلی برای جلوگیری از تخلیه آلاینده‌ها در ابتدا افزایش آگاهی مردم نسبت به تبعات پخش این آلاینده‌ها در محیط زیست است. در مرتبه دوم، پالایش آلاینده‌ها قبل از تخلیه به محیط زیست و مطابق با استانداردهای ابلاغ‌شده ارگان‌های مسئول. در مرحله سوم نظارت و کنترل کیفیت (فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی) آلاینده‌ها توسط سازمان حفاظت از محیط زیست است. اجرای این سیاست نیاز به سازمان حفاظت از محیط زیست مقتدر، قدرتمند و متشکل از کارشناسان خبره، ورزیده و تیز‌بین دارد. درکشورهای پیشرفته، سازمان محیط زیست از قوی‌ترین سازمان‌هاست. بنابراین باید به گونه‌ای این سازمان از لحاظ اداری و پرسنلی تقویت شود که با برنامه‌های توسعه‌ای آسیب‌زننده به محیط‌ زیست مقابله کند و هر بخش دولتی یا خصوصی که بخواهد پروژه‌ای مغایر با مقررات و مصالح زیست‌محیطی کشور انجام دهد با مانع مواجه شود.

روان‌آب‌های آلوده شهری از مهم‌ترین منابعی هستند که باعث آلودگی آب های پذیرنده می‌شوند.

در مناطق شهری آلاینده‌های متعددی از طرق مختلف روی سطح زمین جمع شده و با وقوع یک رخداد بارندگی این آلاینده‌ها به تدریج شسته شده و وارد منابع آب پذیرنده می‌شوند. در روان‌آب‌‌های شهری آلاینده‌های متعددی وجود دارند که بسیاری از آنها باعث کاهش مقدار اکسیژن محلول در منابع آب پذیرنده می‌شوند و تعدادی از آنها سمی بوده و زندگی موجودات آبی را به خطر می‌اندازد. این آلاینده‌ها شامل مواد آلی و غیر‌آلی، به صورت محلول یا غیرمحلول در آب هستند. غلظت آلاینده‌ها بستگی به عوامل مختلفی از قبیل تراکم جمعیت شهری، نوع کاربری حوضه، حجم ترافیک وسایل نقلیه و شدت آلودگی هوا دارد.

پارامترهای آلودگی آب در روان‌آب‌‌های شهری

از پارامترهای مهم آلودگی آب در روان‌آب‌‌های شهری می‌توان به مواردی همچون مواد جامد معلق، مواد آلی اکسیژن‌خواه، فلزات سنگین، سموم کشاورزی، مواد مغذی، ترکیبات فسفر و نیتروژن، پاتوژن‌ها، ترکیبات نفتی، هیدروکربن‌ها و اسیدها اشاره کرد. آلودگی هوا، نشت بنزین و گازوئیل و روغن از وسایل نقلیه موتوری، زباله‌های شهری، زائدات انسانی، حیوانی و گیاهی، رسوبات ته‌نشین‌شده در آبروها و زهکش‌ها، از منابع مهم آلودگی در روان‌آب‌‌های شهری هستند.

نفوذ دادن روان‌آب‌‌های آلوده شهرها در خاک ممکن است باعث آلودگی خاک و منابع آب زیرزمینی شود و خسارات جبران‌ناپذیری به بار آورد. از سوی دیگر، تصفیه سیلاب‌های شهری قبل از تخلیه آنها به رودخانه یا نفوذ دادن آنها در زمین نیز چندان اقتصادی به نظر نمی‌رسد.

بتن متخلخل از نظر زیست‌محیطی مزایای فراوانی دارد. در حوزه‌های شهری که تراکم بافت‌های شهری و تاسیسات وجود دارد، با توجه به محدودیت زمین، ایجاد ترانشه در حاشیه فضاهای سبز و خیابان‌ها به همراه استفاده از بلوک‌های بتنی متخلخل جاذب و لایه صافی شنی، امکان‌پذیر است. عمده آلودگی‌ آب‌ها در روان‌آب‌‌های شهری ناشی از عبور و مرور خودروها و کیفیت روسازی بزرگراه بوده و شامل مواد نفتی و هیدروکربنی، لاستیک، دوده و امثال آن است. این روان‌آب‌‌ها طیف گسترده‌ای از آلاینده‌های مختلف از جمله فلزات سنگین (سرب، روی، کادمیوم، مس، آهن، آلومینیم و…)، مواد معلق و… را شامل می‌شود. موارد استفاده این نوع بتن غالباً در مناطق بارانی، فرودگاه‌ها، پارکینگ‌ها، پاسیوها، کف گلخانه‌ها، گذرگاه‌های عابر پیاده و جاده‌های با ترافیک سبک در قالب لایه‌روسازی به منظور کاهش روان‌آب‌ و افزایش نفوذپذیری و همچنین به عنوان زهکش در لایه‌های زیرسازی راه‌ها و سازه‌های هیدرولیکی کاربرد دارد.

اهمیت سالم بودن آب‌های زیرزمینی

افزایش روزافزون جمعیت و بالا رفتن استانداردهای زندگی در بسیاری از کشورها موجب نیاز روز‌افزون به آب‌های زیرزمینی برای مصارف مختلف کشاورزی، صنعتی و خانگی شده است. آب‌های زیرزمینی به عنوان یکی از مهم‌ترین منابع تامین‌کننده آب، با چالش‌های متفاوتی از جمله آلاینده‌های طبیعی و غیر‌طبیعی روبه‌رو است. آب‌های زیرزمینی به دلیل استعداد آلودگی کمتر و همچنین ظرفیت ذخیره زیاد نسبت به آب‌های سطحی به عنوان یک منبع مهم در منابع آب مورد توجه است. با عبور آب از سیکل هیدرولوژیک (چرخه آب در طبیعت)، کیفیت آن در واکنش به محیط‌هایی که از آنها عبور می‌کند عوض می‌شود. این تغییرات ممکن است به خاطر انسان (آنتروپوژنیک) بوده یا طبیعی ( جنس زمین ) باشد. بعضی مواقع می‌توان آنها را کنترل کرد و گاهی اوقات غیرقابل کنترل‌اند، اما اغلب تشخیص منشاء مسائل کیفی آب‌ها آسان نیست.

علل مهم آلودگی آب های زیرزمینی

چهار ماده آلاینده مهم در آب‌های زیرزمینی عبارتند از: کلرورها، نیترات‌ها، هیدروکربن‌ها و فلزات سنگین.

به طور کلی کیفیت آب زیرزمینی به دو عامل بستگی دارد:

منشاء آب زیرزمینی (آب رودخانه یا آب بارندگی)،

واکنش‌های شیمیایی بین آب و محیطی که آب در آن جریان دارد.

تاثیر یون‌های نیترات و فلزات سنگین در آلودگی آب ها

فعالیت‌های انسانی مانند فعالیت‌های صنعتی، کشاورزی، و زندگی شهری مقادیر فلزات سنگین در خاک و آب را افزایش داده و از این‌رو بر مقدار فلزات در گیاهان نیز اثر می‌گذارند.

برخی از منابع برجسته آلودگی اتمسفر به فلزات عبارتند از:

احتراق سوخت‌های فسیلی به منظور تولید انرژی (وانادیم، نیکل، جیوه، سلنیم و قلع)،

دود خودروها (سرب)،

حشره‌کش‌ها (آرسنیک)،

صنایع فولادسازی (کروم و منگنز)

و کارخانه‌های ذوب و استخراج فلزات.

وجود فلزات سنگین در کودهای شیمیایی، آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و حشره‌کش‌ها، پساب‌های صنعتی و خانگی و لجن فاضلاب‌ها که برای افزایش تولید محصولات کشاورزی به خاک افزوده می‌شوند، نگرانی‌های زیادی از نظر ذخیره آنها در خاک به وجود آورده است.

از دیگر منابع آلودگی آب ، فلزات موجود در بارش‌های اتمسفری است که به منابع آب و خاک راه می‌یابند. افزون بر این با افزایش نیاز به آب آبیاری و همچنین کمبود منابع آبی، پساب‌های صنعتی و خانگی به عنوان منابعی عمده اهمیت یافته‌اند. همچنین ارزش لجن فاضلاب به عنوان کود در پژوهش‌های زیادی مشخص شده است که یکی از منابع ورود فلزات سنگین به محیط آب و خاک به حساب می‌آیند.

تجمع بیش از حد فلزات سنگین در خاک سبب مسمومیت گیاه می‌شود.

فلزات سنگین در بافت‌های گیاهی تجمع یافته و وارد زنجیره غذایی انسان می‌شوند.

انسان از طریق زنجیره غذایی در معرض فلزات سنگین قرار می‌گیرد.

در مورد اثر مستقیم فلزات سنگین مدارک ثبت‌شده بسیار کم است.

در مورد اثر غیر‌مستقیم این عناصر بر سلامتی انسان مدارک زیادی در دست است که نشان می‌دهد این عناصر از طریق زنجیره غذایی وارد بدن شده و بدین ترتیب سلامت انسان را مورد تهدید قرار می‌دهند. انسان به دلیل نیمه عمر طولانی برخی فلزات تمایل زیادی به ذخیره‌سازی این‌گونه عناصر دارد که این مساله سلامت انسان‌ها را به شدت تهدید می‌کند.

تاثیر عناصر سنگین در سلامتی

در مطالعاتی که بر احتمال بروز خطر در مورد سلامتی انسان به‌وسیله عناصر‌سنگین انجام‌شده، این فلزات‌در چهار گروه طبقه‌بندی شده‌اند.

گروه اول شامل کروم، استرانسیم، تیتانیم، وانادیم و زیرکونیم بوده که قابلیت انحلال‌کمی‌داشته و بنابراین‌مقدار جذب آن توسط گیاه‌ناچیز است.

گروه دوم شامل سرب و جیوه است که به شدت توسط کلوئیدهای خاک‌جذب‌شده و ممکن است به‌وسیله‌ریشه‌گیاهان جذب شوند.

این عناصر به‌سادگی از ریشه به اندام هوایی گیاه منتقل نشده و خطر کمی برای سلامتی انسان دارند.

گروه سوم شامل مس، منگنز، مولیبدن، نیکل، روی و بر است‌که به‌آسانی‌جذب گیاه‌شده، اما غلظت آنها در‌محدوده‌ای‌است‌که خطر‌کمی برای‌سلامتی انسان‌دارد.

گروه چهارم شامل کبالت، سلنیوم و کادمیوم است.

غلظت آنها در گیاه به حدی است‌که‌علایم‌سمیت‌در گیاه‌دیده‌نمی‌شود ولی سلامتی انسان و حیوان را تهدید می‌کنند.

محدودیت منابع آب در کشورهای واقع در مناطق خشک و نیمه‌خشک، یکی از مهم‌ترین معضلات موجود در بخش کشاورزی است. از این رو استفاده از منابع آبی نامتعارف (از جمله پساب تصفیه‌خانه‌ها) در این کشورها روز به روز از اهمیت بیشتری برخوردار می‌شود. کاربرد پساب به عنوان یک منبع آب دائمی در کشاورزی علاوه بر تامین بخشی از نیازهای آبی این بخش، باعث صرفه‌جویی و دوام منابع آبی موجود نیز می‌شود. علاوه بر این وجود عناصر غذایی گیاهی در پساب تصفیه‌خانه‌ها، مصرف کود شیمیایی و در نتیجه اثرات زیست‌محیطی استفاده از آن را کاهش می‌دهد.

پیامدهای بکارگیری بدون برنامه‌ریزی پساب‌ها

به‌کارگیری پساب در کشاورزی اگرچه با فواید زیادی توام است.

چنانچه این امر بدون برنامه‌ریزی دقیق و اعمال مدیریت و نظارت صحیح انجام پذیرد، می‌تواند اثرات اجتماعی، اقتصادی و زیست‌محیطی حاد و متعددی را در پی داشته باشد. از جمله پیامدهای قابل ذکر می‌توان به تجمع عناصر سنگین و سایر عناصر سمی در خاک و گیاهان، شیوع بیماری‌های مختلف، شور و سدیک شدن خاک به ویژه در برخی از مناطق خشک و نیمه‌خشک، آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی، عدم پذیرش از سوی مردم در برخی از مناطق و عدم وجود بازار مناسب برای عرضه محصولات تولیدی در برخی از مناطق اشاره کرد.

فاضلاب‌های تصفیه‌ شده

کاربرد فاضلاب‌های تصفیه‌ شده در کشورهای مختلف جهان از دیر‌باز رواج داشته است.

در کشورهای پیشرفته فاضلاب‌های تصفیه‌ شده با رعایت ضوابط زیست‌محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

محور این قوانین بر حفظ سلامتی انسان، حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آب و خاک استوار بوده و در دوره‌های زمانی مشخصی مورد بازنگری قرار می‌گیرد. در حالی که در کشورهای در حال توسعه، علاوه بر فاضلاب‌های تصفیه‌ شده از فاضلاب‌های خام نیز برای تولید محصولات کشاورزی استفاده می‌شود.

این کشورها فاقد استراتژی و برنامه‌ریزی مناسب و همچنین دستورالعمل مشخص در زمینه استفاده از پساب‌ها و آب‌های برگشتی بوده به همین دلیل استفاده از این منابع در اغلب موارد با پیامدهای بهداشتی، زیست‌محیطی و آلودگی آب و خاک همراه است.

فاضلاب‌های تصفیه‌شده در ایران

ایران به عنوان یکی از کشورهای خاورمیانه با کاهش منابع آب تجدید‌شونده مواجه بوده و در حال حاضر در سطح کشور، به ویژه در حواشی شهرهای بزرگ و مراکز استان‌ها، مناطق وسیعی با پساب‌ها و آب‌های برگشتی آبیاری می‌شوند. در بیشتر مواقع این استفاده غیر‌اصولی بوده و برای کشت سبزیجات و صیفی‌جات به کار رفته و موجب آلودگی محیط زیست، تجمع آلودگی در خاک و انتقال آن به محصولات تولیدی شده است.

با توجه به میزان استقبال و همچنین نیاز به استفاده از پساب‌ها و آب‌های برگشتی در کشاورزی، در حال حاضر بیشتر تصفیه‌خانه‌های فاضلاب در سطح کشور با هدف استفاده مجدد از پساب حاصل در کشاورزی، طراحی و اجرا می‌شوند. در این راستا متولیان امر، پالایش و استفاده مجدد از پساب‌های شهری و صنعتی و همچنین آب‌های برگشتی را به عنوان منابعی جدید برای جبران بخشی از این کمبودها مورد توجه قرار داده‌اند.

جمع‌بندی تجربیات جهانی استفاده از پساب‌ها و آب‌های برگشتی نشان می‌دهد با توجه به کمبود آب، استفاده از این منابع به عنوان یک منبع ارزشمند آب مطرح بوده و باگذشت زمان اهمیت آن بیشتر نیز خواهد شد. برای استفاده صحیح و پایدار از این منابع تدوین استانداردها و ضوابط مناسب و الزام در رعایت استانداردها و ضوابط مربوط ضروری بوده و توجه به این دو اصل می‌تواند متضمن اثرات سودمندی همچون حفاظت کمی و کیفی منابع آب و کاهش آلودگی محیط زیست شود.

پژوهش‌هایی در رابطه با کاربرد پساب تصفیه‌شده

در جدول به برخی از پژوهش‌هایی‌که در رابطه باکاربرد پساب تصفیه‌شده برای تولیدبرخی از محصولات کشاورزی شده  اشاره می‌شود.

هفت سال آبیاری با پساب توانسته است زمین‌های‌شور وسدیمی منطقه را به خاکی مناسب برای کشاورزی تبدیل کند.

شوری سدیم محلول و تبادلی و نیز سدیم کل خاک را به اندازه چشمگیری کاهش دهد.

همچنین آبیاری با پساب توانسته است غلظت عناصر سنگین گیاه را به مرز زیان‌آور برساند.

استفاده از پساب باعث افزایش عملکرد و افزایش میزان تجمع مواد غذایی ماکرو و میکرو در اندام‌های هوایی خیار و هویج و باعث افزایش میزان غلظت عناصر ماکرو و میکرو در خاک شده است.غلظت فلزات سنگین در نمونه‌های خاک و گیاه در مزارع آبیاری شده با فاضلاب کمی بیشتر از مقادیر آنها در مزارع آبیاری شده با آب چاه است اما محدودیتی از نظر میزان تجمع عناصر سنگین درآبیاری این گیاهان با فاضلاب وجود نداشته است.نتایج بیانگر قابلیت و توانایی متفاوت گونه‌های مورد بررسی در جذب و تجمع کادمیوم در اندام‌های مختلف و توانایی بیشتر گونه‌های مختلف وتوانایی بیشتر گونه‌های سبزیجات برگ پهن در جذب و تجمع کادمیوم در اندام مختلف به ویژه بخش‌های خوراکی است.

روش‌های جایگزین کودهای شیمیایی

کشاورزان برای افزایش تولید محصول، تمایل به کاربرد هر چه بیشتر کودهای شیمیایی دارند.

در بسیاری از موارد، مصرف کودهای شیمیایی تطابقی با نیاز گیاه ندارد و بی‌رویه و نامتعادل مصرف می‌شود.

به عبارت دیگر، راندمان کاربرد آب و کاربرد کود پایین است.

چون تقریباً بیشتر کودهای شیمیایی متداول، محلول در آب‌اند، بنابراین جریان آب در خاک، کود شیمیایی را با خود انتقال داده و هر نوع آبیاری بی‌رویه یا مصرف آب مازاد بر نیاز، موجبات تلفات منابع کودی را نیز فراهم آورده علاوه بر خسارات مادی، سبب تخریب محیط زیست، مخصوصاً آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی می‌شود.

ساخت کپسول‌های کودی با رهش کنترل شده (CRFs) یا کند شده (SRFs) مانند کود اوره با پوشش گوگردی و گوگرد دانه‌ای و همچنین استحصال، ساخت و مصرف کودهای محتوی عناصر ریز‌مغذی روی (سولفات روی)، آهن (کلات آهن)، منگنز (سولفات منگنز)، مس (سولفات مس)، بر (اسید بوریک) که باعث کاهش نیتروژن، فسفر، سموم و مواد ریزمغذی در روان‌آب‌ اراضی کشاورزی و باغات می‌شود یکی از جنبه‌های مهم کاربردی فناوری‌های نوین است که در پایداری محیط زیست نقش مهمی ایفا می‌کنند. این کودها در بازار وجود دارند ولی هزینه تهیه آنها بیشتر از کودهای شیمیایی معمول است ولی مزیت شایان توجه آنها کاهش هدررفت آنها و جلوگیری از آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی است.

راهکار دیگر برای جلوگیری یا کاهش کاربرد سموم دفع آفات در کشاورزی، مبارزه بیولوژیک با آفات است.

مبارزه بیولوژیک با آفات در برخی از مناطق کشور آغاز شده و نیازمند حمایت برای گسترش است.