عوامل تهدیدکننده

نشت فاضلاب‌های صنعتی و شهری، چاه‌های جاذب فاضلاب‌های خانگی، تخلیه غیربهداشتی فاضلاب در سطح زمین، دفع غیربهداشتی کودهای حیوانی، استفاده بی‌رویه از کودهای نیتروژنی در مزارع و باغات کشاورزی و محل‌های تجمع و نگهداری زباله‌ها و گورستان‌ها از مهمترین عوامل تهدیدکننده سلامت آب‌های زیرزمینی است.

آلودگی آب‌های زیرزمینی یا از طریق منابع نقطه‌ای مثل چاه‌های جذبی فاضلاب یا از طریق منابع غیرنقطه‌ای مانند مصرف کودهای نیتروژنی در مزارع کشاورزی رخ می‌دهد. به علت محلول بودن نیترات، این ترکیب به راحتی به وسیله آب از لایه‌های مختلف خاک عبور کرده و به سفره‌های آب‌های زیرزمینی راه می‌یابد.

 

عوارض و خطرات نیترات و نیتریت

مشکلات نیترات به خصوص در زنان باردار و زنان شیرده، کودکان زیر شش ماه و افراد مسن دیده می‌شود.

در دستگاه گوارش نوزادان نیترات به نیتریت تبدیل می‌شود.

نیتریت باعث اکسیدشدن آهن دوظرفیتی موجود در هموگلوبین گلبول‌های قرمز خون، به آهن سه ظرفیتی شده و آن را تبدیل به متهموگلوبین می‌کند. این ترکیب ظرفیت اکسیژن‌رسانی بسیار کمتری نسبت به هموگلوبین خون دارد. در نتیجه به بافت‌های بدن اکسژن کافی رسانده نشده، بعد از مدتی رنگ پوست در ناحیه دور چشم و به خصوص دهان کبود و آبی رنگ می‌شود که به این عارضه سندرم کودکان آبی (blue baby) یا متهموگلوبینمیا می‌گویند. علت امر این است که در کودکان زیر شش ‌ماه توانایی تبدیل سریع متهموگلوبین به هموگلوبین، به علت قلیایی بودن PH معده نسبت به بزرگسالان، زیادی باکتری‌های احیاکننده نیترات به نیتریت و عدم تکامل سیستم آنزیمی برگشت‌دهنده متهموگلوبین به هموگلوبین، وجود ندارد. لذا مادران شیرده باید نسبت به استفاده از آب‌های دارای نیترات بالاتر از حد مجاز، به علت انتقال نیتریت از راه شیر به نوزاد حساسیت زیادی به خرج دهند.

مشکل دیگر مربوط به یون نیتریت است. نیتریت پایدار نبوده و سریعا اکسید شده تبدیل به نیترات می‌شود. نیتریت به علت ناپایدار بودن بسیار سمی‌تر از نیترات است. این یون با آمین‌ها یا آمیدها واکنش داده و نیتروزوآمین‌ها (nitrosamines) تشکیل می‌دهد. این ترکیبات عامل شناخته شده سرطان بوده، عملکرد غده تیروئید بدن را کاهش داده و سبب کمبود ویتامین A در بدن می‌شود. کمبود ویتامین‌های C و E در بدن به افزایش سرعت تشکیل نیتروزآمین‌ها کمک می‌کند. جالب است بدانیم غلظت نیتریت در بزاق افراد سیگاری 2 تا 4 برابر بیشتر از افراد غیرسیگاری است، لذا تشکیل نیتروزآمین‌ها در این افراد بیشتر است.

هر چند تعیین سطح دقیق غلظت نیتروژن در آب برای سالم ‌بودن یا نبودن آن مشکل است، اما عوارضی مانند سرطان‌های معده و سیستم لنفاوی بدن، سقط جنین، ناقص‌الخلقه متولد شدن نوزادان، بزرگ‌شدن غده تیروئید، سردرد و خواب‌آلودگی را به وجود غلظت بالای نیترات در آب نسبت می‌دهند.

بدن ترکیبات نیتریت و نیترات را علاوه بر آب از طریق مواد غذایی مانند سیب‌زمینی، پیاز، اسفناج، سوسیس و کالباس، غذاهای کنسرو‌شده و گوشت‌های دودی جذب می‌کند. این مواد نسبت به سایر غذاها میزان بیشتری نیتریت و نیترات دارند.

استاندارد نیتریت و نیترات در آب شرب

طبق استاندارد شماره 1053 موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران ویرایش 5 مورخه 11/12/1388، میزان نیترات بر حسب NO3 پنجاه میلی‌گرم در لیتر و نیتریت بر حسب NO2 سه میلی‌گرم در لیتر است. البته به دلیل امکان وجود همزمان یون نیتریت و نیترات در آب آشامیدنی باید مجموع نسبت‌های مقادیر اندازه‌گیری‌ شده به مقادیر استاندارد کمتر یا مساوی یک باشد.

با توجه به اینکه نیترات فاقد رنگ، طعم و بو است، لذا بدون انجام روش‌های آزمایشگاهی در آب قابل تشخیص نیست. آزمایش منابع آب آشامیدنی از نظر مقدار یون نیتریت و نیترات باید حداقل سالی یک بار انجام شود و از آنجا که گاهی سال‌ها طول می‌کشد تا آلودگی به آب‌های زیرزمینی راه یابد لازم است تغییرات سالیانه منابع آب شرب مورد پایش کیفی قرار گیرند.

 

روش‌های کاهش یا حذف نیتریت و نیترات

به علت پایدار بودن یون نیترات، عدم تمایل برای جذب سطحی یا ترکیب با مواد دیگر و حلالیت بالا حذف نیترات توسط روش‌های متداول تصفیه (انعقاد، فیلتراسیون، اکسییداسیون) مشکل بوده و باید از روش‌های خاص حذف نیترات استفاده کرد.

رقیق‌سازی (dilution): در روش رقیق‌سازی آب منابعی که دارای غلظت بیش از حد مجاز نیترات هستند با آب منابعی که دارای غلظت‌های پایین‌تری از نیترات هستند مخلوط شده و به این ترتیب بدون انجام هیچگونه فرآیند تصفیه‌ای میزان نیترات آب آشامیدنی شهروندان را تا حد مجاز پایین می‌آورند.

تبادل یون (ion exchange): تبادل یون یکی از بهترین روش‌ها برای حذف نیترات از منابع دارای مقدار کم ترکیبات آلی محلول است. در این روش از مبادله کننده‌های یون استفاده می‌شود. این مبادله‌کننده‌ها یا به صورت طبیعی بوده (زئولیت) یا به صورت مصنوعی (رزین) ساخته می‌شوند. رزین‌ها خود به رزین‌های کاتیونی و آنیونی تقسیم می‌شوند. برای حذف یون نیترات از رزین‌های آنیونی استفاده می‌شود. این رزین‌ها با اولویت‌بندی ذیل آنیون‌ها را از آب حذف می‌کنند. هرچه ظرفیت یون بیشتر باشد تمایل بیشتری برای جذب روی رزین دارد.

SO4->I>NO3->CrO4->Br->Cl->OH-

با توجه به اینکه حذف سولفات از آب زودتر از نیترات انجام می‌شود، غلظت بالای سولفات و میزان کل جامدات محلول (TDS) آب مورد تصفیه می‌تواند بر میزان کارایی این روش بسیار تاثیرگذار باشد.

اسمز معکوس (reverse osmosis): در این روش آب با فشار زیاد از یک سری غشاء نیمه‌تراوا (semi permeable membrane) عبور داده می‌شود. این فشار خارجی که بیش از فشار طبیعی است باعث می‌شود ملکول‌های آب از غشاء نیمه تراوا عبور کرده و ملکول‌های درشت‌تر نتوانند از منافذ غشاء عبور کنند و به این ترتیب ناخالصی‌ها از آب جدا شوند. محدوده اندازه جداسازی ذرات در فیلترهای اسمز معکوس 0.0001 تا 0.003 میکرومتر است. راندمان حذف جامدات محلول در این سیستم بیش از 99 درصد است. این روش نیاز به مصرف انرژی بالایی دارد، لذا هرینه این روش بیشتر از تبادل یون است.

بیولوژیکی (biological process): در این روش ابتدا با استفاده از باکتری‌های شیمیواتوتروف هوازی و طی فرآیند نیتریفیکاسیون، نیتروژن آلی تبدیل به یون نیترات شده و سپس به وسیله باکتری‌های شیمیوهتروتروف غیرهوازی و طی فرآیند دی‌نیتریفیکاسیون، نیترات تبدیل به گاز ازت شده و از محلول جدا می‌شود. این روش به طور گسترده در کشورهای اروپایی بکار گرفته شده است.

بر اساس نتایج طرح تحقیقاتی که با مشارکت وزارت نیروی ایران و وزارت تحقیقات و آموزش کشور آلمان روی منابع آب شهر مشهد در سال 88 در خصوص کاهش غلظت نیترات صورت گرفت، کیفیت آب در روش حذف بیولوژیکی نیترات در مقایسه با سه روش اسمز معکوس، الکترودیالیز و تبادل یون بالاتر بوده و حفظ کیفیت آب در این روش بهتر صورت می‌گیرد.

تقطیر (distillation): در این روش با استفاده از حرارت، آب را جوشانده و سپس اقدام به جمع‌آوری و سرد کردن بخارات آب (میعان) می‌کنند. به این ترتیب مواد محلول آب، از جمله یون نیترات از آب جدا می‌شود. این روش قادر به حذف 100 درصد یون نیترات است. هرچند این روش اقتصادی و متداول نبوده و در موارد خاص کاربرد دارد.

الکترودیالیز (electrodialsis reversal): در این روش به کمک جریان الکتریسیته یون‌های محلول در آب توسط غشاهای نیمه‌تراوا کاتیونی و آنیونی که به طور متناوب در کنار هم قرار گرفته‌اند از آب جدا می‌شوند. ضخامت غشاها در دستگاه الکترودیالیز 15/0 تا 6/0 میلی‌متر است. در این روش آب مورد تصفیه باید مراحل پیش‌تصفیه را گذرانده باشد. چون سیستم به غلظت‌های بیش از 2500 میلی‌گرم در لیتر جامدات محلول و همچنین مواد کلوئیدی و مواد آلی حساس است.

احیای شیمیایی (chemical reduction): در این روش از مواد شیمیایی احیاکننده مثل یون آهن دوظرفیتی (آهن فرو) استفاده می‌شود. به این ترتیب نیترات احیا شده و تبدیل به گاز نیتروژن (N2) و از محلول خارج می‌شود.

اگر امکان حذف یا کاهش نیترات از طریق تصفیه آب وجود نداشته باشد، باید از منابع جایگزین استفاده کرد. به عنوان مثال می‌توان چاه‌های مشکل‌دار را با چاه‌های بدون مشکل شهرداری‌ها جایگزین کرد. همچنین از آنجا که احتمال نفوذ آلودگی نیترات در لایه‌های پایین‌تر زمین کمتر است، با افزایش عمق چاه‌های در حال بهره‌برداری می‌توان انتظار داشت میزان غلظت نیتزات در آب استحصالی کمتر باشد.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح