سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...
امیرحسین ستوده بیدختی
,.
علت مرگ رودخانه ها از دید گاه میکروبیولوژی و خود پالایی آنها
۱۳۸۹/۰۷/۲۸
12:0
|
علت مرگ رودخانه ها از دید گاه میکروبیولوژی و خود پالایی آنها
مقدمه
بیشتر سطح کره زمین از آب پوشیده شده و محیطهای آبی مکان مناسبی برای رشد میکروارگانیسم ها می باشند. ورود مواد آلی آب را آلوده ساخته و محیط را برای رشد میکروارگانیسم مناسب تر می کند.
وجود مواد غذائی در آب از طریق فاضلاب و یا کارخانجات صنعتی باعث تکثیر میکروبهای آب می شود. در آبهایی که از نظر مواد غذائی فقیر می باشند تعداد میکروبها کم است و بیشتر به حالت شناورند، در حالی که بعضی از میکروبها که زیستگاه طبیعی آنها آب می باشد دارای گیره و قلّاب شناور هستند و در اعماق آب نیز دیده می شوند. در آبهای فقیر از مواد آلی و غنی از مواد معدنی اغلب باکتریهای اتوتروف وجود دارند که اکثر آنها بیماریزا نیستند ولی در آبهای غنی از مواد آلی باکتریهای هتروتروف دیده می شوند که بعضی از آنها بیماریزا می باشند. وجود میکروارگانیسم ها در آب از طرفی باعث انجام چرخه عناصر در آب شده و از طرف دیگر می توانند پدیده های نا مطلوبی در آبهای آشامیدنی و آبهای طبیعی به وجود آورند. مثلاً رشد بیش از حد جلبک سبز آبی در دریاچه می تواند منجربه تولید بلوم شود. (بلوم حالتی از شکوفایی جلبکهای سمّی در سطح آب است که گاهی باعث از بین رفتن سایر موجودات آبزی می شوند.) و یا رشد بیش از حد باکتریهای رشته ای در پساب باعث ایجاد بالکینگ می شوند (بالکینگ عبارت است از شناور شدن مواد در سطح پساب و در نتیجه مانع رسوب مواد موجود در پساب خواهد شد). بنابراین وجود میکروارگانیسم برای حیات در آب لازم است ولی تغییر اکولوژی و خواص فیزیکوشیمیایی آب باعث تغییر فلور طبیعی آب و به وجود آمدن مشکلات خاصی در آبها خواهد شد.
از نظر متخصصین روند رشد میکروارگانیسم ها فقط سه مرحله است.
1- مرحله رشد لگاریتمی : در این مرحله، میکروارگانیسم ها به شدّت رشد می کنند و ماده آلی را سریعتر مصرف می کنند. پساب فاضلاب ها دارای مقادیر زیادی مواد آلی بوده بنابراین میکروبها در این مرحله بیشترین رشد را دارند.
2- مرحله کاهش رشد : در اثر کم شدن مواد غذایی ، شدّت رشد کاهش پیدا می کند.
3- مرحله خودتخریبی : ماده آلی به حداقل می رسد که خود به زمان ماند بسیار طولانی (مدّت زمان زیاد) نیاز دارد و دیگر میکروب زنده ای در محیط وجود نخواهد داشت.
آلودگی آب :
آلودگی آب ، پدیده ای است که در آن کیفیت شیمیایی یا فیزیکی و زیستی آب های طبیعی به واسطه تخلیه مواد زاید و آلاینده های انسانی مثل فاضلاب های شهری و بیمارستانی روان آب شهری، پساب های صنعتی ، کشاورزی و دامداری تغییر می کند.
ورود الاینده های تجزیه پذیر زیستی به رودخانه باعث ایجاد اختلال در توازن اکسیژن محلول می شود. ورود مواد مغزی از منابع مختلف به ویژه فاضلاب بهداشتی و پساب های کشاورزی و صنعتی، موجب تغذیه گرایی رودخانه ها و دریاچه ها می شود. کاربرد بی رویه و بیش از حد این مواد شیمیایی و کشاورزی، زیست بوم های آبی به ویژه رودخانه ها را آلوده می سازد.
مواد شیمیایی و آلی موجود در پساب های صنعتی و کشاورزی، نه تنها با ایجاد گِل و لای در بستر رودخانه و تولید رسوب سبب کاهش عمق رودخانه می شوند بلکه در نتیجه کاهش شدید اکسیژن موجود در آب ها ، باکتری های هوازی (Aerobic) یعنی توأم با مصرف اکسیژن به حالت بی هوازی (A anaerobic) و بدون نیاز به اکسیژن می باشد، تبدیل می شوند. فعالیت باکتری های بی هوازی همراه با پیدایش بوی نامطبوع است. به طور کلی غالب محصولات فعالیت باکتری های بی هوازی برای زندگی دیگر موجودات به خصوص موجودات آبزی مضر است.
خود پالایی :
خودپالایی، توانایی یک توده آبی در زدودن آلاینده از خود است. به بیان دیگر، حذف یا کاهش مواد آلی، مواد مغزی گیاهان و سایر آلاینده ها از رودخانه ها به واسطه فعالیت جوامع زیستی ساکن در آن خود پالایی نامیده می شود. طی این فرآیند، مواد قابل تجزیه ای که وارد آب شده اند، به تدریج توسط میکروارگانیسم ها مصرف شده و آلودگی اب کاهش می یابد و کیفیت آب تا حد استاندارد و مطلوب افزایش می یابد. در صورتی که آلاینده های دیگری در مسیر پایین دست وارد شود، آب خود را پالایش خواهد کرد. این فرآیند بر ترکیبات آلی غیر قابل تجزیه یا فلزات قابل اعمال نیست.
عواملی که بر این پدیده مؤثرند عبارتند از:
1- میزان انتقال آلاینده ها
2- میزان نفوذ و پخش آلاینده
3- میزان تبدیل آلاینده ها
4- میزان ته نشینی و میزان تجزیه آنها ....
هرچه از بالا دست رودخانه به پایین دست رودخانه حرکت می کنیم توان خودپالایی رودخانه کمتر شده و علّت این روند را می توان به اضافه شدن مواد کارخانه های تأسیسات شیمیایی و افزایش جمعیت ربط داد.
ظرفیت خوپالایی رودخانه :
بیشترین مقدار بارگذاری آلاینده قابل عمل توسط یک رودخانه است به شرط آنکه استاندارد کیفی آب رعایت شود.
شناسایی و بررسی عوامل تاثیر گذار برخود پالایی رودخانه ها:
شناخت رابطه علّت و معلولی بین کیفیت آب رودخانه و بارگیری مواد زاید از اولین اقدامات مورد نیاز برای تعیین توان خودپالایی یک رودخانه است.
این رابطه از عوامل مختلف فیزیکی مانند سرعت جریان عمق شیب، زمان حرکت دما و ویژگی های شیمیایی- زیستی مانند اکسیژن خوهی بستر، فتوسنتز و تنفس جلبک ها متأثر می شود.
برای براورد مطالعات، باید شرایط ویژه مورد مطالعاتی از نظر ویژگی های آب پذیرنده، نوع و ترکیب آلاینده و تغییر پذیری و ویژگی های منابع آلاینده و پاسخ آنها به پدیده های هیدرولوژیکی محلّی ارزیابی می شود.
معیارها :
از جمله معیارهای کیفیت آب ها، معیارها برای حفظ سلامتی آسان است برای مثال، معیارهای شیمیایی و معیارهای میکرو بیولوژیکی در این گروه قرار دارد که این معیارها به منظور حفظ سلامت انسان در مقابل آثار آلاینده های سرطان زا و مواد سمّی می باشند.
* معیار دیگر معیارهای زیستی است که توصیف کننده جامعه آبزی مطلوب است، برای مثال تعداد و انواع ارگانیزم های مورد انتظار در توده آبی می باشد.
* معیارهای مواد مغزی : ابزار است جهت جلوگیری از افزایش بیش از حد مواد مغزی و وقوع تغذیه گرایی.
* معیارهای رسوب : توصیفی از شرایطی است که با تبعیت از آن، از بروز آثار منفی رسوبات آلوده و غیر آلوده جلوگیری می شود.
مقررات تخلیه پساب
در تدوین مقررات تخلیه پساب به رودخانه، چند عامل باید در نظر گرفته شود که شامل ماهیت فاضلاب تخلیه شده (نقطه ای یا غیر نقطه ای، تجزیه پذیری و شدّت الودگی)، ظرفیت خود پالایی رودخانه (ویژگی های هیدرولیکی ها ، جمعیت گیاهی و جانوری، ماهیت بستر) و کل بارگذاری ورودی در نقاط مختلف می گردد. برای تعیین شاخص های کیفیت آب، میل منابع آبی برای حرکت به سمت تغذیه گرایی را می توان از مقادیر به دست آمده استنتاج کرد.
عوامل مورد استفاده در تعیین شاخص کیفیت آب رودخانه عبارتند از: اکسیژن محلول، ph، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی ، دما، فسفات کل، نیترات ، کدری، وکل جامدات. برای هریک از این عوامل باتوجه به اهمیت ، وزن و ضریب خاصی در نظر گرفته می شود. جمع وزنی مقادیر محاسبه شده و در مقیاس صفر تا 100 قرار داده می شود. آن گاه با توجه به جدول هایی، رده کیفی و سلامت رودخانه تعیین می گردد در صورتی که شاخص عمومی کیفیت آب یک منبع آبی کمتر از مقدار خاصی باشد، اجرای سهم بندی بار مواد زاید و تغیید فعالیت های مدیریتی کیفیت اب ضروری می شود. در غیر این صورت مرگ توده آبی حتمی است.
عوامل هواشناسی، هیدرولوژیکی :
خود پالایی آلاینده ها تابع شرایط هیدرولوژیکی ، ویژگی های حمل و انتقال و کیفیت پایه رودخانه است. به همین خاطر تغییرات فصلی و تغییرات ناشی از واقعه بارش در هیدرولوژی حوضه آبریز و نیز ویژگی های تجمع وشسته شدن الاینده می تواند تأثیرات خیلی متفاوتی بر کیفیت اب پذیرفته در حین و بلافاصله بعد از هر واقعه بارش داشته باشد. در مواقع بارندگی معمولاً انتقال و ظریفیت خود پالایی نیز افزایش پیدا می کند. با این وجود ته نشین و انباشتگی آلاینده ها در کف رودخانه و مکان های با سرعت نسبی کم تر، می تواند اکسیژن خواهی در این نقاط را به حدّ بحرانی برساند.
جامدات معلق و رسوب = جامدات معلق آلی شامل بافت های گیاهی و جامدات زیستی (باکریت، جلبک و غیره) می باشد که در آب های سطحی وجود دارند.
جامدات محلول :
می توانند آلی یا غیر آلی باشند. مواد غیر آلی شامل مواد معدی فلزات و گازها بوده و بر ااثر تماس آب با اتمسفر و سطوح مختلف یا خاک، وارد آب می شوند. مواد آلی محلول شامل مواد حاصل از فاسد شدن محصولات کشاورزی و پوشش گیاهی اطراف رودخانه، مواد شیمیایی آلی و گازها و بخارهای مواد آلی محلول می باشد. حضور مواد جامد محلول می تواند مشکلات جدی در کیفیت آب ایجاد کند.
مشکل متداول آلودگی رودخانه ها از چرخه تولید و تجزیه مواد آلی ناشی می شود. تخلیه فاضلاب ، مواد آلی و مواد مغذی معدنی را در آب وارد می کند. تجزیه مواد آلی توسط باکتری باعث افت اکسیژن می شود و مواد معدنی غیر آلی رشد گیاهان را تسریع می کنند. بسیاری از سموم به طور طبیعی به وجود نمی آیند. آفت کش ها و دیگر مواد آلی مصنوعی از این دسته اند. مشکل این آلاینده ، سمّی کردن محیط و یا تداخل با فرآیندهای طبیعی است. فرآیندهای درون رودخانه ها که بر تغییرات و توزیع اکسیژن محلول مؤثر هستند شامل اکسیژن خواهی رسوبات کف، احیای کف زیان و تولید و مصرف اکسیژن توسط فیتوپلانکتون و دیگر گیاهان آبزی است.
سیلاب های بهاره که مقدار زیلادی بقایای آلی به همراه دارند می توانند باعث کاهش شدید غلظت اکسیژن محلول شوند.
غنای مواد مغزی :
نگرانی از غنای مواد مغزی و در پی آن ، رشد جلبکی به طور عمده به خاطره تأثیر آن ها بر غلظت اکسیژن محلول رودخانه است. رشد گیاهان، افزایش میانگین روزانه محلول را باعث می شود ؛ ولی تنفس باعث کاهش محلول در شب شده و بر حیات گونه های حساس و کم تحمل ماهی ها اثر منفی می گذارد. هم چنین در صورتی که شرایط زیست محیطی رودخانه یاعث مرگ و میر گیاهان میکروسکوپی و مالکروسکوپی اکسیژن را باعث شود. بنابراین رشد بیش از حد گیاهان می تواند بر توانایی رودخانه در ارضای استانداردهای متوسط روزانه و لحظه ای اکسیژن تأثیر داشته باشد.
اکسیژن خواهی بیوشیمیایی و واکنش های اکسیژن محلول و فرآیندهای میکروبیلوژیکی در خود پالایی سامانه های رودخانه های آلوده به فاضلاب شهری اهمیت زیادی دارند. فرآیند خوپالایی، تأثیر تلفیقی ترقیق ، ته نشینی ، جذب و تجزیه زیستی است که منجربه بهبود کیفیت آب رودخانه می گردد.
* سرگروه عمده میکروارگانیزم ها و خیلی در خود پالایی عبارتند از:
- پلی سایروب ها: مناطق شدیداً آلوده را اشغال می کنند.
- مزوسایروب ها: مناطق نسبتاً آلوده آب را اشغال می کنند.
- الیگوسایروب ها: ارگانیزم های آب های تمیز می باشند.
حضور این موجودات باعث بروز تغییرات غلظت آلاینده می گردند که جهت توصیف میزان الودگی و نرخ فرآینده خودپالایی در طول رودخانه به کار می رود.
شرایط محیطی رودخانه که حضور این میکروارگانیسم ها را تعیین می کند به صورت زیر است.
Oligosaprob : بالا دست منطقه آلودگی : (I )
شرایط عادی رودخانه با Do بالا و BoD پایین و مواد آلی تقریباً به مواد معدنی تبدیل شده اند. ترکیبات ناشی از احیاء وجود ندارد و شرایط احیایی از بین رفته است.
B-mesosaprob بتا : (II) آلودگی متوسط ؛ حضور فیتوپلاتکتوین ها و ماکروفیت ها ؛ تعادل فتوسنتز و تنفس Do بالا و BoD پایین، برگشت جوامع زنده گیاهی و جانوری به حالت عادی، وجود ندارد. گیاهانی مثل جلبک های سبز- آبی و قهوه ای وجود دارند (تولید اکسیژن) شاخص آبها، باکتری Sparitiros Natans است که در PH اسیدی 8/6-5/6 و مقدار اکسیژن مورد نیاز آن در حدود است و نیز دو قارچ به نام های زیر شاخص هستند:
1) Fusarium auratica
2) Limptomitus Lactcus
که این باکتری و قارچ ها در این نوع آبها کاهش پیدا کرده اند و به حالت پراکنده هستند و کلونی تشکیل نمی دهند.
X-mesosaprob : ( III )
وقوع تجزیه مواد آلی ؛ افت تنفس، بازاریابی فیتوپلانکتون ها و فتوسنتز ؛ افزایش BoD ، کاهش Do (اکسیژن محلول) احتمال بروز شرایط بی اکسیژنی در شب وجود دارد. ولی در روز به دلیل وجود فیتوپلانکتون Euglena احتمال افزایش Do وجود دارد.
اسیدهای آمینه و اسی چرب به صورت تجزیه شده و و و به مقدار کم وجود دارند.
باکتری sparitiros Natans به شکل کلونی تکیه ای دیده می شود که وابسته به بستر یا شناور است.
جلبک های Cladophora در این منطقه ممکن است دیده شود.
Poly Saprob = منطقه شدیداً آلوده VI
رودخانه در این حالت به صئرت گندیده و چرکیدن است و سطح آب عموماً لکه های چربی و مجموعه ای از کف و حباب دیده می شود. تجمع زیاد توده های باکتریایی و تنفس بالا است. اکسیژن وجود ندارد یا خیلی کم است. گازهای ، متان ، و نسبتاً بالا است. مقدار فتوسنتز کم.
BoD بسیار بالا، Do بسیار کم، عدم حضور ماهی موجودات کف زی و فیتوپلانکتون، تجمع مواد آلی، اسیدهای چرب، مواد پروتئینی و چربی ها به صورت تجزیه نشده و تا حدودی تجزیه شده وجود دارد. جمعیت غالب قارچ ها در این آبها حضور دارند. باکتری sparitiros natans به صورت کلونی رشته ای وجود دارد و وابسته به کف است
و دو قارچ
Fusarium auratica
Limptomitus lactcus
به وفور یافت می شود.
تأثیرات محیطی برفرآیند خود پالایی :
وجود الودگی های شدید مواد آلی یا سمّی می تواند جمعیت میکروب ها را کاهش داده، از فعالیت آنها کاسته و فرآیند خود پالایی را کم اثر سازد. در صورتی که نسبت فاضلاب ورودی به جریان رودخانه کم تر از 1 به 5 باشد، خودپالایی میتواند به طور مؤثری انجام بپذیرد. توسعه مناطق با خاصیت بافری و غنی از ماکروفیت ها سرعت خود پالایی را با افزایش ته نشینی مواد معلق و تجمع بیش تر بار مواد مغزی در سلول های گیاهی، افزایش داده و حذف آلاینده های آلی از اب را تسریع می بخشد.چنین سامانه هایی که غنی از ماکروفیت ها می باشند با افزایش ظرفیت زیست بوم در مقابل فشارها و خطرهای انسان ساخت مقاومت بیش تری خواهند داشت.
وقتی مواد آلی قابل تجزیه زیستی به مجاری آبی ریخته می شود جلوه ظاهری، طعم و بوی آب تغییر می کند. در عین حال مشکل عمده این مواد، تقاضای اکسیژنی است که به آب اعمال ی کنند. پس از ورود ایم مواد به مجاری پذیرنده، باکتری ها از این مواد تغذیه کرده و مواد آلی کمپلکس مانند دی اکسیدکربن تجزیه می کنند. این باکتری ها که به باکتری های هوازی موسوم هستند در طول این فرآیند از اکسیژن موجود در آب رودخانه تکثیر شده و با افزایش تعداد آنها بر میزان اکسیژن خواهی آن ها افزوده می شود.
BoD:
غلظت مواد غذایی آلی در آبهای جاری به کمک ازمونی برآورد می شود که آهنگ تخلیه ی اکسیژن از یک نمونه را تعیین می کند. در این ازمایش، آب آلوده را از اکسیژن اشباع می کنندو به مدّت پنج روز در یک بطری در بسته می گذارند بماند؛ در خلال این مدّت، باکتریهای موجود در آب ماده ی آلی موجود در اب را تجزیه می کنند و اکسیژنی را که به آب اضافه شده، به مصرف می رسانند. پس از گذشت پنج روز مقدار اکسیژن باقیمانده نشانه ای از ماده ی آلی موجود را به دست می دهد ؛ هر چه یک نمونه آلوده تر باشد، اکسیژن کمتری باقی می ماند. این اندازه گیری استاندارد را تقاضای اکسیژن زیست شیمیایی (BoD) می گویند.
پایداری در برابر تغییرات کوچک:
در اکوسیستم ها، دگرگونی در جمعیت به عنوان نتیجه ای از نوسانهای متعارف در شرایط زیست محیطی اتفاق ی افتد که بر تمامی گونه های موجود در یک اکوسیستم تأثیر می گذارد.
تغییرات یک رودخانه در پی تخلیه فاضلاب:
بنابراینف اکوسیستم ها از مجموعه پیچیده و دقیق از مهارها و توازنهایی تشکیل می شود که به حفظ یکپارچگی این کل گرایش دارند. این مهارها و توازنها به حداقل رساندن تأثیر انسانی نیز کمک خواهد کرد. مثلاً فاضلابی که در یک رودخانه تخلیه می شود، مواد شیمیایی آلی و غیر آلی را به آب می افزاید. مولکولهای آلی را باکتریهایی که در طبیعت یافت می شوند و مولکوولهای آلی را باکتریهایی که در طبیعت یافت می شوند و جمعیتشان معمولاً کم است، مصرف می کنند. در این صورت چون منایع غذایی افزایش یافته تعداد این باکتریها زیاد می شود. چون این باکتری با مصرف مواد آلی اکسیژن هم مصرف می کند، تراز اکسیژن محلول در آب رودخانه معمولاً افت می کند. این کاهش اکسیژن به هلاکت ماهیان و ساییر موجودات زنده می انجامد یا آنها را ناگزیر می کند به نواحی جدید مهاجرت کنند. اگر تخلیه ی فاضلابهای بیشتری اتفاق نیفتد، جمعیت باکتریها در آب رودخانه با کاهش سطح آلاینده های آلی افت خواهد کرد. در این صورت تراز اکسیژن محلول در آب نیز به حد متعارفش باز خواهد گشت. ماهیان برمی گردند و جریان به وضعیت عادیش برمی گردد. این جریان مقالی است از خودپالایی.
مقدمه
بیشتر سطح کره زمین از آب پوشیده شده و محیطهای آبی مکان مناسبی برای رشد میکروارگانیسم ها می باشند. ورود مواد آلی آب را آلوده ساخته و محیط را برای رشد میکروارگانیسم مناسب تر می کند.
وجود مواد غذائی در آب از طریق فاضلاب و یا کارخانجات صنعتی باعث تکثیر میکروبهای آب می شود. در آبهایی که از نظر مواد غذائی فقیر می باشند تعداد میکروبها کم است و بیشتر به حالت شناورند، در حالی که بعضی از میکروبها که زیستگاه طبیعی آنها آب می باشد دارای گیره و قلّاب شناور هستند و در اعماق آب نیز دیده می شوند. در آبهای فقیر از مواد آلی و غنی از مواد معدنی اغلب باکتریهای اتوتروف وجود دارند که اکثر آنها بیماریزا نیستند ولی در آبهای غنی از مواد آلی باکتریهای هتروتروف دیده می شوند که بعضی از آنها بیماریزا می باشند. وجود میکروارگانیسم ها در آب از طرفی باعث انجام چرخه عناصر در آب شده و از طرف دیگر می توانند پدیده های نا مطلوبی در آبهای آشامیدنی و آبهای طبیعی به وجود آورند. مثلاً رشد بیش از حد جلبک سبز آبی در دریاچه می تواند منجربه تولید بلوم شود. (بلوم حالتی از شکوفایی جلبکهای سمّی در سطح آب است که گاهی باعث از بین رفتن سایر موجودات آبزی می شوند.) و یا رشد بیش از حد باکتریهای رشته ای در پساب باعث ایجاد بالکینگ می شوند (بالکینگ عبارت است از شناور شدن مواد در سطح پساب و در نتیجه مانع رسوب مواد موجود در پساب خواهد شد). بنابراین وجود میکروارگانیسم برای حیات در آب لازم است ولی تغییر اکولوژی و خواص فیزیکوشیمیایی آب باعث تغییر فلور طبیعی آب و به وجود آمدن مشکلات خاصی در آبها خواهد شد.
از نظر متخصصین روند رشد میکروارگانیسم ها فقط سه مرحله است.
1- مرحله رشد لگاریتمی : در این مرحله، میکروارگانیسم ها به شدّت رشد می کنند و ماده آلی را سریعتر مصرف می کنند. پساب فاضلاب ها دارای مقادیر زیادی مواد آلی بوده بنابراین میکروبها در این مرحله بیشترین رشد را دارند.
2- مرحله کاهش رشد : در اثر کم شدن مواد غذایی ، شدّت رشد کاهش پیدا می کند.
3- مرحله خودتخریبی : ماده آلی به حداقل می رسد که خود به زمان ماند بسیار طولانی (مدّت زمان زیاد) نیاز دارد و دیگر میکروب زنده ای در محیط وجود نخواهد داشت.
آلودگی آب :
آلودگی آب ، پدیده ای است که در آن کیفیت شیمیایی یا فیزیکی و زیستی آب های طبیعی به واسطه تخلیه مواد زاید و آلاینده های انسانی مثل فاضلاب های شهری و بیمارستانی روان آب شهری، پساب های صنعتی ، کشاورزی و دامداری تغییر می کند.
ورود الاینده های تجزیه پذیر زیستی به رودخانه باعث ایجاد اختلال در توازن اکسیژن محلول می شود. ورود مواد مغزی از منابع مختلف به ویژه فاضلاب بهداشتی و پساب های کشاورزی و صنعتی، موجب تغذیه گرایی رودخانه ها و دریاچه ها می شود. کاربرد بی رویه و بیش از حد این مواد شیمیایی و کشاورزی، زیست بوم های آبی به ویژه رودخانه ها را آلوده می سازد.
مواد شیمیایی و آلی موجود در پساب های صنعتی و کشاورزی، نه تنها با ایجاد گِل و لای در بستر رودخانه و تولید رسوب سبب کاهش عمق رودخانه می شوند بلکه در نتیجه کاهش شدید اکسیژن موجود در آب ها ، باکتری های هوازی (Aerobic) یعنی توأم با مصرف اکسیژن به حالت بی هوازی (A anaerobic) و بدون نیاز به اکسیژن می باشد، تبدیل می شوند. فعالیت باکتری های بی هوازی همراه با پیدایش بوی نامطبوع است. به طور کلی غالب محصولات فعالیت باکتری های بی هوازی برای زندگی دیگر موجودات به خصوص موجودات آبزی مضر است.
خود پالایی :
خودپالایی، توانایی یک توده آبی در زدودن آلاینده از خود است. به بیان دیگر، حذف یا کاهش مواد آلی، مواد مغزی گیاهان و سایر آلاینده ها از رودخانه ها به واسطه فعالیت جوامع زیستی ساکن در آن خود پالایی نامیده می شود. طی این فرآیند، مواد قابل تجزیه ای که وارد آب شده اند، به تدریج توسط میکروارگانیسم ها مصرف شده و آلودگی اب کاهش می یابد و کیفیت آب تا حد استاندارد و مطلوب افزایش می یابد. در صورتی که آلاینده های دیگری در مسیر پایین دست وارد شود، آب خود را پالایش خواهد کرد. این فرآیند بر ترکیبات آلی غیر قابل تجزیه یا فلزات قابل اعمال نیست.
عواملی که بر این پدیده مؤثرند عبارتند از:
1- میزان انتقال آلاینده ها
2- میزان نفوذ و پخش آلاینده
3- میزان تبدیل آلاینده ها
4- میزان ته نشینی و میزان تجزیه آنها ....
هرچه از بالا دست رودخانه به پایین دست رودخانه حرکت می کنیم توان خودپالایی رودخانه کمتر شده و علّت این روند را می توان به اضافه شدن مواد کارخانه های تأسیسات شیمیایی و افزایش جمعیت ربط داد.
ظرفیت خوپالایی رودخانه :
بیشترین مقدار بارگذاری آلاینده قابل عمل توسط یک رودخانه است به شرط آنکه استاندارد کیفی آب رعایت شود.
شناسایی و بررسی عوامل تاثیر گذار برخود پالایی رودخانه ها:
شناخت رابطه علّت و معلولی بین کیفیت آب رودخانه و بارگیری مواد زاید از اولین اقدامات مورد نیاز برای تعیین توان خودپالایی یک رودخانه است.
این رابطه از عوامل مختلف فیزیکی مانند سرعت جریان عمق شیب، زمان حرکت دما و ویژگی های شیمیایی- زیستی مانند اکسیژن خوهی بستر، فتوسنتز و تنفس جلبک ها متأثر می شود.
برای براورد مطالعات، باید شرایط ویژه مورد مطالعاتی از نظر ویژگی های آب پذیرنده، نوع و ترکیب آلاینده و تغییر پذیری و ویژگی های منابع آلاینده و پاسخ آنها به پدیده های هیدرولوژیکی محلّی ارزیابی می شود.
معیارها :
از جمله معیارهای کیفیت آب ها، معیارها برای حفظ سلامتی آسان است برای مثال، معیارهای شیمیایی و معیارهای میکرو بیولوژیکی در این گروه قرار دارد که این معیارها به منظور حفظ سلامت انسان در مقابل آثار آلاینده های سرطان زا و مواد سمّی می باشند.
* معیار دیگر معیارهای زیستی است که توصیف کننده جامعه آبزی مطلوب است، برای مثال تعداد و انواع ارگانیزم های مورد انتظار در توده آبی می باشد.
* معیارهای مواد مغزی : ابزار است جهت جلوگیری از افزایش بیش از حد مواد مغزی و وقوع تغذیه گرایی.
* معیارهای رسوب : توصیفی از شرایطی است که با تبعیت از آن، از بروز آثار منفی رسوبات آلوده و غیر آلوده جلوگیری می شود.
مقررات تخلیه پساب
در تدوین مقررات تخلیه پساب به رودخانه، چند عامل باید در نظر گرفته شود که شامل ماهیت فاضلاب تخلیه شده (نقطه ای یا غیر نقطه ای، تجزیه پذیری و شدّت الودگی)، ظرفیت خود پالایی رودخانه (ویژگی های هیدرولیکی ها ، جمعیت گیاهی و جانوری، ماهیت بستر) و کل بارگذاری ورودی در نقاط مختلف می گردد. برای تعیین شاخص های کیفیت آب، میل منابع آبی برای حرکت به سمت تغذیه گرایی را می توان از مقادیر به دست آمده استنتاج کرد.
عوامل مورد استفاده در تعیین شاخص کیفیت آب رودخانه عبارتند از: اکسیژن محلول، ph، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی ، دما، فسفات کل، نیترات ، کدری، وکل جامدات. برای هریک از این عوامل باتوجه به اهمیت ، وزن و ضریب خاصی در نظر گرفته می شود. جمع وزنی مقادیر محاسبه شده و در مقیاس صفر تا 100 قرار داده می شود. آن گاه با توجه به جدول هایی، رده کیفی و سلامت رودخانه تعیین می گردد در صورتی که شاخص عمومی کیفیت آب یک منبع آبی کمتر از مقدار خاصی باشد، اجرای سهم بندی بار مواد زاید و تغیید فعالیت های مدیریتی کیفیت اب ضروری می شود. در غیر این صورت مرگ توده آبی حتمی است.
عوامل هواشناسی، هیدرولوژیکی :
خود پالایی آلاینده ها تابع شرایط هیدرولوژیکی ، ویژگی های حمل و انتقال و کیفیت پایه رودخانه است. به همین خاطر تغییرات فصلی و تغییرات ناشی از واقعه بارش در هیدرولوژی حوضه آبریز و نیز ویژگی های تجمع وشسته شدن الاینده می تواند تأثیرات خیلی متفاوتی بر کیفیت اب پذیرفته در حین و بلافاصله بعد از هر واقعه بارش داشته باشد. در مواقع بارندگی معمولاً انتقال و ظریفیت خود پالایی نیز افزایش پیدا می کند. با این وجود ته نشین و انباشتگی آلاینده ها در کف رودخانه و مکان های با سرعت نسبی کم تر، می تواند اکسیژن خواهی در این نقاط را به حدّ بحرانی برساند.
جامدات معلق و رسوب = جامدات معلق آلی شامل بافت های گیاهی و جامدات زیستی (باکریت، جلبک و غیره) می باشد که در آب های سطحی وجود دارند.
جامدات محلول :
می توانند آلی یا غیر آلی باشند. مواد غیر آلی شامل مواد معدی فلزات و گازها بوده و بر ااثر تماس آب با اتمسفر و سطوح مختلف یا خاک، وارد آب می شوند. مواد آلی محلول شامل مواد حاصل از فاسد شدن محصولات کشاورزی و پوشش گیاهی اطراف رودخانه، مواد شیمیایی آلی و گازها و بخارهای مواد آلی محلول می باشد. حضور مواد جامد محلول می تواند مشکلات جدی در کیفیت آب ایجاد کند.
مشکل متداول آلودگی رودخانه ها از چرخه تولید و تجزیه مواد آلی ناشی می شود. تخلیه فاضلاب ، مواد آلی و مواد مغذی معدنی را در آب وارد می کند. تجزیه مواد آلی توسط باکتری باعث افت اکسیژن می شود و مواد معدنی غیر آلی رشد گیاهان را تسریع می کنند. بسیاری از سموم به طور طبیعی به وجود نمی آیند. آفت کش ها و دیگر مواد آلی مصنوعی از این دسته اند. مشکل این آلاینده ، سمّی کردن محیط و یا تداخل با فرآیندهای طبیعی است. فرآیندهای درون رودخانه ها که بر تغییرات و توزیع اکسیژن محلول مؤثر هستند شامل اکسیژن خواهی رسوبات کف، احیای کف زیان و تولید و مصرف اکسیژن توسط فیتوپلانکتون و دیگر گیاهان آبزی است.
سیلاب های بهاره که مقدار زیلادی بقایای آلی به همراه دارند می توانند باعث کاهش شدید غلظت اکسیژن محلول شوند.
غنای مواد مغزی :
نگرانی از غنای مواد مغزی و در پی آن ، رشد جلبکی به طور عمده به خاطره تأثیر آن ها بر غلظت اکسیژن محلول رودخانه است. رشد گیاهان، افزایش میانگین روزانه محلول را باعث می شود ؛ ولی تنفس باعث کاهش محلول در شب شده و بر حیات گونه های حساس و کم تحمل ماهی ها اثر منفی می گذارد. هم چنین در صورتی که شرایط زیست محیطی رودخانه یاعث مرگ و میر گیاهان میکروسکوپی و مالکروسکوپی اکسیژن را باعث شود. بنابراین رشد بیش از حد گیاهان می تواند بر توانایی رودخانه در ارضای استانداردهای متوسط روزانه و لحظه ای اکسیژن تأثیر داشته باشد.
اکسیژن خواهی بیوشیمیایی و واکنش های اکسیژن محلول و فرآیندهای میکروبیلوژیکی در خود پالایی سامانه های رودخانه های آلوده به فاضلاب شهری اهمیت زیادی دارند. فرآیند خوپالایی، تأثیر تلفیقی ترقیق ، ته نشینی ، جذب و تجزیه زیستی است که منجربه بهبود کیفیت آب رودخانه می گردد.
* سرگروه عمده میکروارگانیزم ها و خیلی در خود پالایی عبارتند از:
- پلی سایروب ها: مناطق شدیداً آلوده را اشغال می کنند.
- مزوسایروب ها: مناطق نسبتاً آلوده آب را اشغال می کنند.
- الیگوسایروب ها: ارگانیزم های آب های تمیز می باشند.
حضور این موجودات باعث بروز تغییرات غلظت آلاینده می گردند که جهت توصیف میزان الودگی و نرخ فرآینده خودپالایی در طول رودخانه به کار می رود.
شرایط محیطی رودخانه که حضور این میکروارگانیسم ها را تعیین می کند به صورت زیر است.
Oligosaprob : بالا دست منطقه آلودگی : (I )
شرایط عادی رودخانه با Do بالا و BoD پایین و مواد آلی تقریباً به مواد معدنی تبدیل شده اند. ترکیبات ناشی از احیاء وجود ندارد و شرایط احیایی از بین رفته است.
B-mesosaprob بتا : (II) آلودگی متوسط ؛ حضور فیتوپلاتکتوین ها و ماکروفیت ها ؛ تعادل فتوسنتز و تنفس Do بالا و BoD پایین، برگشت جوامع زنده گیاهی و جانوری به حالت عادی، وجود ندارد. گیاهانی مثل جلبک های سبز- آبی و قهوه ای وجود دارند (تولید اکسیژن) شاخص آبها، باکتری Sparitiros Natans است که در PH اسیدی 8/6-5/6 و مقدار اکسیژن مورد نیاز آن در حدود است و نیز دو قارچ به نام های زیر شاخص هستند:
1) Fusarium auratica
2) Limptomitus Lactcus
که این باکتری و قارچ ها در این نوع آبها کاهش پیدا کرده اند و به حالت پراکنده هستند و کلونی تشکیل نمی دهند.
X-mesosaprob : ( III )
وقوع تجزیه مواد آلی ؛ افت تنفس، بازاریابی فیتوپلانکتون ها و فتوسنتز ؛ افزایش BoD ، کاهش Do (اکسیژن محلول) احتمال بروز شرایط بی اکسیژنی در شب وجود دارد. ولی در روز به دلیل وجود فیتوپلانکتون Euglena احتمال افزایش Do وجود دارد.
اسیدهای آمینه و اسی چرب به صورت تجزیه شده و و و به مقدار کم وجود دارند.
باکتری sparitiros Natans به شکل کلونی تکیه ای دیده می شود که وابسته به بستر یا شناور است.
جلبک های Cladophora در این منطقه ممکن است دیده شود.
Poly Saprob = منطقه شدیداً آلوده VI
رودخانه در این حالت به صئرت گندیده و چرکیدن است و سطح آب عموماً لکه های چربی و مجموعه ای از کف و حباب دیده می شود. تجمع زیاد توده های باکتریایی و تنفس بالا است. اکسیژن وجود ندارد یا خیلی کم است. گازهای ، متان ، و نسبتاً بالا است. مقدار فتوسنتز کم.
BoD بسیار بالا، Do بسیار کم، عدم حضور ماهی موجودات کف زی و فیتوپلانکتون، تجمع مواد آلی، اسیدهای چرب، مواد پروتئینی و چربی ها به صورت تجزیه نشده و تا حدودی تجزیه شده وجود دارد. جمعیت غالب قارچ ها در این آبها حضور دارند. باکتری sparitiros natans به صورت کلونی رشته ای وجود دارد و وابسته به کف است
و دو قارچ
Fusarium auratica
Limptomitus lactcus
به وفور یافت می شود.
تأثیرات محیطی برفرآیند خود پالایی :
وجود الودگی های شدید مواد آلی یا سمّی می تواند جمعیت میکروب ها را کاهش داده، از فعالیت آنها کاسته و فرآیند خود پالایی را کم اثر سازد. در صورتی که نسبت فاضلاب ورودی به جریان رودخانه کم تر از 1 به 5 باشد، خودپالایی میتواند به طور مؤثری انجام بپذیرد. توسعه مناطق با خاصیت بافری و غنی از ماکروفیت ها سرعت خود پالایی را با افزایش ته نشینی مواد معلق و تجمع بیش تر بار مواد مغزی در سلول های گیاهی، افزایش داده و حذف آلاینده های آلی از اب را تسریع می بخشد.چنین سامانه هایی که غنی از ماکروفیت ها می باشند با افزایش ظرفیت زیست بوم در مقابل فشارها و خطرهای انسان ساخت مقاومت بیش تری خواهند داشت.
وقتی مواد آلی قابل تجزیه زیستی به مجاری آبی ریخته می شود جلوه ظاهری، طعم و بوی آب تغییر می کند. در عین حال مشکل عمده این مواد، تقاضای اکسیژنی است که به آب اعمال ی کنند. پس از ورود ایم مواد به مجاری پذیرنده، باکتری ها از این مواد تغذیه کرده و مواد آلی کمپلکس مانند دی اکسیدکربن تجزیه می کنند. این باکتری ها که به باکتری های هوازی موسوم هستند در طول این فرآیند از اکسیژن موجود در آب رودخانه تکثیر شده و با افزایش تعداد آنها بر میزان اکسیژن خواهی آن ها افزوده می شود.
BoD:
غلظت مواد غذایی آلی در آبهای جاری به کمک ازمونی برآورد می شود که آهنگ تخلیه ی اکسیژن از یک نمونه را تعیین می کند. در این ازمایش، آب آلوده را از اکسیژن اشباع می کنندو به مدّت پنج روز در یک بطری در بسته می گذارند بماند؛ در خلال این مدّت، باکتریهای موجود در آب ماده ی آلی موجود در اب را تجزیه می کنند و اکسیژنی را که به آب اضافه شده، به مصرف می رسانند. پس از گذشت پنج روز مقدار اکسیژن باقیمانده نشانه ای از ماده ی آلی موجود را به دست می دهد ؛ هر چه یک نمونه آلوده تر باشد، اکسیژن کمتری باقی می ماند. این اندازه گیری استاندارد را تقاضای اکسیژن زیست شیمیایی (BoD) می گویند.
پایداری در برابر تغییرات کوچک:
در اکوسیستم ها، دگرگونی در جمعیت به عنوان نتیجه ای از نوسانهای متعارف در شرایط زیست محیطی اتفاق ی افتد که بر تمامی گونه های موجود در یک اکوسیستم تأثیر می گذارد.
تغییرات یک رودخانه در پی تخلیه فاضلاب:
بنابراینف اکوسیستم ها از مجموعه پیچیده و دقیق از مهارها و توازنهایی تشکیل می شود که به حفظ یکپارچگی این کل گرایش دارند. این مهارها و توازنها به حداقل رساندن تأثیر انسانی نیز کمک خواهد کرد. مثلاً فاضلابی که در یک رودخانه تخلیه می شود، مواد شیمیایی آلی و غیر آلی را به آب می افزاید. مولکولهای آلی را باکتریهایی که در طبیعت یافت می شوند و مولکوولهای آلی را باکتریهایی که در طبیعت یافت می شوند و جمعیتشان معمولاً کم است، مصرف می کنند. در این صورت چون منایع غذایی افزایش یافته تعداد این باکتریها زیاد می شود. چون این باکتری با مصرف مواد آلی اکسیژن هم مصرف می کند، تراز اکسیژن محلول در آب رودخانه معمولاً افت می کند. این کاهش اکسیژن به هلاکت ماهیان و ساییر موجودات زنده می انجامد یا آنها را ناگزیر می کند به نواحی جدید مهاجرت کنند. اگر تخلیه ی فاضلابهای بیشتری اتفاق نیفتد، جمعیت باکتریها در آب رودخانه با کاهش سطح آلاینده های آلی افت خواهد کرد. در این صورت تراز اکسیژن محلول در آب نیز به حد متعارفش باز خواهد گشت. ماهیان برمی گردند و جریان به وضعیت عادیش برمی گردد. این جریان مقالی است از خودپالایی.
وقتی غعالیتهای انسانی فشار زیادی را بر اکوسیستم ها وارد آورندف آن وقت است که مسائل و مشکلات رخ می نمایند. با افت اکسیژن محلول در آب، ماهیان و سایر موجودات آبزی ممکن است نابود شوند. وقتی میزان اکسیژن خیلی کم شود، باکتریهای بی هوازی –که به اکسیژن نیاز ندارند) جانشین می شوند و هر آنچه را که بقی می ماند تجزیه می کنند. در این فرآیند، این موجودات بوی تعفن، گازهای سمی متان و هیدروژن سولفید ایجاد می کنند و موجب مرگ توده آبی می شوند.
مطالب تصادفی:
روشهاي گندزدايي آب آشاميدني (حذف آلاينده هاي ميکروبي) - سه شنبه چهاردهم دی 1389
آزمایشات نیتریت ونیترات در آبهای آشامیدنی - سه شنبه چهاردهم دی 1389
فیلتر تصفیه آب با انرژی خورشیدی - سه شنبه چهاردهم دی 1389
دستیابی پژوهشگران ژاپنی به فن آوری جدید پالایش آب - سه شنبه چهاردهم دی 1389
شیر آب مجهز به تکنولوژی تشخيص چهره - سه شنبه چهاردهم دی 1389
نگاهی به مصرف آب در آلمان - سه شنبه چهاردهم دی 1389
PLM مصنوعی (پوشش لوله زهکش) - سه شنبه چهاردهم دی 1389
راهنمای نصب انشعاب فاضلاب خانگی - سه شنبه چهاردهم دی 1389
اسمز معكوس چيست؟ - سه شنبه چهاردهم دی 1389
معرفی سیستم تصفیه فاضلاب به روش USBF - سه شنبه چهاردهم دی 1389
بيمارهاي منتقله توسط آب و مواد غذايي - دوشنبه سیزدهم دی 1389
طرز تهیه انواع مختلف معرفهای آزمایشگاهی - دوشنبه سیزدهم دی 1389
فاضلاب یک آب زائد نیست - دوشنبه سیزدهم دی 1389
مقايسه سيستم هاي الکترودياليز و اسمز معکوس - دوشنبه سیزدهم دی 1389
دانلود کتاب های مهندسی آب و فاضلاب - دوشنبه سیزدهم دی 1389
ناخالصي هاي آب - یکشنبه دوازدهم دی 1389
محیط زیست دریایی - یکشنبه دوازدهم دی 1389
گسترش کاربرد اشعه فرابنفش UV در کشور چین - یکشنبه دوازدهم دی 1389
گندزدایی آب و فاضلاب - یکشنبه دوازدهم دی 1389
راکتور های تصفیه فاضلاب ( SBR, UASB,…. ) - یکشنبه دوازدهم دی 1389
کاربرد رآکتورهای بیولوژیکی غشایی (Membrane bio reactor) در تصفیه فاضلاب - شنبه یازدهم دی 1389
اهمیت آبیاری در زراعت افتابگردان - شنبه یازدهم دی 1389
مهندسی آب به کمک محیط زیست می آید - شنبه یازدهم دی 1389
آب و پساب (فاضلاب) - شنبه یازدهم دی 1389
دستورالعمل استانداردسازی تولید لایه های اطلاعاتی صنعت آبفا منطبق با سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS - شنبه یازدهم دی 1389
آلودگي آب,(water pollution) - جمعه دهم دی 1389
تاریخچه زهکشی - جمعه دهم دی 1389
فاضلاب های اکسیژن خواه - جمعه دهم دی 1389
تأثير مفاهيم متافيزيكي محيط بر روي تركيب مولكولي آب - جمعه دهم دی 1389
بررسي روشهاي مختلف تصفيه فاضلاب - جمعه دهم دی 1389
مثال هایی از استفاده بهتر از آب در مناطق مختلف جهان - جمعه دهم دی 1389
آب‌هاي آلوده از علل ابتلا به هپاتيت A و E است - پنجشنبه نهم دی 1389
استفاده از ازن در نيروگاه ها - پنجشنبه نهم دی 1389
بازیابی فاضلاب نیروگاه‌های بخاری - پنجشنبه نهم دی 1389
فرآیند لجن فعال - پنجشنبه نهم دی 1389
مدیریت آب بدون درآمد - پنجشنبه نهم دی 1389
روش های اساسی و پیشرفته برای گندزدایی آب با استفاده از پرتو فرابنفش UV و اکسیداسیون به کمک گاز ازن - چهارشنبه هشتم دی 1389
عوامل خوردگي کوره ديگ بخار - چهارشنبه هشتم دی 1389
بهره برداری از منابع آب - چهارشنبه هشتم دی 1389
راهنمای بهره برداری از صافی های ماسه ای تند - چهارشنبه هشتم دی 1389
سرچشمه‌های آب های معدنی - چهارشنبه هشتم دی 1389
نانوفيلتر‌ها به تصفيه آب درمناطق حادثه‌ديده كمك مي‌كنند - سه شنبه هفتم دی 1389
واژه نامه مهندسی رودخانه - سه شنبه هفتم دی 1389
ضدعفونی آب با استفاده از نور ماوراء بنفش ( UV ) - سه شنبه هفتم دی 1389
كاربرد ازن در تصفيه آب آشاميدني - سه شنبه هفتم دی 1389
انواع شیرآلات - سه شنبه هفتم دی 1389
تأسیسات آبرسانی و تصفیه فیزیكی آب چغازنبیل - دوشنبه ششم دی 1389
فاضلاب - دوشنبه ششم دی 1389
تاثیر سولفات ها و سولفیدهای هیدروژن در آب آشامیدنی - دوشنبه ششم دی 1389
کاربرد نانوذرات ضد میکروبی در گندزدایی و کنترل میکروبی آب - دوشنبه ششم دی 1389
سرريز پلكاني - سه شنبه هفدهم اسفند 1389
سریز شوت - سه شنبه هفدهم اسفند 1389
سریز جانبی - سه شنبه هفدهم اسفند 1389
سریز اوجی - سه شنبه هفدهم اسفند 1389
سریز ریزشی - سه شنبه هفدهم اسفند 1389