بهداشت آب
مقدمه
بهداشت آب موضوعي بسيار مهم در بهداشت عمومي و مديريت سلامت ميباشد. قبل از پرداختن به راه كارهاي عملي استحصال، انتقال، بهسازي و توزيع آن لازم است اين عنصر حياتي موثر بر سلامت و مرتبط با توسعه پايدار، شناخته شود.
شناخت آب از نظر كيفيت و كميت و چگونگي حصول آن قدمي اساسي در جهت بهينه سازي مصرف آن ميباشد. اگر چه بيش از سه چهارم كره زمين را آب فرا گرفته است، سهم قليلي از آب‌هاي موجود، براي مصارف بهداشتي و كشاورزي، قابل استفاده است. زيرا حدود 3/97 درصد اقيانوس‌ها و 1/2 درصد يخ‌هاي قطبي و 6/0 درصد درياچه ها و رودخانه و آب‌هاي زيرزميني وجود دارد كه حدود 36/0 درصد كل منابع آب ميباشد. آب اقيانوس‌ها، درياها و اغلب درياچه ها و بسياري از منابع آب زيرزميني به علت شوري بيش از حد و داشتن املاح معدني براي مقاصد بهداشتي، كشاورزي و صنعتي، غيرقابل استفاده مي‌باشند.
آب ماده حياتي است كه بطور يكنواخت در سطح كره زمين موجود نمي‌باشد. در نتيجه بسياري از نقاط كره زمين با كمبود آب مواجه است. حركت مداوم بخار آب به هوا و برگشت آن به زمين را گردش آب در طبيعت مي‌نامند.
انرژي خورشيد باعث تبخير آب اقيانوس‌ها، رودخانه ها، درياچه ها و منابع آب سطحي مي‌گردد. بخار آب فشرده شده همراه توده هاي هوا باعث نگهداري آب در هوا شده و موجب تشكيل ابر باردار يا ذخيره كننده آب ميشود ريشه گياهان، آب و رطوبت موجود در خاك را گرفته و از طريق روزنه هاي تنفسي برگ‌ها به هوا فرستاده و به بخار تجمع يافته در هوا اضافه ميشود كه در شرايط مناسب به صورت نزولات جوي به زمين برمي‌گردد.
آب يك عنصر حياتي است با ويژگي‌هاي قابل توجه و كم نظير، يكي از مهم ترين عناصر شيميايي ميباشد كه قسمت اعظم موجودات زنده و محيط زيست راتشكيل مي‌دهد. اين ماده 70% گياهان را تشكيل مي‌دهد. آب فراوان‌ترين و بهترين حلال در طبيعت است. آب يك مايع زيست شناختي است كه واكنش‌هاي فيزيكوشيميايي سوخت و ساز در پيكره موجودات زنده را مقدور و تسهيل مي‌نمايد ومحيطي است براي نقل و انتقال مواد در بدن موجودات زنده كه علاوه بر نقش موثرآن در متابوليسم، دفع مواد زائد حاصل از فعاليت‌هاي زيست شناختي موجود زنده را موجب ميشود. آب ناشي از تعريق در گرما باعث خنك كردن بدن مي‌گردد. آب و انيدريد كربنيك توسط انرژي خورشيدي در پيكره گياهان سبز تبديل به كربوهيدرات يا انرژي شيميايي ميشود.
اگر چه آب خالص در طبيعت يافت نمي‌شود. اما آب خالص مايعي بي‌رنگ، بي‌بو و بي مزه است كه داراي نقطه انجماد صفر و نقطه جوش 100 درجه سانتي گراد ميباشد ساختار شيميايي آن به صورت H2O است كه به احتمال كمتر از 3/0 درصد آب‌هاي موجود در طبيعت بر دارنده ايزوتوپ‌هاي H4O2 ، H6O3 نيز مي‌باشند. آب در چرخه گردش خود قادر است املاح و گازهاي موجود در طبيعت را به صورت محلول در آورده و بسياري از آلودگي‌ها را همراه خود به حركت در آورد. آب باران قبل از رسيدن به زمين ناخالصي‌هاي موجود در هوا نظير ذرات، گازها، مواد راديواكتيو و ميكروب‌ها را به سطح زمين آورده و در حين حركت در زمين نيز آلاينده ها را با خود حمل مي‌كند. به علاوه آب‌هاي جاري اغلب دريافت كننده فاضلاب‌ها و مواد زائد ناشي از فعاليت‌هاي انساني مي‌باشند.
بسياري از مشكلات بهداشتي كشورهاي در حال پيشرفت، عدم برخورداري از آب آشاميدني سالم است. از آنجايي كه محور توسعه پايدار، انسان سالم است و سلامت انسان در گرو بهره مندي از آب آشاميدني مطلوب ميباشد بدون تامين آب سالم جايي براي سلامت مثبت و رفاه جامعه، وجود ندارد. آب از دو بعد بهداشتي واقتصادي حائز اهميت است. از بعد اقتصادي به حركت درآورنده چرخ صنعت و رونق بخش فعاليت كشاورزي است. از بعد بهداشتي آب با كيفيت، تضمين كننده سلامت انسان است. آب با شكل ظاهري و با وسعت محتوايي آن دنياي زنده ديگري است.
اگر چه از ديد ما پنهان است، اما آب داراي آثار بسيار زيادي در حيات جانداران به ويژه انسان ميباشد. آب آشاميدني علاوه بر تامين مايع مورد نياز بدن به مفهوم مطلق آن يعني H2O ، در بردارنده املاح و عناصر ضروري براي موجود زنده و انسان ميباشد. كمبود پاره اي از آنها در آب ايجاد اختلال در بدن موجود زنده مي‌كند و منجربه بروز برخي بيماري‌ها ميشود.
فقدان يد و فلوئور و ارتباط آنها با گواتر اندميك و پوسيدگي دندان‌ها به ترتيب بيان كننده اين اهميت است. علاوه بر مواد شيميايي، موجودات ذره بيني گوناگوني نيز در آب پيدا مي‌شوند كه بعضي از آنها بيماري زا بوده و ايجاد بيماري‌هاي عفوني خطرناكي مي‌كنند. بهسازي آب رابطه مستقيمي با كاهش بيماري‌هاي عفوني دارد. بطوري كه پس از تامين آب آشاميدني سالم ميزان مرگ از وبا 1/74 درصد، ميزان مرگ از حصبه 3/63 درصد، ميزان مرگ به علت اسهال خوني 1/23 درصد و ميزان مرگ از بيماري اسهال 7/42 درصد كاهش يافت. بنابراين برنامه ريزي و هزينه در جهت تامين آب سالم سرمايه گذاري قابل توجهي براي آينده خواهد بود. تهيه و تامين آب آشاميدني سالم براي جامعه يكي از موثرترين و پايدارترين فنآوري‌ها براي ارتقاء سلامت جامعه است.
ناخالصي‌هاي آب
چنانچه آب خالص با تركيب شيميايي H2O را اساس مطالعه قرار دهيم ناخالصي‌هاي آن عبارتند از:
1 ـ ناخالصي‌هاي معلق
نظير ذرات معلق زنده و غيرزنده كه در آب به صورت معلق يافت مي‌شوند. اين نوع ناخالصي را مي‌توان در سه گروه، تقسيم بندي و مطالعه نمود.
- الف) ذرات معلق زنده بيماريزا مانند عوامل بيماريزاي موجد وبا، حصبه، شبه حصبه، انواع اسهال‌ها، تخم انگل‌ها مانند آسكاريس و عامل كيست هيداتيد و ويروس‌ها، منشاء اصلي اين دسته از ناخالصي‌ها فاضلاب شهري و حضور حيوانات اهلي يا وحشي در مجاورت منابع آب ميباشد.
- ب) ذرات معلق زنده غيربيماري‌زا مانند باكتري‌هاي ساپروفيت، اغلب جلبك‌ها و تك سلولي‌هايي كه در طبيعت به وفور پيدا مي‌شوند.
- ج) ذرات معلق غيرزنده مانند رس، ليمون كه ناشي از فرسايش سطح زمين و سطوح آبخيز ميباشد.
از نظر فيزيكي ذرات بالا به دو گروه تقسيم مي‌شوند گروهي كه در حوضچه هاي ته نشيني و يا صافي‌ها جدا مي‌شوند و گروهي كه براي جدا كردن آنها احتياج به مواد منعقد كننده است تا از طريق لخته سازي، به ذرات درشت تري تبديل شده و حذف شوند.
2 ـ ناخالصي‌هاي محلول
اين دسته شامل املاح معدني، تركيبات آلي و گازهاي محلول مي‌باشند كه مي‌توان آنها را به صورت زير گروه بندي نمود:
- الف) املاح محلول معدني كه اغلب به صورت املاح كلسيم، منيزيم، سديم، آهن، منگنز و000 ميباشد كه برخي از آنها مصرف آب را محدود مي‌نمايند كه در جاي خود بحث خواهد شد.
- ب) گازهاي محلول مانند اكسيژن، انيدريد كربنيك، هيدروژن سولفوره، ازت وغيره مي‌باشند و اين نوع ناخالصي نيز كيفيت شيميايي آب را تحت تاثير قرار داده و ممكن است باعث نامطلوب بودن آن شود.
منابع تامين آب
آب يك منبع حياتي است كه معمولا از محدوديت خاصي برخوردار است آب شيرين موجود در محدوده جغرافيايي خاصي تقريبا ثابت و جوابگوي جمعيت محدودي است.
منابع آب مشروب اجتماعات را مي‌توان به سه دسته تقسيم نمود:
الف) منابع سطحي
آب‌هايي كه در قالب آب باران، آب رودخانه، آب درياچه هاي طبيعي، آب درياچه ها يا سدهاي ذخيره اي و قنوات در طبيعت موجود هستند و در صورتي كه استحصال و بهسازي، نگهداري و بهره برداري آنها با در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادي و فني مقدور باشد به عنوان منبع آب آشاميدني انتخاب مي‌شوند.
ب) منابع آب زيرزميني
منابعي نظير چشمه سارها، آب چاه هاي كم عمق، چاه هاي عميق، چاه هاي جاري و آب حاصل از كانال‌هاي ساخته شده منابع آب زيرزميني را تشكيل مي‌دهند.
ج) منابع آب شور
و بالاخره در شرايطي كه هيچ كدام از منابع فوق جهت دستيابي به آب شيرين مقدور نباشد سومين منبع عبارت خواهد بود از آب درياها و درياچه هاي شور يا آب‌هاي شور زيرزميني.
اكثر اجتماعات شهري و روستايي ايران از منابع آب‌هاي زيرزميني بهره برداري مي‌كنند. در دو دهه اخير چندين طرح بزرگ و متوسط انتقال آب‌هاي سطحي منابع دوردست نيز تهيه و اجراء شده است. منبع اصلي آب آشاميدني شهرهايي مانند مشهد، شيراز، تبريز، بندر عباس، كرمانشاه، كرمان و بخشي از تهران از منابع آب زيرزميني است. اغلب روستاهاي ايران به روش سنتي و علمي ليكن بعضا غلط از آب زيرزميني استفاده مي‌كنند. انتخاب منبع آب آشاميدني اجتماعات چه شهري و چه روستايي، كوچك يا بزرگ مبتني است بر هزينه تهيه، تصفيه و توزيع آن. لازم است حداقل امكانات فني اجرايي در حد معقول، وجود داشته باشد، پس با لحاظ نمودن جنبه اقتصادي و بهداشتي منابع احتمالي آب، شناسايي و از بين آنها منبع مقرون به صرفه و مطمئن انتخاب گردد. در هر حال، منبع آب آشاميدني بايستي درنهايت آب سالم و پاكيزه اي در اختيار مصرف كننده قرار دهد.
آب سالم و پاكيزه
آب آشاميدني، علاوه بر سالم بودن لازم است پاكيزه نيز باشد. زيرا آب سالم وكدر يا بامزه نامطلوب و داشتن رنگ، ممكن است مورد اعتراض مصرف كننده قرار گرفته و مصرف كننده به طرف آب به ظاهر پاكيزه اي گرايش پيدا كند كه از نظر كيفيت شيميايي و ميكروبي، نامطلوب باشد. آب سالم آبي است كه حتي در درازمدت مصرف آن خطري براي مصرف كننده ايجاد نكند. توصيه ميشود آب آشاميدني نه تنها كاملا سالم باشد بلكه بايد " پاكيزه" يعني مورد پسند مصرف كننده هم باشد. چنين آبي را مي‌توان " پذيرفتني" يا " نوشيدني" تلقي نمود. آب آشاميدني از طريق تعيين كيفيت فيزيكوشيميايي وميكروب شناختي ارزيابي وانتخاب مي‌گردد.
ويژگي‌هاي آب سالم
- 1 ـ عاري از عوامل زنده بيماريزا باشد
- 2 ـ عاري از مواد شيميايي زيان آور باشد
- 3 ـ بدون رنگ و بو، و طعم مطبوع داشته باشد
- 4 ـ قابل استفاده براي مصارف خانگي باشد
آبي كه يك يا دو مورد از ويژگي‌هاي فوق را نداشته باشد (بويژه مورد يك و دو) آن را آلوده و براي شرب غيرقابل مصرف مي‌دانند.
آلودگي آب
آب خالص مطابق ساختمان شيميايي آن به هيچ وجه در طبيعت وجود ندارد، ليكن انواع ناخالصي‌ها به صورت حل شده، معلق يا بينابيني با خود دارد. كه در بخش ناخالصي‌هاي آب آمده است. جنبه وخيم تر، آلودگي آب ناشي از فعاليت‌هاي انساني است مانند شهرنشيني و صنعتي شدن.
تعريف آب آلوده
آبي كه داراي عوامل بيماريزاي عفوني يا انگلي، مواد شيميايي سمي، ضايعات و فاضلاب خانگي و صنعتي باشد را آب آلوده گويند. آلودگي آب از فعاليت‌هاي انساني، نشات مي‌گيرد. منابع آلاينده آب عبارتند از:
الف) گندآب كه عوامل زنده بيماريزا و مواد آلي تجزيه پذير را در بردارد.
ب) مواد زائد تجاري و صنعتي در بر دارنده عوامل سمي از نمك‌هاي فلزي يا مواد شيميايي پيچيده مصنوعي.
ج) آلاينده هاي كشاورزي نظير كودها و آفت كش‌ها.
د) آلاينده هاي فيزيكي مانند گرما (آلودگي حرارتي) و مواد پرتوزا.
آلودگي را مي‌توان به عنوان يك تغيير نامطلوب در خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي آب تعريف كرد كه باعث به خطر انداختن سلامت، بقاء و فعاليت‌هاي انسان يا ساير موجودات زنده ميشود. آلودگي از نظر پايداري نيز قابل بررسي و مطالعه است. لذا از اين ديدگاه دو نوع آلودگي وجود دارد. آلودگي قابل انحطاط و آلودگي غيرقابل انحطاط.
آلوده كننده قابل انحطاط را مي‌توان تجزيه كرد، از بين برد و يا براي برخي فعاليت‌ها مصرف نمود. از اين طريق حد قابل پذيرش آلودگي را مي‌توان طي مراحل طبيعي يا با روش‌هاي مهندسي (سيستم‌هاي تصفيه) نقصان داد. البته در صورتي كه سيستم تحت تاثير شوك ناشي از آلاينده، شكست نخورده باشد يا به عبارتي آلودگي لبريز نگردد. اين دسته خود به دو گروه تقسيم مي‌شوند قابل انحطاط تند و كند، آلوده كننده هاي قابل انحطاط تند، نظير فاضلاب انساني وزائدات حيواني و كشاورزي، معمولا خيلي سريع قابل تجزيه اند.
آلوده كننده هاي قابل انحطاط كند، مانند د.د.ت و بعضي از مواد راديواكتيو به كندي تجزيه مي‌شوند به هرحال اجزاي آنها يا كاملا تجزيه شده و يا به حدّ غيرقابل ضرر كاهش مي‌يابند. آلوده كننده هاي غيرقابل انحطاط از راه هاي طبيعي تجزيه نمي‌شوند. نمونه چنين آلوده كننده هايي عبارتند از جيوه، سرب، تركيبات آلي هالوژنه ها، ديوكسين‌ها و بعضي از پلاستيك‌ها.
آلودگي آب از نظر منشاء
آلودگي با منشاء زيست شناختي نظير
الف) باكتري‌ها: وبا، حصبه و اشباه آن، اسهال خوني باكتريال، اسهال به علت اشريشياكولي، لپتوسپيروزيس و بيماري ناشي از يرسينيا آنتروكوليتيكا و ناراحتي گوارشي ناشي از كمپيلوباكترها.
ب) ويروس‌ها: هپاتيت‌هاي ويروسي، فلج اطفال، بيماري‌هاي ناشي از ويروس‌هاي كوكساكي، اكو و گاستروآنتريت ويروسي.
ج) پروتوزوئرها: آميبيازيس، ژيارديازيس، بالانتيديازيس، نگلريافاولري مولد مننگوآنسفاليت آميبي و اكانتاموباي عامل مننژيت و ناراحتي تنفسي.
د) كرم‌هاي انگلي: شيستوزوميازيس، بيماري خارش شناگران، آسكاريازيس، هيداتيدوز، دراكونكولوس، بيماري ناشي از كرم قلابدار و كرم نواري ماهي.
ه) سموم توليدي از سيانوباكتري‌ها: سمومي كه ايجاد ناراحتي كبدي مي‌كنند، اين سموم توسط ميكروسيستيس، اسيلاتوريا، آنابنا و نودولاريا كه مسموميت كبدي ناشي از آنها طي 24 ساعت پس از خوردن، فرد را از پاي در مي‌آورد.
ميكروارگانيسم‌هايي كه از طريق آب آلوده به انسان منتقل مي‌شوند و داراي اهميت چشمگير بهداشتي هستند در جدول شماره 1 آمده است. در اين جدول نيز برخي از ميكروارگانيسم‌هاي فرصت طلب كه در افراد با نقص ايمني نظير كودكان، سالمندان و يا بيماران HIV مثبت ممكن است ايجاد ناراحتي كنند، ذكر شده است. در صورتي كه ارگانيسم‌هاي فرصت طلب، با تراكم زيادي در آب باشند موجب عفونت‌هاي مختلفي در پوست، مخاط، چشم، گوش، بيني و گلوي افراد حساس يا با مقاومت پايين مي‌گردند. مثال بارز اين ميكروارگانيسم‌ها پسودومونا آئروژينوزا و گونه هاي فلاوباكتريوم، آسينتوباكتر، كلبسيلا، سراتيا، آئروموناس و . . . ميباشد.
ناشناخته يا محقق نشده.
الف) طول زمان عفونت‌زايي عامل بيماريزا در 20 درجه سانتي گراد كوتاه تا يك هفته، متوسط يك هفته تا يك ماه و طولاني از يك ماه بيشتر.
ب) هنگامي كه در مقدار متداول و زمان معين عامل بيماريزا نابود شود مقاومت ندارد. مقاومت پايين است ليكن نابودي كامل عامل بيماريزا فراهم نشود از نظر مقاومت متوسط است.
ج) دز لازم براي ايجاد بيماري در 50% افراد بالغ سالم حساس، ممكن است با كمترين مقدار يك عدد واحد عفونت‌زا براي برخي ويروس‌ها باشد.
د) براساس تجارب يا برخي افراد حساس
ه) عامل اصلي عفونت پوست از راه تماس است، اما مي‌تواند در افراد مبتلا به سركوب دستگاه ايمني (ايمونوساپرسيو) يا افراد سرطاني ايجاد عفونت كند.
آلودگي آب با منشاء شيميايي
منابع آب، اغلب در بر دارنده ناخالصي‌هاي شيميايي هستند. اين ناخالصي‌ها ممكن است ناشي از آلودگي هوا، آلودگي خاك يا مواد آلاينده ناشي از فعاليت‌هاي انساني كه به صورت فضولات جامد و مايع به محيط تخليه مي‌گردد باشد. آلاينده هاي شيميايي با اشكال متفاوت كه از زباله هاي صنعتي و فضولات جامد و مايع شهري حاصل مي‌شوند منابع آب را بيش از پيش تهديد مي‌نمايند. اين آلاينده ها عبارتند از حلال‌هاي شوينده، سيانيد، فلزات سنگين، اسيدهاي آلي و معدني، مواد ازته، مواد سفيد كننده، رنگ‌ها، رنگدانه ها، سولفيدها، آمونياك، مواد سمي و انواع گوناگون تركيبات آلي كشنده موجودات زنده.
آلاينده هاي شيميايي نه تنها مي‌توانند بطور مستقيم بر سلامت انسان آسيب برسانند. بلكه از راه تجمع در آبزيان بطور غيرمستقيم هم مي‌توانند بر انسان اثر كنند نظير ماهي كه براي تغذيه انسان مورد استفاده قرار مي‌گيرد. آلاينده هاي شيميايي موجود در آب ممكن است ايجاد آسيب‌هاي سمي حاد يا مزمن درانسان نمايند. به هرحال برخي از آلاينده ها حتي در دز پايين ممكن است سلامت انسان را تحت تاثير قرار دهند يا اينكه مواجهه درازمدت انسان با برخي آلاينده ها سبب ضايعات پاتولوژيكي در انسان شود. مطالعات همه گيري شناختي، رابطه برخي ازبيماري‌ها با كيفيت شيميايي آب آشاميدني يا غذاهاي دريايي را نشان مي‌دهد. در بيماري‌هاي ناشي از آلاينده هاي شيميايي مي‌توان به عارضه متهموگلوبينميا در كودكان، مسائل مربوط به بهداشت دندان‌ها، سختي آب و بيماري‌هاي قلب و عروق و مسموميت حاد يا مزمن ناشي از تركيباتي نظير سموم دفع آفات، تركيبات فنلي، هيدروكربورهاي حلقوي، تري‌هالومتان‌ها و فلزات سنگين استناد نمود. اقدامات بهداشت محيط متمركز است بر روي موادي كه بالقوه بحال مصرف كننده مضر هستند، محدود گردد و آن دسته در مواردي كه قابليت پذيرش عمومي را تحت تاثير قرار مي‌دهند كنترل شود.
سختي آب مربوط به املاح خاصي است كه در آب وجود دارد اين املاح شامل كاتيون‌هاي كلسيم، منيزيم، استرانسيم، آهن، آلومينيوم، منگنز و مس ميباشد كه با آنيون‌هاي بيكربنات، كربنات كلرور، سولفات، سيليكات و نيترات به صورت محلول در آب وجود دارند. سختي آب را مي‌توان به صورت " خراب شدن صابون در آب" تعريف كرد. اگر مقدار زيادي آب لازم شود تا صابون كف كند مصرف كننده آب، آن را سخت به شمار مي‌آورد. اغلب سختي آب ناشي از چهار جزء ميباشد: بي كربنات كلسيم، بيكربنات منيزيم، سولفات كلسيم و سولفات منيزيم. وجود هر يك از اين تركيب‌ها موجب سختي آب ميشود، اگر چه تركيبات ديگر هم هستند اما كمتر موجب سختي آب مي‌شوند. سختي آب به صورت سختي دائم و سختي موقت نامگذاري ميشود.مجموع سختي موقت و سختي دائم را سختي كل مي‌نامند. با رويكردي ديگر، سختي را به سختي مربوط به كربنات‌ها و سختي غيركربناتي تقسيم بندي نموده اند. سختي كربناتي موقتي و سختي غيركربناتي، دائمي است. سختي موقت در اثر جوشاندن آب ته نشين ميشود و جرم داخل ظروف را تشكيل مي‌دهد، اين پديده به املاح كربنات كلسيم و منيزيم مربوط ميشود. جوشاندن آب به مدت چند دقيقه موجب تجزيه شدن بي كربنات كلسيم و منيزيم و خارج شدن CO2 و رسوب كربنات‌هاي كلسيم و سديم مي‌گردد. اماسختي مربوط به سولفات‌ها، نيترات‌هاي كلسيم، منيزيم 000 در اثر حرارت رسوب نمي‌دهند. سختي آب معمولا برحسب ميلي اكي والان در ليتر يا ميليگرم در ليتر كربنات كلسيم بيان ميشود و آب‌ها را بر اين اساس طبق جدول زير درجه بندي مي‌نمايند.
جدول ـ طبقه بندي سختي آب
طبقه يا درجه سختي آب مقدار سختي آب برحسب ميلي اكي والان
در ليتر آب (ميليگرم در ليتر) الف) سبك
ب) سختي متوسط
ج) آب سخت
د) آب خيلي سخت 1 ( كمتر از 50 ميلي گرم در ليتر)
3-1 ( 150-50 ميلي گرم در ليتر) 6-3 ( 300-150 ميلي گرم در ليتر) 6 ( بيش از 300 ميلي گرم در ليتر)
معيار آب آشاميدني از نظر سختي اين است كه آب آشاميدني بايد داراي سختي متوسط باشد. اگر سختي آب بيش از 3 ميلي اكي والان در ليتر باشد، پيشنهاد ميشود سبك گردد. سختي آب بيشتر از نظر اقتصادي اهميت دارد اگرچه طبق مطالعات انجام شده امكان رويداد بيماري‌هاي قلب و عروق در استفاده كنندگان از آب سبك بيشتر است.
ويژگي‌هاي فيزيكي يا ظاهري آب
ويژگي‌هاي فيزيكي آب نظير بو، مزه، كدورت، درجه حرارت و رنگ آب مي‌تواند آب را براي مصرف كننده نامطلوب سازد.
بو و طعم
اساسي ترين مساله در مورد آب تصفيه شده عدم داشتن بو و طعم ميباشد، بوي آب قاعدتا ارتباط نزديكي با طعم آن دارد. عوامل مختلفي در ايجاد طعم و بوي آب موثر است. ازجمله اين عوامل جلبك‌ها، تجزيه گياهان آبزي، محصولات حاصل از كلرينه نمودن آب نظير كلر و فنل‌ها و آب‌هاي راكدي كه در انتهاي سيستم توزيع ساكن مي‌مانند.
كدورت آب
پديده اي است كه ميزان زلال بودن يا شفافيت آن را مشخص مي‌كند و يكي از معيارهاي تعيين كيفيت ظاهري آب است. كدورت معمولا به علت وجود مواد معلّق در آب ايجاد ميشود. در برنامه هاي تهيه، تامين و توزيع آب بهداشتي معيار كدورت نيز مورد توجه است. و معمولا براي كدورت‌هاي قابل توجه از واحد J.T.U براي سنجش استفاده ميشود و براي كدورت‌هاي پايين از واحد N.T.U استفاده مي‌گردد.
آب خالص معمولا بي رنگ است. رنگ آب آلوده نشده مي‌تواند ناشي از مواد در حال گنديدگي زمين يا نمك‌هاي فلزي موجود در طبيعت (آهن و منگنز) باشد. آلاينده هاي صنعتي نيز مي‌توانند بوجود آورنده طيف وسيعي از رنگ‌ها در آب‌هاي پذيرنده باشند. رنگ آب معمولا با واحد هيزن كه معروف به مقياس پلاتين ـ كبالت است، بيان ميشود.
دماي آب
از آنجايي كه گوارايي آب مربوط به ميزان اكسيژن محلول در آن ميباشد هرقدر دماي آب بالاتر باشد ميزان حلاليّت اكسيژن محلول در آن كمتر خواهد بود لذا آب به اصطلاح گرم با دماي 20 درجه بالاتر اكسيژن كمتري در بر دارد و مورد رضايت مصرف كننده نيست در حالي كه آب با دماي بين 5 تا15 درجه سانتيگراد اكسيژن محلول بيشتري در خود دارد كه گوارا و مطلوب است البته دماي پايين تر از 5 درجه نيز براي نوشيدن مطلوب نيست.
غلظت يون هيدروژن در آب با معيار PH سنجيده ميشود. اين ويژگي يكي از مهم ترين خواص فيزيكو ـ شيميايي آب محسوب ميشود. زيرا گزينه بهينه در مورد بهسازي آب به PH آن بستگي دارد. در آب نزديك خلوص، غلظت يون‌هاي H+ و OH- خيلي كم و تقريبا نزديك به هم هستند، چنين آبي را خنثي گويند. كه PH آن در 25 درجه سانتي گراد حدود 7 است. در شرايطي كه غلظت يون هيدروژن بيش از يون هيدروكسيل باشد PH كمتر از 7 و آب اسيدي است در صورتي كه غلظت يون هيدروكسيل بيش از يون هيدروژن باشد PH بيشتر از 7 و آب قليايي است.
تصفيه آب
كيفيت آب‌هاي مورد نياز براي مصارف خاص به ندرت با ويژگي‌هاي طبيعي آنها مطابقت دارد. آب آشاميدني با ويژگي ذكر شده كه بايستي سالم وتميز باشد به طور طبيعي به مقدار كافي در دسترس نمي‌باشد. اكثر منابع آب از نظر كيفيت شيميايي و بيولوژيكي براي شرب مناسب نيستند و قبل از مصرف احتياج به يك سري عمليات دارند. چنين عملياتي كه به منظور متناسب سازي آب براي مصرف خاصش صورت مي‌گيرد تصفيه ناميده ميشود. تصفيه يا پالايش آب از نظر پزشكي و بهداشت اهميت زيادي دارد. از بين منابع آب، آب‌هاي سطحي ناخالصي‌هاي بيشتري در بر دارند تا آب‌هاي زيرزميني. پس اين قبيل منابع احتياج به بهسازي جدي دارند ليكن آب‌هاي زيرزميني از نظر كيفيت ميكروب شناختي براي حفظ سلامت، حداقل بايد ضدعفوني شوند و شايد برخي از آنها به خاطر داشتن پاره اي عناصر شيميايي نظير آهن و منگنز احتياج به تصفيه بيشتري داشته باشند. بطور كلي عمليات بهسازي يا تصفيه آب به يكي از طرق زير صورت مي‌گيرد.
راه هاي بهسازي آب
بهسازي آب ممكن است به چند روش فيزيكي، شيميايي، بيولوژيكي يا بعضا تركيبي از اين روش‌ها انجام شود. در مجموع با در نظر گرفتن ميزان مصرف و شرايط موجود، اغلب تصفيه آب از طرق زير انجام ميشود:
الف) جوشاندن در سطح خانوار و گروه هاي محدود جمعيتي
در اين روش جوشاندن حدود 5 دقيقه آب علاوه بر از بين بردن زيستوارك‌هاي بيماريزا سختي آب نيز تا حدودي كاهش مي‌يابد.
ب) انبار كردن آب
كه براي اجتماعات كوچك و بزرگ قابل اجرا است. آب در منبع اصلي در مخازن طبيعي يا مصنوعي براي مدتي نگهداري ميشود، جلوگيري از آلودگي بعدي بايستي مورد توجه باشد. انبار كردن آب به مقدار قابل ملاحظه اي ناخالصي‌هاي معلق آب را كاهش مي‌دهد. اين فرايند متابعت از روند طبيعي حذف آلودگي‌ها ميباشد. ذخيره نمودن آب براي مدتي، از چند ديدگاه مورد تامل است.
1) از نظر فيزيكي، كاهش مواد معلق از طريق ته نشيني كه مواد معلق موجود در آب در اثر قوه ثقل ته نشين مي‌شوند، تجربه نشان مي‌دهد در 24 ساعت اوليه حدود 90% ناخالصي‌هاي معلق ته نشين مي‌گردند. در نتيجه فرايند تصفيه درمراحل بعدي آسان تر ميشود. 2) از نظر شيميايي، در مدت ذخيره سازي آب ممكن است برخي تغييرات شيميايي و بيوشيميايي روي دهد. بيكربنات‌ها تجزيه شده و توليد انيدريك كربنيك نمايند، گازهاي سمي نظير آمونياك، هيدروژن، سولفوره و انيدريد كربنيك از آب خارج مي‌شوند. مواد آلي موجود در آب خام در اثر فعاليت‌هاي ميكروبي به كمك اكسيژن محلول در آب تجزيه و تثبيت مي‌شوند و در نتيجه، مواد آلي فساد پذير، به مواد معدني تبديل مي‌گردند. 3) از نظر زيست شناختي، موجودات زنده بيماريزاي موجود در آب خام در اثر عوامل مختلف رو به كاهش گذاشته و شمار قابل توجهي از آنها نابود مي‌شوند. تجربه نشان مي‌دهد با انبار كردن آب رودخانه در مدت 7ـ5 روز اول تا 90% ميكروب‌ها كاهش مي‌يابند و اين يكي از مزاياي ذخيره كردن آب است. مدت نگهداري بهينه آب 14ـ10 روز است ليكن از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست ضمنا احتمال رشد جلبك‌ها و تغيير كيفيت فيزيكي آب وجود دارد. ج) پالايش آب
معمولا در سطح وسيع تر از مصرف خانوار، يعني اجتماعات كوچك و بزرگ در صورتي كه منابع آب سطحي باشد پس از انبار كردن پالايش ميشود. پالايش آب دومين مرحله بهسازي آب و در واقع مهم ترين مرحله آن است زيرا اكثر قريب به اتفاق ميكروب‌ها (99%ـ98%) در مرحله پالايش از بين مي‌روند و ديگر ناخالصي‌ها معلق و احيانا بينابين از آب گرفته ميشود.
پالايش آب آشاميدني از طريق دو نوع پالايه يا صافي انجام ميشود يكي پالايه شني كند و ديگري پالايه شني تند يا مكانيكي است.
پالايه يا صافي شني كند
تقريبا در سراسر جهان متداول است، به عنوان روش استاندارد براي بهسازي آب در سطح اجتماعات كوچك و موسسات با مصرف محدود كاربرد دارد. مهمترين بخش صافي شني كند، بستر شني آن است كه ارتفاعي در حدود 2/1 متر دارد.
براي ساختن اين نوع صافي، حوض‌ها يا مخازني از بتون ساخته و در كف آن مجاري فرعي و اصلي با آجر، تمبوشه (سفالي) يا لوله براي خروج آب تعبيه مي‌نمايند و بر روي آنها به ترتيب سنگ ريزه و شن نرم مي‌ريزند و دانه هاي شن با دقت بسيار برگزيده مي‌شوند بطوري كه ترجيحا گرد باشند و قطر موثر آن‌هابين 15/0 تا 35/0 ميلي متر باشد. شن‌ها لازم است تميز و عاري از خاك رس ومواد آلي باشند. آب هدايت شده يا ذخيره شده بر روي صافي به كمك نيروي ثقل از خلل و فرج قشرهاي ماسه و شن و سنگ ريزه عبور كرده و بوسيله مجاري زير صافي جمع آوري ميشود.
سطح بستر صافي‌هاي كند از وسعت قابل توجهي برخوردارند به طوري كه يك متر مكعب بستر صافي، سطحي در حدود 15000 متر مربع دارد. آب به آهستگي دربين ماسه تراوش مي‌كند (فرايند عبور بيش از 2 ساعت به طول مي‌انجامد) ودر طي عبور خالص سازي از طريق چند فرايند صورت مي‌پذيرد كه عبارتند از پالايش مكانيكي، ته نشيني، جذب سطحي، اكسيداسيون بيوشيميايي كه هر يك سهم ويژه اي در بهسازي آب دارند. بازدهي اين صافي بطور معمول 4/0ـ1/0 متر مكعب آب در ساعت در متر مربع سطح ميباشد.
لايه زيستي تشكيل شده بر روي سطوح بستر، فعاليت زيست شناختي بسيار خوبي در بهسازي آب دارد. در ابتداي فعاليت صافي، عمل تصفيه مكانيكي است. بطوري كه نمي‌توان به آن عنوان صافي كند داد، ليكن بتدريج در زمان كوتاهي لايه اي از يك توده حياتي بر روي سطوح بستر، رشد مي‌كند كه به نام لايه زيستي Schmutzdecke يا لايه زيست شناختي لجني لزج باكتريايي ناميده ميشود. اين لايه زيست شناختي ژلاتيني شكل كه شامل رگه هاي جلبك و اشكال پر شمار حيات ازجمله پلانكتون‌ها، دياتومه ها و باكتري‌ها است، تشكيل لايه اي زيستي به عنوان "عمل كردن يا به كار آمدن" صافي شناخته ميشود. ديگر قسمت‌هاي پالاي شني كند عبارت است از دستگاه زه كشي كف صافي، شير كنترل، مخزن برداشت آب كه در كتب مرجع بهسازي آب به تفصيل آمده است.
مزاياي صافي شني كند
1 ـ آسان بودن ساخت و بهره برداري
2 ـ ارزان تر بودن نسبت به صافي تند 3 ـ كيفيت فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكــي آب تصفيه شده، بسيار خوب است و كارايي آن در حذف ميكروب‌ها 9/99 تا 99/99 درصد ميباشد و E. coli را 99 تا 9/99 درصد كاهش مي‌دهد. در صافي شني كند پيش تصفيه صورت نمي‌پذيرد وازمواد منعقد كننده استفاده نمي‌شود. به همين دليل آب مورد استفاده بايستي كدورتي كمتر از 10 واحد J.T.U داشته باشد.
پالايه شني تند
پالاي شني تند در اواخر قرن نوزدهم بكار گرفته شد و اولين بار در سال 1885 در ايالات متحده آمريكا نصب گرديد. پس از آن اين نوع فن آوري بهسازي آب در كشورهاي صنعتي، مورد توجه قرار گرفت. در حال حاضر دو نوع پالاي شني تند مورد استفاده است يكي صافي شني تند كه با قوه ثقل، جاذبه كار مي‌كند ونوع دوم صافي شني تند كه با فشار، كار مي‌كند. در هر دو نوع پالايه مراحل انعقاد، اختلاط و لخته سازي، ته نشيني و پالايش به ترتيب صورت مي‌گيرد.
بستر صافي داراي سطحي در حدود 90ـ80 متر مربع است كه در آن شن محيط پالاينده است. حجم فعال بخش شني بين 2ـ6/0 متر معكب و عمق بستر شني بطور معمول نزديك به يك متر است. در زير بستر شني لايه اي از سنگ ريزه به ارتفاع 4/0ـ3/0 متر است. سنگ ريزه ها در نگهداري بستر شني كمك مي‌كنند و امكان مي‌دهند كه آب پالايش شده به سوي قسمت زه كشي آزادانه جريان يابد. عمق در بخش بالاي بسترشني 5/1ـ1 متر است. ميزان پالايش 15ـ5 متر مكعب به ازاي هر متر مربع سطح پالايه در هر ساعت است.
مزاياي پالاهاي شني تند
مزاياي پالايه هاي شني تند نسبت به پالايه هاي شني كند عبارت است از:
1 ـ بسترهاي شني تند سطح كمتري را اشغال مي‌كنند 2 ـ پالايش‌هاي سريع انجام ميشود و حدود 50ـ40 برابر سريع تر از پالايه هاي شني كند است. 3 ـ شستن پالايه آسان است 4 ـ عمليات آن انعطاف پذير است د ـ استفاده از اشعه ماوراء بنفش (U.V)
پرتوهاي فرابنفش به علت خاصيت ميكروب كشي كه دارند در بهسازي آب آشاميدني موسسات، بيمارستان‌ها، هتل‌ها و كاخ‌ها بكار مي‌رود. اگر چه اين فرايند فيزيكي در نابودي خرده زيستمندهاي آب آشاميدني موثرند، ولي به علت معايب زير بكارگيري آنها محدود است:
محدوديت‌هاي استفاده از پرتوهاي فرابنفش
1 ـ مقرون به صرفه نبودن مخصوصا براي مقادير بالا از نظر حجمي
2 ـ اثر ميكروب كشي ابقايي ندارد 3 ـ رنگ و كدور مانع گندزدايي پرتوهاي فرابنفش ميشود
لازم به ذكر است بهسازي يا خالص كردن آب در مقادير محدود يا براي مصارف خانوار و جمعيت‌هاي كوچك از طريق جوشاندن، گندزدايي شيميايي و پالايش انجام ميشود و اقدامات محافظتي در خصوص استخرهاي شنا و ديگر تفريحگاه هاي آبي نظير رودخانه ها و سواحل نيز طبق دستورالعمل‌هاي محلي و استانداردهاي ملي نيز صورت مي‌گيرد.
2 ـ تصفيه شيميايي
اگرچه درمراحل مختلف تصفيه آب براي سبك كردن، حذف موادسمي، منعقدسازي از مواد شيميايي به عنوان لخته ساز و كمك منعقدكننده استفاده ميشود. ولي متداول ترين ماده شيميايي كه در تصفيه آب كاربرد دارد كلر و تركيبات آن ميباشد. كلرزني (Chlorination) به صورت معمول آخرين مرحله بهسازي آب است. اين فرايند، مهم ترين پيشرفتي است كه در عمل تصفيه آب حاصل شده است. كلرزني مكمل پالايش است زيرا علاوه براز بين بردن عوامل ميكروبي بيماريزا از آلودگي ثانويه ميكروبي نيز جلوگيري مي‌كند. اما كلر در مقدار متداول آن بر هاگ ميكروب‌ها، تخم و كيست انگل‌ها و بعضي ويروس‌ها تاثيري ندارد. كلر علاوه براثر گندزدايي كه دارد به علت داشتن ويژگي اكسيدكنندگي آن عناصري نظير آهن، منگنز، هيدروژن سولفيد و سيانور را اكسيده مي‌كند. بعضي از عوامل مولد بو و طعم نامطبوع را از بين مي‌برد.
چگونگي اثر گندزدايي كلر
كلر افزوده شده به آب، منجر به تشكيل اسيد كلريدريك و اسيد هيپوكلرو ميشود. اسيد هيپوكلرو موثرترين تركيب كلردار براي گندزدايي آب ميباشد. هرچه قدر PH آب پايين باشد اثر گندزدايي آن بيشتر ميشود، زيرا در PH نزديك 7 اسيدهيپوكلرو بيشتر توليد مي‌گردد و در PH حدود 5/8 اثر گندزدايي كلر، ضعيف خواهند شد. خوشبختانه بيشتر آب‌ها داراي PH = 5/7-6 هستند.
مباني كلرزني
براي حصول اطمينان از درستي كلرزني قواعد زير بايستي رعايت شود:
1 ـ آب مورد گندزدايي، صاف و بدون كدورت باشد. 2 ـ كلر مورد نياز آب مشخص گردد، نقطه شكست كلر و كلر باقي مانده آزاد حائز اهميت است. 3 ـ در هر حال زمان تماس حدود يك ساعت براي ازبين بردن زيستوارك‌هاي حساس در مقابل كلر منظور گردد. 4 ـ حداقل كلر باقيمانده پس از يك ساعت 5/0 ميلي گرم در ليتر پيشنهاد ميشود. اين مقدار در همه گيري‌هاي بيماري‌هاي روده تا 1 ميلي گرم در ليتر نيز توصيه شده است. 5 ـ مقدار كلر مورد نياز هر نوع آب برابر خواهد بود با مقدار كلري كه به آب اضافه ميشود تا پس از يك ساعت مقدار 5/0 ميلي گرم در ليتر كلر باقي مانده داشته باشد. روش كلرزني
با توجه به حجم آب مورد گندزدايي و وسعت پروژه، روش كلرزني تعيين مي‌گردد. كلر ممكن است به يكي از اشكال زير در دسترس باشد:
الف) گازكلر Cl2
ب) كلرامين NH2 Cl و NHCl2
ج) پركلرين High Test Hypochlorit) H.T.H)
د) دي اكسيد كلر Clo2
كلر اولين ماده انتخابي در گندزدايي آب است زيرا ارزان، موثر و كاربرد آن بسيار ساده است. براي جلوگيري از آثار سمي آن توسط دستگاه كلرزني به آب اضافه ميشود. تركيب آمونياكي كلر نيز براي گندزدايي آب به كار مي‌رود ليكن اثر آن كندتر از اثر كلر است اين امر باعث محدوديت استفاده از آن شده است.
پركلرين يا H.T.H يا هيپوكلريت پر قدرت، يكي از تركيبات كلسيم است كه 70ـ60 درصد كلر دارد. محلول ساخته شده از H.T.H و تركيبات ديگر كلردار براي گندزدايي آب بكار مي‌رود.
ـ پركلرين Ca(OCL)2 به صورت پودر يا كريستال ريز در بسته هايي با وزن مشخص تهيه و توزيع مي‌گردد.
ـ گرد سفيد كلر CaOCL2 كه كلر قابل استفاده آن 39ـ5/33% است.
ـ محلول هيپوكلريت سديم Naocl كه داراي 5ـ3 و 16ـ10 درصد وزني كلر قابل استفاده است.
به هر حال علي رغم تركيبات جانبي كلر با مواد آلي آب و خطرات احتمالي آن براي سلامت هنوز كلر به عنوان يك ماده شيميايي گندزدا براي بهسازي آب آشاميدني مورد استفاده است.
آزمايشات تعيين كيفيت آب آشاميدني
براي تعيين كيفيت آب، آزمايشات شيميايي و ميكروبي آب انجام ميشود و آنچه كه قبل از انجام آزمايش مهم است نمونه گيري صحيح از نظر تعداد و تكرار نمونه گيري است: نمونه ها بايستي متناسب با اهداف تهيه و تامين آب آشاميدني سالم باشد.
استانداردسازي
استاندارد نمودن هر محصولي يعني تطابق آن با نيازها و خواست‌هاي منطقي مصرف كنندگان، رواج دادن پذيرش عمومي محصولي براي عامه به گونه اي كه در قالب هزينه اثربخشي بدون عوارض وعواقب ناخوشايند مورد مصرف يا استفاده مردم قرار گيرد. مثلا در مورد آب آشاميدني، استاندارد مواد آلوده كننده براي ارزيابي خطراتي است كه ممكن است در نتيجه آب آلوده متوجه انسان گردد. اصولا استانداردها از محلي به محل ديگر و از كشوري به كشور ديگر در حال تغيير است، ليكن كشورهايي كه تاكنون استاندارد مدوني براي خود تهيه نكرده اند، استاندارد سازمان جهاني بهداشت را ملاك قرار مي‌دهند. معمولا دو نوع استاندارد براي مقاصد بالا متصور است: استاندارد اوليه كه مقامات مسئول بايد براي حفظ بهداشت عمومي و جلوگيري از آثار مواد آلوده كننده اقدامات جدي به عمل آورند، درحاليكه در استانداردهاي ثانويه، بايد تدابير لازم براي ارتقاء بهداشت عمومي، به عمل آيد.
آزمايش‌هاي آب
مشخص كردن اينكه آب آشاميدني، داراي چه وضعي باشد كار ساده اي نيست، از آنجا كه آبي كه در اختيار ما قرار مي‌گيرد محصولي ساختگي نمي‌باشد، نمي‌توان اختصاصات ثابتي را براي آشاميدن در نظر گرفت. لذا احتمالا بايستي اعمالي بر روي آب انجام گيرد تا قابل شرب گردد. اين تغييرات كه به نام مجموعه اعمال تصفيه، ناميده ميشود، آب را از نظر فيزيكي و شيميايي و ميكروبي، مناسب مصرف مي‌سازد. آزمايشات فيزيكي و شيميايي آب طبق روش‌هاي استاندارد آزمايشات كيفي آب براي تعيين كيفيت آب آشاميدني، صورت مي‌گيرد.
بررسي احتمالي آلودگي ميكروبي منابع آب آشاميدني در اين درس مورد بحث و گفتگو قرار گرفته و روش‌هاي نمونه برداري از منابع آب و آزمايشات باكتريولوژي مورد مطالعه ميباشد. آزمايش‌هاي ميكروبي آب، كيفيت آب را جهت آشاميدن و ساير استفاده ها مشخص مي‌سازد. اين آزمايشات، درجه آلودگي آب به فضولات انساني و حيواني را مشخص مي‌سازد. امروزه روش‌هاي پيشرفته اي وجود دارد كه امكان تعيين باكتري‌هاي بيماري زا را در آب فراهم ساخته است ولي از آنجايي كه جدا كردن آنها از نمونه هاي آب مشروب به صورت كار روزمره عملي دشوار است جستجو و شمارش ميكروب‌هاي انديكاتور به عوض ميكروب‌هاي بيماري زا انجام مي‌گيرد.
دكتر علي الماسي
جواب بصورت نقل قول
