تأثیر فاضلاب‌ها بر انواع منابع آبی

1-1-1 اثر فاضلاب بر رودخانه‌ها

هنگامی که یک ماده آلی مانند فاضلاب خام به رودخانه ریخته می‌شود، تغییرات چشمگیری در پایین دست رودخانه از محل ورود فاضلاب رخ می‌دهد. مواد آلی فاضلاب با اکسیژن آب ترکیب شده در نتیجه سرعت مصرف اکسیژن به مراتب بیشتر از زمانی است که آلودگی به آن‌ها وارد نشده است و اکسیژن محلول آن کاهش می‌یابد. همچنین سرعت هوادهی یا انحلال اکسیژن هوا در آب با افزایش مواجه می‌شود. اما انحلال اکسیژن به اندازه‌ای نیست که بتواند از کاهش اکسیژن رودخانه جلوگیری نماید. در چنین شرایطی می‌گویند رودخانه بی‌هوازی شده است به هر حال، اغلب غلظت اکسیژن آب به صفر تقلیل نیافته و رودخانه مجدداً به حالت اول بر می‌گردد بدون اینکه در شرایط بی‌هوازی قرار گیرد [8].

اثر فاضلاب در غلظت اکسیژن رودخانه را می‌توان به‌وسیله فرمول‌های ریاضی تخمین زد. اساس فرض بر این است که در هر نقطه‌ای از رودخانه یک تعادل اکسیژن وجود دارد و این حد تعادل به‌وسیله میزان اکسیژن مصرفی میکروارگانیزها و انحلال اکسیژن هوا در آب مشخص می‌شود. سرعت مصرف یا کاهش اکسیژن به‌وسیله رابطه زیر تعیین می‌شود.

به طوری که L مقدار اکسیژن لازم برای تجزیه مواد آلی بر حسب میلی گرم در لیتر است که به نام مقدار اکسیژن لازم برای واکنش‌های بیوشیمیایی (BOD) خوانده شده، Y مقدار اکسیژن مصرفی میکروارگانیزها در هر لحظه‌ای از زمان، که بر حسب میلی گرم در لیتر بیان شده و K₁ ثابت مصرف اکسیژن روزانه است و برای یک فاضلاب به خصوص، ثابت فرض می‌شود و به ترکیبات زائد، درجه حرارت و غیره بستگی دارد [9, 10].

زمانی که شرایط بی‌هوازی در رودخانه فراهم می‌شود گازهایی از قبیل: هیدروژن سولفوره و متان تشکیل می‌شود و به صورت حباب به طرف سطح حرکت می‌کند، حباب‌ها حین حرکت به طرف بالا به ذرات بزرگ مواد جامد سیاه رنگ به نام لجن چسبیده و آن‌ها را در سطح آب شناور نگه می‌دارد. بنابراین وجود بوی گاز هیدرژن سولفوره از فاصله‌ی دور مشخص است که دال بر شرایط بی‌هوازی رودخانه می‌باشد.

رنگ رودخانه معمولاً سیاه است و وجود رشته‌های طویل که به صخره‌ها چسبیده و معمولاً به صورت توده لزج و ژلاتینی در جهت پایین آب رودخانه مواجه هستند دو نشانه مشخص دیگر شرایط بی‌هوازی رودخانه می‌باشند.

فاضلاب‌ها بر موجودات آبزی نیز اثر می‌گذارند به طوری که نوع و تعداد آن‌ها بعد از محل ورود فاضلاب به رودخانه تغییر می‌کند. افزایش کدورت، رسوب و غلظت کم اکسیژن محلول باعث کاهش زندگی ماهی‌ها می‌شود. فقط چند نوع ماهی مخصوص می‌توانند در این شرایط به حیات خود ادامه دهند و چون مواد غذایی فراوان می‌باشد، بنابراین تعداد آن‌ها بسیار افزایش می‌یابد. ماهی‌های کپور و گربه ماهی می‌توانند در آب‌های کاملاً آلوده زنده بمانند و حتی در صورت لزوم می‌توانند از اکسیژن سطح آب نیز استفاده نمایند. از طرف دیگر، ماهی غزل آلا به آب بسیار خالص، پاک و خنک نیاز دارد و به آلودگی هوا بسیار حساس است.

عکس العمل رودخانه متناسب با نوع فاضلاب ورودی است. واکنش‌های فوق الذکر رودخانه به آلودگی زمانی اتفاق می‌افتند که مواد آلی آلاینده به سرعت تجزیه شوند و چنانچه ترکیبات آلاینده برای موجودات آبزی سمی باشند، تعداد و نوع میکروارگانیزم‌های نقطه زیر محل ورود آلودگی به رودخانه نیز کاهش می‌یابد. اکسیژن محلول آب کاهش نیافته و حتی ممکن است سیاه‌تر شود. به طور کلی انواع مختلف آلودگی وجود دارد و رودخانه به طور متفاوتی به هر آلودگی عکس العمل نشان می‌دهد [11].

1-1-2 اثر فاضلاب بر دریاچه‌ها

اثر آلودگی بر دریاچه‌ها از چند نظر با رودخانه‌ها دارای تفاوت می‌باشد. نور و حرارت اثر قابل ملاحظه‌ای بر یک دریاچه دارند و این دو عامل باید در تمام تجزیه و تحلیل‌های زیست‌محیطی گنجانده شوند. اغلب درجه حرارت، اثر عمیقی بر دریاچه می‌گذارد. وزن مخصوص آب در 4 درجه سانتیگراد حداکثر می‌باشد (بنابراین، آب سردتر و یا گرم‌تر از آب 4 درجه سانتیگراد، سبک‌تر بوده در نتیجه یخ در آب غوطه‌ور می‌ماند).

آب حرارت کم را هدایت می‌کند و معمولاً درجه حرارت آب دریاچه‌ها در فصول مختلف سال دستخوش تغییر می‌شود. در طول زمستان، فرض بر این است که آب دریاچه منجمد نمی‌شود، اغلب درجه حرارت آب با عمق دریاچه ثابت است. با گرم شدن هوا لایه‌های فوقانی آب دریاچه تدریجاً گرم می‌شوند و چون قابلیت هدایت حرارت آب کم می‌باشد و آب گرم‌تر، سبک‌تر است، بنابراین یک افت حرارت مشخص (منحنی شیب‌دار حرارت) به نام طبقه‌بندی حرارتی تشکیل می‌شود. این طبقات حرارتی اغلب خیلی با ثبات بوده و تا فصل تابستان باقی می‌مانند. لایه فوقانی آب به نام اپی لیمنیون، لایه میانی متا لیمنیون و لایه زیرین  هیپو لیمنیون خوانده می‌شود. نقطه‌ی انحنای منحنی ترموکلاین نامیده می‌شود [12].

آب فقط در یک منطقه مشخص گردش می‌نماید، بنابراین فقط مقدار محلولی از مواد شیمیایی و زیستی، شامل اکسیژن محلول، در این لایه‌های حرارتی انتقال می‌یابند. با فرا رسیدن هوای سرد، لایه فوقانی آب به تدریج سرد شده و فرو می‌شیند. این گردش آب را برگشت پاییز می‌خوانند. همچنین در بهار نیز اغلب آب برگردانده می‌شود. رودخانه‌هایی که آب دریاچه را تأمین می‌نمایند، مقداری کربن، فسفر و ازت به صورت ترکیبات کم انرژی یا مواد آلی دارای انرژی زیاد، به دریاچه می‌ریزد. جلبک‌ها به کمک انرژی خورشید از کربن، فسفر و ازت، ترکیبات  دارای انرژی تغذیه کرده و رشد می‌یابند [13].

جدول 1-1 مقایسه خواص فیزیکو-شیمیایی آب زیرزمینی و رودخانه [14]

معمولاً نسبت کربن: ازت: فسفر برابر 1 : 16 : 100 برای رشد جلبک‌ها در آب لازم است. به عبارت دیگر 16 قسمت ازت و 100 قسمت کربن برای هر یک قسمت فسفر لازم است تا جلبک‌ها رشد نمایند. چنانچه مقادیر فوق الذکر برای هر قسمت فسفر بیش از اعداد فوق باشد، در این صورت می‌گویند ازت و کربن به مقدار اضافی هستند، بنابراین غلظت فسفر باید عامل محدود کننده رشد جلبک‌ها شود. اگر چه این شرایط در بسیاری از دریاچه‌ها وجود دارد ولی دریاچه‌هایی نیز وجود دارند که حاوی مقدار زیادی فسفر می‌باشند و مشکلات کمی از نظر رشد توده‌های لزج و ژلاتینی جلبک‌ها دارند. برعکس در بعضی از دریاچه‌ها که مقدار کمی فسفر دارند رشد جلبک‌ها سریع بوده و مواجه با مشکلات بسیار جدی جلبک‌ها هستند.

ضمناً شواهدی وجود دارند که نشان می‌دهند ازت عامل محدود کننده رشد جلبک‌ها در آب‌های شور مانند آب خلیج‌ها است. به طور کلی باید این نکته را تذکر داد که در این لحظه نمی‌توان فقط یک ترکیب شیمیایی را عامل اصلی اتروفیکاسیون[1] معرفی کرد، بلکه باید گفت که واکنش میان بسیاری از آلاینده‌های آب علت آلودگی آن می‌باشد [15]. در پژوهشی تفاوت خواص فیزیکو-شیمیایی آب زیرزمینی و آب‌سطحی (رودخانه) مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج آن در جدول 1-1 ارائه شده است [14]. همانطور که در جدول مشخص است، غلظت املاح و نیز ترکیبات مختلف در آب رودخانه نسبت به آب زیرزمینی در سطوح بالاتری است که این امر ناشی از تماس رودخانه در مسیر عبوری خود با مناطق مختلف و انحلال ترکیبات در آن است.

1-1-3 اثر فاضلاب بر دریاها

اکسیژن محلول آب دریا حدوداً 20% کمتر از آب تازه است. آب دریا به علت داشتن املاح محلول زیاد قدرت دریافت و جذب فاضلاب را به میزان آب‌های معمولی ندارد. در صورت ورود فاضلاب فعل و انفعالاتی اتفاق می‌افتد که باعث ایجاد مواد معلق می‌شود. این فعل و انفعالات باعث پیدایش رنگ شیری در آب خواهد شد. مواد ته نشین شده فاضلاب در کف دریا باعث ایجاد لایه ی لجن در آنجا شده که پس از مدتی با آزاد نمودن گاز سولفید هیدروژن باعث تولید بوی تعفن می‌شود.

به علت بالا بردن وزن مخصوص آب دریا نسبت به فاضلاب و بالاتر بودن دمای فاضلاب نسبت به آب دریا، فاضلاب، ورودی به دریا، به طرف سطح آب حرکت نموده و پس از تجمع، ایجاد یک لایه نازکی در سطح آب دریا می‌نماید و این لایه نازک در مدت کوتاه حدود چند روز به فواصل دورتری از محل تخلیه حرکت نموده و منجر به آلوده شدن سطح وسیعی از دریا می‌شود [16]. به منظور محاسبه سطحی از دریا که در اثر تخلیه دریا فاضلاب آلوده می‌شود می‌توان از رابطه تجربی زیر استفاده نمود:

که در این رابطه A سطح آلودگی به هکتار و P جمعیت آلوده کننده به هزار نفر است. در صورتی که در نقطه‌ای بهترین گزینه دفع فاضلاب یا پساب، دفع آن در دریا باشد، بایستی به مواد زیر توجه کافی مبذول داشت:

• فاضلاب باید فقط در لایه‌های عمیق دریا تخلیه شود.
• فاضلاب نباید در سطح دریا تخلیه شود بلکه باید حداقل در 3 تا 4 متری از سطح آب دریا تخلیه شود.
• لوله تخلیه فاضلاب یا پساب در دریا باید دارای فونداسیون سخت و سنگی باشد.
• قبل از تصمیم به تخلیه فاضلاب در دریا باید با دو جهت آن، سرعت حرکت و جریان آب دریا در نظر گرفته شود و محل تخلیه باید در جایی قرار گیرد که جریان آب دریا فاضلاب را به دورتر از سواحل و محل تخلیه انتقال دهد.

[1] eutrophication

تصنیف نت

فروشگاه اینترنتی تصنیف نت به منظور فراهم آوردن بستری مناسب جهت برقراری ارتباط با مشتریان عزیز راه اندازی شده است. این فروشگاه اینترنتی متفاوت از هر آن چیزی است که شما از یک فروشگاه اینترنتی تصور دارید. تمامی محصولات از جمله: لوازم التحریر ، نوشت افزار ، لوازم جانبی کامپیوتر ، خدمات آموزشی ، خدمات کامپیوتری و خدمات چاپ و صحافی و... در فروشگاه تصنیف نت قابل عرضه می‌باشد.