مقاله حاضر به بررسی حداکثر مقدار  مجاز مواد شیمیایی موجود در آب مصرفی در بخش های مختلف از جمله بخش کشاورزی، صنعتی و... می پردازد و هریک از املاح و جامدات موجود در آب را به طور جداگانه بررسی کرده و بیان می کند در صورت اینکه این مواد در آب مصرفی بیش از حد مجاز باشند از نظر بهداشتی چه مشکلاتی می تواند پدید آید و روش هایی برای کاهش میزان املاح پیشنهاد می دهد.

 

ردیف

نوع ترکیب

حداکثر مجاز بر حسب میلی گرم در لیتر(mg/l)

1

کل مواد جامد محلول (TDS)          

(1500)

2

سختی کل           caco 3

 (500)

3

کلرور                  CL

400

4

سولفات               so4

400

5

هیدروژن سولفوره     H2S

5%

6

آهن                    Fe

3/0

7

منگنز                 Mn

5/0

8

آلومینیوم              AL

2/0

9

روی                  zn

3

10

مس                  cu

1

11

نیترات              NO3

(4)(50)

12

نیتریت             NO2

(4)(3)

13

کلسیم                 ca

250

14

منیزیم               Mg

50

15

آمونیاک            NH3

5/1

16

سدیم                Na

200

کدورت سنجی

کدورت یا کمبود شفافیت در آب، بـه دلیل وجود مواد معلق یا کلوئیدی در آب آشامیدنی می باشد. کدورت موجب پراکنده شدن و یا جذب نور تابیده بـه آن می شود. برای اندازه گیری میزان کدورت، ابتدا نمونه را کـه داخل بطری می بـاشـد بهم می زنیم تا ذرات آن بصورت معلق در بیایند بعد مقداری مشخص از آب را داخل سـل کدورت سنج می ریزیم و سپس نمونه را توسط دستگاه اسکن می نماییم (واحـد آن NTU می باشد) ،کدورت بیش از ۵ واحد معمولا برای مصرف شرب مناسب نیست.

از روش هـای کاهش کدورت در آب را می تـوان روش های فیلتراسیون ساده، انعقاد، تـه نشینی، صافی و فیلتراسیون غشایی نام برد.

PH  سنجی

PH معیـاری بـرای سنجش اسیـدی بـودن یـا قـلـیـایـی بـودن مـحـلـول می بـاشـد. 

برای آب خالص در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد که در آن    است، 7=PH

می باشد و بیانگر حالت خنثی است. هـرچـه PH از ۷ کمتر باشد نشان دهنده بـالا رفتن غلظت یـون H+ و در نتیجه اسیدی بودن محلول است و برعکس، هرچه PH از ۷ بیشتر شود نشانگر بالا رفتن غلظت یون OH است و قلیایی بودن محلول را نشان می دهد. با توجه به رابطه فوق PH می تواند از صفر تا چهارده تغییر کند؛ همچنین مقدار PH به دما بستگی دارد و با تغییر دما مقدار یونیزه شدن آب تغییر می کند.

برای سنجش و اندازه گیری PH آب شرب، ۱۰۰ میلی لیتر آب داخل بشر ریخته و سپس توسط دستگاه PH سنج مقدار آن مشخص می گردد. PH آب قابل شرب در محدوده ۹ – ۵٫۶ می باشد.

هدایت سنجی (ٍٍEC)

مقدار هدایت الکتریکی آب نشان دهنده میزان وجـود املاح در آب است. بهتریـن روش بـرای تشخیص نمونه آب و فاضلاب، سنجش میزان هـدایـت الکتریکی می بـاشـد زیرا آنیون ها و کاتیون های موجود در فاضلاب بیشتر از آب می باشد. در سنجش هدایت الکتریکی کـه حساس ترین آزمایش می باشد نمونه باید تا زمانی بـا الکترود دستگاه در تماس باشد که عـدد ثابت و دقیقتـری را نشان دهد و واحد آن میکروزیمنس بـر سانتی متر می باشد

کل مواد جامد محلول (Total dissolved solids (TDS))

اندازه‌گیری محتوای ترکیبی از تمام موادآلی و غیر آلی موجود در یک مایع در مولکولی، یونیزه  یا میکرو گرانول (سلول کلوئیدی) است. تی دی اس را نمی‌توان به عنوان معیار اصلی مشخص کننده کیفیت آب در نظر گرفت و بیشتر درجه شفافیت آب را مشخص می‌کند. منظور از TDS کل مواد جامد محلول در آب است که برابر مجموع غلظت همه یونهای موجود در آب می‌باشد. مواد محلول در آب ممکن است از نظر ماهیت «آلی» یا «معدنی» باشند.

مواد غیر آلی (معدنی) حل شده در آب شامل:  مواد معدنی ، فلزات و گازها می‌باشند. بعضی از مواد آلی به صورت ذرات کلوییدی هستند اما بیشتر مواد آلی به صورت محلول هستند. آلاینده‌های آلی ممکن است باعث بو، رنگ و طعم نامطبوع آب شوند.

مواد حاصل از تجزیه گیاهان، مواد شیمیایی آلی و گازهای آلی، اجزای آلی محلول در آب را تشکیل می‌دهند.

بسیاری از مواد حل شده در آب نامطلوب هستند. مواد معدنی، گازها و مواد آلی حل شده در آب ممکن است موجب بروز رنگ، طعم و بوی نامطلوب شوند. برخی از ترکیبات شیمیایی ممکن است سمی باشند و برخی از اجزای آلی محلول به اثبات رسیده است که سرطانزا هستند. البته باید توجه داشت که تمامی مواد محلول در آب نامطلوب نیستند. اما میزان مواد محلول مطلوب در آب بسیار اندک است.

واحد سنجش TDS، میلی گرم بر لیتر Mg/l می‌باشد که از آن با اصطلاح PPM یاد می‌کنند.

برای اندازه گیری TDS هدایت الکتریکی (EC ) آب را اندازه گیری می کنند   TDS(mg/l) = 640 EC(ds/m)

میزان کل جامدات محلول در آب از دو نظر قابل بررسی است:

مقدار مجاز: حداکثر مقدار مجاز TDS  آب آشامیدنی در استاندارد آب شرب ذکر شده است. این مقدار در استاندارد آب شرب ایران ۱۵۰۰ و در شرایط ویژه ۲۰۰۰ میلی گرم در لیتر ذکر شده است.

مقدار مطلوب: مقدار مطلوب کل جامدات محلول در آب در استاندارد ذکر نشده است. اما آنچه که مسلم است هرچقدر ناخالصی‌های محلول در آب (خصوصاً آن دسته از ناخالصی‌ها که برای بدن مضر هستند نظیر نیترات) کمتر باشد آب گواراتر و سالم تر خواهد بود. از طرفی کاهش TDS ممکن است تغییر طعم آب را به دنبال داشته باشد و از آنجا که طعم و مزه آب یک پارامتر نسبی است و برای مصرف کنندگان مختلف متفاوت است، آستانه تغییر مزه نیز قابل اندازه گیری نبوده و لذا در استاندارد ذکر نشده است.

با این توضیحات، مشخص می‌شود که ممکن است مقدار ناخالصی‌های محلول در یک نمونه آب، از مقدار استاندارد تجاوز نکرده باشد، اما از نظر مصرف کننده آن نمونه مطلوبیت لازم جهت مصرف را نداشته باشد.

برای اندازه گیری tdsآب ازروش حرارت استفاده می­کنیم ودراین روش اب رادریک بوته چینی میریزیم وحرارت می دهیم برروی گرمکن الکتریکی تا دمای ۱۰۳-۱۰۵ درجه سلسیوس وبعد باقی مانده جامد رانیز درکوره الکتریکی به مدت بیست دقیقه تادمای ۵۰۰-۵۵۰درجه حرارت می­دهیم ونمونه باقیمانده را وزن می­کنیم واختلاف وزن برحسب میلی گرم ضربدرهزار تقسیم بر حجم نمونه اولیه اب برحسب میلی لیتر برابر tds برحسب ppm می باشد

املاح موجود در آب

کلرور (CL)

اساسا نمک های موجود در آب های طبیعی به صورت آنیون و کاتیون می باشند از جمله آنیون های مهم یون کلرید است که به دلیل حلالیت بسیار زیاد در کلیه آب های طبیعی حتی در آب باران به مقدار جزیی وجود دارد

سولفات (SO4)

آنیون دیگری که در اکثر ذخایر آب وجود دارد یون سولفات است، برخی از آب های سطحی نیز پساب های اسیدی، معدنی را در خود حل می کنند و در نتیجه حاوی سولفات هستند. سولفات هـا ترکیبی از سـولـفـور و اکسیژن بـوده و بـه عنوان بخشی از مـواد معدنی طبیعی در تشکیلات بعضی از خاک ها و سنگ ها یافت می شوند. به مرور زمان این مواد معدنی حل شده و در آب های زیر زمینی رها می شوند. سولفات همانند سایر مواد معدنی دیگر می تواند باعث بروز لایه های فـلـس مانند در لـولـه هـای آب شده و ممکن است موجب طعم نامطلوب در آب شود.

نیترات (NO3)

امروزه مهمترین مشکل آب هـای آشـامیدنی شهر هـای بـزرگ کشور مـا، افزایش بی رویـه میزان نیترات آب هـای زیرزمینی می باشد. از آنجا که نیترات ها در آب به صورت محلول وجود دارد، روش های معمول تصفیه آب قادر بـه حذف آن نیستند. مشکل نیترات وقتی بیشتر می شود کـه همراه با آلودگی میکروبی آب باشد. این ماده بدون رنگ و بـدون طعم بـوده و در آب های آشامیدنی بدون آزمایش شیمیایی قابل تشخیص نمی باشد. نیترات ها در دستگاه گوارش انسان تبدیل به نیتریت می شوند.

نیترات ها دارای حلالیت زیاد در آب بوده و بدون بـو است و به سختی از آب قابل حذف می باشد. روش های حذف نیترات شامل رقیق سازی، تبادل یون، اسمز معکوس و تقطیر می باشد

نیتریت (NO2)

نیتریت را تقریبا همیشه می توان در فاضلاب ها دید وجود آن نشانه اکسایش فعال مواد آلی است. برای آب حاوی نیتریت، هر چند به مقدار خیلی کم باید آب های مشکوک به شمار آورده شود. آب هایی که حاوی نیتریت است چنانچه در تماس با فلزاتی نظیر آهن، روی، سرب، قرار گیرد در منابع آبی قسمتی از آن نیتریت و آمونیاک تبدیل می شود.

نیتریت هـا بـه دلیل ایجاد بیماری مت هموگلوبینا در انسان حائز اهمیت می باشند. در این بیماری اکسیژن موجود در خون کاهش می یابد و پوست صورت به خصوص اطراف چشم ها تیره می شود.

سیلیس

فراوان ترین عنصر پس از اکسیژن در زمین است که به صورت اکسید در بسیاری از سنگها و همراه با فلزات به صورت سیلیکات های مختلف وجود دارد. سیلیس بـه اشکال مختلف در آب یافت می شـود و حاصل از تجزیه سنگهای مختلف سیلیسی مانند کوارتز و سنگ سیاه است . سیلیس اغلب برای انسان خطرناک نیست ولی برای صنایع اغلب مشکل ساز است.

فلوئور

این عنصر به صورت آنیون فلوئورید در آب های طبیعی و طبیعت به شکل فلوئورید کلسیم (CaF2) یافت می شود و افزایش آن در آب های مصرفی ضرر و زیان در سلامت دندان ها و همچنین مقادیر زیاد آن خطرناک بوده و باعث تغییراتی در شکل استخوان در طولانی مدت می شود

زیرا تمایل آن برای کلسیم استخوان که به فراوانی یافت می شود زیاد است و در این صورت سودمندی خود را نیز برای سلامتی دندان ها از دست می دهد. غلظت های بـالای ۲ میلی گـرم در لیتر فلوراید در آب آشـامـیـدنـی موجب بیماری فلوئوروزیس (لـکـه دار شـدن دندان ها) می شود؛ همچنین گروهی از محققین معتقدند که بیماری های مونگولیسم و سرطان در ارتباط با مقادیر زیـاد فلوئور در آب است و مصرف فلوئوراید به مقدار زیاد (غلظت بالای ۵ میلی گرم در لیتر) منجر به ایجاد بیماری اسکلتال فلوئوروزیس (افزایش ضخامت استخوان ها، لیگمان هـا و تـانـدون ها را در پی دارد) می گردد. کارشناسان میزان فلوئور مورد نیاز برای ممانعت از پوسیدگی و خالدار شدن دندان ها را حدود ۱ میلی گرم در لیتر اعلام نموده اند. در حال حاضر ۳ روش برای حذف فلوراید اضافی از منابع آب وجود دارد که شامل رسوب دهی شیمیایی، تبادل یونی و اسمز معکوس می باشد

 

آهن

آهـن از فلزاتی است کـه بـدن انسان بـه آن نیاز دارد و کمبود آن موجب کم خونی می گردد. اگـر مقدار آن در آب آشامیدنی زیاد باشد موجب لکه دار شدن لباس ها هنگام شستشو گردد. به علت پایین بودن مقدار آهن در آب فقط در تصفیه خانه های آب که به عنوان منعقد کننده افزوده شده است میزان آن سنجش می شود.

برای سنجش آهن موجود در آب آشامیدنی، ۵۰ سی سی آب نمونه و ۵۰ سی سی آب مقطر به عنوان شاهد برداشته و بـه آنها ۱ سی سی استاندارد آهـن ۱۰ میلی گرم در لیتر می افزاییم؛ ۲ سی سی HCl 37% و ۱ سی سی هیدروکسیل آمیـن اضافه کرده و آن را می جـوشانیم (توسط اتوکلاو در دمای ۱۲۲ درجه سانتیگراد بـه مدت ۱۵ دقیقه) تـا پلی فـسـفـات هـا بـه اورتوفسفات هـا تبدیل شوند و سیانید و نیتریت حـذف گـردد. بعد از سـرد شـدن ۱۰ سی سی استات آمونیوم و ۴ سی سی فنانترولین اضافـه کـرده و ۱۰ دقیقه زمـان می دهیم. سپس تـوسـط دستگاه اسپکتروفتومتر میزان آن را سنجش می نماییم.

آهن و منگنز از علل تلخی آب آشامیدنی به شمار می روند.

منگنز

منگنز بیشتر در آب­های آهن دار بـا دامنه ای کـمـتـر از آهـن وجـود دارد و روش حـذف آهـن بـر منگنز نیز تـأثیر می گذارد. منگنز بیشتر در آبها وجود داشته و معمولاً مقدارش بیشتر از آهن نمی باشد. این عنصر، مانندآهن از محلول راسب می شـود و بـه فـرم هیدروکسید منگنز قهوه ای یا سیاه رنگ در درون لـولـه هـای انتقال، شیرهـا و غیره دیـده می شود حضور منگنز تولید یک سری لکه هـای بـد رنـگ می کند. بـرای سنجش میزان منگنز در آب آشامیدنی از دستگاهی بـه نـام پـولارو گـرافـی استفاده می شـود و حـداکـثـر مـجـازی کـه بـرای آن تعیین شده، ۰٫۴ میلی گرم در لیتر می باشد.

کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg)

از جمله کاتیون هایی که وجود آن ها به تنهایی در آب های طبیعی مشکلی به وجود نمی آورد یون های کلسیم و منیزیم می باشند.

وجود این دو کاتیون در آب زمانی قابل توجه می شود که در محیط آب ها آنیون های مشخصی وجود داشته باشد. وجود کربنات و بی کربنات به همراه این یون ها سختی موقت و وجود سولفات و کلراید سختی دائم را به وجود می آورد.

چنانچه کلراید زیاد در آب وجود داشته باشد همراه با منیزیم باعث خورندگی می شود.

از اسکتروفتومتر جذب اتمی و پلاسمای جفت شده القایی(ICP) می توان جهت تعیین دقیق این یون ها استفاده کرد.

سدیم (Na) و پتاسیم (K)

کاتیون هایی مانند پتاسیم قاعدتا در آب های طبیعی یافت نمی شوند ولی سدیم در مقادیر متفاوتی وجود دارد. آب هایی که مقدار سدیم در آن ها زیاد است ( آب شور) مزه غیر قابل قبولی دارند. کلرید سدیم (نمک طعام NaCl) بیش از 500 میلی گرم در لیتر مزه خاص خود را داراست. برای اندازه گیری دقیق دو کاتیون سدیم و پتاسیم از فلیم فتومتری با اشعه یا FP استفاده می گردد.

نویسنده: واحد تحقیقاتی شرکت دریا صنعت آسمان

منابع

  • اصول شیمی آب/ مهندس محمد اسکی لاریجانی
  • http://www.environmentalhealth.ir/229