مقاله حاضر به بررسی فلزات سنگین در منابع آب سطحی و زیرزمینی می پردازد و سه نمونه منابع آبی متفاوت از استان های آذربایجان شرقی، خراسان شمالی و تهران  به طور جداگانه بررسی گردیده و نتایج را به صورت اجمالی بیان می کند و روش هایی برای کاهش میزان آلودگی این منابع آبی پیشنهاد می دهد.

در دهه­ ی اخير بررسي كيفيت منابع آبي موضوع بسياري از مطالعات هيدرولوژيكي بوده است. از نظر هيدروشيميايي مواد تشكيل دهنده غيرآلي منابع آبي را مي توان در سه دسته كلي دسته بندي كرد :

  • يون­هاي اصلي با غلظت بيشتر از ۵ ميلي گرم بر ليتر
  • يون­هاي فرعي با 01/0 تا ۱ ميلي گرم بر ليتر،
  • يون­هاي كمياب با غلظت کمتر از 01/0 ميلي گرم بر ليتر

از اين ميان مهمترين و تأثير گذارترين موادتشكيل دهنده­ی آب بر سلامتي انسان يون هاي فرعي و كمياب هستند كه عموماً شامل فلزات سنگين، فلورايد، نيترات و غيره هستند. منشأ اين مواد در آب مي تواند طبيعي (عوامل زمين شناسي) و غير طبيعي (فعاليت هاي انساني مانند كشاورزي و پساب ها، معدنكاري و غيره) باشد.

امروزه آلودگی منابع آبی به فلزات سنگین، در اثر فعالیتهای صنعتی در حال افزایش است. موضوع این مقاله ارزیابی میزان فلزات سنگین )کادمیوم، کروم، نیکل، سرب، روی و...(در آب­های زیرمینی و سطحی می­باشد.

با توجه به سمي بودن غلظت بالاي فلزات سنگين اخيراً مطالعات فراواني روي اين عناصر در منابع آب صورت گرفته است از این ميان فلزات سنگين غلظت بالاي سرب، روي، آهن، منگنز، كادميم، مس، نيكل و كرم در منابع آبي گزارش شده است آرسنيك به طور گسترده اي در سنگ، خاك، ارگانيسم ها، پساب ها و غيره يافت مي شود، بنابراين اين عنصر كه غلظت بالاي آن در آب آشاميدني باعث ايجاد زخم هاي پوستي، بيماري هاي عروق محيطي، فشار خون، بيماري پاي سياه ۱ و خطر بالاي انواع سرطان ها مي شود مي تواند به وفور در منابع آبي ظاهر شود.

غلظت بالاي آرسنيك در منابع آب بسياري از نقاط جهان مانند بنگلادش، هند، نپال، تايلند، چين، تايوان، ويتنام، شيلي، قسمت هايي ازامريكا و بعضي قسمت هاي اروپا (روماني، صربستان، مونته نگرو، مجارستان)  ديده شده است آرسنيك در طبيعت می تواند ظرفيت هاي 0 و 3-  و ۳+ و ۵+  را اختيار كند كه به دو صورت  آلي و غيرآلي ظاهر مي شود.

فرم معمول آرسنيك در منابع آب ، آرسنات و آرسنیت است. آرسنيك در بدن انسان به طور غيرآلي و سه ظرفيتي سمي تر از حالت آلي و ظرفيت هاي ديگر است

غلظت بالاي آرسنيك در منابع آب عموماً منشأ طبيعي داشته و وابسته فرايندهاي هيدروژئولوژيكي منطقه است. سازوكار اصلي ورود آرسنيك به فاز آبي، فاز هيدروكسيدي آهن و منگنز و سولفيدي بر اساس كاني هاي آرسنيك دار است. بر اساس استاندارد آژانس حفاظت محيطي آمريكا (USEPA, 2001)و سازمان بهداشت جهانی (WHO,2004) سطح حداكثر آرسنيك در منابع آب طبیعی  ppb ۱۰ مقرر شده است.  با اين حال، هنوز استاندارد داخلي ايران ppb 50 است که این مقدار از نظر سازمان بهداشت جهاني نيز ميزان بالايي محسوب مي شود، و سلامتي افراد را تهديد مي­كند.

در بسیاری از جوامع کوچک و روستایی و حتی جوامع بزرگ  آب­های زیرزمینی تنها منبع آب آشامیدنی است اما این آبها تحت تاثیر فرایند طبیعی، در حین رد شدن از روی صخره­ها و سنگ­ها، مواد معدنی متفاوتی را در  خود حل می­کنند و همراه خود جابجا می کنند اما منابع آبهای زیرزمینی بیشتر تحت تاثیر فرایندهای حاصل از فعالیت بشر هستند.  فلزات سنگین از طریق دفن زایدات شهری، صنایع، حمل و نقل، فعالیتهای کشاورزی و کاربرد آفت کش­ها و کودهای شیمیایی در محیط انتشار یافته و اثرات نامطلوبی بر آن می­گذارد.

این یون های فرعی و کمیاب به دلیل داشتن ویژگیهایی نظیر تجمع پذیری در بافت­ها، تجزیه­ناپذیری، مقاومت به فعل و انفعالات بیولوژیکی و  ... با راه­یابی به زنجیره غذایی­ موجودات زنده ، در نهایت انسان را تحت تاثیر عوارض سمیت، سرطانزایی و اثرات ژنتیکی کوتاه مدت و بلند مدت قرار می­دهند، به همین دلیل موضوع فلزات سنگین در اکثر جوامع مورد توجه قرار گرفته است.

 

در صنعت آبکاری کادمیوم، کروم، نیکل، روی، در صنعت آلیاژ سازی کروم، سرب، نیکل و روی، در صنعت تولید رنگ کروم، نیکل، سرب و در صنعت باتری کادمیوم، نیکل، سرب، روی اجزائ اصلی را تشکیل می­دهند. این صنایع به وفور در مناطق مختلف دیده می شوند. با استانداردهایی که برای خروجی پساب­های صنعتی در نظر گرفته می­شود، می­توان تا حدودی از ورود این آلاینده­ها به منابع آب جلوگیری کرد.

آب ، مایعی است که حیات بدون آن موثر نیست. مقادیر نیترات و نیتریت ، شاخصهای مهمی برای ارزیابی کیفیت آب می باشد . افزایش مقادیر این عناصر

مشکل مهمی برای سلامتی انسان محسوب می شود . نیترات وقتی تبدیل به نیتریت و نیتروزامین می­شود سلامتی بشر را تهدید کرده و باعث پیشرفت متهموگلوبینمیا ۲ در نوزادان می شود . فلزات

سنگین مانند آفت کشها در بدن موجودات، باعث ایجاد مسمومیت ناگهانی و یا بیماریهای مزمن می گردد .

طی مطالعات گسترده در ایران در بخش های مختلف نتایج برخی پژوهش ها به صورت ذیل می باشد:

  • سد سهند با حجم مخزني ۱۳۵ ميليون متر مكعب در جنوب غرب شهرستان هشتر ود يكي از مهمترين سدهاي استان آذربايجان شرقي محسوب مي شود.  اين سد علاوه بر تأمين آب شرب و صنعتي شهرستان هشترود ، آب كشاورزي حدود ۱۱ هزار هكتار از اراضي اين منطقه را تأمين مي كند. با توجه به اهميت اين منبع آبي از نظر كشاورزي، شرب و صنعت، طي ۸ سال  (۱۳۸۱ – 1388) کیفیت منابع آب سطحي و زيرزميني مرتبط با آن مورد پايش قرار گرفته است  بر اساس نتايج تجزيه و تحليل ۳۰۸ نمونة آبي به دست آمده كه شامل تجزيه و تحليل مشخصه هاي فيزيكي، عناصر اصلي، يون هاي فرعي و فلزات سنگين بود، آنومالي از آرسنيك در منطقه مشاهده شد.  به طوري که در برخي از منابع آبي مرتبط با مخزن سد غلظت آرسنيك به ده برابر استاندارد جهاني (10 ppb)  نيز مي رسد.  بر اساس نتايج به دست آمده، تغليظ اپي ترمالي آرسنيك در سازندهاي ميوسن مي تواند منشأ اصلي آنومالي آرسنيك در منابع آبي منطقه باشد كه نتايج هيدروشيميايي نشان داد كه جداسازي آن از منشأ و آزادسازي آن در منابع آبي، عموماً از طريق كمپلكس سازي يون بي كربنات صورت گرفته است.
  • بر طبق بررسی غلظت نیترات در چاه­هاي تأمین کننده آب شرب شهر بجنورد واقع در استان خراسان شمالی در سال 1386 میانگین غلظت نیترات در چاه­هاي آب شرب بجنورد 9/54 میلی گرم در لیتر می باشد و میانگین غلظت نیترات در چاه­هاي داخل شهر و چاه­هاي خارج شهر اختلاف معنی داري دارند((P=0.003، میانگین غلظت نیترات در چاه­هاي داخل شهر بالاتر می باشد. همچنین مشخص شد که از مجموع 8 حلقه چاه خارج از شهر 2 حلقه چاه )25درصد) و از مجموع  9 حلقه چاه داخل شهري 8 حلقه چاه (8/88 درصد) داراي میانگین غلظت نیترات بیش از مقدار استاندارد موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران می باشند. همچنین بین میانگین غلظت نیترات و عمق چاه رابطه معکوس معنی دار برقرار می باشد ((P<0.001 و با افزایش عمق چاههاي آب، غلظت نیترات کاهش می یابد.  میانگین نیترات در آب خروجی مخازن ذخیره 42/34 میلی گرم در لیتر می­باشد. بر اساس نتایج بدست آمده میانگین غلظت نیترات در تعداد زیادي از چاه­هاي آب شرب بجنورد بیش از استاندارد ملی ایران می­باشد. با توجه به مخاطرات بهداشتی ناشی از غلظت بالاي نیترات در چاه­هاي آب شرب مورد استفاده، اقدامات اساسی، از قبیل: حفظ حریم کلیه منابع آب، تصفیه یا خارج نمودن چاه هاي آلوده، چاههاي کم عمق داخل شهر از چرخه مصرف و جایگزین نمودن منابع با کیفیت بهتر و سنجش و کنترل مستمر نیترات در منابع تامین و شبکه توزیع آب ضروري به نظر می رسد.
  • بر طبق بررسی ميزان فلزات سنگين )کادميوم، کروم، نيکل، سرب، روی( در منابع آب زيرزمينی شهرستان اسلامشهر و تهيه نقشه پراکنش آن در محيط ، نتایج نشان دادند که غلظت کروم و روی پایین تر از حد مجاز آب آشامیدنی بود در صورتی که غلظت کادمیوم در 7/8  درصد نمونه­های زمستان بالاتر از حد مجاز آب آشامیدنی ایران بود، غلظت نیکل در فصل زمستان در 7/8 درصد از نمونه ها بالاتر از حد مجاز آب آشامیدنی بود و غلظت سرب در فصل تابستان در 8/47 درصد از نمونه ها و در فصل زمستان در 35/4 درصد از نمونه ها بالاتر از حد مجاز آب آشامیدنی بود.  وجود تراکم بالای صنایع، زمینهای وسیع کشاورزی و استفاده از کودهای شیمیایی و آفت کش­های حاوی فلزات سنگین، وجود مسیرهای اصلی و فرعی پر تردد و ازهمه مهمتر وجود شیب هیدرولیکی از شمال غربی به جنوب شرقی در این منطقه، باعث بالا بودن آلودگی در قسمت جنوبی اسلامشهر شده است.

 

نویسنده: واحد تحقیقاتی شرکت دریا صنعت آسمان

منابع

  • بررسی ميزان فلزات سنگين )کادميوم، کروم، نيکل، سرب، روی( در منابع آب زيرزمينی شهرستان اسلامشهر و

تهيه نقشه پراکنش آن در محيط GIS، فاطمه ولی نژاد، امير حسام حسنی و مجتبی صيادی

  • بررسی غلظت نیترات در چاه هاي تأمین کننده آب شرب شهر بجنورد در سال 1386، علی پاسبان ، جعفر امانی و مریم چترسیماب
  • بررسي آنومالي آرسنيك موجود در منابع آب سد سهند، عطاالله نديري ، اصغر اصغري مقدم ، فريبا صادقي و حسين آقايي