کتاب تعیین ‏منشا ‏و ‏میزان ‏غلظت ‏نیترات ‏در ‏آب ‏های ‏سطحی

کتاب تعیین ‏منشا ‏و ‏میزان ‏غلظت ‏نیترات ‏در ‏آب ‏های ‏سطحی

تومان

تعداد صفحات

117

ناموجود

فهرست
عنوان ……………………………………………………………………………………… صفحه
مقدمه ……………………………………………………………………………………… 3
فصل اول ………………………………………………………………………………. 65
آب های سطحی و رودخانه ها …………………………………………………………… 75
آب های سطحی و رودخانه ها ………………………………………………………….. 73
کیفیت آب ………………………………………………………………………………. 71
آلودگی آب با نیترات ……………………………………………………………………. 71
خطر آلودگی آب با نیترات ……………………………………………………………… 21
حد استاندارد جهانی ……………………………………………………………………. 27
وضعیت آلودگی منابع آب کشور ……………………………………………………….. 22
مطالعات مربوط به آلودگی آب در سطح جهان …………………………………………. 61
فصل دوم …………………………………………………………………………….. 33
مواد و روشها …………………………………………………………………………….. 66
مشخصات و اقلیم منطقه ……………………………………………………………….. 66
مشخصات و اقلیم شهرستان همدان ……………………………………………………. 66
منابع آبهای سطحی شهرستان همدان …………………………………………………. 66
رودخانه قرهچای …………………………………………………………………………….. 66
رودخانه آبشینه ……………………………………………………………………………… 65
رودخانه مریانج )وفرجین( …………………………………………………………………… 63
رودخانه عباسآباد …………………………………………………………………………… 63
رودخانه کانال خروجی سد اکباتان ………………………………………………………….. 61
رودخانه سیمینهرود …………………………………………………………………………. 61
سدهای شهرستان همدان …………………………………………………………………… 61
سد اکباتان ………………………………………………………………………………….. 61
سد آبشینه ………………………………………………………………………………….. 63
موقعیت و مشخصات عمومی محل طرح )بالادست سد اکباتان( ……………………….. 63
وضعیت اقلیمی بالادست دریاچه سدمخزنی اکباتان ……………………………………. 62
دما ………………………………………………………………………………………….. 62
رطوبت نسبی هوا ……………………………………………………………………………. 66
بارندگی ……………………………………………………………………………………… 66
نمونهبرداری …………………………………………………………………………….. 66
روش کار و نرم افزارهای استفاده شده ………………………………………………….. 56
سیستم اطلاعات جغرافیایی ) GIS ) …………………………………………………………. 56
نقشه توزیع مکانی …………………………………………………………………………… 55
سیستم استنتاج عصبی –فازی ……………………………………………………………… 53
نرم افزار Chemistry …………………………………………………………………… 53
نمودار پایپر …………………………………………………………………………………. 31
نمودارشولر ………………………………………………………………………………….. 32
نمودارویلکوکس ……………………………………………………………………………… 36
طبقهبندی آب از نظر صنعت …………………………………………………………… 35
نرم افزار SPSS ……………………………………………………………………………. 33
آزمون پارامتری یک فاکتوری طرح کاملا تصادفی ………………………………………….. 31
فصل سوم ……………………………………………………………………………. 45
آنالیز شیمیایی نمونه ها …………………………………………………………………. 33
کیفیت منابع آب انتخابی براساس توالی یونی ………………………………………….. 16
کیفیت منابع آب انتخابی به لحاظ شرب ……………………………………………….. 13
کیفیت منابع آب انتخابی بهلحاظ مصارف صنعتی ……………………………………… 11
کیفیت منابع آب انتخابی به لحاظ مصارف کشاورزی ………………………………….. 12
مقادیر غلظت نیترات و نیتریت در فصول مرطوب و خشک در منطقه مورد مطالعه …… 11
مقادیر غلظت نیترات و نیتریت در طول فصل تر یا مرطوب ………………………………… 11
بررسی تغییرات غلظت نیترات در طول فصل تر یا مرطوب …………………………………. 13
بررسی تغییرات غلظت نیتریت در طول فصل تر یا مرطوب ………………………………… 31
مقادیر غلظت نیترات و نیتریت در طول فصل خشک ……………………………………….. 37
بررسی تغییرات غلظت نیترات در طول فصل خشک ……………………………………….. 36
بررسی تغییرات غلظت نیتریت در طول فصل خشک ……………………………………….. 36
مقایسه مقادیر غلظت نیترات و نیتریت بین دو فصل تر و خشک ……………………… 33
مقایسه مقادیر غلظت نیترات بین دو فصل تر و خشک …………………………………….. 33
مقایسه مقادیر غلظت نیتریت بین دو فصل تر و خشک …………………………………….. 31
نقشههای پهنه بندی حاصل از نتایج با نرم افزار ArcGIS ……………………………… 33
تفسیر نتایج شبیه سازی ……………………………………………………………… 712
منابع و مآخذ ……………………………………………………………………… 607
منابع …………………………………………………………………………………… 711
منابع فارسی …………………………………………………………………………… 711
منابع غیر فارسی ……………………………………………………………………… 108

 

 

 

آب های سطحی و رودخانه ها

در تعاریف لیمنولوژیكی، مخازن به عنوان دریاچه های مصنوعی شناخته می­شوند. امروزه دیدگاه ها نسبت به اهداف و جایگاه سدها گسترده­تر شده و دامنه آن مشمول کنترل کیفی در کنار اهداف کمی مورد انتظار از سدها نیز گشته است (حسنقلی [1]و همکاران,2003). خصوصیات طبیعی حوضه آبخیز، کمیت و کیفیت آب­های ورودی به مخزن، خصوصیات اقلیمی منطقه (درجه حرارت، وزش باد، میزان نزولات جوی) و میزان فعالیت­های مختلف انسان در حوضه آبخیز از جمله عواملی هستند که کیفیت آب مخازن سدها را تحت تاثیر قرار میدهند. از طرفی دیگر، احداث سد و ذخیره کردن جریان سطحی، خود می­تواند به سبب مجموعه عواملی مانند تبخیر، ساکن بودن آب، لایه بندی حرارتی در مخزن، رسوب گذاری، غنی شدن آب دریاچه از عناصر غذایی و غیره موجبات تغییر در خصوصیات فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی آب مخزن را فراهم آورد. این رخدادها منجر به آن می شود که کیفیت آب خروجی از سد همان کیفیت آب ورودی به مخزن نباشد (لی[2] و همکاران ,2015).

رودخانه­ها از دیر باز مورد توجه جوامع بشری بوده و برای بهره بردن از منابع آب مناسب، شهرها در نزدیکی رودخانه­ها توسعه یافته‌اند. مراکز صنعتی و کشاورزی معمولا با گذشت زمان و گسترش این جوامع و به تبع آن، افزایش استفاده از منابع آبی، دخل و تصرف غیرطبیعی و تغییر شرایط کیفی آب رودخانه­ها افزایش پیداکرده است (ابطحی و همکاران ,2015). رشد جمعیت و آلودگی­های ناشی از تخلیه انواع فاضلاب­های شهری، صنعتی و کشاورزی، شیرابه محل‌های دفع زباله، روان آب­های سطحی باعث گسترش آلودگی و محدودتر شدن منابع آب شده­اند ( پریتکارد [3]و همکاران,2008).

مقادير متغيرهاي فيزيكي و شيميايي اكوسيستم‌هاي آبي به طور عمده بازتابي از شرايط اكولوژيك در فصول مختلف و فعاليت‌هاي كشاورزي، شهري و صنعتي در مسير رودخانه ميباشد (هلینگر[4] و همکاران ,2003).

کمیَت و کیفیت آب، یکی از پایه های اصلی توسعه پایدار به شمار می­روند. از طرفی رودخانه ها نیز به عنوان یکی از منابع اصلی و قابل دسترس تأمین کننده نیازهای جوامع بشری مطرح بوده که علاوه بر کمیَت آب، کیفیت آب آن‌ها نیز جزء پارامترهای مهم تعیین ‌کننده محسوب می­شوند (سلیمانی و همکاران,2015).

در بسیاری از کشورهای در حال توسعه، دفع فاضلاب­های شهری، کشاورزی و صنعتی به رودخانه‌ها، درحالی که عمل تصفیه روی آن‌ها صورت نگرفته و یا به صورت ابتدایی تصفیه شده‌اند، روش متداولی به شمار می‌آید. این امر سبب نگرانی‌های جدی در خصوص پایین آمدن شدید کیفیت رودخانه‌ها شده است. به‌طور کلی، این باور پذیرفته شده است که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی محیط‌های آبی می‌تواند منعکس‌کننده واقعی وضعیت سلامت یک اکوسیستم باشد. نگرانی‌ها پیرامون کیفیت آب‌های سطحی و تاثیرات مضری که بر اراضی و محیط آبی اطراف می‌گذارند، به سبب نامناسب بودن محل دفن زباله‌های واحدهای صنعتی به آرامی ظهور می‌کند. همچنین باید در نظر داشت که تاثیرات بعدی آن بر جوامع محلی خواهد بود. روزبه روز کیفیت آب به دلیل فعالیت‌های انسان و ورود آلاینده‌های مختلف به آب تغییر کرده است که این امر بر زندگی بشر تاثیر گذاشته و کاربری آب را در بخش‌های گوناگون کشاورزی، شرب صنعت و… تغییر می‌دهد.

با توجّه به اين‌كه اكثر رودخانه هاي كشور در معرض آلودگي و فعالیت های انساني قرار دارند، بررسي مطالعات كيفي آب نقش بسیار مفیدی در حفاظت این منابع دارد (مسعودي نژاد و همکاران 1394).

کیفیت آب

کیفیت آب نتیجه کلی فرایندها و واکنش‌هایی است که از زمان تشـکیل و تراکم آب در جــو تا زمانی که آب در سطــح زمیـن ظاهر می‌شود.

کیفیت آب، حاصل شرایط طبیعی فیزیکی و شیمیایی آب و تغییراتی است که در اثر فعالیت بشری بر آن اعمال شده است.(فتر[5],1990) به نظر میرسد تعریف اخیر از واژه کیفیت صحیح‌تر باشد، چون امروزه دخالت بشر در تغییر کیفیت آب‌ها به طور روز افزونی در حال افزایش است. کیفیت، امری نسبی است و نمی­توان به طور قطع آن را به صورت عددی بیان کرد، هر چند که ابداع شاخص‌های کیفی و استانداردهای مختلف تا حدودی این مشکل را رفع کرده است.

يكي از شاخص­هاي مهم براي نشان دادن كيفيت آب آشاميدني و كشاورزي، ميزان نيترات موجود درآن است (کراپس[6] و همکاران,2002).

هم چنین آلودگي آب هاي سطحی و زيرزميني به نيترات يكي از چالش­هاي مهم بهداشتي در دهه هاي اخير است. پهنه بندي آلودگي به نيترات مي­تواند در مديريت بهره برداري از منابع آب مفيد باشد (استواری،1991).

شكل­هاي معمول نيتروژن غيرآلي شامل نيترات، نيتريت، گاز نيتروژن، آمونيوم، و سيانيد است.  نيترات شايع­ترين آلاينده آب هاي زيرزميني لقب گرفته است (فتر، ١٩٩٩).

آلودگی آب با نیترات

نیتروژن به شكل­های مختلفی در طبیعت موجود است، زیرا می­تواند حالت­های اکسیداسیون متفاوتی را به خود بگیرد. تغییرات اعداد اکسیداسیون نیتروژن در محیط به وسیله موجودات زنده و از طریق بیولوژیكی انجام می­پذیرد. در فاضلاب نیتروژن به طور عمده به شكل آلی، آمونیاك و نیترات است (علیزاده و همکاران ,1997).

نیتروژن يك مؤلفه مهم در همه پروتيين ها بوده و از اين رو، در همه مواد غذايي و فضولات حيواني يافت مي شود که در نتيجه آن، منشأهاي زيادي مانند طبيعي و انساني براي نيترات جهت آلودگي آب سطحی و زيرزميني پديد مي آورد.

هم چنین نيتروژن ماده مغذي حياتي براي افزايش رشد گياه است؛ با وجود اين، هنگامي كه مصرف نيتروژن از نياز گياه و ظرفيت نيتروژن زدايي خاك تجاوز كند، ممكن است به فرم نيترات وارد آب هاي سطحی و زيرزميني شود. اين در حالي است كه فعاليت هاي كشاورزي به خاطر آثار تجمعي چندين سال فعاليت مي­توانند به مرور زمان كيفيت آب را كاهش دهند )شافرو دلگادو[7],2002( .

نيتروژن حاصل از تجزيه مواد آلي و بقاياي حاصل از پوشش گياهي و کودهاي آلي و بارندگي در مناطقي که هواي آنها آلوده به گازهاي نيتروژن دار است، از منابع عمده تأمين نيتروژن خاک محسوب مي­شوند. همچنين نيتروژن توسط فاضلاب­هاي شهري، صنعتي و کشاورزي به خاک اضافه مي­شود. در چند دهه اخير، مصرف کودهاي نيتروژن دار بدون توجه به تأثير آن ها بر خصوصيات خاک و محيط زيست گسترش غير قابل  انکاري داشته است (جعفري ملک آبادي و همکاران، ١٣٨٣).

طي فرآيند آمونيفيکاسيون، نيتروژن آلي به آمونياک و سپس در فرآيند نيتريفيکاسيون[8]، آمونياک به نيتريت و نيترات تبديل مي شود. نيترات ترکيب نهايي حاصل از فرآيند هاي تجزيه زيستي پسماند هاي آلي در طبيعت است. اين يون در اثر احياء به نيتريت و نيتروز اسيد­ها تبدیل شده و مي­تواند با آمين‌‌هاي آلي نوع اوَل و دوم، نيتروزآمين ها را تشکيل دهد (سازمان بهداشت جهانی [9],2003).

از مهم­ترين منابع آلودگي نيترات استفاده كودهاي ازته است كه در كشاورزي و براي حاصل­خيزي زمين استفاده مي­شود. این کودها در اثر تجزیه شدن و انحلال در آب­های باران و کشاورزی بر روی زمین جاری شده، به آب های سطحی وارد شده یا به قسمت های عمقی زمین فرو می­روند. از این رو می­توانند آب های سطحی و زیرزمینی را تحت تأثیر قرار دهند. یون های نیتریت و نیترات همچنین از طریق نشت تأسیسات فاضلاب شهری و صنعتی، تزریق فاضلاب خام به زمین، تجمع زباله­های شهری و صنعتی، زمین­های باتلاقی، قطع جنگل­ها و گورستان­ها وارد آب ها می­گردد( وارد[10] وهمکاران,2005).

از طرف دیگر این یون ممکن است هنگام عبور آب از زمین، وارد آب آشامیدنی شود و یا ممکن است در نتیجه آلودگی آب با مواد آلی و تجمع زباله شهري و صنعتی و یا تجمع کود حیوانی و شیمیایی یا نشت تاسیسات فاضلاب شهري وارد منابع آب سطحی و زیرزمینی گردد. ولی در چند دهه اخیر افزایش کاربرد کودهاي شیمیایی نیتروژن دار سبب افزودن نیترات در آب هاي سطحی و زیرزمینی گردیده است (یوسفی وقمیان,2003) و )ام سی لای [11],2001). اين كودها در اثر تجزيه شدن و انحلال در آب­ هاي باران و كشاورزي بر روي زمين جاري شده و نهايتاً به قسمت هاي عمقي زمين فرو مي­روند. لذا مي­تواند آب­هاي سطحي و زير زميني را تحت تأثير قرار دهد (سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا,1997)

خطر آلودگی آب با نیترات

دسترسي پايدار به آب آشاميدني سالم براي رفاه و سلامت زندگي انسان ضروري است. بيماري­هاي آب زاد مسئول 80 درصد تمام بيماري ها و مرگ ومير در كشورهاي درحال توسعه مي باشند و سالانه بيش از 5 ميليون فرد را مي­کشند ( پریتکارد و همکاران ,2008). كيفيت آب از جمله مسائلي است كه با سلامتي، بهداشت فردي و عمومي جامعه نسبت مستقيم دارد و پايش آب و تامين شرايط بهداشتي از اهميت بالايي برخوردار مي باشد ( ززولی و علم قلیلو، 1391). 

نیترات یكی از این عوامل شیمیایی است که می­تواند سلامت آب شرب را تحت تأثیر قرار دهد و باعث ایجاد عوارض و اثرات سوء بهداشتی در مصرف کننده شود. خطر اوليه نيترات در آب هاي آشاميدني زماني اتفاق مي­افتد که در دستگاه گوارش و معده نوزادان به علت قليايي بودن­، نیترات به نيتريت احيا گردد. سپس نيتريت باعث اکسيد شدن آهن موجود در هموگلوبين گلبول هاي قرمز شده و در نهایت از حمل و انتقال اکسيژن به بافت و سلول هاي بدن جلوگيري می­شود. به اين عارضه متهموگلوبينميا[12]  گويند (برنادت[13] و همکاران ,1997).

برخی از اجزا و آلاینده های موجود در آب ممكن است اثرات نامطلوبی همچون سرطان زایی، نقص عضو مادرزادی، بیماری­های قلبی عروقی، فشار خون و اثر بر سیستم های عصبی را به دنبال داشته باشد (ابراهیمیان و همکاران ,2012) و (گیبسون[14],1987).  نیترات به عنوان آخرین مرحله اکسیداسیون ترکیبات نیتروژن دار محسوب می­شود، که در بیماری متهموگلوبینمیا، نیترات باعث اختلال در سیستم تنفسی و کاهش اکسیژن خون نوزاد شده، این نارسایی باعث کبود شدن نوزاد میگردد. همچنین غلظت بالای نیترات باعث سقط جنین در زنان میشود. غلظت بین 19 تا 29 میلی گرم در لیتر نیترات در طولانی مدت باعث سقط جنین همزمان در هشت زن در هند شد (فائو[15],1992) ، (نولن[16],2001).

حد استاندارد جهانی

بيشينه غلظت مجاز نيتروژن نيتراتی (N-NO3) ازنظر سازمان حفاظت محیط زیست آمريکا و سازمان بهداشت جهاني، براي آب آشاميدني  10 میلی گرم بر ليتر مي­باشد که به طور تقريبي معادل 45 ميلي گرم بر ليتر نيترات است .اين حد ازنظر اتحاديه اروپا، 50 ميلي گرم بر ليتر نيترات تعیین شده است. در کشور ما نيز 50 ميلي گرم بر ليتر نيترات، به عنوان بيشينه غلظت مجاز در آب آشاميدني گردیده است (ستاره و همکاران,2013).

طبق رهنمود سازمان جهانی بهداشت و سازمان استاندارد و آخرین استاندارد ملی کشور، حداکثر مجاز یون نیترات در آب آشامیدنی بر حسب نیتروژن برابر 10 میلی گرم بر لیتر است و بر این مبنا مقدار رهنمودي مشروط براي نیتریت به میزان 3 میلی گرم در لیتر پیشنهاد شده است. سازمان جهانی بهداشت رهنمود 2/0 میلی گرم در لیتر را براي عوارض مزمن نیتریت توصیه کرده است. به دلیل امکان وجود هم زمان یون­هاي نیتریت و نیترات در آب هاي آشامیدنی، مجموع نسبت هاي مقادیر اندازه گیري شده هر یک از این عوامل به مقادیر رهنمودي پیشنهادي آن ها، الزاماً باید کمتر از یک باشد)سازمان بهداشت جهانی, 2004 (. بالا بودن غلظت نیترات در آب نشان دهنده وقوع آلودگی است که می­تواند آلودگی میکروبی نیز به همراه داشته باشد (هامر[17],2005(.

سازمان بهداشت جهانی رهنمودهایی در این زمینه ارایه کرده است، به تبع آن موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران اقدام به تعیین حداکثر مجاز غلظت نیترات در آب شرب به میزان 50 میلی گرم در لیتر کردند(جنی[18] ,2003).

سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا  نیز حداکثر غلظت نیترات را برحسب ازت 10 میلی­گرم در لیتر و مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران 50 میلی­گرم در لیتر بر حسب نیترات تعیین نموده است (آگراوال[19],1998  (.

 

تعداد صفحات

117