در آب آشامیدنی چه نوع آلاینده‌هایی وجود دارد؟

بررسی مشکلات وجود نیترات و انواع فلزات در آب آشامیدنی

تامین آب آشامیدنی بعنوان ماده حیاتی بشر همواره مورد بحث و توجه جوامع بشری بوده است. یکی از مهمترین منابع تامین آب آشامیدنی آب‌های زیرزمینی هستند. امروزه با گسترش استفاده از مواد شیمیایی مختلف در صنعت و کشاورزی، باعث شده تا نرخ ورود و به طبع آن غلظت آلاینده‌ها در خاک‌ها و آب‌های زیرزمینی روز به روز افزایش یابد.

در آب آشامیدنی چه نوع آلاینده‌هایی وجود دارد؟

فیزیولوژی بدن انسان به گونه‌ای طراحی شده است که بتواند درصد کمی از این آلاینده‌ها را دفع کند. اما افزایش غلظت این مواد در بدن انسان، در طولانی مدت می‌تواند باعث بروز مشکلات و بیماری‌های مختلفی شود. بر همین اساس نیاز است که آلاینده‌های مضر موجود در آب را ابتدا شناسایی کرده و سپس به دنبال راه‌کاری برای کنترل و کاهش غلظت آن‌ها تا حد مجاز باشیم.

براساس استاندارد ۱۰۵۳ آب آشامیدنی در ایران مواد شیمیایی موجود در آب به دو دسته کلی مواد معدنی سمی و مواد آلی تقسیم می‌شوند. در این مقاله سعی داریم عوامل شیمیایی معدنی سمی و نیترات را به عنوان دو عامل اصلی آلودگی آب مورد بحث و بررسی قرار دهیم.

آلاینده‌های غیرآلی شامل انواع فلزات سنگین و نمک‌ها هستند که می‌توانند به صورت معلق یا حل شده آنیونی و کاتیونی در آب باشند.

فلزات سنگین گروهی از عناصر هستند که چگالی آنها بیشتر از ۵ گرم بر سانتی متر مکعب است. از بین این عناصر کادمیوم، سرب، جیوه و آرسنیک به دلیل سمیت و تهدید برای سلامتی انسان از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. روند افزایش غلظت فلزات سنگین در آب آشامیدنی در سال‌های اخیر بسیار نگران کننده است. دلیل این امر توسعه مراکز و فعالیت‌های صنعتی است که باعث میزان آزاد شدن این عناصر در محیط زیست بیشتر از حد طبیعی باشد.

فلزات سنگین در آب آشامیدنی می‌توانند اثرات مخربی بر سلامتی انسان داشته باشند. کاهش رشد اندام‌ها، سرطان، اختلالات سیستم عصبی، اختلال در سیستم دفاعی بدن از جمله آثار مخرب افزایش غلظت فلزات سنگین در آب آشامیدنی هستند.

برخی از فلزات نظیر جیوه و سرب، احتمال ابتلا به سندرم “خود ایمنی” را افزایش می‌دهند که در اثر آن سیستم دفاعی ، برخی از سلول‌ها و مولکول‌های بدن را بیگانه طلقی کرده و به آنها حمله می‌کند و عوارضی همچون روماتیسم قلبی، امراض کلیوی، ناراحتی‌های عصبی و اختلال در سیستم گردش خون را بهمراه دارد.

بیشترین و خطرناک‌ترین آثار مسمویت به وسیله فلزات سنگین، در مراحل رشد و نمو انسان خود را نشان می‌دهد. رشد سریع سیستم‌های بدن در جنین و نوزاد انسان و کودکان خردسال، در این اثرپذیری بسیار حائز اهمیت است. وجود فلزات سنگین در آب آشامیدنی نوزادان شیرخوار و خردسالان می‌تواند باعث کند ذهنی و اختلال در یادگیری،‌ اختلال در حافظه، آسیب دیدن سیستم عصبی و اختلالات حرکتی نظیر تشنج و یا بیش فعالی آنها شود.

در موارد وخیم‌تر فلزات سنگین صدمات جبران ناپذیر مغزی را باعث می‌شوند. کودکان نسبت به بزرگسالان بیشتر در معرض خطرات ناشی از فلزات سنگین در آب و غذا هستند زیرا نسبت به وزن بدنشان آب و غذای بیشتری مصرف می‌کنند. براساس استاندارد ۱۰۵۳ آب آشامیدنی مقدار مجاز فلزات سنگین موجود در آب آشامیدنی مطابق با جدول زیر است.

جدول۱: حداکثر مقدار مجاز مواد شیمیایی معدنی سمی در آب آشامیدنی

نام آلایندهحداکثر مجاز (میلی گرم بر لیتر)
آرسنیک01/0
آزبستMFL* 7
سرب01/0
کروم05/0
سلنیوم01/0
کادمیوم003/0
آنتیموان02/0
جیوه (معدنی)006/0
مولیبدن07/0
سیانور07/0
بور5/0
نیکل07/0
باریم7/0
وانادیم1/0
* میلیون فایبر بر لیتر (با طول بیشتر از 10 میکرون)

وجود نیترات و نیتریت در فاضلاب صنایع  مختلف و آب‌های آشامیدنی و سمی بودن این مواد باعث شده تا انسان‌ها به دنبال حذف این دو ماده سمی از آب باشند. در اثر استفاده بیش از حد انواع کودهای نیتروژنی و تغییرات الگوی استفاده از زمین‌های زراعی است. در حالی که نیترات‌ به عنوان یک ماده غیرسمی برای افراد بالغ شمرده می‌شود، اما احیای NO3  به NO2 باعث تبدیل آهن دو ظرفیتی هموگلوبین را به آهن سه ظرفیتی شده و این هموگلوبین که مت‌هموگلوبین نامیده می شود توانایی لازم را برای حمل اکسیژن در خون ندارد.

در بدن کودکان بزرگتر و بزرگسالان آنزیمی وجود دارد که دوباره مت‌هموگلوبین را به هموگلوبین تبدیل می کند اما در شیرخواران این آنزیم کم است بنابراین اگر میزان مت‌هموگلوبین بیش از ده درصد شود، ممکن است به عارضه‌ای به نام “مت‌هموگلوبینمیا” یا “سندروم کودک کبود” تبدیل شوند که به دلیل کمبود اکسیژن در جریان خون است.

حداکثر استاندارد مجاز برای نیترات در آب آشامیدنی را ۱۰ میلی‌گرم بر لیتر اعلام کرده‌اند. با این‌ حال استاندارد اعلام‌ شده از طرف «مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران» برای میزان نیترات در آب آشامیدنی از استاندارد «سازمان جهانی بهداشت» تبعیت می‌کند و حداکثر مقدار مجاز نیترات در آب ۵۰ میلی‌گرم بر لیتر اعلام شده است.

در حال حاضر مطالعات انجام شده در مناطق مختلف ایران نشان می‌دهد که در اکثر مناطق بررسی شده غلظت فلزات سنگین بیش از استاندارد می‌باشد. در آب‌های زیرزمینی از بین فلزات سنگین میانگین غلظت سرب و کادمیوم و در آب‌های سطحی میانگین غلظت فلزات سرب، کادمیوم، نیکل، کروم و آهن بیش از استاندارد زیست محیطی گزارش شده‌اند.

روش‌های حذف آلاینده‌های غیرآلی آب آشامیدنی

تحقیقات نشان می‌دهد هیچ یک از روش‌های رایج تصفیه آب به تنهایی قادر به حذف فلزات سنگین از آب‌های آشامیدنی نیستند و برای ارتقا کیفیت آب آشامیدنی نیاز است تا از روش‌های تکمیلی بهره گرفته شود. پارامترهای مختلفی در انتخاب یک روش مناسب برای حذف این دسته از آلایند‌ه‌ها وجود دارد.

روش‌های فیزیکی/شیمیایی حذف آلاینده‌های غیرآلی

برای حذف آرسنیک عمدتاً از روش‌های ترکیبی مثل روش‌های شیمیایی و فیزیکی استفاده می‌شود.

  • ترسیب شیمیایی
  • تبادل یونی
  • استخراج با حلال
  • انعقاد و لخته سازی
  • جذب سطحی

روش‌های الکتروشیمیایی

امروزه استفاده از روش‌های الکتروشیمیایی به دلیل کارایی بالای آن‌ها بسیار افزایش یافته است.

  • روش الکترولیز
  • انعقاد و شناوری سازی الکتریکی
  • فرآیندهای غشایی

 روش‌های بیولوژیکی

روش‌های بیولوژیکی به دلیل هزینه پایین، نصب و راه‌اندازی آسان و آثار مخرب زیست محیطی کمتر در مقایسه با روش‌های دیگر، بسیار مورد توجه هستند.

  • جذب بیولوژیکی
  • حذف فلزات به کمک میکروب‌ها
  • استفاده از گیاهان آبزی

بسته به نوع آلاینده یک روش می‌تواند بر دیگری ارجحیت داشته باشد. امروزه تحقیقات برای توسعه روش‌های جدید با کارایی بیشتر و گسترده کاربرد بیشتر ادامه دارد.

شتابدهنده واتک، سعی دارد تا با ایجاد یک فضای فناورانه، مسیر توسعه این روش‌ها را در راستای بهبود و ارتقا کیفیت آب و زندگی، هموار کند.