آلودگی آب عبارت است از تغییر در مواد محلول، معلق و دیگر خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب در حدی که فراتر از توان طبیعی آب برای رقیق کردن آن بوده و برای مصارف مورد نیاز مضر یا غیر قابل استفاده باشد. آلودگی آب یکی از معضلات جهان امروز و از مهم ترین نگرانی های زیست محیطی محسوب می شود. آلودگی در آب به عنوان یک معضل زیست محیطی درآمده و به صورت های مختلف در آبهای سطحی و زیرزمینی با شدت های متفاوت ایجاد شده است. به طوریکه طبقه بندی کیفی آبهای سطحی و زیرزمینی بر اساس نوع استفاده موردنظر متفاوت است. امروزه با پیشرفت صنایع، افزایش جمعیت و عدم کنترل مناسب زیستمحیطی، خطرات زیادی از نظر آلودگی آبها وجود دارد. بخش مهمی از کیفیت آبهای سطحی و زیرزمینی مربوط به بارش بوده ولی مهم ترین نقش را نوع تشکیلات زمین شناسی ایفا می کند. از طرفی مسیر جریان آب نیز مواد مختلفی را در اثر متلاشی شدن سنگها و املاح گچ و نمک و آهک به آبهای سطحی انتقال می دهد. همچنین منابع آبی بر اثر عوامل انسانی (تغییر در کاربری های اراضی) دچار تغییرات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می شود. این تغییرات بیشتر منفی بوده و بهره برداری از منابع آبی را به شدت محدود می کند.
آبهای سطحی پتانسیل زیادی برای آلوده شدن دارند. این منابع از دیرباز به طور جدی از سوی جوامع شهری و مراکز صنعتی مورد تهدید بوده اند. با توجه به اینکه منابع آب سطحی به عنوان یکی از عمده ترین منابع آب آشامیدنی مورد استفاده انسان قرار گرفته اند، حفاظت آنها از آلوده شدن سهم عمدهای در توسعه بهداشت ملی و منطقه ای دارد. منابع آلوده کننده اکوسیستم های آبی به دو دسته طبیعی و انسانی (مصنوعی) تقسیم می شود. منابع طبیعی آلوده کننده آب شامل جنس سنگ بستر و نیز فرایندهای بیوژئوشیمیایی است. برای مثال در برخی مناطق تشکیلات طبیعی زمین شناسی یا خاکهای طبیعی حاوی غلظت های بالای فسفر و آرسنیک است، سلامتی بشر و اکوسیستم را به مخاطره می اندازد. منابع مصنوعی عموما از طریق نوع منبع آلودگی شناسایی می شوند و شامل انتقال آلودگی به گونه ای هستند که اثرات بزرگی روی کاربری زمین توسط بشر و تغییرات آن دارند. عموما منابع مصنوعی آلوده کننده آب به دو دسته نقطه ای و غیر نقطه ای یا انتشاری تقسیم می شوند. منابع نقطه ای آلودگی آب شامل ورود فاضلاب های شهری یا صنعتی است. در واقع توسعه شهری یا صنعتی همزمان با ورود ضایعات فراوان به محیط زیست و پهنه های آبی منجر به آلوده سازی آنها می شود. منابع غیر نقطه ای حاصل فعالیت های طبیعی یا استفاده های سنتی از زمین است که از یک طرف منجر به فرسایش و فقر خاک می شود و از سوی دیگر موجب تغییر در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب می گردند. کنترل منابع غیر نقطه ای بسیار مشکل و تنها از طریق کارهای مدیریتی و کنترل فرسایش و آبشویی امکان پذیر است. اساسی ترین منابع آلودگی غیر نقطه ای مواد شیمیایی کشاورزی، کودها و نمک هایی هستند که در اثر آبیاری مزارع شسته می شوند و به منابع آبی وارد می گردند. منابع غیرنقطه ای حاصل فعالیت های طبیعی یا استفاده های سنتی از زمین است که از یک طرف منجر به فرسایش و فقر خاک می شود و از سوی دیگر موجب تغییر در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب می گردد. از طرفی کنترل آنها بسیار مشکل و تنها از طریق کارهای مدیریتی و کنترل فرسایش و آبشویی امکانپذیر است. در راستای بررسی آلودگی آب فاکتورهای نیترات، فسفات، سولفات و سختی که از اهمیت و عمومیت بیشتری برخوردارند و تحت تاثیر کاربری های مختلف قابل تغییرند، به اختصار مورد بررسی قرار گرفته است.
1- نیترات
یکی از شاخص های مهم برای نشان دادن کیفیت آب آشامیدنی و کشاورزی میزان نیترات موجود در آن است. نیترات از طریق تجزیه و فساد پسمانده های انسانی و حیوانی، تولیدات صنعتی و روانآب حاصل از کشاورزی وارد آبهای سطحی وزیرزمینی می شود. به طورکلی فعالیت های کشاورزی مهم ترین عامل برای آلودگی های غیرنقطه ای از جمله نیترات است. کودهای نیتراته مهم ترین منبع آلودگی نیترات در آب های سطحی و زیرزمینی هستند. از آنجا که قسمت اعظم کودهای ازته معدنی به نیترات تبدیل می شوند. نیترات مصرف نشده به صورت متصل به خاک در می آید، سپس توسط آب باران از خاک شسته شده و به آب های سطحی و زیرزمینی راه پیدا می کند. این فرآیند بسته به فصل بارش، فعالیت گیاهان و ساختار خاک، الگوی هرزآب، نرخ مصرف گیاهان، عدم نفوذ و جاری شدن آب های سطحی و یا نفوذ به آب های زیرزمینی متفاوت بوده و به طور کلی در اواخر پاییز و اوایل بهار حداکثر است. به دلیل وجود نیترات در آ بهای سطحی و زیرزمینی کلیه مصرف کنندگان این منابع در معرض خطر نیترات قرار دارند، زیرا به طور غیر مستقیم از پساب زمین های کشاورزی، مسکونی، صنعتی و زراعی استفاده می کنند. نیترات به علت داشتن بار منفی و جذب نشدن بر روی سایت های تبادلی خاک به سرعت از لایه های خاک شسته شده و به منابع آب های سطحی و زیرزمینی راه پیدا می کند. این آلاینده در خاک از کودهای نیتروژنی طی فرآیندهای بیولوژیکی بوجود می آید. عوامل گوناگون در خاک مانند درجه حرارت، تهویه، رطوبت و واکنش خاک بر شدت تولید نیترات از کودهای نیتروژن مؤثر است. همچنین نحوه مدیریت مصرف کود بر این روند تأثیرگذار است. در جریان های سطحی و رودخانه ها بسته به وسعت مناطق کشاورزی تأثیر گذار در بالادست رودخانه به تدریج با نزدیک شدن به انتهای مسیر رودخانه غلظت نیترات افزایش می یابد. غلظت نیترات در رودخانه ها دارای الگوی فصلی است و بیشترین مقدار آن در پائیز و زمستان است.
2- فسفات:
یکی دیگر از عناصری که منجر به کاهش کیفی منابع آبی می شود فسفات است. به طورکلی میزان فسفر قشر زمین حدود 12 درصد است که در خاک های مختلف متفاوت است. گیاهان فسفر را از ناحیه ریشه به سطح خاک میآورند. علاوه براین فسفات ها به صورت وسیعی در کودهای شیمیایی به عنوان مکمل در زمین های زراعی استفاده می شوند و در اثر آبشویی از دست می روند. سپس وارد آب های سطحی شده و یا به آب های زیرزمینی راه می یابند.فاضلاب های شهری نیز به عنوان یک منبع آلاینده منابع آبی به فسفات به شمار می رود. با اینکه فسفات ها مواد سمی نیستند و هیچگونه تهدید مستقیمی را متوجه انسان نمی کنند اما بطور غیر مستقیم تهدیدی جدی برای کیفیت آب محسوب می شوند و در نتیجه باعث ازدیاد رشد گیاهان آبزی شده موجب کاهش اکسیژن محلول آب، ایجاد طعم و بو و مزاحمت در فرآیند تصفیه می شوند. از آنجا که کاربری اراضی نقش مهمی را در ایجاد یا کنترل آلودگی های نقطه ای و غیر نقطه ای آب به طور مستقیم دارد از طرف دیگر باعث تغییر در خصوصیات خاک ( مواد معدنی و آلی) شده و میزان فرسایش پذیری خاک را تغییر می دهد. بنابراین به طور غیر مستقیم نیز باعث آلودگی آب می گردد. وجود مقدار بالایی یون فسفات در آبهای طبیعی می‌تواند اثر مخربی روی اکولوژی آبی داشته باشد، زیرا یون فسفات زندگی گیاهی را بیش از حد تقویت می‌کند. بزرگترین منابع فسفات به عنوان آلاینده شوینده‌ها و کودهای شیمیایی است. فاضلاب‌های خانگی و آبهای جاری از کشت زارهایی که کود شیمیایی فسفات در آنها استفاده می‌شوند، مقادیر زیادی فسفات وارد آبهای طبیعی می‌کنند.
3- سولفات
سولفات در تمام آبهای طبیعی به مقدار فراوان وجود دارد. سولفات های سدیم، منیزیم و پتاسیم به آسانی در آب محلولند اما سولفات کلسیم (گچ) قابلیت انحلال محدودی دارد. وجود کلسیم محلول در آب باعث محدود شدن حلالیت سولفات ها می گردد. سولفات ها به محض تشکیل به صورت ذرات ظاهر می شوند.
4- سختی آب
از مشخصه های کیفیت شیمیایی آب است و غلظت کل یون های کلسیم، منیزیم، آهن و منگنز موجود در آب را نشان می دهد. اگر سختی آب به علت وجود بیکربنات های کلسیم و منیزیم باشد، سختی آن را سختی موقت و اگر به علت وجود سولفات ها و کلریدهای کلسیم و منیزیم باشد، سختی دائم می نامند.
منابع:
اسماعیلی ساری ع.، 1381. آلاینده ها، بهداشت و استاندارد در محیط زیست، انتشارات نقش مهر، 767ص.
کردوانی پ.، 1371. منابع و مسائل آب در ایران، جلد اول، آب های سطحی و زیر زمینی و مسائل بهره برداری از آنها، انتشارات دانشگاه تهران، 544 ص.
مهدوی م.، 1384. هیدرولوژی کاربردی، جلد دوم، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ چهارم.
Broers, H.P., Rozemeijer, J.C., 2007. The Ground Water Nutrients on Surface Water Contamination in a Region with Agriculture Land use (Noord-Brabant, the Nederland), Enviromental Pollution 148, 695-706.
Chang, H., Carlson, T.N., 2005. Water Quality During Winter Storm Events in Spring Creek, Pennsylvania USA. Hydrobiologia, 544:321-332.
Church, P.E., and Granato, G.E., 2006. Bias in Ground-Water Data Caused by Well-Bore Flow in Long-Screen Wells, Groundwater, Vol. 34(2), 262-273.
Duh, J.D., Shandas, V., Chang, H., George, L.A., 2008. Rates of Urbanization and the Resiliency of air and water quality. Science of the Total Environment.
Krapac I.G., Cartwright K., Panno S.V., Hensel B.R., Rehfeldt K.R., Herzong B.L., 2004: Water Movement Through an Experimental Soil Liner, Waste Management and Research, Vol. 9(1) 195-204.
Sherestha, S., Kazama, F., Newham, L.T.H., 2007. A Framework for Estimating Pollutant Eexport Coefficients from long-term in-stream Water Quality Monitoring data. Environmental Modeling and Software. Vol. 23(2): 182-194.
Zamies N., Schultz G., Isenhart R C., 2008: Total Phosphorus Concentration and Compaction in Riparian Areas Under Different Ripairian Land-Use of Lowa, Agricultret٬Ecosystem and Environment 127(2008) 2.
Zang, Q., Shi, X., Huang, B., Yu, D., Oborm, I., Blomback, K., Wang, H., Pagella, T.F., Sinclair, F.L., 2007. Surface Water Quality of Factory-Based and Vegetable-Based Peri-Urban Areas in the Yangtze River Delta Region, China. CATENA. Vol. 69(1): 57-64.