الملوثات في المياه العادمة Pollutants in Wastewater
تشكل المياه العادمة خطرًا على البيئة، عند تركها دون معالجة، فإذا طرحت المياه العادمة في البحار والمحيطات ستتأثر الحياة البحرية، وتموت العديد من الكائنات الحية التي تعيش فيها بسبب الملوّثات، أنظرُ الشكل الآتي:
ويعد التعامل مع المياه العادمة من أكثر القضايا التي تشغل العالم، وذلك لما تحتويه هذه المياه من ملوثات خطرة، سواء أكانت مياها عادمة منزلية أم مياها عادمة صناعية.
تعتمد ملوّثات المياه العادمة على مصدرها؛ سواء أكانت منزلية أم زراعية أم صناعية.
مم تتكون المياه العادمة بشكل عام؟
- من مياه بنسبة % 99.9.
- مواد صلبة بنسبة % 0.1، وهي تراكيز منخفضة من المواد الصلبة العضوية وغير العضوية.
المواد العضوية الصلبة Organic Solids: تشكل ما نسبته % 70 من المواد الصلبة في المياه العادمة، وتشمل المواد البروتينية والمواد الكربوهيدراتية والدهون والزيوت، المواد غير العضوية الصلبة Nonorganic Solids: تشكل ما نسبتهُ % 30 من المواد الصلبة، وتشمل حبيبات الرمل الدقيقة والأملاح المعدنية، مثل: أملاح الصوديوم والبوتاسيوم، وفلزات ثقيلة مثل: الرصاص والزئبق.
الملوّثات في المياه العادمة المنزلية Pollutants in Domestic Wastewater
تحتوي المياه العادمة المنزلية على كثير من الملوثات، منها:
المواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي: Biodegradable Organic Matters: هي المركبات العضوية التي يمكن أن تتحلل عن طريق العمليات البيولوجية المختلفة.
وجودها داخل المياه يؤدي إلى استنزاف الأكسجين الذائب فيها عن طريقِ التحللِ الحيوي، وينتج عن تحلل المواد العضوية غازات متعددة، بخاصة عندما تمكث المياه العادمة فترة طويلة دون معالجة، ومن هذه الغازات:
- كبريتيد الهيدروجينِ (H2S)
- الأمونيا (NH3)
- الميثانُ (CH4)
ومن الأمثلة على هذه الملوثات المواد البروتينية والمواد الكربوهيدراتية والدهون والزيوت.
مسببات الأمراض: Pathogenses
مسببات الأمراض: هي الكائنات الحية الدقيقة وغير الدقيقة التي تؤدي إلى الإصابة بالأمراض المختلفة للإنسان أو الحيوان أو النبات في حال وجودها في المياه، ومن الأمثلة عليها: البكتيريا، والديدان، والفيروسات.
|
أبحث مستعينًا بمصادر المعرفة المتوافرةِ لدي؛ أبحث عن العوامل المؤثرة في استخدام المياه العادمة المعالجة في الزراعة، وأصمم عرضًا تقديميا، وأعرضه أمام زملائي. درجة معالجة المياه العادمة، نوعية المحاصيل التي سيجري ريها بالمياه العادمة المعالجة، نظام الري المتبع في الزراعة، إعداد المزارعين وتأهيلهم في طرائق |
المواد العضوية غير القابلة للتحلل الحيوي :Non-Biodegradable Organic Matter
هي مواد عضوية لا تتحلل بفعل العمليات البيولوجية، ولكنها قد تتحلل بواسطة مؤكسدات كيماوية قوية، وتنتج هذه المواد عنِ استخدامِ بعضِ المنظفاتِ الصناعيةِ في المنازلِ.
أتحقَّقُ: أبين أنواع الملوثات الموجودة في المياه العادمة المنزلية.
المواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي، ومسببات الأمراض، والمواد العضوية غير القابلة للتحلل الحيوي.
الملوثات في المياه العادمة الصناعية Pollutants in Industrial Wastewater
تستخدم المياه في الصناعات المختلفة بشكل يومي في:
- تبريد الآلات وتنظيفها.
- معالجة المواد الخام.
ينتج عن هذا الاستخدام مياه ملوثة يجري معالجتها في المصانع معالجة أولية قبل طرحها في شبكة الصرف الصحي لشدة خطورتها، أنظر الشكل الآتي:
سؤال الشكل (4): أفسر سبب المعالجة الأولية للمياه العادمة الصناعية في المصانع.
لأن المياه العادمة الصناعية تحتوي على ملوثات شديدة الخطورة مثل الفلزات الثقيلة.
ومن الملوثات الصناعية:
المواد العضوية غير القابلة للتحلل الحيوي: Non-Biodegradable Organic Matter
تنتج من الصناعات المختلفة، مثل المبيدات الحشرية، وبعض أنواع المنظفات الصناعية.
الفلزات الثقيلة: Heavy Metals
تنتج من الأنشطة الصناعية، وتتميز بأنها غير قابلة للتحلل، أو تتحلل ببطء شديد، وهي ذات سمية شديدة، ويجب إزالتها من المياه العادمة قبل إعادة استخدامها.
ما خطورة الفلزات الثقيلة عند وصولها إلى المسطحات المائية؟
تراكمها داخل بعض الكائنات الحية مثل الأسماك.
المغذيات: Nutrients
تحتاج الكائنات الحية إلى المغذيات لنموها وتكاثرها، ومن الأمثلة عليها النيتروجين والفسفور، وعند وصولها إلى الأنهار والبحيرات تؤدي إلى نمو الطحالب، وحدوث ظاهرة الإثراء الغذائي.
الأملاح الذائبة: Dissolved Salts
تنتج من الأنشطة الصناعية المختلفة، وهي أملاح غير عضوية ذائبة في الماء، ومن الأمثلة عليها أملاح الكلوريدات، وأملاح الكبريتات.
أتحقق: أفسر سبب خطورة الفلزات الثقيلة الموجودة في المياه العادمة الصناعية.
قد تنتقل المياه العادمة الصناعية حاملة الفلزات الثقيلة إلى المياه السطحية فتؤثر على الكائنات الحية فيها؛ إذ تتراكم هذه الفلزات الثقيلة في أجسام الكائنات الحية البحرية، ومن ثم تؤثر في صحة الإنسان بعد تناوله للمأكولات البحرية.
قياس ملوثات المياه العادمة Measuring Wastewater Pollutants
تقاس الملوثات في المياه العادمة بطرائق عدة تعتمد على طبيعتها إن كانت قابلة للتحلل الحيوي أو غير قابلة له، ومن حيث هل هي مواد صلبة ذائبة أو مواد عالقة، ومن هذه الطرائق:
الأكسجين المستهلك حيويا (Biological Oxygen Demand (BOD
تقاس في هذه الطريقة كمية الأكسجين التي تستهلك حيويا بواسطة الكائنات الحية الدقيقة، عن طريق أكسدتها المواد العضوية في الماء؛ إذ تشير كمية الأكسجين المستهلكة حيويا إلى مقدار تلوث المياه العادمة بالمواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي، فكلما كان مقدار (BOD) كبيرًا كان التلوث العضوي في المياه العادمة كبيرًا.
الأكسجين المستهلك كيميائيا (Chemical Oxygen Demand COD
يقاس في هذه الطريقة التلوث بالمواد العضوية غير القابلة للتحلل بيولوجيا أو التي تتحلل ببطءٍ شديد في المياه العادمة، حيث تضاف مواد كيميائية مؤكسد قوية مثل دايكرومات البوتاسيوم وحمض الكبريتيك إلى عينة المياه، وتعمل على أكسدة جميع المواد القابلة للتأكسد، وغير القابلة للتأكسد، أنظر الشكل الآتي:
|
أفكر عند قياس الملوثات في المياه العادمة تكون قيمة COD دائما أعلى من قيمة BOD لعينة المياه الملوثة. لأنه في طريقة الأكسجين المستهلك كيميائيًّا يتم أكسدة جميعِ المواد القابلة للتأكسد، وغير القابلة للتأكسد، أما في طريقة الأكسجين المستهلك حيويا فيتم أكسدة المواد العضوية للقابلة للتأكسد فقط. |
مجموع المواد الصلبة العالقة (Total Suspended Solids (TSS
يشمل مجموع المواد الصلبة العالقة المواد العضوية وغير العضوية الصلبة الصغيرة العالقة في الماء، ويعد مؤشرًا على درجة تلوث المياه العادمة، ويجري قياس كمية المواد الصلبة العالقة في الماء من خلال ترشيح عينة المياه في وعاء، وتجفيفِ البقايا المترشحة على درجة حرارة عالية، ثم إيجاد كتلتها. أنظر الشكل الآتي:
سؤال الشكل (6): أبين طريقة فصل المواد الصلبة العالقة.
من خلال ترشيح عينة المياه في وعاء، وتجفيف البقايا المترشحة على درجة حرارة عالية، ثم إيجاد كتلتها.
مجموع المواد الصلبة الذائبة (Total Dissolved Solids (TDS
تتكون المواد الصلبة الذائبة من مواد عضوية، ومواد غير عضوية، وأيونات ذائبة في الماء، وتقاس كمية المواد الذائبة في الماء عن طريق تبخير كمية محددة من المياه، وإيجاد كتلة المواد الصلبة الباقية بوحدة mg/L، مع مراعاة أن تكون المياه التي جرى قياس كمية المواد الذائبة فيها خالية من المواد العالقة، أنظر الشكل الآتي:
أتحقق: أقارن بين طريقتي BOD و COD من حيث المواد المقيسة وآلية عملها.
| طريقة BOD | طريقة COD | |
| المواد التي يجري قياسها بواسطتها | المواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي. | المواد العضوية غير القابلةِ للتحلل الحيوي أوْ تتحللُ ببطء شديد. |
| آلية القياس | يتم قياس كمية الأكسجين المستهلك بواسطة الكائنات الحية الدقيقة، التي تستخدمها بأكسدة المواد العضوية. | تتم عن طريق إضافة مواد كيميائية مؤكسدة قوية مثل دايكرومات البوتاسيوم وحمض الكبريتيك إلى عينة المياه، |
ولتعرف بعض القيم الناتجة من قياس الملوثات في بعض محطات المياه العادمة؛ أنفذ النشاط الآتي:
|
نشاط: قياس بعض الملوثات في إحدى محطات معالجة المياه العادمة
التحليل والاستنتاج: تتميز المياه العادمة عند مدخل المحطة بأنها تحتوي على كميات كبيرة من المواد العضوية مقارنة بمخرجها. .كمية كل من BOD و COD و TSS، عند مدخل المحطة أكبر بكثير من قيمها عند مخرج المحطة. قيمة COD عند مدخل المحطة كبير لأنها تمثل أكسدة المواد العضوية القابلة للتأكسد وغير القابلة للتأكسد مقارنة بطريقة BOD التي تمثل أكسدة المواد العضوية القابلة للتأكسد. |
يتبين مما سبق أن معالجة المياه العادمة في محطة الخربة السمرا تعمل على خفض كمية كل من: المواد العضوية، والمواد الصلبة العالقة في الماء.
الآثار السلبية للمياه العادمة Negative Effects of Wastewater
للمياه العادمة آثار سلبية عديدة على البيئة؛ منها ما يتعلق بصحة الإنسان، ومنها ما يتعلق بالمياه السطحية والجوفية.
آثار المياه العادمة على صحة الإنسان Effects of Wastewater on Human Health
تحتوي المياه العادمة على كثير من مسببات الأمراض كالبكتيريا والفيروسات، إذ تعد بيئة مناسبة لتكاثرها وانتشارها؛ ما يزيد من خطورة انتشار الأمراض كالكوليرا والتيفوئيد، ويمثل الجدول الآتي مسببات الأمراض والأمراض التي تسببها للإنسان.
| مسببات الأمراض | الأمراض التي تسببها للإنسان |
| البكتيريا | التيفوئيد، الكوليرا |
| الفيروسات | التهاب الكبد الفيروسي، التهاب الجهاز الهضمي |
| الأميبا | الزحار الأميبي |
| الديدان (ديدان الإسكارس، الديدان الشعرية، الدودة الشريطية) | الغثيان والقيء، الإسهال |
آثار المياه العادمة على المياه السطحية والمياه الجوفية Effects of Wastewater on Surface Water and Groundwater
عند وصول المياه العادمة إلى المسطحات المائية من بحار وبحيرات وأنهار؛ تعمل على تلوثها وتغيير خصائصها الفيزيائية والكيميائية والحيوية، فمثلا؛ وجود المغذيات في المياه العادمة يؤدي إلى حدوث ظاهرة الإثراء الغذائي Eutrophication ، في المسطحات المائية التي تصل إليها، حيث تنمو الطحالب بشكل كبير بفعل وجود المغذيات، أنظر الشكل الآتي:
وعند موت الطحالب تتحلل بواسطة البكتيريا الهوائية؛ فيستنزف الأكسجين الذائب في المياه، ويموت عدد كبير من الكائنات المائية، ثم تنشط البكتيريا اللاهوائية في الماء وتعمل على تحلل المواد العضوية.
|
الربط مع الجغرافيا تؤدي المياهُ العادمةُ إلى تلوث البحار المغلقة بصورة أكبر من تلوث المحيطات والبحار المفتوحة، حيث يساعد المد والجزر والتيارات البحرية في المحيطات على انتشار الملوثات وتقليل تركيزها؛ لذلك فإن قدرة البحار شبه المغلقة مثل البحر الأبيض المتوسط على استيعاب الملوثات محدودة. البحار المغلقة هي البحار التي تحيط بها اليابسة من جميع الجهات، وهي منفصلة عن باقي المحيطات، أما البحار المفتوحة فهي البحار المتصلة بالمحيطات، وأما البحار شبه المفتوحة فهي التي تحيطها اليابسة من ثلاث جهات، |
وتحتوي المياه العادمة على الفلزات الثقيلة، وفي حال وصولها إلى البحار والمحيطات قد تتراكم في أجسام الكائنات الحية، وتنتقل من كائن حي إلى آخر عبر السلسلة الغذائية؛ الأمر الذي يؤثر في التوازن البيئي داخل البحار والمحيطات، وتعمل الملوّثات على تدمير الشعاب المرجانية، وموت كثير من الكائنات الحية التي تتخذ المرجان مأوًى لها. كذلك يؤدي وصول المياه العادمة إلى الأحواض المائية الجوفية إلى تلوثها وتصبح غير صالحة للشرب؛ مما يقلل من كمية الموارد المائية المتاحة، أنظر الشكل الآتي:
سؤال الشكل (9): أوضح كيف تتلوث المياه الجوفية من المياه العادمة.
تتلوث المياه الجوفية نتيجة تسرب المياه العادمة من الحفر الامتصاصية المنزلية والمزارع ومن البحيرات والمياه السطحية التي تحتوي على مياه عادمة إلى باطن
الأرض، وتصل إلى المياه الجوفية وتغير من خصائصها.
أتحقق: أناقش الآثار السلبية للمياه العادمة على صحة الإنسان.
تحتوي المياه العادمة على كثير من مسببات الأمراض للإنسان، كالبكتيريا والفيروسات، إذ تعد بيئة مناسبة لتكاثرِها وانتشارِها؛ ما يزيد من خطورة انتشار الأمراض كالكوليرا والتيفوئيد.