دانلود مقاله کیفیت آبهای زیر زمینی

آب خالص (H2o) به طور معمول در طبیعت یافت نمی شود.

حتی آب باران نیز برخلاف آنچه در گذشته تصور می شد خالص نیست.

آب طبیعی اعم از منابع سطحی یا زیرزمینی به دست آمده باشد، شامل مواد جامد حل شده، گازها و مواد معلق است.

کیفیت و کمیت اجزاء تشکیل دهنده آب به پارامترهای ژئولوژیکی و محیطی بستگی داشته و دائماً در اثر واکنش آب در تماس با رساناها و فعالیتهای انسانی، تغییر می کند.

آبی هم که به عنوان آب طبیعی شناخته می شود نیز ممکن است همواره آلوده بوده و از این رو اصطلاح « آب طبیعی» نیز می تواند گمراه کننده باشد.

آب طبیعی اصطلاحاً به آبی گفته می شود که هنوز مورد استفاده قرار نگرفته و اصولاً برای نمونه گیری و آزمایش به منظور پژوهش از آن استفاده می شود.
برای تعیین کیفیت آب قابل قبول برای مصارف کشاورزی و صنعتی یا انسانی، آب در معرض برخی آزمایشها قرار می گیرد.

معمولاً این آزمایشها شیمیایی، فیزیکی، بیولوژیکی و رادیولوژیکی می باشد.

نتایج این آزمایشها برای هر نوع استفاده خالص، با استاندارد قابل قبول آن استفاده مقایسه می شود.

این استانداردها با یکدیگر فرق دارند.

برای مثال کیفیت آب قابل قبول برای کشاورزی ممکن است برای آشامیدن قابل قبول نباشد.

در صنعت نیز ممکن است استاندارد کیفیت آب قابل قبول با یک کاربرد خاص برای کاربردهای دیگر متفاوت باشد.
درجه حرارت آب، یکی از مهمترین عوامل مؤثر در کیفیت آب زیرزمینی است.

درجه حرارت آب در مصارف مختلف صنعتی، انسانی، گیاهی و جانوری از اهمیت خاصی برخوردار است.

درجه حرارت آب زیرزمینی در یک محل معمولاً در سراسر سال یکنواخت است.

به همین دلیل آب زیرزمینی به عنوان آب مورد نیاز صنعت و انسان در بسیاری از موارد بر آب سطحی برتری دارد.
با مطالعه عوامل مؤثر در کیفیت آبهای زیرزمینی می توان کیفیت آینده آن را در مقایسه با کیفیت فعلی پیش بینی کرد.

با تعیین کیفیت آبهای زیرزمینی می توان نوع مصرف آن را تعیین نمود.

دبی آبهای زیرزمینی را در یک محل می توان با اندازه گیری کل مواد جامد حل شده ( T D S ) در آن محل محاسبه نمود.

با اندازه گیری غلظت یونی آبهای زیرزمینی و دبی نهرهای سطحی نیز می توان دبی آبهای زیرزمینی را به دست آورد.
مطالعه ترکیبات شیمیایی آب و تغییرات آنها می توان در منبع یا منابع تغذیه مصنوعی و تعیین مسیر آبهای زیرزمینی مؤثر واقع شود.

همچنین با مطالعه ترکیبات آب می توان به وجود لایه های مرزی آبدار و شکل و ترتیب سیستمهای جریان در این لایه ها پی برد.

تغییر کیفیت آبهای زیرزمینی می تواند از تغییر کیفیت بارش نفوذی، اندرکنش آبهای زیرزمینی با محیط، طول مسیر جریان، مدت زمان، ماند آب، و نوع گونه های گیاهان در یک محل متأثر گردد.

با جذب گازهای مختلف توسط آب نیز کیفیت آبهای زیرزمینی تغییر می کند.
9-1- سرچشمه شوری
در آبهای زیرزمینی نمکهایی به صورت محلول وجود دارد.

نوع و غلظت این نمکها به محیط، حرکت، و سرچشمه ( Source ) آبهای زیرزمینی بستگی دارد.

نمکهای محلول در آبهای زیرزمینی در درجه اول از حل مواد قابل حل نتیجه می شوند.

در ناحیه هایی که حجم زیادی از آب سطحی به آب زیرزمینی می پیوندد، کیفیت آبهای نفوذ کننده تأثیر زیادی بر کیفیت آب زیرزمینی خواهد داشت.

گازهایی که منشاء مواد مذاب معدنی ( Magmatic ) دارند، به طور موضعی به میزان مواد معدنی و محلول در آب زیرزمینی می افزایند.

آبهای ذاتی (Canate waters ) از آبهای باقیمانده ( Residual waters ) محبوس در سنگهای رسوبی، حاصل شده و معمولاً دارای مواد معدنی زیادی هستند.

آب باران نیز نمکهایی را که از جو گرفته است با خود به داخل زمین می برد.
آب زیرزمینی ضمن عبور از خاک، مواد محلولی را که از تجزیه خاک حاصل شده با خود می برد و به این طریق به مقدار نمک خود می افزاید.

آب اضافی آبیاری که از طریق نفوذ، به سفره آب زیرزمینی می رسد مقدار معتنابهی نمک به آب زیرزمینی می افزاید.

مقدار نمک آبی که از منطقه نفوذ ریشه گیاهان در زمینهای کشاورزی عبور کند ( آب زهکشی )، چندین برابر مقدار نمک آب آبیاری است.

افزایش غلظت نمک در آب زهکشی به علت تعرق و تبخیر گیاهان ( Evapotranspiration ) در محل می باشد.

جذب انتخابی کودها و نمکها بوسیله گیاهان ( Seiective absorption ) نیز موجب تغییر غلظت نمک در آب نفوذ کرده می شوند.

عواملی که باعث اضافه شدن غلظت نمک در آب نفوذ کرده به زمین می شوند عبارتند از:
- نفوذ پذیری خاک،
- وضع زهکشی
- مقدار تبخیر و تعرق گیاهان
- آب و هوا.
- در خاکها و آبهای زیرزمینی نواحی خشک که عمل شستشوی املاح بوسیله آب باران، به اندازه کافی صورت نمی گیرد، شوری خاک و آب زیرزمینی زیاد است و قدرت تولید محصول در این قبیل زمینها کاهش می یابد.
به علت نامحلول بودن نسبی عناصر تشکیل دهنده سنگهای آذرین، آب زیرزمینی که از این گونه سنگها عبور می کند تنها مقدار کمی از مواد معدنی را در خود حل می کند.

آب بارانی که به زمین نفوذ می کند به علت داشتن گاز کربنیک جو، توانایی حلالیت بیشتری دارد.

در آبهای زیرزمینی که با سنگهای آذرین در تماسند، مواد معدنی از نوع سیلیکات نسبتاً بیشتر از بقیه مواد دیده می شوند.
به علت نامحلول بودن نسبی عناصر تشکیل دهنده سنگهای آذرین، آب زیرزمینی که از این گونه سنگها عبور می کند تنها مقدار کمی از مواد معدنی را در خود حل می کند.

در آبهای زیرزمینی که با سنگهای آذرین در تماسند، مواد معدنی از نوع سیلیکات نسبتاً بیشتر از بقیه مواد دیده می شوند.

انحلال سنگهای رسوبی بیشتر از سنگهای آذرین است، این خاصیت، به همراه فراوانی سنگهای رسوبی در پوسته زمین، موجب شده است که قسمت اعظم مواد محلول آبهای زیرزمینی دیده می شوند.

آنیونهای موجود در آبهای زیرزمینی عبارتند از: بیکربناتها، کربناتها و سولفاتها.

در شرایط طبیعی، کلرورها و نیتراتها فقط به مقدار کم در آب زیرزمینی وجود دارند.

منابع کلرورها، فاضلابها و آبهای ذاتی و آب نافذ دریا می باشد.

غلظت زیاد نیتراتها دال بر وجود منابع آلوده کننده در زمین است.

در مناطقی که سنگ آهک وجود دارد، معمولاً یونهای کلسیم و کربنات در اثر حل شدن سنگ آهک به آب زیرزمینی اضافه می شوند.

9-2- تأثیر عوامل آب و هوا، موقعیت جغرافیایی و باران در کیفیت آب های زیرزمینی موقعیت جغرافیایی محل و وضع آب و هوا تأثیر زیادی بر کیفیت آب دارد.

غالباً آبهای مناطق کوهستانی، خیلی شیرین تر یا کم نمک تر از آبهای مناطق دشتی و کویری است.

به طور کلی می توان گفت آبهای مناطق خشک دنیا، از آبهای مناطق معتدل مرطوب، نمک بیشتری دارند.

نامناسب بودن شرایط آب و هوایی، مانند کم بودن میزان بارندگی، بالابودن درجه حرارت و شدت تبخیر، باعث بالا رفتن غلظت املاح می شود.

بر اثر تبخیر زیاد آب، نمکهای موجود در آن به حد اشباع رسیده و سرانجام رسوب می کنند.

این رسوب در مناطق معتدل و کوهستانی، بیشتر از نوع توفهای آهکی و در مناطق بیابانی ابتدا به صورت گچ و بعد به صورت قشری از نمک است.

هر قدر میزان رطوبت و بارندگی بیشتر باشد، به همان نسبت نیز از مقدار تبخیر کاسته شده و از بد شدن کیفیت آب کاسته می شود.

در مواردی که رطوبتی در سطح سنگ یا خاک وجود داشته باشد، گرما باعث می شود که محیط مناسبی برای فعالیت میکروارگانیسمها، یا موجودات زنده کوچک ذره بینی، به وجود آید.

در نتیجه فعالیت این موجودات، گازکربنیک آزاد می شود.

این گاز مهمترین عامل مؤثر در تخریب شیمیایی سنگها و کانیهای سیلیسی و آهکی است.

کیفیت آب زیرزمینی تحت تأثیر جنبه های مختلفی از چرخه آب در طبیعت متأثر می گردد.

بارش جوی ( باران و برف ) شامل آبی است که خالصی خود را در حین عبور از میان جو قبل از رسیدن به سطح زمین از دست می دهد.

ناخالصی ها و ترکیبات شیمیایی موجود در جو، ناشی از عوامل زیر است: خاکسترها و گازهای آتشفشانی گرد و خاک و مواد جامد هوازده نمکهای جابجا شده در اثر تابش آفتاب و تشعشعات کیهانی گازهای خروجی از کارخانجات صنعتی امواج رادیواکتیو ناشی از انفجارات هسته ای تا قبل از آغاز آزمایشهای مربوط به سلاحهای هسته ای در سال 1952، مقدار تریتیم (Tritum ) آب باران از 1 تا 10 واحد تریتیم ( Tu ) بیشتر نبود.

پس از سال 1954، مقدار تریتیم در بسیاری از نواحی از Tu 20 افزایش یافت ( 1970، Walton ).

وقتی باران به سطح زمین می رسد قبلاً قسمتی از ناخالصیها و ترکیبات شیمیایی موجود در آن حل شده و بقیه با آبهای سطحی مخلوط می شوند.

سپس آب باران با مواد معدنی و خاک و سنگ واکنش شیمیایی انجام می دهد.

مقدار و نوع مواد معدنی حل شده در آب باران به ترکیبات شیمیایی و ساختمان فیزیکی خاک و سنگ و عواملی از قبیل غلظت یونی هیدروژن ( PH ) و پتانسیل احیا ( EH )ی آب بستگی دارد غلظت یون هیدروژن ( PH ) به غلظت مؤثر یونها در آب نسبت داده می شود.

این کمیت به صورت لگاریتم در پایه 10 غلظت + H( با علامت منفی) و برحسب مول بر لیتر (mol/lit ) بیان می شود ( 1978 Bouwer, ).

آب مقطر در دمای c25 دارای غلظت + Hبرابر با mol /1 10است.

بنابراین PH آن برابر PH= -log 10-7= 7 می باشد.

این محلول با 7= PH خنثی نامیده می شود ( مقدار یونهای H+ وOH- برابرند).

هنگامی که 7 PH می باشد.

بیشتر آبهای طبیعی دارای PH بین 6 و 5/8 می باشند ( 1970, Hem ).

وقتی PH از 5/8 تجاوز کند، آب معمولاً آزاد است.

PH کم نشان می دهد که آب یا دارای مقداری جزئی از اسیدهای معدنی است که از منابع سولفیدی بدست آمده اند و یا دارای اسیدهای آلی است.

پتانسیل احیاء ( EH ) مقیاسی است که قدرت یک محیط طبیعی را برای افزایش یا کاهش ظرفیت مثبت یا از دست دادن الکترونها نشان می دهد ( 1972، Domenico ).

به عبارت ساده تر پتانسیل احیاء مقیاسی است که انرژی مورد نیاز برای از جا کندن و بلند کردن الکترونها را از یونها در یک محیط شیمیایی داده شده مشخص می کند.

غلظت شیمیایی آب باران از فصلی به فصل دیگر و از محلی به محل دیگر تغییر می کند.

غالباً مقدار زیادی از آمونیم و نیترات موجود در آب، از خاک تأمین شده اند.

در نواحی ساحلی و غلظت کلراید ( CI ) و پتاسیم ( K ) به طور نسبی به حدود mg/1 8 و mg/1 4/0 می رسد.

غلظت سدیم از حدود 1/0 تا 3/0 میلی گرم بر لیتر در نواحی غیر ساحلی و تا حدود mg/1 4 در نواحی ساحلی تغییر می کند.

غلظت کلسیم در خاکهای قلیایی ( AlKali ) و هنگامی که طوفانهای خاکی ( Dust storms ) روی می دهند افزایش می یابد.

دی اکسید کربن ( CO2 ) کسب شده از جو، تولید اسیدکربنیک می کند که با PH کمتر از 7 به آب باران وارد می شود.

در نواحی صنعتی که هوا آلوده است، ممکن است مقدار PH باران از 5/4 نیز کمتر شود.

9-3- تأثیر عامل زمین در کیفیت آبهای زیرزمینی آ‌ب باران که به سطح زمین می رسد آبهای سطحی و زیرزمینی را تشکیل می دهد.

این آب در ابتدا دارای نمک بسیار ناچیزی است، اما پس از تماس با رسوبات زمین شناسی و سنگهای مختلف، املاح آن زیاد می شود.

املاحی که در آغاز جریان در آب وجود دارند با کانی های رسوبات یا سنگهایی که آب از آنها عبور می کند واکنش پیدا می کند و املاح موجود در سنگ حل می شود.

طول مسیر یا جابجایی یک نمک تا محلی که به غلظت اشباع می رسد و دوباره در قالب سنگ یا خاک از محلول جدا می گردد به قابلیت به قابلیت حل شدن آن بستگی دارد.

قابلیت جابجایی هر یک از نمکها، بسیار متفاوت است.

قابلیت جابجایی و حل شدن یونهای کلر موجود در سنگها از همه بیشتر و صد در صد است.

قدرت جابجایی یونهای دیگر کمتر است.

به عنوان مثال قدرت جابجایی و قابلیت حل شدن یون کلسیم ( Ca++ ) را می توان 3 درصد و سدیم ( Na+ ) را 5/2 درصد ذکر کرد.

وقتی آب باران به زمین می رسد، پوشش خاک و سایر مواد ناشی شده از تجزیه گیاهان و حیوانات را به همین دلیل در منطقه رشد گیاه، ترکیبات شیمیایی آب با تبادل یونی بین اجزاء تشکیل دهنده آب و خاک یا به علت جذب مواد مغذی به وسیله گیاهان تغییر می کند.

معمولاً آبی که در خاک نفوذ می کند حاوی نیتراتها، فسفاتها و پتاسیم است ( که از کودهای شیمیایی موجود درخاک حاصب می شوند ).

هنگامی که گیاهان و سایر ارگانیسم های زنده، دی اکسید کربن و سایر ارگانیسم های زنده، دی اکسید کربن ( Co 2 ) و اسیدهای ارگانیک تولید