تلوث الماء
يتزايد عدد سكان العالم سنة بعد أخرى،ويرجع أحد أسباب هذا التزايد الىالإكتشافات الطبية التي ساعدت في رفع مستوى الصحة ومقاومة الأمراض القتالة.
رافق هذا التزايد زيادة في إنتاج المحاصيل الزراعية ،المصانع...لسد حاجيات هذه الزيادة.
بالرغم من أن التكنولوجيا الحديثة تنتج للإنسان المزيد من الطعام فإنهاتنتج كميات كبيرة من النفايات التي يصعب التخلص منها أحياناً.وقد تكونمضرة أحياناً بالإنسان،الحيوان والنبات.إن البلاد المتطورة (مثلأمريكا،ودول غرب أوروبا)فيها مصانع متطورة أكثر،وبالتالي تكون نسبةالنفايات أعلى من الدول النامية.تراكم هذة النفايات يسبب مصدراً لتلوثالبيئة وإفسادها. ولحسن الحظ بدأت دول عديدة بإدراك ذلك وإتخاذ الإجراءاتللحد من التلوث.
يعتبر تلوث الجو أحد أخطر أنواع التلوث.النفايات الرئيسية التي تلوث الهواء هي:
ثاني أكسيد الكبريت(SO2)،أول أكسيد الكربون(CO)،ثاني أكسيد الكربون(CO2)
والدخان الذي يتكون من جسيمات دقيقة صلبة كالكربون التي ثضر بالصحة وتعيقنمو النباتات. تعتبر حركة السير المتزايدة مصدراً آخراً للتلوث حيث تخرجغازات من عوادم السيارات والشاحنات،المصانع ومحطات توليد الطاقة.تسببمركبات الرصاص المنطلقة تلوثاً إضافياً للطاقة.
يشكل تلوث البحار والأنهر خطراً آخراً على البيئة.إن الإنسان بحاجة للماءالنقي حسب مقاييس معينة،كذلك تعيش الكائنات الحية في البحار بمياة لا تسببلها الضرر.من المواد التي تسبب تلوث مياه الأنهر والبحار:مواد التنظيفالكيماوية،
النفايات السامة من المصانع،مبيدات الحشرات والأعشاب،مياه المجاري المفتوحة.
يؤدي تلوث المياه في المناطق الزراعية الى موت النباتات ،في معظم الأحيان بسبب إستعمال المبيدات الحشرية المؤذية جداً للمزروعات.
يواصل العلماء سعيهم في محاولة للتوصل الى حلول لمكافحة هذه الآفات.
الماء
الماء هو موضوع متعدّد المجالات،ويمكن تعلمه في عدّة مواضيع في نفس الوقت.
مثل: * مجال الطبيعة والتكنولوجيا:
أ. صفات وخواص الماء. ب.أهمية الماء في عالم الكائن الحي.
ج.أهمية الماء وإستغلاله في الصناعة. د.أهمية الماء في الزراعة.
ه.إستغلال الطاقة الكامنة في المياه الجارية لتوليد الطاقة.
مجال العلوم السياسية والتاريخ:
أ.الأبعاد السياسية الدولية لموضوع الماء.
ب.الخلاف بين الدول في موضوع التحكم في الماء.
مجال الجغرافية:
توزيع الماء على سطح الأرض.
مجال التوراة:
موضوع الماء في الدين اليهودي وفي الديانات الاخرى.
* مجال الفولوكلور:
أ.إنتاج فني يتعلق بالماء.
ب.فنون قديمة وحديثة تتعلق بالماء.
مجال الأدب:
إنتاج يتعلق بالماء.
الماء هو المركب الكيماوي الأكثر إنتشاراً على سطح الأرض.الماء مركباًأساسياً في كل خلية حية(حيوانية/نباتية)،وبدونه لا يمكن الحياة.يحتاجالإنسان الماء لوجوده ولإستعمالاته العديدة.
* الماء في الطبيعة:
موجود الماء في الأساس على سطح الأرض وفي الغلاف الجوي.نسبة الماء على سطحالأرض حوالي74% كمحيطات ،أنهر،بحار،قطع ثلجية ومياه جوفية.نسبة الماء فيالغلاف الجوي (بخار الماء) جزء من1% ،ونسبة قليلة في المركبات العضويةالتي تشكل عالم الحيوان والنبات.
*المياه المالحة والحلوة:
المياه التي تحتوي على كمية > من 1000mg /1 lit تعتبر مياه حلوة.تشكلالمياه المالحة نسبة97.25 % من نسبة الماء في الطبيعة.(أي الأقلية نسبةالمياه الحلوة2.75% ).
* دورة المياه:
هي دورة تربط بين الماء في المحيطات مع بخار الماء في الجو،وع المياه الملوثة على الأرض والجوفية.
* مبنى جزيء الماء:
يتكون جزيء الماء من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين بمبنى هندسي المسمى مستويمع زاوية ،أي أن شكله شبيه بمثلث متساوي الساقين والأكسجين في الرأس.مقدارالزاوية 104.5 درجة بسبب التنافر بين أزواج الإلكترونات غير الرابطة فيذرة الأكسجين. بسبب الفرق في السالبية الكهربائية بين ذرات الهيدروجينوالأكسجين الرباط هو قطبي.
* صفات الماء:
يُعتبر الماء كمقياس لبعض المقادير الفيزيائية، فمثلاً تمّ تعيين سلمدرجات الحرارة سيلزيوس حسب درجة تجمد وغليان الماء في الظروف الطبيعية.
(ضغط جوي واحد،ودرجة حرارة الغرفة).
* الأربطة الهيدروجينية:
هي أربطة موجودة بين ذرات صغيرة وذات سالبية كهربائية عالية وبين ذراتالهيدروجين في الجزيء القريب.(الأربطة الهيدروجينية موجودة بين الهيدروجينوبين الفلور،الأكسجين،النيتروجين في الجزيء القريب).
يرتبط الأكسجين كهرم بأربطة مع ذرتي الهيدروجين في نفس الجزيء،ومع ذرتيالهيدروجين في الجزيء المجاور برباط هيدروجيني.يفسّر هذا الرباط العديد منصفات الماء، مثل:درجة غليان وإنصهار الماء العاليتين بالنسبة للكتلة،وكذلك الحرارة النوعية العالية للماء.
* شذوذ الماء:
عند إنصهار مادة صلبة عادية تنخفض كثافتها،بينما في الماء ترتفع كثافةالماء عند تسخينه من 0-4 درجات مئوية حتى تصل الحد الأقصى.وبتسخين إضافيتنخفض الكثافة كالعادة مثل باقي المواد.تفسير ذلك هو وجود فراغات في الثلجبسبب الأربطة الهيدروجينية بين الجزيئات،لذلك المبنى غير متكاثف.عندالتسخين تتكسر بعض الأربطة الهيدروجينية ويتبعه إرتفاع بالكثافة. ومعالإستمرار بالتسخين تتكسر أربطة إضافية ولذلك تنخفض الكثافة.
* التوصيل الكهربائي:
الماء المقطر غير موصل للكهرباء.عند إذابة أملاح، حوامض، أو قواعد،أو بعضالمركبات العضوية التي تتحلل الى أيونات في الماء تكون المحاليل الناتجةموصلة للكهرباء.
* الماء كمذيب:
يذيب الماء مركبات عديدة ،عادة القطبية.طريقة الإذابة قد تكون بالتحليلالى أيونات مائية أو تكوين أربطة هيدروجينية والتي تجذب بعض المركباتللماء.
مثال:تذوب الأملاح(المركبات الأيونية) حسب الطريقة الأيونية(محاليلهاموصلة للكهرباء)،بينما يذوب السكر حسب طريقة الأربطة الهيدروجينية،
(محلوله غير موصل للكهرباء).
* لون الماء:
شفاف في الضوء المرئي،أي أن الماء لا يبلع ضوء في طول موجة ملائمة للضوء المرئي.
* توتر السطح :
توتر سطح الماء عالي جداً.عند ملاحظة قطرة ماء على سطح مرئي وهي مستديرة.إذا تحولت الى بنفسجية اللونومسطحة يدل هذا على أن توتر السطح غير كافيللمحافظة على شكل القطرة .كما أنه يمكن وضع أجسام مختلفة على سطح الماءدون ترسّبها.
* الماء في الحياة اليومية:
الماء في عالم الحي،النبات والإنسان:تحتوي أجسام جميع الكائنات الحية على نسبة عالية من الماء الأساسي لإستمرار الحياة.
للماء في جسم الإنسان وظائف مهمة:هي مذيبات للأملاح،السكريات،والبروتيناتالضرورية للقيام بجميع فعاليات الخلية ،مثال:نقل المواد بين الخلايا يتمفي محلول مائي. نقل المواد الغذائية والتخلص من الفضلات يتم بوجودالماء،كذلك أجهزة الدم ،القلب،الكلى،الهضم يتعلق عمله بتزويد دائمللماء،وأيضاً الحفاظ على حرارة الجسم ثابتة(تبريد-عرق) هي عملية تعتمد علىالماء.كمية الماء اللازمة للإنسان تتعلق بمكان سكناه،كتلته،نوعفعالياته(من ضمنها عمله).
إستعمالات الماء في حياة الأنسان:
يستعمل الإنسان الماء لحاجاته المختلفة،مثل:* توليد الطاقة الكهربائية منشلالات المياه. *إستعمالات في الزراعة:من سقي النباتات،إسقاءالحيوانات،تربية الأسماك
إستعمالات في الصناعة وذلك بإعتبار الماء مادة خام .لإستحضار 1لتر نفطيلزم 10لتر ماء.لإنتاج 1Kg ورق يلزم 100لتر ماء.لإنتاج 1طن سماد يلزم 4500لتر ماء.لإنتاج 1 طن فولاذ يلزم 20000 لتر ماء.
• • الماء للتبريد، للغسيل،ولإذابة المواد،لإنتاج البخار،للتنظيف.* إستعمالات للنقل. * إستعمالات بيتية كالشرب، الطبخ....
* نظافة الماء:
يمكن للمياه الملوثة أن تنقل الأمراض مثل:الكوليرا،التيفوس،ديزنطارية،شللالأطفال وغيرها.مسببات الملوثات الأساسية للماء هي إفرازات الإنسانوالحيوان،
لذلك تتعين نظافة الماء حسب عدد الجراثيم الطبيعية ،ويجب أن ترتفع عن 20لكل لتر ماء.درجة النظافة هذه مطلوبة ليس فقط من مياه الشرب إلاّ من مياهبرك الأسماك أيضاً.
* جودة الماء:
يمكن تقسيم الماء حسب جودتها لعدة مجموعات وهي:
-مياه ذات جودة عالية،وهذه المياه جيدة لكل غرض وهدف.
-مياه مالحة،وهذه المياه تحتوي على 400-4000Cl/lit ،وملائمة لإسقاء النباتات.
-مياه مجاري،وهي مياه لا تصلح لأي إستعمال.
-مياه محاري مطهَّرة،وهي مياه مجاري مرّت بعدة عمليات تنقية.
* يمكن تصنيف مياه المجاري حسب كِبرها :
-جسيمات متحركة في السائل،قطرها أكبر من 1ميكروميتروتميل الى
الرسوب.
-جسيمات لزجة،قطرها أصغر من 1ميكروميتر،لا تميل الى الرسوب،وقد تسبّب تعكراً في الماء.
-مواد مذابة في الماء،وهي أملاح مختلفة "كلوريدات،نيترات،فوسفات،سكريات
وغيرها...".
* يمكن تصنيف المواد الملوِّثة حسب تأثيرها على جودة المياه:
- - مسبّبات أمراض-جراثيم وفيروسات.
- - مواد عضوية مذابة.
- - مواد غير عضوية مذابة،تضم المواد التي تحتوي على عناصر فلزّية ثقيلة وسامة.
- - مواد تسبّب إستهلاك زائد للأكسجين،مثل الطحالب،جراثيم ونباتات.
- - مواد صلبة متحركة.
- - مواد مشعّه تلقائياً مذابة.
-مسبّبات تلوث أساسية هي:
" مجاري بيتية تحتوي على مواد عضوية، جراثيم،مواد تنظيف ومعادن،المجاريالصناعية التي تحتوي على مركبات عضوية،أملاح لفلزات ثقيلة،نفاياتالوقود،حوامض ومواد تنظيف،مواد سماد ورش الناتجة من مناطق زراعية.
* طرق لقياس جودة الماء:
* درجة الحامضية-القاعدية في الماء PH:
تركيز أيونات الهيدرونيوم في الماء. كلما إرتفعت نسبة أيونات الهيدرونيوم(أي تركيز الأيونات) تقل وتصغر قيمة ال-PH .مياه غنيه بأملاح الصوديوموالكالسيوم لها PH عالي،مياه غنية بمواد عضوية لها PH منخفض ،مما يؤثر علىالحياة في الماء.
* تركيز الأكسجين في الماء:
تتعلق ذائبية الأكسجين في الماء بدرجة الحرارة.مثل كل غاز يذوب بشكل أفضلفي المذيب الذي درجة حرارته منخفضة. إن الماء الساخن الناتج من نفاياتالمصانع والذي يُصَب في البحر يؤثر على حياة الكائنات الحية.
* تركيز النيترات والفوسفات في الماء:
في الزراعة المتطورة يكثر إستعمال الأسمدة،وبالأساس مركبات الفوسفاتوالنيترات. لكن جزء من هذه الأسمدة يُستغَل بواسطة النباتات والجزء الآخريجري بواسطة الماء الى المياه الجوفيه.
الإستعمال الواسع لمواد التنظيف التي تحتوي على فوسفات ترفع من نسبة الفوسفات في الماء،وتزيد من تكوين الرغوة.
* أنواع المياه:
-مياه مقطرة،وهذه المياه نقية،لا تحتوي على أي مادة.
-مياه معدنية،وهذه المياه تحتوي على أقل من 250ppm من المواد الصلبة المذابة.
-مياه إرتوازية،وهذه مياه بئر من مصادر ماء من تحت الأرض،ومحمية كثيراً من ملوثات زراعية وصناعية.
-مياه منقاه،وهذه مياه مرّت بإحددى الطرق التالية:
أ. تقطير بواسطة الغليان.
ب. تطهير بواسطة الأوزون.
ج. ترشيح بواسطة الفحم.
د. ترشيح من خلال غشاء حسب طريقة الأوسموفيرا.
- - مياه الحنفية ،وهي مياه جوفية معالَجة بشكل عام ببواسطة التطهيربالكلور من قِبل السلطات المسؤولة عن جودة الماء."شركة مكوروت في البلاد".
أحياناً ييضاف إليها أملاح الكلور.
* تجارب في موضوع الماء:
* التحليل الكهربائي للماء. * الماء كمذيب.
* التوصيل الكهربائي. * التقطير.
* PH للماء. * تركيز الأكسجين.
* نسبة الكلور.
تلوث الماء
ينتج تلوث الماء من مواد دخيلة عليه ،تؤدي الى تضرر الحيوانات المائية وضرر للإنسان من شربها.ملوثات الماء هي:
أ. المجاري "البيتية-الصناعية".
ب. الأسمدة الزراعية.
ج.المبيدات.
د. مسبّبات الأمراض" بكتيريا وفيروسات".
ه. النفط .
و. الطاقة الحرارية.(ليست مادة).
ز. مواد مشعّه.
ح. عناصر معدنية.
وجميع هذه المواد والحرارة تؤدي الى تردّي نوعية الماء وجعله غير صالح للإستعمال.
* ملوّثات الماء الرئيسية :
أ. المجاري البيتية والصناعية:
أدّت عمليات التصنيع والتمدن الى إرتفاع حاد في كمية المجاري،والتي تحتويعلى مواد صناعية غير قابلة للتحليل البيولوجي،كمواد التنظيف الصلبةوالمعقّدة.