التلوث المائي Water pollution

الموازنة المائية للأرض Earths water balance :

تقدير كمية الماء الكلية للأرض بحدود 1.35 بليون كيلومتر مكعب، تشكل المحيطات والبحار بحدود 97% من هذه الكمية اما الماء العذب فيقدر بنحو 37 مليون كيلومتر مكعب، واربعة اخماس هذه الكمية موجودة في الجليد القطبي والانهار الجليدية. ويترشح الماء من خلال سطح التربة الى داخلها ويكون في متناول جذور النباتات، بينما الماء المترشح والبعيد عن متناول جذورها يسمى ماء الارتشاح Vadose water حيث ينزل هذا الماء الى الداخل بفعل الجاذبية الارضية. ان الماء في حالة دوران مستمر على سطح الارض ويأخذ ذلك في اشكال منها التبخر والترسيب والترشح، فالمحيطات والبحار يتبخر منها اكثر مما يترسب عليها بعكس اليابسة التي يسقط عليها الماء اكثر مما يتبخر، وعلى ذلك فان الكرة الارضية بأكملها لا تكتسب ولا تفقد الماء (يتبخر من الارض بما فيها المحيطات واليابسة سنويا 423000 كم³ من الماء ويترسب 423000 كم³ على جميع سطح الكرة الارضية.

ملوثات الماء Water pollutants :

 أي تغير في الخواص الفيزيائية والكيماوية للمياه حيث تجعله غير صالح للاستخدامات المعروفة او لمعيشة الكائنات المائية يعد ملوثا، وتمثل الملوثات التالية الملوثات الرئيسية للمياه :

اولا / ماء الصرف والفضلات الاخرى التي تتطلب اوكسجين : تشمل المركبات العضوية القابلة للتحلل الحيوية، والتي تتواجد في مياه المجاري المنزلية وبعض المتدفقات الصناعية وعندما تتحلل هذه المركبات عن طريق البكتيريا خاصة الهوائية فان الاوكسجين سوف يزال من المياه وبذلك تتأثر الاحياء المائية التي تعتد في تنفسها عليه، ومن المعلوم ان هناك اربع عمليات تؤثر في نسيبة الاوكسجين المتوافرة في المياه وهي :

1. الاحتكاك 2- البناء الضوئي 3- التنفس 4- اكسدة الفضلات

حيث تزيد العمليتان الاولى والثانية نسب الاوكسجين في حين تعمل الثانية والثالثة على انقاصه، يقاس هذا النوع من التلوث عن طريق كمية الاوكسجين الجزيئي الذائب في الماء اللازمة لتحليل المواد العضوية، ان الفحص المعياري لذلك هو اختبار الايام الخمسة (BOD) Biological Oxygen Demand المتطلب الأوكسجيني الحيوي ويعبر عما تستهلكه الاحياء المجهرية الهوائية المعيشة (البكتيريا والخمائر) من الاوكسجين اللازم لتنفسها اثناء تحليل للمواد العضوية. اما المتطلب الكيميائي للأوكسجين (COD) Chemical Oxygen Demand فيستعمل للمواد العضوية غير قابلة للتحليل حياتيا وتكون قيمة COD اكبر من BOD لأنها تحتاج كمية اكبر من الاوكسجين للتحلل.

تزداد كمية الأوكسجين المذاب في الماء كلما انخفضت درجة الحرارة، وتبلغ هذه الكمية في ماء مشبع بالأوكسجين 9.2 ملغم/ لتر في درجة 20 درجة مئوية، ولهذه الكمية اهمية كبيرة في تخليص الماء من المواد العضوية، فالكاربون يتحول الى ثاني اوكسيد الكاربون، الفسفور يتحول الى فوسفات، الكبريت يتحول الى كبريتات، النيتروجين يتحول الى نترات وامونيا، وبالعكس عندما تكون الكمية غير كافية من الاوكسجين المذاب فالكاربون يتحول الى ميثان والنيتروجين الى امينات ذات رائحة خاصة والكبريت يتحول الى كبريتيد الهايدروجين.

ثانيا / العوامل المعدية Infection agents : تشكل المياه الواردة من مياه الصرف الصحي والمستشفيات ومصانع الدباغة والالبان والمجازر وصناعات الاغذية المختلفة من اهم مصادر المياه الحاوية على البكتريا الممرضة والاحياء المجهرية وحيدة الخلية والطفيليات المعوية والفايروسات مسببة الامراض للإنسان والحيوان.

يتطلب تشخيص العوامل الممرضة في الماء اخذ عينات كثيرة وعديدة واستخدام تقنيات معقدة والطريقة المعيارية تحديد العدد الاكثر احتمالا Most probable number  (MPN) للكائنات المعوبة Coliform في عينة الماء المراد دراستها وعلى ذلك فان وجود هذه البكتريا في الماء هو دليل تلوثه ببكتيريا مرضية وقد اعتمدت اعدادها في أي عينة ماء على الصلاحية للاستخدام البشري لذا فان عددها 1 لكل 100 مل يعتبر ماء صالح للشرب و 200 لكل 100 مل ماء صالح للسباحة.

ثالثا / الكيماويات العضوية المصنعة Synthetic organic chemicals : وتشمل المبيدات Pesticides والمنظفات Detergents والكيمياويات الصناعية الاخرى ويعبر عنها بوحدات ppm او ملغم/لتر، تحللها بطئ والعديد منها غير قابل للتحلل وقسم منها سام للسمك بتراكيز واطئة. تصل هذه المبيدات (مبيدات الحشرات Insecticides، مبيدات الادغال Herbicides ومبيدات الفطريات Fungicides) الى مصادر المياه خلال عمليات الرش لاسيما على الحقول الزراعية بالطائرات وخلال تصريف مياه مجاري صناعية او منزلية حاوية على المبيدات او مياه محطات المعالجة البيطرية... الخ، وتختلف مدة بقائها في البيئة حيث تتراكم المبيدات في اجسام الحيوانات وقد تنتقل عبر السلسلة الغذائية لتصل الى جسم الانسان فضلا عن احتمالية اصابة المبيدات لبعض الاحياء المفيدة غير المقصودة بالمكافحة.

رابعا / المغذيات النباتية Plant nutrients : هي العناصر المغذية الاساسية للنباتات Essential elements والتي تصرف من الاراضي الزراعية المخصبة والمواد المتدفقة من المصانع ومحطات معالجة مياه المجاري. وتقوم هذه العناصر بتحفيز نمو العديد من الطحالب والنباتات المائية، ويبرز من بين اهم تلك المغذيات المواد الغنية بالنيتروجين والفوسفور والذي يسبب تجهيزهما في المياه الى الحالة التي تسمى بالأثراء الغذائي Eutrophication والتي تحدث طبيعيا او بتأثير الانشطة البشرية. ويمكن تعريف هذه الظاهرة بانها (زيادة الاملاح المغذية وبصورة خاصة النترات والفوسفات في المسطحات المائية كالأنهار والبحيرات)، وعند حدوث هذه المشكلة بشكل طبيعي لا تمثل مشكلة بيئية اذ ان البحيرة حديثة التكوين عادة ما تكون قليلة التغذية Oligotrophic وبتجمع المواد الغذائية داخل هذه البحيرة تصبح وفية التغذية Eutrophic وهذه الظاهرة تصبح مشكلة اذا كان مصدر حدوثها الانسان لان مقياس التوازن فيها مع مرور الزمن ويصبح المسطح المائي غير ملائم للحياة المائية، وتعد الملوثات الزراعية وبقايا الاسمدة الكيمياوية كالأسمدة النيتروجينية والفوسفاتية وكذلك مساحيق التنظف من اهم مصادر حدوث هذه الظاهرة، وتتمثل خطورة هذه الظاهرة بـ :-

1. قلة انواع الاحياء المائية وتغير في الانواع عموما (وقد يؤدي الى اختفاء بعض الانواع المهمة اقتصاديا كبعض انواع الاسماك.
2. زيادة في الكتلة الحية للنبات والحيوان.
3. زيادة في كدرة الماء
4. زيادة سرعة الترسيب وبالتالي شيخوخة البحيرة
5. صعوبة معالجة المياه الصالحة للشرب، حيث ان الماء يكون برائحة وطعم غير مستساغين ويصعب معالجتهما صناعيا
6. انسداد محطات قنوات التصفية، فزيادة الاملاح المغذية لها اثر كبير في زيادة ازدهار الطحالب Algae bloom في المياه الجارية.
7.  تشجيع هذه الظاهرة على حدوث ظاهرة ازالة الاوكسجين Deoxygation، حيث ان ازدهار الطحالب له الاثر العكسي، اذ ان وجود الغطاء الاخضر من الطحالب على سطح الماء يجعل الاوكسجين المنتج يفقد بشكل مباشر الى الهواء الجوي بينما تكون طبقة الماء السفلى معزولة، ولذلك فان النباتات الموجودة في القاع لا تزدهر وفي النهاية عند موت الطحالب تتحلل اجسامها مما يساعد على استهلاك الاوكسجين من الماء الذي يرافق أي تحلل للمواد العضوية في الماء.
8. للظاهرة اضرار صحية حيث ان النترات الذائبة عندما تبقى بالماء بعد التصفية عادة ما تكون ذات تأثيرات خطرة على الاطفال وصغار الحيوانات، وذلك لان هذه النترات تتحول الى نتريت سام في القناة الهضمية لاحتواء القناة الهضمية عند الصغار على بكتيريا مختلفة، وهذا بدوره يتحد مع هيموكلوبين الدم ويكون مركب سام يدعى Methaemoglobin ليس له القدرة على نقل الاوكسجين من الرئتين الى الانسجة لذلك سيكون ذا تأثير قاتل على الاطفال وتدعى هذه الحالة  بمرض ازرقاق الاطفال Methaemoglobinaemia.
9. يحد الاثراء الغذائي من استخدام البحيرات لأغراض السياحة وكذلك يؤثر على حركة الملاحة في المسطحات المائية.

خامسا / الكيماويات غير العضوية والمواد المعدنية Inorganic chemicals and Mineral substances  : وتشمل الحوامض والقواعد اللاعضوية والمعادن الثقيلة وغيرها من المواد المتدفقة من تصاريف مياه المناجم والمصانع وغيرها. تكون معظم المياه الحامضية المنصرفة من المناجم اتية من مناجم الفحم، كما ان مياه المناجم ذات الخواص القلوية اقل ضررا من المياه ذات الخواص الحامضية. كذلك قد تحتوي المياه الحامضية على مركبات فلزية متنوعة وعموما فان هذه الملوثات سوف تؤدي الى تغيير الاس الهيدروجيني للمياه حتما مؤثرا في النهاية على النظام البيئي للكائنات الحية.

اما بالنسبة للمعادن الثقيلة Heavy metals  : فيقصد بها المعادن التي تزداد كثافتها عن 5غم/ سم ³ مثل الرصاص والنيكل والزئبق والنحاس...الخ وما يقل عنها تسمى بالمعادن الخفيفة Light metals فضلا عن وجود بعض المعادن النادرة او النزرة Trace metals. ان سرعة تسربها للبيئة تعود الى وفرتها الطبيعية حيث ان هناك 84 عنصر معدني من بين العناصر المعروفة لحد الان، وتتسرب هذه العناصر البيئة المائية عن طريق المخلفات الصناعية وتؤدي الى تلويثها، كما ان بعضها يأتي عن طريق المطر من الاجواء والبعض الاخر بواسطة الانجراف والسيول والتعرية الارضية. وتسرب هذه العناصر في انسجة واجسام الكائنات الحية من نباتات او حيوانات وغيرها فتحدث اضرارا مهلكة، وتتمثل خطورة هذه العناصر بعدم امكانية تنسخها بواسطة البكتيريا والعمليات الطبيعية الاخرى فضلا عن ثبوتيتها والتي تمكنها من الانتشار لمسافات بعيدة عن مواقع نشوئها او مصادرها، ولعل اخطر ما فيها يعود الى قابلية بعضها على التراكم الحيوية Bioaccumulation في انسجة واعضاء الكائنات الحية.

سادسا / الترسبات Sediments : تشمل حبيبات التربة والحبيبات الرملية والمعدنية التي تنجرف من اليابسة لتترسب في قاع الانهار والبرك والبحيرات وغيرها.

وتعمل هذه الترسبات على اخماد الحياة في القاع فتضر كثيرا حياة الحيوانات القاعية كالمحار المرجان والقواقع والديدان وغيرها، كما ان هذه الترسبات تعمل على طمر قيعان الموانئ والشواطئ كذلك تحجز في الخزانات. ان اهم مصادر الترسبات فضلا عن انشطة الانسان الحضرية والتعدينية مثل حراثة الاراضي وحفرها لغرض انشاء الابنية وشق الطرق وغيرها. ان اكثر الترسبات في المياه هي للرمال، وللترسبات اثار سلبية عندما تكون عالقة في المياه فهي تقلل نفاذية الضوء مما تؤثر سلبيا في عملية البناء الضوئي للهائمات النباتية في عمود الماء، فضلا عن كونها تجعل المياه غير صالحة للاستعمالات المنزلية والصناعية.

سابعا / المواد المشعة Radioactive substances : تصل المواد المشعة الى المياه قادمة من القشرة الارضية بصورة مباشرة حيث توجد بشكل طبيعي منتشرة في البيئة دون تدخل الانسان، غير ان هناك العديد من المواد المشعة من فعاليات الانسان كعمليات التعدين لخامات المواد المشعة واستعمالاتها في انتاج الاسلحة النووية او في انتاج الطاقة الكهربائية، من اهم المواد المشعة واخطرها على البيئة هي الثوريوم – 320 Thorium والراديوم – 226 Radium حيث تتسرب هذه العناصر الى البيئة المائية بفعل الامطار وهما يشبهان الكالسيوم في الامتصاص من قبل العظام. كما ان استخدام المياه في تبريد المفاعلات النووية من اكبر المصادر في تلويث مصادر المياه بالمواد المشعة في تلك المناطق.

ثامنا / التلوث الحراري Thermal pollution : تؤثر التبدلات الكبيرة في مديات حرارة المياه بشكل واضح على واقع الاحياء المائية وخاصة تلك التي من ذوات الدم البارد التي لا تتمكن من موازنة الاختلافات المفاجئة في البيئة المحيطة بها، فضلا عن ظاهرة التكيف الحراري حيث ان الكائنات تتواجد في المواطن المناسبة حراريا لفعالياتها الارضية. يعرف التلوث الحراري بانه حالة تسلم الحرارة الزائدة في المسطحات المائية من مصادر مختلفة وهذا سوف يؤدي الى خفض الاوكسجين المذابة في المسطح المائي مما يؤثر على مختلف اشكال الحياة في المياه وتأتي مصادر الحرارة الزائدة من خلال استخدام المياه في انظمة التبريد لمحطات توليد الطاقة الكهربائية والمفاعلات النووية ومعامل الحديد والصلب ومعامل تكرير النفط وغيرها من الصناعات التي تطرح في مصادر المياه القريبة كميات هائلة من المياه الساخنة التي ترفع من درجة حرارة تلك المصادر المائية، كذلك مما يساعد على رفع درجة حرارة المسطحات المائية ازالة الخضرة من ضفاف الانهار واضافة رواسب من التعرية حيث تمتص دقائق الراسب الطاقة الضوئية. وهذه بعض تأثيرات التلوث الحراري :

1- ازدياد معدل التبخر للكائن الحي.

2- زيادة معدل التفاعلات الكيميائية في الكائن الحي

3- تبدل خصائص فيزيائية للماء تؤثر في الكثافة وتركيز الاوكسجين التي قد تؤدي الى منع الانقلابات او تأخر الانقلاب او تأخر الانقلاب خاصة في البحيرات الصغيرة ونتيجة لذلك تؤثر على :

• ازدهار الطحالب الربيعي والخريفي مرتبط مع توقيت الانقلاب
•  تأخر الانقلاب قد يطيل فصل النمو والذي يؤدي الى فرط نمو الطحالب
• نضوب الاوكسجين في قعر البحيرة.

4- تزداد سرعة السباحة مع ازدياد درجة الحرارة ثم تبدا بالتباطئ (السلمون)

5- استهلاك الاوكسجين يزداد وتزداد ضربات القلب

6- مقاومة المرض تتناقص مع ازدياد درجة الحرارة وبالعكس يزداد معدل الفعالية الجرثومية للبكتيريا

7- السمك محكوم بحدود ايضا مميتة عليا ودنيا خاصة بالنوع

8- ازدياد درجة الحرارة يشكل حاجزا اما هجرة وتكاثر الاسماك (حيث ان بعض الاسماك لا تتكاثر اطلاقا فوق درجات حرارة معينة مثل الشبوط الذي يكون مدى التكاثر له من 68 – 75 فهرنهايتي)

9- في الشتاء ينشد السمك في كثير من الاحيان ماءاً دافئ  متوجها الى دفقات منطلقة من محطات طاقة، عندما تغلق هذه المحطات في الشتاء فان الدفق ينقطع فجأة مما يؤدي الى تبدل في الحرارة يؤدي الى موت السمك)

10- في بعض الاحيان الحرارة تنبه فعالية التكاثر من خلال تنبيه نمو الغدد وبدورها تبلغ اشارات وضع البيض.

11- تبدلات غذائية كعلاقة مفترس وفريسة (السلمون المرقط يصبح غير قادر على التغذي على فريسته الطبيعية).

يمكن الاستفادة عمليا من المياه ذات الحرارة الزائدة بتدفئة البنايات وسقي المزروعات بماء دافئ واحواض التربية المائية وتدفئة احواض السباحة ..الخ