التلوث الكيمياوي للماء
لقد اتفق العلماء على تعريف التلوث المائي بأنه عبارة عن إضافة مواد أو طاقة من قبل الإنسان إلى البيئية المائية كافية لإحداث ضرر في صحة الإنسان و الأنظمة البيئية و الموارد الحية .
ويعتبر تلوث المياه من المشاكل العالمية الكبيرة التي تشغل السلطات و الشعوب فهو يعرض الصحة للخطر ويهدد الحياة ويعيق النشاط الصناعي وتطور المدنية .
يدخل الماء في الصناعات الحديثة كماده أوليه أو عامل مساعد وخاصة في تبريد المكائن المستخدمة في الصناعات المختلفة وتكمن خطورة التلوث المائي من خلال انتشار المسطحات المائية والتي تشكل أكثر من ثلاثة أرباع المساحة الكلية للأرض فضلا عن حاجة الإنسان لما توفره هذه المسطحات من موارد كبيرة للغذاء و الطاقة , وتستقبل مياه المحيطات و البحار مختلف الفضلات التي يطرحها الإنسان من خلال نشاطاته المختلفة ولفترات طويلة من الزمن مما يسبب تركز الملوثات في بعض المناطق مسببا ظاهرة التركز الحيوي أو التراكم الحيوي .
العوامل الرئيسية التي تؤدي الى تلوث الموارد المائية
1-الكثافة السكانية
2-كثافة المؤسسات الصناعية و توزيعها وقربها من المسطحات المائية .
3-التطور التقني في الصناعة و الزراعة و الطب العلوم الأخرى .
4-إهمال الإنسان وعدم معاملة المواد الملوثة قبل طرحها إلى المسطحات المائية .
تتلوث البيئة المائية من خلال :-
1-رمي الفضلات الصناعية في المياه و تشمل مخلفات المصانع الغذائية و الكيمياوية و التي تؤدي تلوث الماء بالدهون و البكتريا و الدماء و الأحماض و القلويات و الأملاح السامة كأملاح الزئبق و الزرنيخ و أملاح المعادن الثقيلة كالرصاص و الكادميوم ..
2-مخلفات النفط من البواخر ووسائط النقل النهرية .
3-فضلات المجاري المنزلية الملوثة بالصابون و المنظفات الصناعية .
4-عمليات استثمار قاع البحار لاستخراج النفط أو المعادن الأخرى .
5-سقوط المواد الملوثة من الجو مع مياه الأمطار إلى المياه السطحية .
6-التجارب و الانفجارات الذرية .
ظواهر تلوث المياه
1-قلة الأوكسجين المذاب .
2-زيادة المواد المغذية الذائبة.
3-زيادة الكدرة وتأثيرها على تخلل الضوء .
4-تغير خواص القاع .
5-نمو غير مرغوب فيه لبعض الأحياء المائية .
6-زيادة في حرارة الماء عن الحدود الطبيعية .
7-وجود فضلات سامة .
8-وجود البكتريا و الأحياء المهجرية المرضية .
الملوثات الكيمياوية للمياه
تتلوث المياه بملوثات كثيرة تختلف في طبيعتها فبعضها ذي طبيعة كيمياوية و البعض الآخر ذي طبيعة فيزياوية كالحرارة و الإشعاع والبعض الثالث ذي طبيعة بيولوجية ولذلك سوف نتناولها وفق مجاميع رئيسية وكالاتي :-
1-ملوثات حامضية أو قاعدية
تطرح المصانع مواد كيمياوية ذات طبيعة حمضية أو قاعدية وتختلف هذه المواد المطروحة بحسب نوع الصناعة ومما يزيد من حجم هذه المشكلة إن اغلب الصناعات تحتاج إلى الماء أثناء العمليات الإنتاجية ,فالماء إن لم يدخل كمادة أساسية في الصناعة فانه يستخدم لإغراض شتى كالتبريد أو غسل المواد وتخفيفها ,ووصل هذه المياه الملوثة الى مصادر المياه سوف يؤثر على درجة تركيز ايون الهيدروجين لذلك المسطح المائي مما يؤثر على المكونات البيئية للمنطقة وعلى صلاحية هذه المياه عند استعمالها مصدرا لمياه الشرب علما إن المدى المسموح لدرجة تركيز ايون الهيدروجين في مياه الشرب تتراوح ما بين( 7-8.5 ), ويكون مصدر اغلب المياه لحمضية من مناجم الفحم الجيري حيث تلوث ما يقرب من 16آلف كيلو متر مربع من النهار في أمريكا على سبيل المثال , و من الممكن أن تكون مياه الصرف قلوية لكن الحمضية هي الأكثر خطورة وتتضمن أكسدة كبرتيد الحديد وتكون سلسلة من التفاعلات وإنتاج الكبريتات وحامض الكبريتيك واكاسيد الحديد لها تأثيراتها البيولوجية و البيئية العديدة .
تنتج عملية تحلل المواد العضوية و عملية التنفس في الأحياء المائية غاز co2 ويتحد هذا الغاز كيمياويا مع الماء لينتج حامض الكاربونيك الذي بدوره يؤثر على تركيز ايون الهيدروجين في الماء .
حامض الكاربونيك عند تحلله سوف يعطي ايون الهيدروجين وايون البيكربونات وايونات البيكربونات تتحلل لتعطي أيضا ايون الهيدروجين وايون الكربونات .
•في حالة PH اقل من 7 يكون معظم CO2 بشكل طليق حر في الماء .
•في حالة PH أكثر من 7 يكون معظم CO2 بشكل ايونات الكاربونات .
•في حالة PH قريب من التعادل يكون معظم CO2 بشكل ايونات البيكربونات .
من هنا يتضح أن الايونات السالبة (كاربونات وبيكربونات ) تزداد في حالة زيادة القيمة القاعدية للمحيط المائي مما يؤدي إلى مقاومة التغيرات في قيم تركيز ايون الهيدروجين وهذا ما يدعى بالعمل الواقي Buffer action الذي يعمل على تقليل التغاير في تركيز ايون الهيدروجين في البرك و البحيرات و الأنهار وبذلك تعرف القاعدية للماء بكمية البيكاربونات و الكاربونات في المحلول وهي ترتبط بوجود الكاليسوم و المغنيسيوم .
2-المواد العضوية
ترمي بعض المصانع فضلاتها الحاوية على مواد كيمياوية عضوية تؤدي إلى أن تكون كمية الأوكسجين قليلة وذلك لاستهلاك الأوكسجين من قبل البكتريا و الأحياء المجهرية الاخرى كالفطريات في عملية تحليلها وتكسيرها لمثل هذه المواد العضوية , ومن أمثلة المخلفات العضوية ما يطرح من فضلات معامل الورق وتكون سمية مخلفات عجينة الورق عادة حاوية على مادة الكبريت ومركبات فينولية مكلورة ناتجة عن عملية قصر العجينة و الورق وتحتاج هذه العجينة السامة كميات كبيرة من الأوكسجين (طلب كيموحياتي عالي للأوكسجين) لغرض تحليلها وفي بعض الأحيان يؤدي نقص الأوكسجين إلى موت الأسماك في المياه الملوثة بمثل هذه المخلفات علما بأن الطلب الكيموحياتي (B.O.D ) يمكن استعماله دليلا من أدلة التلوث للمياه و يعد المسطح المائي نظيفا عندما لا تزيد كمية الB.O.D عن 4 جزء بالمليون وهذا ما يطبق في مياه الأنهار .
(تعريف B.O.D :- كمية الأوكسجين اللازمة للبكتريا لأكسدة الفضلات هوائيا إلى CO2 +الماء ).
وقد تتجمع الأجزاء الصلبة لمخلفات عجينة الورق في أحواض المياه لتظهر مساحات شاسعة من القاع للمسطحات المائية مغطاة بطبقة من الأجزاء الصلبة و العضوية المستقرة و التي سيكون لها تأثيرات غير مرغوبة بالمجتمعات القاعية لهذا يجب أن نأخذ بنظر الاعتبار أربعة اوجه رئيسة لتلوث المياه بمثل هذه المخلفات (أي العضوية ) وهي :-
1-السمية .
2-الطلب الكيموحياتي للأوكسجين .
3-المواد الصلبة العالقة .
4-اللون.
ومن الأمثلة الاخرى للمركبات الكيمياوية العضوية التي طلبها الكيموحياتي للأوكسجين عالي جدا السلاسل المستقيمة من الكحولات و مخلفات الصناعات الغذائية و التخمر و غيرها وهذه الصفة غالبا ما يكون لها أهمية عملية في البيئة المائية أكثر من تأثيراتها السمية المباشرة حيث إن عملية التحلل النشطة التي تقوم بها الأحياء المجهرية إنقاص و أحيانا إزالة الأوكسجين تماما من المسطحات المائية ويتناسب هذا التناقص مع كمية الفضلات العضوية المصروفة ونسبتها إلى مجرى الماء ويؤدي تناقص الأوكسجين إلى قتل الأحياء المائية كالأسماك التي تتنفس الأوكسجين المذاب في الماء ,كما ان عمليات تحلل المواد العضوية تنتج روائح كريهة بسبب ظهور غاز الميثان المعروف بغاز المستنقعات وهذا الغاز يمر بثلاث مراحل خلال إنتاجه من قبل الأحياء المجهرية وهذه المراحل هي 1- التحلل المائي للمواد العضوية وتخمرها . 2- إنتاج حامض الخليك وإزالة الهيدروجين . 3- التخمر الميثاني . ولا يخفى كيف تؤثر هذه الروائح على مناطق الراحة و الاستجمام ولذلك فان تخفيف الفضلات و نشرها ومنع التجمعات الموقعية لها سوف يقلل من هذه التأثيرات الضارة .
إن المياه التي تحتوي ملوثات سامة تكون عادة قليلة الأوكسجين وهذا يعني ان على الأحياء مثل الأسماك أن تأخذ حجما كبيرا من الماء لتحصل على الأوكسجين الكافي لها و الماء المأخوذ بواسطة الفم سيمر من خلال الخياشيم ويتم أخذ الأوكسجين وكذلك يمر معه المواد السمية مما يعرض السمكة للخطر وبعبارة أخرى نستطيع القول انه عندما تكون كمية الأوكسجين المذاب في الماء قليلة سوف تزيد من جرعة الملوثات الممتصة لذلك تعد حالة نقص الأوكسجين (الاختناق البيئي) من ظروف الشدة البيئية (Stress Condition).
يشجع التلوث بالمواد العضوية نمو البكتريا و الفطريات و التي تقوم بدورها بامتصاص الأوكسجين لذلك فالمتطلب الحيوي للأوكسجين عندما يكون عالي هذا دليل على إن المياه ملوثة بالمواد العضوية وقلة الأوكسجين نتيجة لاستهلاكه من قبل الأحياء المجهرية المحللة سوف يؤدي إلى زيادة في نمو الفطريات و الأحياء المائية الاخرى التي تكون مقاومتها عالية للعيش في المياه القليلة الأوكسجين كالديدان عديدة الأهلاب ونتيجة لذلك تحدث تغيرات في أنواع النباتات و الحيوانات المتواجدة في مثل هذه البيئة , وتعتبر الأسماك الثعبانية من الأسماك المقاومة للتلوث و اسماك التروات من أقلها قابلية وتعد هي و اسماك السلمون دليلا جيدا على وجود التلوث وعدمه فعند تواجدها يستدل بأن تلك المياه غير ملوثة وصالحة لأغلب الأغراض .
إن تحلل المواد العضوية بواسطة البكتريا و الفطريات وكذلك موت هذه الأحياء يؤدي إلى تجمع المواد غير العضوية التي تعد مواد مغذية للنباتات و سوف تساعدها على النمو و بدورها سوف تطرح الأوكسجين كأحد النواتج الرئيسة من خلال التركيب الضوئي مما يزيد مرة أخرى من مستوى الأوكسجين المذاب في ذلك المسطح المائي وهذا ما يطلق عليه التنقية الذاتية للمسطح Self purification .