مقاله آب و خواص آب

دانلود مقاله آب و خواص آب
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.

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.
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.

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