دانلود مقاله بررسی شیمیایی و میکروبی آب آب‌انبارهای روستایی در استان گلستان
چکیده:
جمعآوری و ذخیره آب باران برای مصارف مختلف، از جمله مصرف شرب، از دیرباز در ایران و سایر کشورهای جهان معمول بوده است. شهرستان مینودشت دارای جمعیتی بالغ بر ۲۶۰۰۰۰ نفر است که حدو ۲۰۰۰۰۰ نفر آن در روستاها سکونت دارد و از ۱۳۶۶ آب انبار برای جمعآوری آب باران برای مصارف مختلف استفاده می‌کنند. لذا آنالیز شیمیایی و میکروبی آب‌های جمعآوری شده از پشت بام‌ها در آب انبارها، برای شناسایی منابع احتمالی آلودگی، یافتن روش مناسب برای جمعآوری و ذخیره آب باران و بهسازی مطلوب آب انبارها ضروری به نظر می‌رسد.
برای انجام این تحقیق، تعداد ۱۱۴ نمونه آب، برای آنالیز پارامترهای شیمیایی و ۶۸ نمونه آب برای آنالیز میکروبی از آب انبارهای روستاهای دهنه و صوفیان در شهرستان مینودشت، در مدت ۸ ماه مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج نشان داد که پارامترهای شیمیایی شامل: هدایت الکتریکی، قلیاییت، سختی، کلرور، نیترات و منگنز، در مقایسه با استاندارد آب آشامیدنی در حد مطلوب می‌باشند، اما غلظت بعضی از پارامترهای شیمیایی از جمله آهن در ۹ درصد، سرب در ۶۹ درصد و کروم در ۶ درصد نمونه‌های جمعآوری شده، از حد مجاز بیشتر بود. از لحاظ پارامترهای میکروبی در ۱۰۰ میلی‌لیتر از نمونهها، کلیفرم در ۵۶درصد، اشرشیاکلی در ۳۲ درصد و استرپتوکوک فیکالیس در ۲۶ درصد از نمونه‌های جمعآوری شده بیش از حد مجاز بود.
کیفیت آب تعداد قابل ملاحظه‌ای از آب انبارها، از نظر پارامترهای شیمیایی و میکروبی، به علت آلودگی برای شرب مناسب نمی‌باشد. آلودگی‌های شیمیایی و میکروبی آب انبارها، می‌تواند ناشی از نفوذ فاضلاب‌های کشاورزی، فضولات حیوانی و انسانی و همچنین استفاده از آب رودخانه میباشد.
مقدمه
آمارهای منتشره از سوی سازمان بهداشت جهانی و دیگر سازمان‌های بین‌المللی، نشان دهنده این واقعیت است که آب آشامیدنی سالم و بهداشتی، بیش از هر عامل دیگر در سلامتی انسانها موثر است.
به عنوان نمونه در ایالت اوتارپرادش در کشور هندوستان، پس از بهسازی شبکه توزیع آب، میزان مرگ از بیماری ویا، ۱/۷۴ درصد، بیماری‌های اسهالی ۷/۴۲ درصد، حصبه ۶/۶۳ درصد و اسهال خونی ۱/۲۳ درصد کاهش یافت.
بنابراین وجود میکروارگانیسم‌ها در آب آب انبارها، از طریق منطقه جمعآوری و یا ذخیره‌سازی آن است. مطالعات نشان داده است که آب انبارهای ضدعفونی شده می‌تواند محیط مناسبی برای میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا باشد. از حمله بیماریها می‌توان از بیماری سیستم گوارشی که عامل آن سالمونلا، زخم معده که عامل آن هلیکوباکتر، عفونت‌های تنفسی مثل بیماری لژیونر و عفونت‌های خونی که عامل آن کورنی باکتریوم است را نام برد.
افزایش سریع احداث و تکامل آب انبارها، در حدو یکصد سال پیش شروع شد، در حالی که در تمدن‌های اروپایی باستان تامین آب مورد نیاز برای شرب، پخت و پز غذا و تا حدی شست و شوی ظروف، از طریق احداث فضایی به منظور جمعآوری آب باران از سقف یا حیات منزل صورت می‌گرفت و منصوب به ویرانه‌های کاخ ناس مرکز عصر مفرغ در جزیره کرت میباشد.
استفاده از آب انبارها به منظور ذخیره آب باران در کشور ایران، به دلیل محدودیت بارش‌های آسمانی که سالانه به طور متوسط ۲۵۰ میلی‌متر در سطح کشور برآورد میگردد، از قدیم‌الایام معمول بوده است، به طوری که احداث آب انبار را می‌توان یکی از مهمترین امکانات ذخیره‌سازی آب در نقاط خشک و از جمله نقاطی در شهرستان مینودشت واقع در استان گلستان دانست. شهرستان مینودشت با جمعیتی بالغ بر ۲۶۰۰۰۰۰ نفر که بیش از ۲۰۰۰۰۰ نفر آنها در روستاها زندگی می‌کنند، دارای ۱۳۶۶ آب انبار در سطح منطقه به منظور تامین آب آشامیدنی مردم میباشد.
هدف از انجام این بررسی، عبارت است از: تعیین کیفیت شیمیایی و میکروبی آب جمعآوری شده در آب انبارهای شهرستان مینودشت، بررسی و شناسایی منابع آلودگی در آب ذخیره شده در آب انبارهای شهرستان مینودشت و ارائه پیشنهادات و راهکارهای مناسب اجرایی برای استفاده بهینه از سیستم نگهداری و برداشت آب از انبارها.
روش انجام تحقیق
در این تحقیق، تعداد ۱۱۴ نمونه آب به صورت تصادفی از آب انبارهای روستاهای دهنه و صوفیان از توابع بخش کلاله شهرستان مینودشت، واقع در استان گلستان، در طول مدت ۸ ماه که سه فصل را در بر گیرد، برای آنالیزهای شیمیایی شامل: pH، هدایت الکتریکی، قلیاییت، سختی، کلرور، نیترات، فسفات، آهن، منگنز، سرب، کرم، کادمیوم و تعداد ۶۸ نمونه برای تعیین کیفیت باکتریولوژیکی شامل: کلیفرم‌ها، اشرشیاکلی و استرپتوکوکوس فیکالیس با روش استاندارد جمعآوری شد. آزمایشگاه‌های مرکز بهداشت استان، شرکت آب و فاضلاب روستایی استان گلستان، مرکز بهداشت مینودشت و دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی اصفهان انجام شد. جمعآوری اطلاعات از طریق انجام آزمایش‌های میکروبی و شیمیایی انجام گردید.
روش‌ها و دستگاه‌های مورد استفاده
سختی، به روش EDTA، قلیاییت، به روش تتراسیون با اسیدسولفوریک، کلرور، به روش مور، نیترات با استفاده از دستگاه DR-2000Hatch تعیین شد. فلزات سنگین به روش جذب اتمی مدل ۲۳۸۰ Perkin-Elmer، آزمایش‌های میکروبی کالیرفرم‌ها، اشرشیاکلی و استرپتوکوکوس فیکالیس به ترتیب به روش تخمیر چند لوله‌ای (MPN)، تست‌های افتراقی و پورپلیت انجام شد. نتایج حاصل با استانداردهای توصیه شده برای آب آشامیدنی مقایسه گردید.
نتایج
میانگین نتایج پارامترهای شیمیایی شامل: pH، هدایت الکتریکی، قلیاییت، سختی، فلوئور، کلرور، نیترات، فسفات، منگنز، آهن، کادمیوم و سرب در ۱۱۴ نمونه جمعآوری شده و پارامترهای میکروبی شامل: کلیفرم، اشرشیا و استرپتوکوک فیکالیس در ۶۸ نمونه جمعآوری شده از آب‌های ذخیره شده در آب انبارهای دو روستای صوفیان و دهنه، از توابع شهرستان مینودشت، در طول مدت ۸ ماه تعیین گردید. خلاصه نتایج حاصل از آنالیز به ترتیب شیمیایی و باکتریولوژی در جداول زیر نشان داده شده است.
بحث و نتیجه‌گیری
pH
تغییرات pH نمونه‌های مورد آزمایش از ۲/۷ تا ۹/۸ میباشد که بر اساس استانداردهای کشوری حداکثر مجاز pH آب‌های قابل شرب در دامنه قابل قبول بود. نتایج حاصل در قبل و بعد از بارندگی نیز در همین دامنه میباشد. افزایش pH تا حد ۹/۸ می‌تواند به علت افزودن آب رودخانه گرگانرود به آب انبارهای باشد.
هدایت الکتریکی
هدایت الکتریکی نمونه‌های آب مورد آزمایش، از ۱۸ آب انبار در دامنه ۱۳۸۲-۹۵ میکروموس بر سانتیمتر میباشد. هدایت الکتریکی در آب‌های شیرین، از ۱۵۰۰-۱۰۰۰ میکروموس بر سانتیمتر بوده که با توجه به دامنه قید شده، کمتر از حداکثر مجاز میباشد. حداکثر هدایت الکتریکی نمونه‌های آب مورد آزمایش، مربوط به آب انبار شماره ۲، برابر ۱۳۸۲ میکروموس بر سانتیمتر قبل از بارندگی میباشد و علت آن می‌تواند ناشی از تامین آب از رودخانه گرگانرود باشد. هدایت الکتریکی آب در همین آب انبار، بعد از بارندگی، به ۵۱۹ میکروموس بر سانتیمتر کاهش یافته است. لذا با توجه به نتایج حاصل، در آب انبارهایی که آب رودخانه افزوده است، هدایت الکتریکی به دلایل بالاتر بودن کل جامدات محلول در آب‌های سطحی در مقایسه با آب باران معمولاً زیادتر است. نوع پوشش پشت بام منازل (حلب یا ایرانیت) تاثیر محسوسی بر هدایت الکتریکی نداشته است.
قلیاییت
قلیاییت کل در ۱۸ آب انبار از تعداد ۵۷ نمونه مورد آزمایش، در دامنه ۳۲۰-۳۷ میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم میباشد. با توجه به نتایج حاصله در آب انبارهایی که آب رودخانه افزوده شده است، قلیاییت افزایش چشمگیری یافته است. در غالب آب‌های نمونه‌برداری شده از آب انبارها، میزان قلیاییت فنل فتالئین صفر بود که موید قلیاییت کل معادل قلیاییت بی‌کربناتی است و همچنین pH کمتر از ۳/۸ میباشد.
سختی کل
مقدار سختی کل تعیین شده از تعداد ۵۷ نمونه آب مورد آزمایش، در دامنه ۴۴۵-۴۶ میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم میباشد. حد قابل قبول بر اساس استاندارد ایران، ۵۰۰ میلیگرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم میباشد. علت عمده افزایش سختی کل در بعضی از آب انبارهای مورد مطالعه، استفاده برای ذخیره از آب رودخانه در هنگام کم آبی و همچنین تبخیر آب بوده است. نوع پوشش پشت بام منازل (حلب یا ایرانیت) تاثیر محسوسی بر سختی آب نداشته است.
جدول ۱: خلاصه نتایج شیمیایی نمونه‌های آب ذخیره شده در آب انبارها
پارامتر واحد تعداد نمونه میانگین انحراف معیار حداکثر مشاهده شده حداکثر مجار درصد نمونهها بیشتر از حداکثر مجاز ملاحظات
pH — 64 1/8 2/0 9/8 9/8 — —
هدایت الکتریکی Μnhos/cm 64 407 199 1382 1500 —
قلیاییت کل Mg/l, as CaCO3 57 128 72 80 — —
قلیاییت فنل فتالئین Mg/l, as CaCO3 57 20 13 80 — — در ۳۴ نمونه قلیاییت صفر میباشد.
سختی کل Mg/l, CaCO3 57 149 105 445 500 — —
سختی کربناتی Mg/l, CaCO3 57 126 87 372 — — —
کلراید Mg/l, Cl- 57 53 27 230 حد قابل قبول ۲۵۰ — —
نیترات Mg/l, NO3- 57 6 2 15 150 — —
فسفات Mg/l, PO4- 57 15/0 13/0 2/1 — — —
آهن Mg/l 114 11/0 06/0 36/1 3/0 9 —
منگنز Mg/l 114 032/0 02/0 13/0 5/0 — —
سرب Mg/l 114 13/0 07/0 937/0 01/0 69 —
کروم Mg/l 114 025/0 02/0 1/0 05/0 5 —
جدول ۲: خلاصه نتایج باکتریولوژیکی نمونه‌های آب ذخیره شده در آب انبارها (تعداد ۶۸ نمونه)
پارامتر میانگین انحراف معیار حداکثر مشاهده شده در ۱۰۰ میلی‌لیتر حداکثر مجاز در ۱۰۰ میلی‌لیتر درصد نمونهها بیشتر از حداکثر مجاز آب آشامیدنی ملاحظات
کل کلیفر م‌ها ۷۸ ۲۲ ۴۶۰ ۰ ۵۶
کلیرفم م دفوعی ۳۵ ۲۸ ۴۶۰ ۰ ۳۲
استرپتوکوک فیکالیس ۸ ۶/۶ ۴۸ ۰ ۲۶ ۵۰% از نوع انسانی و ۵۰% مشترک انسانی و حیوانی
کلرور
از تعداد۵۷ نمونه آب برداشت شده از ۱۸ آب انبار برای آنالیز کلرور، مقدار آن از ۲۳۰-۳۰ میلیگرم در لیتر متغیر بوده است. میزان کلرور موجود در آب انبارهای مورد تحقیق در حد قابل قبول میباشد. علت افزایش میزان کلرور در آب‌های ذخیره شده در آب انبارها، استفاده از آب رودخانه در ماه‌های مهر و آبان کاهش بارندگی در ماه‌های مزبور و همچنین احتمال ورود فاضلاب‌های سطحی و فضولات حیوانی به رودخانه میباشد.
از تعداد ۵۷ نمونه مورد آنالیز از آب انبارها، مقدار نیترات در دامنه ۱۵-۲ میلیگرم در لیتر بر حسب نیترات بوده که نتایج حاصله در حد مطلوب میباشد. لازم به ذکر است که پوشش پشت بام منازل تاثیر محسوسی بر روی میزان نیتریت ذخیره شده در آب انبارها ندارد.
آهن
از تعداد ۱۱۴ نمونه آب آب مورد آنالیز در آب انبارهای مورد مطالعه، مقدار آهن، از صفر تا ۳۶/۱ میلیگرم در لیتر متغیر بوده است. در ۱۰ نمونه (۹% نمونهها) میزان آن بیشتر از حداکثر ۳/۰ میلیگرم در لیتر میباشد. علل عمده افزایش آهن در آب انبارها جنس پوشش پشت بام منازلی است که از نوع حلب (آهن گالوانیزه) میباشد. مقدار آهن موجود در آب انبارها غالباً بیش از حداکثر مجاز آب آشامیدنی بوده و میزان افزایش آهن رابطه مستقیم با میزان زنگ‌زدگی (فرسودگی) حلب پشت بام منازل و سطح آبگیر داشته است. میزان آهن موجود در ۱۸ نمونه آب انبار در هنگام بارندگی، در بام‌هایی که دارای پوشش حلبی هستند، افزایش قابل ملاحظه‌ای نسبت به آب دخیره شده از بام‌های دارای پوشش ایرانیتی از خود نشان داده‌اند.
منگنز
از ۱۱۴ نمونه آب مورد آنالیز از ۱۸ آب انبار، مقدار منگنز، از صفر تا ۱۳/۰ میلیگرم در لیتر متغیر بوده که از نظر استاندارد در حد مطلوب میباشد. بررسی نشان می‌دهد که نمونه‌برداری‌های به عمل آمده در زمان‌های متفاوت (قبل و بعد از بارندگی) از آب ذخیره شده در آب انبارها و همچنین نوع پوشش پشت بام منازل، بر مقدار منگنز موجود در آب انبارهای ذخیره شده، تاثیر محسوسی ندارند.
سرب
از تعداد ۶۲ نمونه آب مورد آزمایش در ۱۸ آب انبار، میزان سرب موجود در آب‌های موجود در لیتر متغیر بوده و در ۴۲ نمونه غلظت سرب بیش از حد استاندارد بوده است. با توجه به نتایج حاصله، مقدار (حداقل و حداکثر) سرب نمونه‌های آب مورد آزمایش در زمان‌های قبل و بعد از باردنگی، متغیر بوده و به زمان خاص نمونه‌برداری بستگی ندارد. همچنین نوع پوشش پشت بام منازل حلب یا ایرانیت روی میزان سرب تاثیر محسوسی نداشتند. یکی از عوامل موثر افزایش میزان سرب تاثیر محسوسی نداشتند. یکی از عوامل موثر افزایش میزان سرب در
آب‌های ذخیره شده در آب انبارهای این منطقه، استفاده از آب‌های سطحی از جمله گرگانرود (که ممکن است در حین عبور از لایه‌های مختلف کوهستانی و دشت حاوی غلظت معینی سرب باشند) برای ذخیره در آب انبارها، در ایام کم‌باران میباشد. عامل احتمالی دیگر، واقع شده روستاهای مورد تحقیق در حاشیه جاده مواصلاتی شهر کلاله به بخش مراوه تپه و یا انتقال آلودگی هوای شهرهای همجوار آلوده به سرب ناشی از سوخت بنزین اتومبیل‌ها میباشد که در حین بارندگی وارد آب انبارها میشود. منابع آلوده کننده دیگری از جمله صنایع و غیره در این بخش و مناطق اطراف وجود ندارد.
کروم
از تعداد ۶۱ نمونه آب مورد آنالیز از ۱۸ آب انبار میزان غلظت کروم از ۰۰۱/۰ تا ۱/۰ میلیگرم در لیتر متغیر بوده و در ۳ نمونه بیشتر از حداکثر استاندارد میباشد. در دو مورد، مربوط به منازلی با پوشش حلبی و یک مورد با پوشش ایرانیتی بوده است. لذا نوع پوشش پشت بام منازل در میزان غلظت کروم در آب آب انبارها می‌توانسته نقش موثر داشته باشد. نتایج حاصل در آب انبارهای مورد مطالعه، موید این حقیقت است که میزان کروم موجود در آب‌های ذخیره شده کمتر از حداکثر مجاز میباشد. در جدول ۲، خلاصه نتایج شیمیایی نمونه‌های آب ذخیره شده در آب انبارها آورده شده است.