بخشی از مقاله
خلاصه
امکان حفاظت کامل از یک سفره آب زیرزمینی در مقابل آلایندهها با توجه به وسعت بسیار زیاد سفرهها وجود ندارد، اما تعیین یک منطقه حفاظتی در اطراف چاه با توجه به جهت جریان آب زیرزمینی و شرایط هیدروژئولوژیک سفره، نه به لحاظ علمی دشوار میباشد و نه به لحاظ عملی و اقتصادی غیر ممکن ونامعقول. این منطقه تعیین شده همان حریم بهداشتی چاه میباشد که اگر آلودگی سفره خارج از آن محدوده اتفاق بیافتد هیچگونه تهدیدی برای آب استحصال شده از چاه محسوب نمیگردد.
در این تحقیق به تعیین تاثیرگرادیان هیدرولیکی سفره بر روی حریم بهداشتی چاههای آب شرب، برای یک آلاینده ویروسی در شرایط ژئوتکنیکی و هیدروژئولوژیکی حاکم بر دشت ارومیه و تعیین غلظت حداکثری آلودگی در آب چاه، که ممکن است از یک لوله فاضلاب یا یک سپتیک تانک نشت دار به آب زیرزمینی راه پیدا کنند، با استفاده از نرم افزار VIRALT پرداخته شده است.
برای تعیین تاثیر گرادیان هیدرولیکی سفره بر حریم، تعیین حریم 2 ساله چاه شماره 14 با سه گرادیان متفاوت 0/005 و 0/0025 و 0/00125 انجام پذیرفت. این گرادیان ها نسبت 1 و 0/5 و 0/25 نسبت به هم دارند.با کاهش گرادیان هیدرولیکی محدوده حریم در جهت طولی جریان آب زیرزمینی کاهش طول و در جهت عمود بر جهت آب زیرزمینی افزایش عرض میدهد. یعنی محدوده حریم از حالت تقریبا بیضوی به حالت تقریبا دایروی تغییر شکل میدهد. ضمنا با افزایش گرادیان هیدرولیکی پیک غلظت آلودگی در چاه افزایش مییابد.
1. مقدمه
ایرانیان از آغاز بهره برداری از منابع آب اعم از چاه، قنات، چشمه و یا رودخانه به فکر رعایت حریم کمی منابع آب بودهاند، چراکه همواره نوعی نگرانی برای صاحبان یک منبع آب وجود داشته که ایجاد منبع آبی جدید اثرات سوء و نامطلوب بر منبع قدیمی آب بگذارد. بنابراین تعیین حریم یک منبع آبی نوعی اطمینان خاطر برای صاحبان آن و از سوی دیگر هشداری بود به افرادی که میخواستند منبع جدیدی در حوالی یک منبع قدیمی آب ایجاد نمایند و آنها را ملزم به رعایت حریم مینمود.
امروزه با رشد جمعیت و افزایش تعداد چاهها و استفاده بیرویه از آبهای زیرزمینی جهت مصارف شرب، صنعت و کشاورزی از یک طرف و نفوذ زه آبهای کشاورزی، نفوذ پسابهای صنعتی و فاضلابهای شهری به داخل آبخوانها و هم چنین استقرار کاربریهای نامناسب در اطراف منابع آبی از طرف دیگر، تغییرات قابل ملاحظهای در کیفیت آبهای زیرزمینی به وجود آمده است. بنابراین علاوه بر تعیین حریم کمی، لزوم تعیین حریم کیفی براساس معیارهای علمی و کاربردی جهت اعمال مدیریت صحیح بر حفاظت و بهره برداری از منابع آب زیرزمینی و بالاخص حفاظت از کیفیت این منابع آب با ارزش بیش از گذشته احساس میگردد .
در زمینه چگونگی تعیین حریمهای کیفی منابع آب زیرزمینی در سطح بین المللی تجارب این نوع مطالعات محدود میباشد. عمدهترین طرحهای حفاظت منابع آب زیرزمینی در ایالات متحده آمریکا، کشورهای اروپایی، کانادا و استرالیا انجام شده است که تعیین حریم کیفی در سطح آبخوان یا در سطح یک چاه یا گروهی از چاهها از اساسیترین بخشهای طرحهای حفاظت کیفی منابع آب زیرزمینی بوده است. سازمان محیط زیست کانادا در گزارشی تحت عنوان - تجربیات حفاظت کیفی آب های زیرزمینی - حفاظت از منابع آب زیرزمینی را در اکثر کشورها از دیدگاه قانونی به سه بخش عملکردهای حفاظتی قانون گذاری شده1، قانون گذاری نشده و تلفیق این دو تقسیم بندی میکند.
در عملکردهای قانون گذاری شده یکسری قوانین برای حفاظت از چاههای بهرهبرداری وضع شده است و برخی از کاربریها در حریم اطراف چاهها محدود گردیده است. تمامی بهرهبرداران موظف هستند که طبق قانون این محدودیتها را رعایت کنند. از مهمترین عملکردهای حفاظتی قانون گذاری نشده، میتوان پهنهبندی آسیبپذیری آبخوان، تعیین حریم کیفی چاهها، طبقهبندی آبخوانها از نظر تمرکز مصارف و نوع مصارف و افزایش آگاهیهای عمومی را نام برد.
2. تعاریف و اصطلاحات
-1-2 آب زیرزمینی
آب موجود در سوراخها و شکافهای پوسته سنگی زمین، که در نتیجه ریزش باران و جریان سطحی، درون خلل و فرج مزبور آب انباشته میگردد و در شرایط معمولی صحرایی امکان حرکت مقادیر قابل توجه آب در زیر زمین فراهم می باشد. غالبا اصطلاح آب زیرزمینی را به آبهای زیر سطح زمین که قابل برداشت به وسیله چاه، چشمه و قنات است، به کار میبرند. این گونه آبها بیشتر در اعماق 50 تا 100 متری زمین انباشته شده و در اعماق بیشتر معمولا به دلیل فشار زیاد، مسدود شدن خلل و فرج مزبور اثری از آنها دیده نمیشود. در برخی نواحی که دارای لایههای آبرفتی ضخیم باشد تا عمق 300 متر نیز یافت میگردد. آب های مزبور غالبا املاح و مواد معدنی سنگ ها را در خود حل کرده و اغلب به صورت آبهای معدنی تبدیل میگردند.
-2-2 آلودگی آب
عبارت است از تغییر مواد محلول یا معلق یا تغییر درجه حرارت و یا دیگر خواص فیزیکی و شیمیایی و زیستی آب در حدی که آب را برای مصرفی که برای آن مقرر شده است مضر یا غیر مفید بسازد.[3]
-3-2 حریم کیفی آب های زیرزمینی
حریم کیفی منابع آب زیرزمینی عبارت است از تعیین محدودهها یا حریمهای حفاظت کیفی در چندین سطح برای منابع آب زیرزمینی در مقابل آلایندههای ناشی از فعالیتهای انسانی که برای هر کدام از سطوح حریم کیفی، محدودیتها و تغییرات خاص فعالیتهای انسانی وضع میگردد
-4-2گرادیان هیدرولیکی
گرادیان هیدرولیک I عبارت از افت بار2 در واحد طول میباشد یا بعبارت ساده تر در صورتیکه پهنه های مایعی در یک سطح عمودی موازی هم قرار گرفته باشند گرادیان هیدرو لیک عبارت از شیب سطح پیزومتری خواهد بود .
-1-4-2محاسبه گرادیان هیدرولیک
در عمل مقدار گرادیان هیدرولیک از طریق نقشه های پیزومتری قابل محاسبه میباشد. که در نتیجه در یک پهنه مایع خواهیم داشت:
که در این فرمول h1 تراز پیزومتری بالائی و h2 تراز پیزومتری پائین برحسب متر و L 1 -2 فاصله بین دو نقطه h1 وh2 در روی پهنه مایع برحسب متر میباشد.
3. بقاء ویروس در خاک و آب زیرزمینی
سرنوشت میکروارگانیزمهای پاتوژنی در زیرسطح زمین توسط بقاء1 و نگهداشت 2 آنها توسط ذرات خاک تعیین میشود. سه عامل عمده در بقاء و نگهداشت عبارت اند از: اقلیم، طبیعت خاک و طبیعت میکروارگانیزم.[5] اقلیم، دو فاکتور مهم درجه حرارت و بارندگی را در بقاء ویروس کنترل میکند. میکروارگانیزمها در درجه حرارت زیر 4 درجه سانتی گراد ماهها میتوانند زنده بمانند، لیکن در درجه حرارتهای بالا مرگ آن ها تسریع می شود. بین درجات حرارت 5 تا 30 درجه سانتیگراد به ازاء هر 10 درجه سانتی گراد افزایش درجه حرارت، میزان مرگ آنها تقریبا 2 برابر میشود. بارندگی، ویروسهای موجود در زمین را به حرکت وا داشته و زمان رسیدن آنها به منابع آب زیرزمینی را شدت میبخشد. مطالعات متعددی نشان داده است که اغلب آلودگیهای منابع آب زیرزمینی پس از بارندگیهای شدید و مستمر رخ داده است.
طبیعت خاک نیز نقش تعیین کننده در بقا و نگهداشت ویروس بازی میکند. پارامترهای خاک مانند درجه رطوبت، مواد آلی و ph در بقاء ویروس نقش داشته و پارامترهای دیگری مانند اندازه دانهها، ظرفیت تبادل یونی و درصد رس، در میزان نگهداشت ویروس درخاک نقش دارند.[5-8] عمل جذب یک فاکتور اساسی در میزان نگهداشت ویروس در خاک میباشد.
4. خصوصیات و انواع ویروسها در آب زیرزمینی
ویروسها ذرات کلوئیدی دارای بار منفی بوده و به قدر کافی کوچک هستند که تابع حرکت براونی3 باشند. بر خلاف ذرات جامد، کلوئیدها تهنشین نمیشوند و همراه جریان آب در خاک به حرکت در آمده و مسیرهای مستقیمتر را طی میکنند، طوری که سریعتر از یک آلاینده شیمیایی میتوانند به چاه برسند. لاکن ذرات ویروس در هنگام حرکت در خاک مانند ذرات شیمیایی جذب ذرات جامد خاک شده و حرکت آنها کند میشود.
ویروسها که انگلهای درون سلولی هستند از پوشش پروتئینی در اطراف هسته اسید نوکلئید تشکیل شده اند.
ویروسها فقط درون میزبان مناسب میتوانند به زندگی خود ادامه دهند. مطابق با نوع سلول میزبان، ویروسها به ویروسهای حیوانی ، باکتریوفاژها، ویروسهای جلبکی آبی-سبز و ویروسهای قارچی تقسیم میشوند.
ویروسهای روده انسانی که در ناحیه رودهای تکثیر مییابند در تقسیمبندی ویروسهای حیوانی قرار میگیرند. "HQWHULF YLUXV به ویروسهای رودهای اطلاق میشود که توسط مدفوع روده انتشار مییابند. ویروسهای رودهای انسانی موجب امراضی مانند مننژیت، عفونت ها تنفسی ، عفونت هپاتیتی و التهاب معده میشوند.
مقدار ناچیزی از فاضلاب تصفیه نشده میتواند حاوی مقدار زیادی ویروس عفونی باشد. به طور مثال در یک لیتر فاضلاب تصفیه نشده، 100,000 ذره ویروس عفونی میتواند وجود داشته باشد.
