بخشی از مقاله
عنوان مقاله:
تعیین و بررسی حریم بهداشتی چاه1
چکیده:
حفاظت کیفی از منابع آب زیرزمینی که جهت تامین آب شرب استحصالی از چاه ها نقش دارند امروزه از مسئولیت ها ودغدغه هاي فکري متولیان تامین وتوزیع آب شرب یعنی سازمانهاي آب منطقه اي و شرکتهاي آب وفاضلاب کشور محسوب می شود.
به اختصارناحیه حریم بهداشتی چاه همان ناحیه سطحی ویازیر سطحی اطراف چاه است کـه در هنگـام پمپـاژ، آب چـاه را تـامین نموده ازاین ناحیه مواد آلاینده می توانند به طرف چاه حرکت کرده وبـه آب داخل چاه برسند.حداقل فاصله ایمنـی(2(MSDبـه شرایط محلی که مهمترین آن شرایط ژئولوژیکی وهیدرولوژیکی منطقه، چگـونگی دفـع فاضـلاب درجوامـع انـسانی وتعـداد منـابع آلودگی موجود در منطقه اطـلاق می شود.که به وضعیت سفره هاي آب زیرزمینی، لایـه هـاي خـاك منطقـه، قابلیـت نفوذپـذیري خاك، جهت وسرعـت جریان آبهاي زیرزمینی، غلظت آلاینده هاو… بستگی دارد. بنابراین ارائه حداقل فاصـله ایمنـی قابـل اتخـاذ بصورت جهانی براي منـاطق مختلف کاري بسیار مشکل می باشد. حریمهاي بهداشتی شامل حـریم در معـرض آلـودگی ( R1 )،
حریم حفاظتی حمایت اجبــاري( ( R 2 و حریم حمایتی( ( .R3 می باشند.
در این راستا محاسبه بهینه ودقیق حریمها با استفاده از مبانی علمی از اهمیت بالایی برخوردار است زیـرا محاسـبه واعمـال حـریم کوچکتر خطر آلودگی را بالا برده وحریم بزرگتر اتلاف سرمایه را به دنبال خواهد داشت. باتوجه به اهمیت آبها بعنوان یکـی ازمنـابع توسعه واستفاده از آن جهت بهره وریهاي مختلف ونظر به ویژگی اقلیمـی کـشور ماکـه جـزو منـاطق خـشک ونیمـه خـشک دنیـا محســوب می گردد بررسیها و تحقیقات جدي در این زمینه ضروري است.
کلمات کلیدي: چاه آب، حریم بهداشتی، حداقل فاصله ایمنی، آلودگی و حفاظت کیفی
١
مقدمه:
حفاظت کیفی از منابع آب زیرزمینی که جهت تامین آب شرب استحصالی از چاه ها نقش دارند امروزه از مسئولیت ها ودغدغه هاي فکري متولیان تامین وتوزیع آب شرب یعنی سازمانهاي آب منطقه اي و شرکتهاي آب وفاضلاب کشور محسوب می شود.
آبهاي زیرزمینی دراثر نفوذ مواد شیمیایی مختلف چون پاك کننده ها ، مواد نفتی، سموم ومواد زائد کارخانه ها مانند فنل، کـرم، سیانور و… آلوده می گردند. چاه هاي فاضلاب خانگی و سیستمهاي جمع آوري فاضلاب قدیمی یکی دیگر از منـابع آلـوده کننـده آبهاي زیرزمینی می باشند. هم چنین امروزه با ازدیاد مراکز علمی وصنعتی که با مواد رادیو اکتیو کار می کنند خطر آلـوده سـازي سفره هاي آب هاي عمقی مطرح می شود.
آلاینده هاي شیمیایی وبیو لوژیکی بدلیل ترکیبات آلی ومعدنی بصورتهاي محلول ، کلوئیدي ومعلق هرکـدام تـا مـسافتی مـشخص ومعین وبا توجه به تشکیلات خاك قادر به نفوذ در چاه می باشـند. باکتریهـا در مـسافتی کمتـر از ذرات کلوئیـدي وذرات کلوئیـد وباکتریها هر دو به مراتب درمسافت کمتر از مواد محلول ومواد محلول در مسافت زیادتر قادر به حرکت در آب یک منطقه می باشد.
حریم بهداشتی:
حریم عبـارت است از فاصله اي در پیرامون چاه که بر اثر پمپــاژ انجام شـده ضوابـط کمـی وکیفی آب تحت تاثیر شرایط محیطی قرار گیرد. این دیــد در اصطـلاح هیـدرو لوژیکی شعاع مخروط افـت3 یا شعـاع تاثیــر پذیـري نامیــده می شود.
اگر این حریــم در رابطه با تاثیرات هیدرولیکــی باشد بنام حریم نفـوذ پذیري وحفـاظتی ودر صورتیکه در رابطه با ورود ألاینده ها وتاثیر پذیري ألودگیها باشد بنام حریم بهداشتی نامیده می شود.در منابع علمی از حریم بهداشتی بنام هاي ناحیه تسخیر4 ، ناحیـه مشتــرك5 و ناحیه حفاظت سر چاهی6 نیز نام برده شده است.که براي حریم بهداشتی چاه تعاریفی وجود دارد:
- حریم بهداشتی چاه همان ناحیه سطحی ویازیر سطحی اطراف چاه است که در هنگام پمپاژ، آب چاه را تامین نموده ازاین ناحیـه مواد آلاینده می توانند به طرف چاه حرکت کرده وبـه آب داخل چاه برسند.
- حریم بهداشتی چاه فاصله اي دراطراف چاه است که در این شعاع آلودگیهاي میکروبی وشیمیایی می تواند وارد آب آن چاه شوند.
پمپاژ از چاه، تعادل طبیعی زیر سطحی را برهم زده وموجب پایین آمدن سطح آب زیرزمیـنی در اطراف چاه می شود. این تاثیر که به صورت افت تراز آب زیرزمینی 7است، در ناحیه تاثیر چاه اتفاق افتاده وقیف افت نامیده می شود.دراطراف چاه ناحیه دیگـري بـه نام ناحیه مشارکت وجود دارد که شامل تمام نواحی است که در تغذیه آب چاه مشارکت دارند.قسمتی از ناحیـه تاثیرچاه در داخل ناحیه مشارکت قرار می گیرد.اگر حرکت آب زیرزمینی به داخل چــــاه در مدت زمان معینـی مـد نظـر باشـد، ناحیـه مـشارکت کننده درتامین آب چاه در این مدت معیــــن، ناحیه انتقال نامیده می شوند که در واقع شامل قسمتی از ناحیه مشارکت است.
حداقل فاصله ایمنی(: (MSD
حداقل فاصله ایمنی به شرایط محلی که مهمترین آن شرایط ژئولوژیکی وهیدرولوژیکی منطقه، چگـونگی دفـع فاضـلاب درجوامـع انسانی وتعداد منابع آلودگی موجود در منطقه اطـلاق می شود.بنابراین ارائه حداقل فاصله ایمنی قابل اتخاذ بـصورت جهـانی بـراي مناطق مختلف کاري بسیار مشکل می باشد.
در منطقه اي که لایه هاي آن فوق العاده نفوذ پذیربوده وبر روي لایه هاي غیر اشباع قرار گرفته باشد حداقل فاصله ایمنی براي یک توالت بسیار دورتر ازمنطقه اي خواهد بود که لایه هاي آن نسبتاً ضخیم، غیر اشباع وداراي قابلیت نفوذ کم می باشند.در مناطقی با سفره هاي سنگی متخلخل(در این سفره ها آب در داخل شکاف سنگها محبوس شده است)جهت ارائه حداقل فاصله ایمنی سرعت حرکت آب و بنابراین سرعت حرکت آلاینده ها زیاد بوده وبایستی آن را مدنظر قرار داد. همچنین جهت جریان آبهاي زیرزمینـی در یک منطقه بر روي حداقل فاصله ایمنی تاثیر گذار می باشد. بعنوان یک قاعده کلی جهت حرکت آبهاي زیرزمینی در چاه هاي کـم
٢
عمق(دستی) منعکس کننده توپوگرافی سطح زمین بوده و بنابراین منابع آلودگی تا جایی که شـرایط منطقـه اجـازه مـی دهـد در پایین دست منابع آبهاي آشامیدنی قرار گیرد.
غلظت آلاینده ها هم روي حداقل فاصله ایمنی تاثیر گذاشته و در مناطق شهري کم درآمد با تراکم بالا که از توالت هاي بهداشـتی
ON-SITE استفاده می کنند یا در منطقه اي که تصفیه غیر متداول فاضلاب وجود دارد، حائز اهمیت می باشد. در اغلـب مـوارد بدست آوردن داده هاي هیدرولوژیکی در مناطق روستایی مشکل است و در برنامه هاي که براساس اجتماع در نظر گرفته می شود، ممکن است نتوانیم مطالعاتی را در هر منطقه بصورت جداگانه انجام داد. با این وصـف تعیین حداقل فاصله ایمنـی بادقـت کمتـري نسبت به دیگر مناطق انجام می گیرد(شکل .(1 جهت تعیین حداقل فاصله ایمنی مناسب اطلاعـاتی در مـورد خاکـشناسی منطقـه مورد نیاز بوده و این امر با حفاري تا سطح آبهاي زیرزمینی و ثبت دقیق تغییر در بافت خاك و نوع سنگ بالاخص تغییـر در انـدازه دانه بندي، قابلیت نفوذپذیري، فشردگی و محل لایه هاي اشباع قابل انجام است.
تمامی چاه ها بایستی توسط ادارات و بخشهاي نظارتی محلی کنترل گردند. ارتقاء چاه هـاي حفاظـت نـشده و احـداث چـاه هـاي حفاظت شده جدید براي جامعه بایستی افزایش یابد. اکثر چاه هاي دستی حفاظت نشده داراي آلودگی حداقل صد کلیفرم مدفوعی در هر صد میلی لیتر نمونه آب می باشد مگر اینکه اقدامات خیلی شدیدي جهت حصول اطمینان از عدم آلودگی این گونه چاه هـا اتخاذ شده باشد. استفاده از تلمبه هاي دستی جهت برداشت آب از چاه مفید بوده زیرا حداقل تماس دست و محیط را با داخل چاه برقرار و بالطبع آلودگی کمتري را در پی خواهد داشت. درصورت وجود آلودگی آب چاه نیاز به گند زدایی(کلرزنی)خواهد داشت که این امر نیازمند دانش و تجربه کافی می باشد.
سرعت حرکت آبهاي زیر زمینی در مناطق مختلف تفاوت داشته و به قابلیت نفوذ پذیري خاك بستگی دارد که براي خاکهاي رسی در گستره اي از کسر متر در روز، براي ماسه0/02 – 0/25 متر در روز، در شن هاي با نفوذپذیري خیلی بالا50 متر در روز و حتـی بیشتر از این سرعتها در سنگهاي متخلخل مثل سنگ آهک وجود دارد. بنابراین حداقل فاصله ایمنی براي خاکهاي رسی غیر قابـل نفوذ ممکن است کمتر از چند متر باشد در حالیکه در ماسه ها می تواند تا صد متر افزایش یابد. در بسترهاي شنی قابل نفوذ یـا در مناطقی که سفره هاي کم عمق متخلخل وجود دارد این فاصله ممکن است تا چند کیلو متر هم برسد.
نقش میکرو ارگانیسمها در حریم بهداشتی چاه :
براي قرنها ي طولانی وجود و بقاء میکــرو ارگانیسمها ي پاتوژنی در آب زیرزمینی و حفـــاظت آب آشـامیدنی استحـصالی از ایـن منابع، یکی از نگرانیها ي اصلی بوده و می بـاشد. در لایه هاي خاك نیمه اشباع عمیق و در صورت وفور اکسیژن در این لا یـه هـا، باکتــریها می توانند بـراي مـدت بیشتــر از 6 ماه زنده بمـانند. پاتـوژنها در اثر عوامـل فیزیکـــی، (ماننـد درجــه حـرارت) بیـو لوژیکی و شیمیایی می توانند در داخل خاك پس از مدتی از بین بروند. در جه حـرارت بـالا، مقـدار PH حـدود 7، اکـسیژن کـم ووجود مقادیر زیاد کربن آلی در خــــاك سرعت حذف باکتریهاي پاتوژنی را افزایش می دهد. حـذف عناصـر میکروبیولـوژیکی در خــاك و آب زیرزمینی به نوع این عناصر بستگی دارد. به عنوان مثال باکتري کلیفــرم پــس از مــدت کمتـر از 8 روز بـه میـزان
99/9 درصد حذف می گردد در صورتی که اشریشیاکلی به مـــدت زمان پنجاه روز نیاز دارد تا به این درصد حذف برسد.
ویروسها در اعماق و فواصل افقی نسبتاً طولانی در زمین می توانند حرکت کنند. به عنوان مثال حرکت بعضی از ویروسـها در عمـق
67 متري و حرکت افقی به طول 408 متري توسط تعـدادي از محققین گزارش شده است. مطالعات فراوانی روي عوامل تاثیرگذار در بقاي ویروسها در آب زیر زمینی انجام شده است. این مطالعات نشان می دهد که درجه حـرارت یکی از پارامترهاي مهم در ایـن ارتباط است.
همچنین مطالعات نشان داده است که ویروسها در آب چاه داراي طول عمر بیشتري نسبت به آبهاي سطحــــــی هـسـتند و 0/1 درصـــــد ویروسهـــــــاي Enterovirus. Hepatitisvirus. Poliovirus مـی تواننـد تـا بیـشتر از 140 روز در آبهـاي زیرزمینی زنده بمانند که این مـــدت بسیار بیشتر از مدت زمان ماندن باکتري اشریشیا کلی است . در درجـه حـرارت زیـر 150 درجه سانتیگراد Poliovirus می تــوانند به مدت بیشتــر از 250 روز نیز زنــده بمانند. بر اسـاس یافتـه هـاي محققـین در کشور هاي اروپایی توصیه می شود که زمان تاخیر50 تا 60 روز و هر جا که ممکن باشد تا یک سال براي حفاظت آب چـاه هـا از ویروس ها و باکتریهاي پاتوژنی در نظر گرفته شود.
٣
به عنوان مثال زمان تاخیر 50 روز به این معنی است که 50 روز طول می کشد که ویروسهاي رها شده در داخـل زمـین قبـل از مردن، از یک نقطه در اطراف چاه به چاه برسد. ضمناً یک حداقل فاصله 100 متر به صورت شعاعی در اطراف چاه به عنوان ناحیـه حریم بهداشتی جهت حفــاظت از ویروسها و باکتــري ها توصیه شده است . این توصیــه ها نتیجـه مطالعـات گـسترده چنـدین ساله روي حرکت و بقاء ویروس ها و باکتریها در آب هاي زیر زمینی می باشد.
انواع حریمهاي بهداشتی(شکل :(4
R 1 -1 حریم حفاظتی فوري
شعاعی در اطراف منبع آبی است که آلودگی قادر است بسهولت وارد آب گردد.این حریم می تواند در رابطه با آلودگی میکروبی و یا شیمیایی باشد. در این محدوده باید از احداث هر گونه منابع آلودگی مانند فاضلاب انسانی و صنعتی، دفع زباله، احداث دامداري ویا واحدهاي صنعتی، دفع مواد نفتی وسموم اکیداً جلوگیري بعمل آید. با توجه به اینکه طبقات خاك یک چاه از دانـه بنـدي یکـسان وبا ضریب قابل انتقال آب یکسانی تشکیل نشده از این رو حداقل حریم حفاظتی ازمحور چاه بین 10 تا 50 متر در نظر گرفتـه مـی شود.ضمناً هر چه افت سطح ایستائی آب پمپـاژ بیشتر گردد میـزان این حریم بیشتر می شود.
R 2 -2 حریم حمایت اجباري
حریم حفاظتی حمایت اجباري یا محدودهاي نزدیک به چاه که در خطر آلودگی قرار دارد. این حریم باید در مقابل ورود ویروسـها، فعالیت بیو لوژیکی باکتریها از جملـه بـالا رفـتن میـزان ازت آمونیـاکی( NH4+ >1mg/lit )،نیتریـت ( ( NO2 _ > 1mg/lit ونیترات ( ( NO3 _ > 20mg/lit فسفاتها ودترجنتها حفاظت گردد.باکتریهاي بیماریزا پس از 50 روز در آبهاي زیرزمینی از بین خواهند رفت در حالیکه ذرات درشتر وکیستهاي انگلی کاملاً درحریم حفـاظتی فـوري از آب گرفتـه مـی شـود. لـذا ازنقطـه نظـر بهداشتی این حریم طوري تعیین می گردد که هر قطره آب حاوي باکتري مضر باید 50 روز طول بکشد تـا از نقطـه آلـودگی وارد منبع آب گردد پس از این مدت باکتري زنده نیست وآب قادر به شیوع بیماري نخواهد بود. محاسبه ایـن مـدت 50 روز بـا تعیـین سرعت حقیقی جریــان آب زیرزمینــی امکان پذیر است از آنجائیکه سرعت آب در مناطق آهکـی(کارستی) زیـاد اسـت از ایـن رو حریم حمایت اجباري زیاد است.((Vmax=10-585 m/sec از این روحریم اجباري زیاد ودر بین 12 تاحدود 600 کیلـو متـر بـا توجه به زندگی 50 روزه باکتریهاي بیماریزا نیاز است.
R2min = 50d 24(d/h) 10(m/h) = 12000m = 12 km نمودR2max = 50d 24(d/h) 585( m/h) = 602000m = 60 km
در حالیکه در چاههاي آبرفـتی که سرعت حقیقی جریان آب ( (Vmax به کندي انجـــام می گیرد می توان از مســافت کمتر و با استفاده از سیستم هاي ردیاب مواد رادیواکتیو، اورانیـن، رودآمین، نمک طعام،انواع مواد رنگی مجاز و مواد معطررنگی استفاده شود.
