المعايير الكميائية وعلاقتها بالمياه
المعايير الكيميائية
تتمثل هذه المعايير بتركيز مواد مختلفة في الماء, مثل الأملاح أو النيترات أو الفسفور أو الأكسجين.
الأملاح: تُذاب الأملاح في الماء على شكل أيونات ذوات شحنات كهربائية سالبة أو موجبة. إن الملح السائد في الماء هو ملح الطعام. وبناءا على ذلك, يدل تركيز أيونات الكلور (Cl- والمسمى الكلوريد) على تركيز الأملاح في الماء. إن مصدر الأملاح في الماء, بالأساس, هو إذابة الأملاح الموجودة في التربة والصخور عند ملامسة الماء لها. ومن هنا, فان نِسَب الملوحة في الماء تختلف من منطقة لأخرى بحسب نوع التربة, أو نوع الصخور, وبحسب كمية الماء في كل منطقة. إن نسبة الملوحة في مصادر الماء الموجودة بقرب البحر يمكنها ترتفع بسبب تغلغل مياه البحر إلى المياه الجوفية.
إن نسب ثابتة من الملوحة في الماء من شأنها أن تساعد الكائنات الحية على الحفاظ على توازن الأملاح في جسمها, أما إذا تغيرت هذه النسب فان هذا التوازن سوف يختل, ومن هنا يمكن أن نفهم لماذا لا نستطيع شرب ماء ذو تركيز عالي من الأملاح. كما وان نسبة الملوحة في الماء تتحكم في نوع المحاصيل وجودتها.
مركبات النيتروجين والفسفور: تتكون هذه المركبات في الماء بشكل طبيعي في مجمعات الماء أثناء دورة النيتروجين والفسفور في الطبيعة. تضاف هذه المركبات إلى مجمعات الماء عن طريق الفيضانات التي تجر في طريقها بقايا كائنات حية مثل جذوع وأوراق النباتات وجِيَف الحيوانات, وبقايا المحاصيل الزراعية والنفايات الزراعية مثل زبل حضائر الأبقار والدواجن والمجاري. كما وان الرماد الذي تخلفه حرائق الغابات والغبار المتطاير من البراكين تعد مصادر أخرى لهذه المركبات. إضافة إلى ذلك, تعد مواد التنظيف المذابة في الماء مصدرا من مصادر مركبات الفسفور.
إن تركيز مرتفع لهذه المركبات في الماء من شانه أن يؤدي إلى فائض من مواد التغذية, الأمر الذي يؤدي إلى إحداث سلسلة من العمليات التي تؤدي إلى تآكل الأكسجين الموجود في الماء. هذه العملية تؤدي إلى ابادة الكائنات الحية التي تحتاج في حياتها إلى الأكسجين وتبدأ كائنات حية لا تعتاش على الأكسجين باحتلال مكانها. هذه الكائنات الحية تطلق إلى الماء عند تنفسها غازات ذوات رائحة كريهة ويصبح لون الماء عكرا وفي هذه المرحلة يمكن القول أن هذا المجمع المائي هو مجمع مائي ميت. هذه العملية تسمى .
تعتبر مياه الشرب خطرة صحيا إذا ما زادت نسب هذه المركبات في الماء, وخصوصا عند الأطفال. عند تناول الأطفال لهذه المياه يمكن أن تتطور لديهم مرض “الزرقة” والتي يمكنها أن تؤدي إلى اضطراب في عملية نقل الدم في جسم الطفل مما يؤدي إلى صعوبة في التنفس من ثم الزرقة فالاختناق. يتأثر الأطفال, على الأخص, لان جهازهم الهضمي يحتوي على نوع من البكتيريا التي تحول النيترات (No3-) إلى نيتريت (No2-) في ظروف معينة والتي بدورها ترتبط بالهيموجلوبين الموجود في الدم وتمنع ارتباطه بالأكسجين. كما وان مستويات مرتفعة من هذه المركبات يمكنها أن تؤدي من ارتفاع احتمال الإصابة بمختلف أنواع السرطانات عند كبار السن.
أكسجين : تحتاج الكائنات الحية الهوائية لحياتها إلى الأكسجين. كما وان غالبية هذه الكائنات الحية لا يمكنها أن تعيش في مياه ذو تركيز اقل من 4 ملغم لليتر. إن مصدر الأكسجين الموجود في الماء هو بالأساس من ذوبان الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي في الماء أو من مخلفات عملية التمثيل الضوئي التي تحدثها النباتات والطحالب الموجودة في الماء.
يقاس تركيز الأكسجين عند سطح الماء, وفي المياه النقية غير المتحركة يسمى هذا التركيز بالتركيز المشبع يختلف تركيز الأكسجين في الماء بحسب درجات الحرارة والضغط الجوي, بحيث كلما زادت درجات الحرارة قل تركيز الأكسجين في الماء. ويعود السبب في ذلك إلى الزيادة في سرعة جزيئات الأكسجين بسبب الارتفاع في درجات الحرارة وهذا ما يؤدي إلى زيادة احتمال تركها جزيئات الماء إلى الهواء. كما وان الضغط الجوي يرفع من تركيز الإشباع لأنه يقلل من عدد جزيئات الأكسجين التي تنتقل من الماء إلى الهواء.
إن تركيز الأكسجين في الماء يتأثر من العوامل التالية
- عمقالمياه: يذوب الأكسجين الاتموسفيري في طبقة الماء الملامسة للهواء, وبناءا على ذلك, كلما زاد العمق قل تركيز الأكسجين المذاب في الماء. إلا انه عند تحريك الماء يرتفع تركيز الأكسجين في الطبقات السفلى للماء.
- سرعةجريان الماء: يرتفع تركيز الأكسجين في الماء عندما يكون جريان الماء وحركنه سريعة لان حركة الماء تساعد في زيادة تلامس جزيئات الماء مع الهواء. ومن هنا يمكن القول إن الزيادة في حركة الماء تؤدي إلى زيادة في تركيز الأكسجين في فيه.
- الوقت: يرتفعتركيز الأكسجين في الماء في ساعات النهار, وذلك بسبب عمليات التمثيل الضوئي للطحالب وباقي النباتات الموجودة في الماء. في الساعات التي يقل بها الضوء, تقل وتيرة عملية التمثيل الضوئي مما يؤدي إلى انخفاض في انبعاث الأكسجين ومعه يقل تركيز الأكسجين في الماء. هذا التذبذب في تركيز الأكسجين يميز مجمعات الماء الراكدة أو التي تكون الحركة فيها قليلة.
- المعايير الكميائية وعلاقتها بالمياهالمعايير الكيميائية
تتمثل هذه المعايير بتركيز مواد مختلفة في الماء, مثل الأملاح أو النيترات أو الفسفور أو الأكسجين.
الأملاح: تُذاب الأملاح في الماء على شكل أيونات ذوات شحنات كهربائية سالبة أو موجبة. إن الملح السائد في الماء هو ملح الطعام. وبناءا على ذلك, يدل تركيز أيونات الكلور (Cl- والمسمى الكلوريد) على تركيز الأملاح في الماء. إن مصدر الأملاح في الماء, بالأساس, هو إذابة الأملاح الموجودة في التربة والصخور عند ملامسة الماء لها. ومن هنا, فان نِسَب الملوحة في الماء تختلف من منطقة لأخرى بحسب نوع التربة, أو نوع الصخور, وبحسب كمية الماء في كل منطقة. إن نسبة الملوحة في مصادر الماء الموجودة بقرب البحر يمكنها ترتفع بسبب تغلغل مياه البحر إلى المياه الجوفية.
إن نسب ثابتة من الملوحة في الماء من شأنها أن تساعد الكائنات الحية على الحفاظ على توازن الأملاح في جسمها, أما إذا تغيرت هذه النسب فان هذا التوازن سوف يختل, ومن هنا يمكن أن نفهم لماذا لا نستطيع شرب ماء ذو تركيز عالي من الأملاح. كما وان نسبة الملوحة في الماء تتحكم في نوع المحاصيل وجودتها.
مركبات النيتروجين والفسفور: تتكون هذه المركبات في الماء بشكل طبيعي في مجمعات الماء أثناء دورة النيتروجين والفسفور في الطبيعة. تضاف هذه المركبات إلى مجمعات الماء عن طريق الفيضانات التي تجر في طريقها بقايا كائنات حية مثل جذوع وأوراق النباتات وجِيَف الحيوانات, وبقايا المحاصيل الزراعية والنفايات الزراعية مثل زبل حضائر الأبقار والدواجن والمجاري. كما وان الرماد الذي تخلفه حرائق الغابات والغبار المتطاير من البراكين تعد مصادر أخرى لهذه المركبات. إضافة إلى ذلك, تعد مواد التنظيف المذابة في الماء مصدرا من مصادر مركبات الفسفور.
إن تركيز مرتفع لهذه المركبات في الماء من شانه أن يؤدي إلى فائض من مواد التغذية, الأمر الذي يؤدي إلى إحداث سلسلة من العمليات التي تؤدي إلى تآكل الأكسجين الموجود في الماء. هذه العملية تؤدي إلى ابادة الكائنات الحية التي تحتاج في حياتها إلى الأكسجين وتبدأ كائنات حية لا تعتاش على الأكسجين باحتلال مكانها. هذه الكائنات الحية تطلق إلى الماء عند تنفسها غازات ذوات رائحة كريهة ويصبح لون الماء عكرا وفي هذه المرحلة يمكن القول أن هذا المجمع المائي هو مجمع مائي ميت. هذه العملية تسمى .
تعتبر مياه الشرب خطرة صحيا إذا ما زادت نسب هذه المركبات في الماء, وخصوصا عند الأطفال. عند تناول الأطفال لهذه المياه يمكن أن تتطور لديهم مرض “الزرقة” والتي يمكنها أن تؤدي إلى اضطراب في عملية نقل الدم في جسم الطفل مما يؤدي إلى صعوبة في التنفس من ثم الزرقة فالاختناق. يتأثر الأطفال, على الأخص, لان جهازهم الهضمي يحتوي على نوع من البكتيريا التي تحول النيترات (No3-) إلى نيتريت (No2-) في ظروف معينة والتي بدورها ترتبط بالهيموجلوبين الموجود في الدم وتمنع ارتباطه بالأكسجين. كما وان مستويات مرتفعة من هذه المركبات يمكنها أن تؤدي من ارتفاع احتمال الإصابة بمختلف أنواع السرطانات عند كبار السن.
أكسجين : تحتاج الكائنات الحية الهوائية لحياتها إلى الأكسجين. كما وان غالبية هذه الكائنات الحية لا يمكنها أن تعيش في مياه ذو تركيز اقل من 4 ملغم لليتر. إن مصدر الأكسجين الموجود في الماء هو بالأساس من ذوبان الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي في الماء أو من مخلفات عملية التمثيل الضوئي التي تحدثها النباتات والطحالب الموجودة في الماء.
يقاس تركيز الأكسجين عند سطح الماء, وفي المياه النقية غير المتحركة يسمى هذا التركيز بالتركيز المشبع يختلف تركيز الأكسجين في الماء بحسب درجات الحرارة والضغط الجوي, بحيث كلما زادت درجات الحرارة قل تركيز الأكسجين في الماء. ويعود السبب في ذلك إلى الزيادة في سرعة جزيئات الأكسجين بسبب الارتفاع في درجات الحرارة وهذا ما يؤدي إلى زيادة احتمال تركها جزيئات الماء إلى الهواء. كما وان الضغط الجوي يرفع من تركيز الإشباع لأنه يقلل من عدد جزيئات الأكسجين التي تنتقل من الماء إلى الهواء.
إن تركيز الأكسجين في الماء يتأثر من العوامل التالية
- عمقالمياه: يذوب الأكسجين الاتموسفيري في طبقة الماء الملامسة للهواء, وبناءا على ذلك, كلما زاد العمق قل تركيز الأكسجين المذاب في الماء. إلا انه عند تحريك الماء يرتفع تركيز الأكسجين في الطبقات السفلى للماء.
- سرعةجريان الماء: يرتفع تركيز الأكسجين في الماء عندما يكون جريان الماء وحركنه سريعة لان حركة الماء تساعد في زيادة تلامس جزيئات الماء مع الهواء. ومن هنا يمكن القول إن الزيادة في حركة الماء تؤدي إلى زيادة في تركيز الأكسجين في فيه.
- الوقت: يرتفعتركيز الأكسجين في الماء في ساعات النهار, وذلك بسبب عمليات التمثيل الضوئي للطحالب وباقي النباتات الموجودة في الماء. في الساعات التي يقل بها الضوء, تقل وتيرة عملية التمثيل الضوئي مما يؤدي إلى انخفاض في انبعاث الأكسجين ومعه يقل تركيز الأكسجين في الماء. هذا التذبذب في تركيز الأكسجين يميز مجمعات الماء الراكدة أو التي تكون الحركة فيها قليلة.
- تركيزالمواد العضوية: يؤدي تركيز مرتفع للمواد العضوية في الماء, والتي مصدرها من فضلات الكائنات الحية وبقايا حيوانات ونباتات ميتة, إلى انخفاض في تركيز الأكسجين في الماء. ويعود السبب في ذلك إلى استهلاك المحللات الهوائية للأكسجين الموجود في الماء من اجل تحليل المواد العضوية. ومن هنا كلما زاد تركيز المواد العضوية في الماء يزداد عدد المحللات الهوائية فيزداد استهلاك الأكسجين الذي بدورة يقل بصورة سريعة وقد يؤدي.
- نسبةالحموضة (PH): تمثل هذا النسبة مدى كون الماء حامضيا أو قاعديا! إضافة إلى ذلك فان هذه النسبة تتأثر من عوامل مختلفة مثل تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء الذي يصل إليه من الغلاف الجوي ومن الكائنات الحية التي تطلق هذا الغاز عن طريق التنفس. كلما زادت الحرارة تقل قابلية ثاني أكسيد الكربون للذوبان في الماء. إن وجود ثاني أكسيد الكربون في الماء يؤدي تفاعل مع جزيئات الماء مما ينتج عنه حامض يسمى حامض الكربونيك (H2CO3) والذي يؤدي إلى ارتفاع حموضة الماء. تتأثر نسبة الحموضة, كذلك, من الأمطار الحمضية والثلج ألحامضي. هذه الرواسب الحمضية تنتج من تفاعل الملوثات الموجودة في الغلاف الجوي (مثل: اكاسيد الكبريت واكاسيد النيتروجين) مع الماء الموجود في الغيوم. كما وان هناك عالا آخر من شانه أن يرفع من نسبة الحموضة وهو إذابة بعض المعادن أو المركبات والتي مصدرها من التربة أو الصخور في الماء. مثال على ذلك, الصخور الجيرية تغذي الماء بمركبات تزيد من نسبة حموضة الماء. ومن الجدير بالذكر أن مياه حمضية جدا أو قاعدية جدا تضر بالكائنات الحية التي تعيش فيها أو عليها.
عسورة الماء: تعرف صعوبة الماء على انها مجموع ايونات الكالسيوم (Ca++) وايونات المغنيسيوم (Mg++) في الماء. كلما كان تركيز احد هذه الايونات أو كلاهما مرتفعا كان الماء “عسرا” أكثر. هذا المياه “الصعبة” تؤدي إلى تراكم الكلس في الأنابيب والأدوات الأخرى في الصناعة أو الاستعمال المنزلي, بحيث أن الصابون لا يكون فعالا فيها. إضافة إلى ذلك فان درجة حموضة هذا النوع من الماء عالية نسبيا بسبب الايونات الموجودة فيها والتي تميل إلى تكوين محلولا حامضي. في البلاد, هناك الكثير من المناطق التي يتوفر فيها هذا النوع من الماء وذلك لان مياه الأمطار تذيب الكلس الموجود في الصخور الجيرية المختلفة التي تغطي البلاد.
نسبةالحموضة (PH): تمثل هذا النسبة مدى كون الماء حامضيا أو قاعديا! إضافة إلى ذلك فان هذه النسبة تتأثر من عوامل مختلفة مثل تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء الذي يصل إليه من الغلاف الجوي ومن الكائنات الحية التي تطلق هذا الغاز عن طريق التنفس. كلما زادت الحرارة تقل قابلية ثاني أكسيد الكربون للذوبان في الماء. إن وجود ثاني أكسيد الكربون في الماء يؤدي تفاعل مع جزيئات الماء مما ينتج عنه حامض يسمى حامض الكربونيك (H2CO3) والذي يؤدي إلى ارتفاع حموضة الماء. تتأثر نسبة الحموضة, كذلك, من الأمطار الحمضية والثلج ألحامضي. هذه الرواسب الحمضية تنتج من تفاعل الملوثات الموجودة في الغلاف الجوي (مثل: اكاسيد الكبريت واكاسيد النيتروجين) مع الماء الموجود في الغيوم. كما وان هناك عالا آخر من شانه أن يرفع من نسبة الحموضة وهو إذابة بعض المعادن أو المركبات والتي مصدرها من التربة أو الصخور في الماء. مثال على ذلك, الصخور الجيرية تغذي الماء بمركبات تزيد من نسبة حموضة الماء. ومن الجدير بالذكر أن مياه حمضية جدا أو قاعدية جدا تضر بالكائنات الحية التي تعيش فيها أو عليها.
عسورة الماء: تعرف صعوبة الماء على انها مجموع ايونات الكالسيوم (Ca++) وايونات المغنيسيوم (Mg++) في الماء. كلما كان تركيز احد هذه الايونات أو كلاهما مرتفعا كان الماء “عسرا” أكثر. هذا المياه “الصعبة” تؤدي إلى تراكم الكلس في الأنابيب والأدوات الأخرى في الصناعة أو الاستعمال المنزلي, بحيث أن الصابون لا يكون فعالا فيها. إضافة إلى ذلك فان درجة حموضة هذا النوع من الماء عالية نسبيا بسبب الايونات الموجودة فيها والتي تميل إلى تكوين محلولا حامضي. في البلاد, هناك الكثير من المناطق التي يتوفر فيها هذا النوع من الماء وذلك لان مياه الأمطار تذيب الكلس الموجود في الصخور الجيرية المختلفة التي تغطي البلاد.