مواد معلق: ابر کدر در آبهای زلال
مواد معلق دقیقاً چه هستند و چه ویژگیهایی دارند؟
مواد معلق به ذرات بسیار ریز جامد گفته میشود که در آب یا سایر مایعات پخش شدهاند اما در آنها حل نمیشوند. به بیان دیگر، این ذرات آنقدر کوچک هستند که به سرعت تهنشین نمیشوند و برای مدت طولانی در آب شناور میمانند و باعث کدری یا تغییر رنگ آب میگردند. اندازه این ذرات معمولاً از 2 میکرون (خیلی ریز) تا حدود 500 میکرون (قابل مشاهده با چشم) متغیر است.
برای درک بهتر، یک قاشق خاک را در یک لیوان آب هم بزنید. پس از چند لحظه، ذرات درشتتر تهنشین میشوند، اما ذرات بسیار ریز همچنان در آب شناور میمانند و آن را کدر میکنند. این ذرات ریز شناور، همان مواد معلق هستند.
انواع و منابع ورود مواد معلق به آب
مواد معلق میتوانند منشأ طبیعی یا انسانی (مصنوعی) داشته باشند. ترکیب آنها نیز بسیار متنوع است.
| منبع | انواع رایج مواد معلق | مثال عینی |
|---|---|---|
| طبیعی | رس2، سیلت3، ذرات آلی پوسیده (برگ، گیاه)، فیتوپلانکتونها4 | رودخانههای کوهستانی پس از باران، رنگ چایی آب تالابها |
| فعالیتهای کشاورزی | خاک شخمزده، بقایای گیاهی، کودهای شیمیایی | آبیاری مزارع یا باران شدید که خاک لخت را میشوید |
| ساختوساز و معدنکاری | گردوغبار سیمان، ذرات سنگ و خاک | جریان آب گلآلود از یک کارگاه ساختمانی به جوی خیابان |
| فاضلابهای صنعتی و شهری | ذرات فلزی، رنگها، الیاف، مواد آلی | خروجی یک کارخانه یا پساب تصفیهنشده شهر |
| فرسایش خاک | ذرات ریز خاک (عمدتاً رس) | از بین رفتن پوشش گیاهی کنار رودخانهها |
چگونه مواد معلق را اندازهگیری و بیان میکنند؟
دانشمندان برای سنجش مقدار مواد معلق در آب، از شاخصهای کمی استفاده میکنند. دو شاخص مهم عبارتند از:
- کل مواد جامد معلق5 (TSS): این شاخص، وزن خشک همه مواد معلق موجود در یک حجم مشخص از آب را اندازه میگیرد. واحد آن معمولاً mg/L (میلیگرم در لیتر) است. برای اندازهگیری، نمونه آب از یک فیلتر بسیار ریز عبور داده میشود، سپس فیلتر حاوی ذرات خشک و وزنگیری میشود.
- کدورت6: این شاخص، میزان پراکندگی نور در آب را میسنجد و معیاری برای مشاهدهپذیری کدری آب است. کدورت با دستگاهی به نام کدورتسنج7 اندازهگیری میشود و واحد آن NTU است. هرچه مقدار NTU بالاتر باشد، آب کدرتر است.
رابطه بین این دو شاخص را میتوان به صورت زیر بیان کرد: اگرچه کدورت بالا معمولاً نشاندهنده TSS بالاست، اما این رابطه همیشه خطی نیست. زیرا رنگ آب یا ویژگیهای ذرات (مانند شکل و جنس) نیز بر پراکندگی نور تأثیر میگذارند.
مواد معلق چه تأثیراتی بر محیط زیست و زندگی ما میگذارند؟
وجود مواد معلق در آب میتواند هم اثرات منفی و هم (در مواردی محدود) اثرات مثبت داشته باشد.
اثرات منفی:
- تخریب زیستگاههای آبی: ذرات معلق با تهنشین شدن روی بستر رودخانهها و دریاچهها، محل زندگی موجودات کوچک کفزی و تخم ماهیها را میپوشانند و آنها را از بین میبرند.
- کاهش نفوذ نور و اختلال در فتوسنتز: کدری آب مانع از رسیدن نور کافی به گیاهان آبزی و جلبکها میشود. این امر زنجیره غذایی کل اکوسیستم آبی را تضعیف میکند.
- انتقال آلایندهها: بسیاری از مواد شیمیایی سمی (مانند فلزات سنگین و آفتکشها) به سطح ذرات معلق میچسبند و توسط آنها در محیط پخش میشوند.
- مشکلات برای تأسیسات انسانی: مواد معلق، مسیر لولهها، کانالها و مخازن را میبندند. همچنین هزینه تصفیه آب شرب را به شدت افزایش میدهند، زیرا قبل از هر مرحله تصفیه شیمیایی، باید این ذرات به طور فیزیکی حذف شوند.
یک مثال ملموس: افزایش مواد معلق در آب یک سد، نه تنها کیفیت آب پشت سد را برای شرب و کشاورزی پایین میآورد، بلکه با تهنشینی در مخزن سد، حجم مفید آن را کم میکند و عمر مفید سد را کاهش میدهد.
راههای کنترل و حذف مواد معلق: از طبیعت تا فناوری
مبارزه با آلودگی ناشی از مواد معلق هم در مقیاس بزرگ (محیط زیست) و هم در مقیاس کوچک (تصفیه خانه) انجام میشود.
| روش کنترل | شرح | کاربرد |
|---|---|---|
| ایجاد بافر طبیعی (نوارهای سبز) | کاشت درخت و گیاهان با ریشههای متراکم در کنار رودخانهها و مزارع | پیشگیری گیاهان مانند فیلتر طبیعی عمل کرده و از ورود خاک به آب جلوگیری میکنند. |
| حوضچههای تهنشینی | آلودگی آب در استخرهای بزرگ و کمعمق رها میشود تا ذرات درشتتر به مرور زمان تهنشین شوند. | تصفیه اولیه معمولاً اولین مرحله در تصفیهخانههای آب و فاضلاب. |
| فیلتراسیون (صاف کردن) | عبور آب از لایههای متخلخل مثل شن، ماسه، زغال فعال یا غشاهای مصنوعی. | تصفیه پیشرفته در تصفیهخانههای آب شرب و آکواریومها استفاده میشود. |
| لختهسازی8 | افزودن مواد شیمیایی (مانند آلوم9) که باعث چسبیدن ذرات ریز به یکدیگر و تشکیل تودههای درشتتر و سنگینتر میشود. | تصفیه شیمیایی برای حذف ذرات خیلی ریز که به راحتی تهنشین نمیشوند. |
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. این یک اشتباه رایج است. بسیاری از آلایندههای خطرناک مانند نیترات، باکتریهای بیماریزا یا مواد شیمیایی محلول، ممکن است در آبی که کاملاً شفاف به نظر میرسد وجود داشته باشند. مواد معلق فقط یکی از نشانههای آلودگی هستند. سلامت آب نیاز به آزمایشهای دقیقتری دارد.
پاسخ: نه لزوماً. در اکوسیستمهای طبیعی، مقدار مشخصی از مواد معلق (مانند ذرات رس ریز) طبیعی و حتی ضروری است. این ذرات میتوانند حامل مواد مغذی برای گیاهان آبزی باشند. مشکل زمانی آغاز میشود که مقدار این مواد از حد طبیعی فراتر رود (که اغلب بر اثر فعالیت انسان رخ میدهد) و یا حاوی مواد سمی باشد.
پاسخ: زیرا هدف، اندازهگیری دقیق وزن خود ذرات جامد است. اگر ذرات مرطوب وزنگیری شوند، وزن آب همراه آنها نیز محاسبه میشود و نتیجه دقیقی به دست نمیآید. خشک کردن در دمای استاندارد (مثلاً 105 درجه سانتیگراد) باعث تبخیر تمام رطوبت و باقی ماندن فقط مواد جامد میشود.
پاورقی
1 مواد معلق (Suspended Solids - SS).
2 رس (Clay).
3 سیلت (Silt).
4 فیتوپلانکتون (Phytoplankton): موجودات گیاهی میکروسکوپی شناور در آب.
5 کل مواد جامد معلق (Total Suspended Solids - TSS).
6 کدورت (Turbidity).
7 کدورتسنج (Turbidimeter).
8 لختهسازی (Coagulation/Flocculation).
9 آلوم (Alum): معمولاً اشاره به سولفات آلومینیوم دارد، یک ماده لختهساز رایج.
