نیترات و مضرات آن در آب آشامیدنی

هیچکس منکر این واقعیت نیست که آب مایه حیات انسان هاست. به همین علت هم حفظ منابع آبی و حفاظت آنها از آلودگی، از درجه اهمیت زیادی در چرخه طبیعی زندگی ما برخوردار است.

یکی از منابع عمده آلودگی آب آشامیدنی، نیترات ها هستند. آلودگی نیترات برای ادامه حیات گیاهان که یک منبع اولیه محسوب می شود، زمانی رخ می دهد که این ترکیب بیشتر از مقدار جذب شده به وسیله گیاهان در خاک وجود داشته باشد. این مازاد نیترات می تواند به راحتی بوسیله آبیاری، بارش باران یا ذوب شدن برف و یخ از خاک ها و صخره ها عبور کرده و در نهایت به آب های زیرزمینی برسد. متاسفانه مقادیر بالای نیترات در آب آشامیدنی یکی از دلایل بیماری تغییر هموگلوبین در کودکان زیر 6 ماه و البته بروز دیگر بیمار ی های میکروبی در تمام سنین است.

آب آشامیدنی تقریبا50 درصد جمعیت مردم جهان از منابع زیرزمینی تامین می شود و در برخی مناطق، منابع زیرزمینی، تنها منبع تامین آب آشامیدنی مردم به حساب می آید

چگونگی آلودگی منابع آب

آلودگی آب زمانی رخ می دهد که مواد موجود در آب از مقادیر مشخص تجاوز کند. این امر می تواند بر اثر نفوذ مستقیم آلوده کننده ها به داخل آب و یا مواد آلود ه کننده (مانند کودهای شیمیایی) به توده آب های زیرزمینی باشد.

اصولاً آلوده کننده های آب را به 3 دسته تقسیم می کنند:

1- مواد سمی -2 مواد آلی -3 آلودگی گرمایی

مواد سمی جزو آلوده کنندگان شیمیایی هستند که به صورت طبیعی در اکوسیستم وجود ندارند. علف کش ها ، آفت کش ها و مواد صنعتی از جمله این آلودگی ها هستند.

آلودگی از جانب مواد آلی زمانی رخ می دهد که (برخی کودها و یا گنداب ها) به داخل آب های زیرزمینی نفود کند، زمانی که میزان مواد آلی در آب بالا رود برخی تجزیه های شیمیایی در آب ممکن است رخ دهد. در این میان حتی به دلیل وجود 2O ممکن است این تجزیه ها سریع تر هم انجام پذیرد. فقدان اکسیژن باعث خواهد شد میکروارگانیسم های موجود در آب از بین رود. همزمان که این میکروارگانیسم ها می میرند، به کمک تجزیه کننده ها شکسته شده که این موضوع باعث کاهش بیشترمیزان 2O موجود در آب است.

نوع سوم که به آلودگی گرمایی معروف است زمانی رخ می دهد که آب در صنعت مورد استفاده قرار گیرد. این کاربرد باعث تغییر دما شده و میزان اکسیژن محلول در آب را کاهش می دهد.

آلودگی اکولوژیکی

آلودگی اکولوژیکی (بوم شناسی) زمانی اتفاق می افتد که آلودگی شیمیایی، آلی و یا گرمایی به جای انسان توسط محیط اطراف صورت گیرد. این آلودگی توسط ریزش برخی مواد آلوده کننده به داخل آب پس از زمین لرزه یا بر اثر فعالیت های آتشفشانی صورت می گیرد.

معیار اصلی در سنجش آلودگی ها سلامت انسان است. بدیهی است که آلودگی، دیگر عوامل زیستی نظیر خاک، گیاهان و سایر جانوران نیز می تواند در سلامت انسان مؤثر باشد. کما اینکه مقادیر بالای نیترات در آب آشامیدنی می تواند باعث بروز بیماری بویژه در کودکان زیر 6 ماه شود. وجود نیترات بالاتر از حد مجاز در آب شرب یکی از دلایل بیماری تغییر هموگلوبین در کودکان زیر 6 ماه است. بعلاوه مقادیر بالای نیترات در آب آشامیدنی بیانگر وجود آلودگی و نفوذ آن از طریق فاضلاب های شهری، صنعتی و با کودهای شیمیایی و فضولات حیوانی است، در صورت رسیدن غلظت نیترات به مقدار بحرانی باعث بروز بیماری هایی مثل سرطان، ناقص الخلقه بودن نوزادان، بزرگ شدن تیروئید و التهاب غدد لنفاوی می شود.

نیترات و مضرات آن در آب آشامیدنی

بسیاری از مردم در خصوص آلاینده هایی که نمود و تاثیر آنی دارند مانند: طعم و بوی نامطبوع آب، تیرگی و کدورت آب، ذرات معلق در آب، سختی و سنگینی آب، رسوب گذری آب و ... توجه نشان    می دهند اما نسبت به آلاینده هایی نظیر نیترات که تاثیر آن حداقل 15 سال بعد آشکار می گردد و به مراتب خطرناک تر است، بی توجه هستند.

در این مقاله تلاش می کنیم به بررسی نیترات در آب آشامیدنی و اثرات آن بر سلامتی انسان و راه های مقابله با آن بپردازیم.

نیترات چیست؟

نیترات (NO3) یکی از آنیون های معدنی است که در نتیجه اکسیداسیون نیتروژن عنصری حاصل   می شود.

این ماده یکی از عناصر بسیار ضروری برای سنتز پروتئین در گیاهان است ونقش مهمی را در چرخه نیتروژن دارد، نیترات از طریق اکسیداسیون طبیعی تولید و بنا براین در تمام محیط زیست یافت      می شود.

فاضلاب های شهری، صنعتی، مواد دفعی حیوانی وگیاهی در شهرهای بزرگ که دارای نیتروژن آلی هستند به خاک دفع می شوند. دراثر فعالیت میکروارگانیزم های خاک، نیتروژن آلی به یون آمونیوم NH تبدیل شده که به این پدیده Ammonifcationگفته می شود. خاک توانایی نگهداری این ترکیب را در خود دارد اما به مرور طی پدیده دیگری به نام Nitrification بخشی از یون آمونیوم ابتدا به نیتریت(No) وسپس به نیترات تبدیل می شود لایه سطحی خاک قادر به حفظ و نگهداری این دو ترکیب نبوده و در نتیجه نیتریت ونیترات به آبهای زیرزمینی راه می یابند.

از آن جایی که نیترات در آب به صورت محلول وجود دارد روش های معمول تصفیه آب قادر به حذف آن نیستند از این ‌رو نیاز به آن دسته از روش های تصفیه پیشرفته می باشد که قادر به کاهش آلاینده های محلول هستند. از سوی دیگر چرخه نیترات سازی در شهرها یی که دفع نادرست فاضلاب از طریق چاه های جذبی انجام می شود همچنان ادامه دارد و مشکل تولید پیوسته نیترات و انتشار آن به آب های زیرزمینی را سبب می گردد.

چاه های فاضلاب، عامل اصلی افزایش نیترات

تحقیقات نشان می دهد در مناطقی که دفع فاضلاب به صورت سنتی و از طریق چاه های فاضلاب انجام می شود، به دلیل نفوذ فاضلاب به سفره های آب زیرزمینی، میزان نیترات موجود در آب بسیار بالاست. همچنین در شهرهای صنعتی به دلیل وارد شدن آلاینده های صنعتی به سفره های آب زیرزمینی، میزان نیترات آب بسیار بالاست.

اثرات نیترات بر سلامتی انسان

نیتریت حاصل از احیای نیترات معدنی و آلی پس از ورود به سیستم گردش خون، آهن هموگلوبین را اکسید نموده و از ظرفیت II به ظرفیت III تبدیل می نماید که در نتیجه هموگلوبین به متهموگلوبین که ظرفیت اکسیژن رسانی بسیارکمتری از هموگلوبین دارد تبدیل و در نتیجه به بافت ها اکسیژن کافی نمی رسد. بنابراین بعد از مدتی رنگ پوست (در نا حیه دور چشم ودهان ) به تیرگی می گراید واز این رو به آن سندرم BlueBaby می گویند.

این عارضه اولین نشانه مسمومیت با نیترات است ونوزادان زیر شش ماه آسیب پذیرترین گروه سنی در این مورد هستند. زیرا نوزادان برخلاف بزرگسالان علاوه بر pH بالای معده و زیادی باکتری های طبیعی احیاء کننده نیترات، فاقد آنزیم برگشت دهنده متهموگلوبین به هموگلوبین هستند. از دیگر علائم افزایش متهموگلوبین می توان به سردرد، خواب آلودگی و اشکال در تنفس اشاره نمود.

نیترات باعث سرطان می شود

احتمال این که نیترات معدنی و یا آلی به عنوان یک عامل سرطان‌زا عمل نمایند بستگی به احیای نیترات به نیتریت و واکنش های بعدی نیتریت با سایر مولکول ها به خصوص آمین های نوع دوم آمیدها وکاربامات ها دارد که منجر به تشکیل ترکیبات N-nitroso  می گردد.

مطالعات انجام شده در کلمبیا نشان داده که رابطه معنی داری بین شیوع سرطان معده وغلظت نیترات درآب آشامیدنی برداشت شده از چاه ها وجود دارد.

اما بررسی های اپیدمیولوژیکی در دیگر نقاط دنیا رابطه مطمئنی را در این زمینه نشان نداده است در کشور آلمان تحقیقاتی برروی جمعیت در معرض نیترات بالا در آب آشامیدنی انجام گرفت که رابطه معنی داری بین غلظت نیترات و افزایش تومورهای سرطان مغز به دست نیامد. مطالعات دیگر در دانشگاه نبراسکان نشان داد که رابطه معنی داری بین غلظت نیترات آب و افزایش شیوع یک نوع سرطان به میزان دو برابر گردیده است.

با توجه به این که تعداد متغیرها دراین مطالعات زیاد بوده است رابطه منطقی بین افزایش داده های موجود برای اظهار نظر قطعی کافی نیستند.

اما ثابت شده است که ترکیبات N-nitroso در حیوانات آزمایشگا هی سرطان زا می باشند.

استاندارد نیترات در آب آشامیدنی

با توجه به مطالعات به عمل آمده توسط سازمان بهداشت جهانی در مورد نیترات، این سازمان حداکثر مجاز 50 میلی گرم در لیتر (برحسب نیترات) را اعلام نموده است. استاندارد ملی ایران نیز برای نیترات همین مقدار می باشد. سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده حداکثر مجاز نیترات را10 میلی گرم در لیتر (برحسب نیتروژن) قرار داده که معادل با 82/44میلی گرم در لیتر برحسب نیترات است.

آنچه مسلم است امروزه با رشد روز افزون جمعیت در شهرهای بزرگ آلودگی آب آشامیدنی رو به افزایش است. دفع نادرست فاضلاب های شهری از طریق چاه های جذبی، مصرف بی رویه مواد شوینده و پاک کننده بهداشتی که از طریق چاه های جذبی فاضلاب به اعماق زمین نفوذ کرده و سفره های آب زیرزمینی را آلوده می کنند، استفاده از کودهای شیمیایی و حیوانی، استفاده از آفت کش ها و حشره کش ها و ... از جمله دلایل اصلی آلودگی آب آشامیدنی انسان ها هستند. در این میان سمومی مانند نیترات، آهسته و پیوسته سلامتی فرزندان ما را تهدید می کنند. این درحالی است که اثرات منفی نیترات حداقل 15 سال بعد از مصرف آشکار خواهد شد. وجود این ماده خطرناک در آب آشامیدنی خصوصاً برای نوزادان و زنان باردار عوارض جبران ناپذیری را در پی خواهد داشت.

کارشناسان و متخصصان اذعان دارند که یکی از موثر ترین روش های حذف نیترات از آب آشامیدنی، روش اسمزمعکوس است. این فناوری در دستگاه های تصفیه آب خانگی استفاده شده و درست در لحظه مصرف، آب آشامیدنی را تا 90 درصد تصفیه می کند و آبی سالم و گوارا در اختیار خانواده و فرزندان شما قرار می دهد.

روش های حذف نیترات

نیترات یک یون پایدار و محلول در آب است و پتانسیل کمتری برای جذب و یا ترکیب با گونه های دیگر را دارد. این خصوصیات باعث می شود حذف نیترات از آب به روش سختی زدایی و با کمک آهک و یا فیلتر کردن، با مشکل مواجه شود.

روش های مختلفی که برای تصفیه آب های زیرزمینی به کار می‌روند، ممکن است مشکل و گران قیمت بوده و تاثیر کاملی هم نداشته باشند. بنابراین ‌پیشگیری از آلودگی آب بهترین راه محسوب   می شود.

روش هایی که مرسوم هستند، عبارتند از: اسمز معکوس، مبادله یونی، نیترات زدایی بیولوژیکی، نیترات زدایی با احیای کاتالیتیکی، نیترات زدایی شیمیایی و الکترو دیالیز.

 اسمز معکوس: در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شوند که نیترات و سایر مواد معدنی را فیلتر می کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می ماند که به عنوان آب پسمانده دور ریخته می‌شود. سیستم های اسمز معکوس با کارآیی بالا از فشارهای در حد یک میلیون پاسکال استفاده می‌کنند.

تعویض یون: در این روش از ماده دیگری مانند کلراید استفاده می‌شود، که جای خود را با نیترات عوض می‌کند. یک واحد تعویض یونی با گلوله های رزینی خاصی پر شده است، که با کلراید شارژ شده اند. آب از میان این گلوله ها می‌گذرد، و رزین نیترات آب را با کلراید تعویض می‌کند. هر چه آب بیشتری از روی رزین عبور می‌کند، نیترات بیشتری از آب گرفته می‌شود و کلراید به آن پس داده می‌شود. رزینی که نیترات ‌را جذب کرده و کلراید را پس داده است، با شستن با محلول کلرید سدیم (نمکی) دوباره شارژ می کنند. محلول باقیمانده از این روند تصفیه که حاوی مقدار زیادی نیترات است را باید به طور مناسبی دفع کرد.

اختلاط یا مخلوط کردن: در این روش یک راه دیگر برای کاهش میزان نیترات آب آشامیدنی است. آب آلوده با میزان نیترات بالا با آبی از منبع دیگر مخلوط می‌شود تا غلظت کلی نیترات کاهش یابد. آب حاصل هنوز برای نوزادان بی‌خطر نیست، اما برای بزرگسالان سالم و دام ها قابل ‌پذیرش است.

فیلترهای زغالی (شارکول) و سبک‌کننده های آب به قدر کافی نیترات آب را کاهش نمی دهند. جوشاندن آب نه تنها آب آلوده به نیترات را تصفیه نمی‌کند، بلکه میزان غلظت نیترات آب را می افزاید. در برخی نقاط حفر چاه عمیق تر ممکن است آب با میزان نیترات کمتر فراهم کند.

روش نوین دیگری نیز وجود دارد که از باکتری های اتوتروفیک استفاده می شود.

این باکتری ها مانند نیترات زداینده های تیوباسیلیوس و نیترات زداینده های تیومیکروسپرا، توانایی احیای نیترات با گاز نیتروژن را دارند. در این شیوه، انرژی لازم برای میگروارگانیسم های زداینده تامین می گردد.

نیترات زداینده های اتوتروفیک به ترکیبات کربنی معدنی (مانند  CO2، HCO3 ) به عنوان منبع کربن نیاز دارند. برخلاف آنها برای نیترات زدایی هتروفیک هیچ منبع کربنی نیاز نیست. نیترات زدایی اتوتروفیک نیز به 2 دسته برپایه سولفور و هیدروژن تقسیم می شود.

عمده ترین مزیت این روش استفاده از لجن به جای باکتری بی هوازی است که یک روش آسان، سریع و ارزان برای حذف نیترات از آب های زیرزمینی است.

مبادله یون، بهترین انتخاب برای حذف نیترات از آب های زیرزمینی که حاوی مقادیر اندکی از ترکیبات آلی محلول هستند، در مقیاس کوچک یا متوسط است. مقادیر بالای ترکیبات آلی محلول درآب باعث پرشدن ظرفیت مبادله می شود. این مشکل در اسمز معکوس نیز وجود دارد. همچنین اسمز معکوس نیازمند مصرف انرژی بالایی برای غلبه بر جریان طبیعی است و بنابراین هزینه فرآیند در مقایسه با دیگر پروژه ها بیشتر است.

حذف بیولوژیکی نیترات به صورت بسیار گسترده در اروپا به کار گرفته شده است. سرعت حذف نیترات در این روش بسیار بالا است و استفاده گسترده ای دارد.

این روش در مقایسه با مبادله کننده های یونی، قابلیت حفظ کیفیت آب را دارد. روش پیشنهادی براساس استفاده از لجن به جای کشت نیترات زدا، یک روش بسیار ارزان، مفید و سریع و همچنین غیرآلوده کننده بوده و می تواند برای حذف نیترات از آب های آشامیدنی به کار گرفته شود.


برچسپ: