نشریه شماره ۴۸۱

آلودگی آب پدیده‌ای است که در آن کیفیت شیمیایی، فیزیکی و زیستی آب‌های طبیعی به واسطه تخلیه مواد زاید مثل فاضلاب‌های بهداشتی، رواناب‌های شهری، پساب‌های صنعتی، کشاورزی و دامداری و دیگر مواد زاید فعالیت‌های صنعتی، شهری و کشاورزی تغییر می‌کند. این آلاینده‌ها آثار منفی زیادی بر محیط زیست و زندگی انسان‌ها داشته و احیای زیست نیازمند صرف وقت، هزینه و تلاش فراوانی است. محدودیت منابع آب، ارزان بودن قیمت آب، عدم مدیریت صحیح کشاورزی، قدمت فرایندهای صنعتی و آلوده سازی آنها و نبود یا ناکارایی سامانه‌های کنترل بر آلودگی آب از جمله عواملی است که ضرورت توجه بیش‌تر به تهیه نشریه شماره ۴۸۱ (راهنمای مطالعات ظرفیت خودپالایی رودخانه‌ها) را ایجاب می‌کند.

اهداف نشریه شماره ۴۸۱

هدف از تهيه نشریه شماره ۴۸۱، ارائه اطلاعات كلي جهت مطالعات ظرفيت خودپالايي رودخانه‌ها و برنامه‌ريزي تدوين يك استراتژي علمي به عنوان TMDL براي اصلاح كيفيت آب، رفع تهديدات و مخاطرات و بهسازي كيفيت آب رودخانه‌ها است. اكسيژن خواهي بيوشيميايي(BOD) زياد، اكسيژن محلول كم DO و مواد مغذي و پديده تغذيه گرايي موجب افت كيفيت آب رودخانه شده است.

دامنه کاربرد نشریه شماره ۴۸۱

دامنه کاربرد نشریه شماره ۴۸۱، سطح میانه مطالعات ظرفیت بارگذاری و تدوین TMDL است و ظرفیت بارگذاری مواد سمی، پاتوژن‌ها و رسوبات را در بر نمی‌گیرد.

ظرفيت خودپالايي و فرايند TMDL

در فرهنگ متداول امروزي در زمينه ظرفيت خودپالايي رودخانه‌، ظرفيت بارگذاري LC یا حداکثر بار کل روزانه TMDL بيش‌ترين مقدار بارگذاري آلاينده قابل تحمل توسط يك رودخانه است به شرط آن كه استانداردهاي كيفيت آب رعايت شود. سهم بندي بار مواد زايد (WLA) بخشي از حداكثر بار كل روزانه است و به يك منبع آلودگي نقطه‌اي فعلي يا آتي تخصيص داده مي‌شود. سهم بندي بار (LA) درصدي از حداكثر بار كل روزانه است كه به يك منبع آلودگي غيرنقطه‌اي فعلي يا آتي تخصيص داده مي‌شود. مجموع سهم بندي بار مواد زايد براي منابع نقطه‌اي (WLA) و سهم بندي بار براي منابع غيرنقطه‌اي (LA) به اضافه حاشيه ایمنی (MOS)، معادل TMDL است.

شناخت رابطه علت معلولي بين كيفيت آب رودخانه و بارگذاري مواد زايد از اولين اقدامات مورد نياز براي تعيين توان خودپالايي يك رودخانه است. در مطالعات ظرفیت خودپالایی و TMDL اطلاعات کمی مورد نیاز برای کمک به مدیران در تصمیم‌گیری‌های مربوط به مدیریت کیفیت آب با استفاده از داده‌های برداشت شده از منطقه تحت بررسی و مدل سازی فرایندها تامین می‌شود.

در فعاليت‌هاي مدل سازي، روابط مربوط به فرايندها به همديگر مرتبط مي‌شوند تا بتوان رابطه علت و معلولي بين بار آلاينده ورودي به رودخانه و تغييرات حاصل از كيفيت آب را تعيين كرد. سپس از اين رابطه مي‌توان ميزان تصفيه بهينه و مطلوب و از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه را براي دستيابي به استانداردها و معيارهاي كيفيت آب مشخص كرد.

طبقه بندي آب رودخانه‌ها، معيارها و استانداردهاي كيفيت آب و مقررات تخليه پساب

كيفيت نازل آب مي‌تواند آثار منفي بر حيات آبي، مصارف و تقاضاهاي شرب، تفريحي، كشاورزي و صنعتي داشته باشد. مقررات كيفيت آب به صورت معيارها و استانداردهاي كيفيت آب براي غلظت عوامل مهم در محيط آبي و به صورت استانداردهاي پساب توصيف مي‌شوند. استانداردهاي پساب به صورت محدوديت‌هاي تخليه جرم آلاينده‌ها به منابع آب هستند. شرايط كيفي آب بر زيبايي محيط و در قانون گذاري‌ها مد نظر قرار مي‌گيرند.

طبقه بندي آب رودخانه‌ها

رودخانه‌ها را مي‌توان بر اساس نوع كاربري فعلي يا آتي آنها طبقه بندي كرد. آب رودخانه مي‌تواند كاربري‌هاي مختلفي از جمله شرب، كشاورزي، صنعتي، تفريحي و غيره داشته باشد. آب شرب، آبي است كه به طور مستقيم مورد استفاده انسان قرار مي‌گيرد و بايد علاوه بر اين كه سلامتي انسان را به خطر نيندازد، براي مصرف كننده گوارا، يعني عاري از رنگ، بو و مزه، و زلال يعني بدون وجود ذرات ريز و درشت باشد. در عين حال اين امر بدين معني نيست كه كيفيت مورد نظر براي آب رودخانه با كاربري شرب همان كيفيت آب شرب موجود در شبكه توزيع آب شهري باشد. بلكه بايد از يك سري الزامات كمي و كيفي تبعيت كند كه براي هر شهري با توجه به نوع فرايندهاي تصفيه آب متفاوت است. در آب كشاورزي بايد غلظت بعضي از يون‌ها مانند كلرايد، سديم، پتاسيم در محدوده خاصي باشد. كيفيت آب با كاربري صنعتي، تابع نوع صنعت است كه متناسب با آن غلظت بعضي از مواد شيميايي محدود مي‌شود.

معيارهاي كيفيت آب

معيارهاي كيفيت آب، ميزاني از غلظت يك آلاينده مشخص، ويژگي‌هاي كيفي آب و يا توصيفي از شرايط توده آبي است كه ارضاي آنها، كاربري تعيين شده آب را ممكن مي‌سازد. معيار مي‌تواند غلظتي باشد كه در صورت عدم تخطي از آن، حيات آبزيان، سلامت انسان و در برخي موارد حيات وحش و به طور كلي كاربري تعيين شده با ايمني زيادي حفظ مي‌شود. معيارهاي كيفيت آب به طور عام و براي شرايط ويژه تدوين می‌شوند. معيار کیفیت به صورت يك عبارت توصيفي، شرايط مطلوب را بيان می‌كند. اساس استخراج و تدوين استانداردها به صورت عددي بيان می‌شود.

سه گروه اصلي برای معيار كيفيت آب وجود دارد.

معيارها براي حفظ سلامتي انسان
معيارها براي حفظ حيات آبزيان
معيارها براي حفظ حيات وحش

استانداردهاي كيفيت آب

مديريت كاراي منابع آب، به ويژه در چارچوب مديريت استراتژيك جامع، مستلزم سنجش عملكردها و اقدامات در مقابل استانداردهاي قابل قبول و تدوين معيارهايي جهت ارزيابي و پايش تحقق استانداردها است. استانداردهاي كيفيت آب با مشخص كردن كاربري هاي توده‌هاي آب، تدوين ضوابط حفظ كاربري‌ها و ايجاد تمهيدات و تداركات حفظ كيفيت آب در مقابل آلودگي، اهدافي را براي توده‌هاي آب تعريف مي‌كند.

استانداردهاي كيفيت آب، تفسيري از معيارهاي كيفيت آب به شكل قابل اجراي قانوني و مرتبط با اهداف كلي حفظ كيفيت آب است. استانداردها ممكن است بر اساس عامل‌هايي غير از ملاحظات بهداشتي از معيارها استخراج شوند. در حقيقت، استانداردها بايد به صورتي بيان شوند كه امكان انداز‌ه‌گيري كمي داشته باشد. براي منابعي مانند آب‌هاي سطحي (رودخانه‌ها، درياچه‌ها، خورها، آب‌هاي ساحلي و تالاب‌ها) قابل اعمال باشند. استانداردها و معيارها ممكن است از محلي به محل ديگر متفاوت باشند كه از ملاحظات اقتصادي، اهميت زيست بوم‌هاي خاص يا سطح بهداشت مورد نياز براي منبع خاص ناشي مي‌شوند.

مقررات تخليه پساب در رودخانه‌ها

در تدوين مقررات تخليه پساب به رودخانه‌ها، چند عامل كه شامل ماهيت فاضلاب تخليه شده (نقطه اي ياغيرنقطه اي، تجزیه‌پذيري و شدت آلودگي)، ظرفيت خود پالايي رودخانه (ويژگي‌هاي هيدروليكي)، جمعيت گياهي و جانوري، ماهيت بستر و كل بارگذاري جرمي ورودي در نقاط مختلف باید مشخص شود. به علت پيچيدگي عوامل مختلف تعيين كننده كيفيت آب، تفاوت‌هاي زيادي بين رودخانه‌هاي كشورهاي مختلف و بين رودخانه‌هاي واقع در مناطق آب و هوايي متفاوت وجود دارد. در نتيجه يك مجموعه استاندارد قابل قبول همگان در سطح جهان كه بتواند كيفيت پايه شيميايي يا زيستي آب رودخانه‌ها را تضمين نمايد، وجود ندارد.

شاخص كيفيت آب WQI

با توجه به تعدد و تنوع عوامل كيفيت آب كه تفسير آنها را مشكل مي‌سازد، شاخص‌هاي كيفيت آب تدوين مي‌شوند تا بتوان اطلاعات تخصصي مورد استفاده كارشناسان و مديران براي ارزيابي كيفيت آب رودخانه و تصميم‌گيري‌هاي مربوط را فراهم آورد. شاخص كيفيت آب تلاشي براي ارائه پاسخي كلي به سوالات مديريتي در مورد كيفيت آب است سازمان‌هاي قانون گذاري، راهنماهاي مفيد و متنوعي را با هدف حفظ كيفيت آبها منتشر كرده‌اند. بسياري از اين راهنماها را مي‌توان جهت تعيين شاخص عمومي كيفيت آب و شناخت وضعيت كيفيت منابع آب استفاده كرد. اين شاخص‌ها، اجزاي وابسته بسياري؛ مانند اكسيژن محلول، هدايت الكتريكي، كدورت و ديگر عواملي كه با آزمايش هاي متداول كيفيت آب قابل اندازه گيري هستند را با روش ها و مدل هاي مشخصي تركيب كرده و به صورت يك تك عدد بيان مي‌كنند

شناسايي و بررسي عوامل تاثيرگذار بر خودپالايي رودخانه‌ها

شناخت رابطه علت – معلولي بين كيفيت آب رودخانه و بارگذاري آلاينده‌ها از اولين اقدامات لازم براي تعيين ظرفيت خودپالايي يك رودخانه است. اين رابطه، تابع عوامل مختلف فيزيكي مانند بده، سرعت جريان، عمق، شيب، زمان پيمايش، دما و ويژگي‌هاي شيميايي- زيستي مانند اكسيژن خواهي بستر، فتوسنتر و تنفس جلبك‌ها و نيتريفيكاسيون است. علاوه بر اين ويژگي‌ها، نرخ وقوع واكنش‌هاي مختلف نيز بايد در تعيين اين رابطه مد نظر قرار گيرد.

در بعضي موارد، كيفيت قابل انتظار آب به بارگذاري آلاينده‌ها و به نرخ واكنش‌ها حساس است. به طور كلي عواملي كه بر فرايندهاي انتقال بار آلاينده‌ها در رودخانه حاكم بوده و تاثير اين فرايندها را بر اكسيژن محلول تعيين مي‌كنند، عوامل مربوط به مقدار و تغييرپذيري منابع آلاينده، شرايط هيدرولوژيكي آب پذيرنده و انتقال آلاينده‌ها در رودخانه است.

فهرست مطالب نشریه شماره ۴۸۱

نشریه شماره ۴۸۱ در قالب ۵ فصل با همکاری سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور منتشر شده است. فصل ۲ در رابطه با مجموعه مقررات و نگرش‌هاي زيست محيطي هر كشور است. در اين فصل به چند نمونه از قوانين و مقررات زيست محيطي مربوط به كيفيت آب در دو كشور جمهوري اسلامي ايران و ايالات متحده امريكا اشاره مي‌شود.

هدف فصل۴ راهنمايي كلي و ارائه شيوه‌‌هاي انتخاب مدل‌هاي مناسب TMDL رودخانه‌هاست. هدف فصل ۵، مرور مختصر گام‌هاي مختلف ساخت مدل كيفيت آب براي يك رودخانه مشخص است. اين گام‌ها عمومي بوده و مي‌توانند براساس داد‌ه‌هاي موجود و نوع و پيچيدگي افت كيفيت آب رودخانه مورد مطالعه، تغيير و تعديل يابند.