Environmental Pollution Lecture Notes PDF
Document Details
Uploaded by AgileSavanna1343
University of Wasit
Dr. Wasam Thamer Al-Miyah
Tags
Summary
These lecture notes cover environmental pollution, specifically focusing on water pollution and its various causes, types of pollutants, and methods for sampling and preservation. The notes detail different degrees of pollution, from acceptable to destructive, and discuss water pollutants like oxygen-demanding wastes, pathogens, and chemical substances.
Full Transcript
جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول...
جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول التلوث البيئي Environmental pollution المقدمةIntroduction. يعد التلوث المشكلة األكثر بروزًا وتأثيرًا على البيئة ،وال ذي إزداد ت أثيره الض ار م ع إزدي اد التطور وإستخدام التقنيات الصناعية الحديثة وما تخلف ه من م واد ض ارة يتم طرحه ا إلى المي اه والتربة والهواء .والتلوث بهذا المفهوم هو فقدان حالة التوازن البي ئي واح داث الض رر بالكائن ات الحية والمحيط الخارجي بشكل جزئي او كلي لفترة محددة او مزمنة .او هو كل التغيرات الكمية في مكونات البيئة الحية وغير الحية ،ال تتمكن األنظمة البيئية من استيعابها حيث تقل كف اءة ه ذا النظم بدرجة كبيرة عند حدوث تغير في الحركة التوافقية بين العناصر المختلفة. درجات التلوث البيئي Degrees of environmental pollution. 1.التلوث المقبول Acceptable pollutionهو الدرجة األولى من درجات التلوث التي ال يتأثر بها توازن النظام البيئي وال يكون مصحوبا بأي أخطار أو مشاكل بيئية رئيسة. 2.التلوث الخطر Dangerous pollutionهو مرحلة متقدمة من مراحل التلوث ،حيث أن كمية ونوعية الملوثات تتعدى الحد البيئي الحرج والذي يبدأ معه التأثير السلبي للتلوث على العناصر البيئية الطبيعية والبشرية. 3.التلوث المدمر Destroying pollutionوهوالمرحلة التي ينهار فيها النظام البيئي ،ويصبح غير قادر على العطاء نظرا الختالف مستوى االتزان بشكل جذري. تلوث المياه Water pollution. يعد الماء المادة االساس األكثر وفرة في البروتوبالزم وهو عصب الحياة ،وله أهمية بالغة في أدامة حياة اإلنسان وبقية الكائنات الحية ،تتعرض المياه الى التلوث باستمرار ومن مصادر مختلفة مما يؤدي الى تقليل صالحيتها لألستخدامات البشرية المختلفة والت أثير س لبًا على االحي اء المائي ة مما يذاب به من الملوثات التي تعيش فيها ،إن للماء القدرة على تنقية نفسهSelf purification وما يعلق به من شوائب وبمساعدة العوامل البيئية األخ رى إذا م ا ك انت الش وائب ض من قابلي ة المصدر المائي على تحملها ومعالجتها ،أما إذا زادت تراكيزها بشكل كبير ف أن ب وادر ال تردي في نوعية المياه تبدأ بالظهور على ذلك المصدر المائي.ويعرف التلوث المائي Water pollutionبأن ة اي تغير غير مرغوب فيه ،يحدث في الصفات الفيزيائية أو الكيميائية أو الحياتية للماء مما ي ؤدي الى ضرر فـي حياة االنسان واألحياء المائية. هنالك نوعان من ملوثات المياه: 1 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول 1.المصادر النقطية ( )Point Sourcesتظهر عند دخول المواد الضارة مباشرة الى الجسم المائي كانس كاب النف ط مباش رة الى مي اه المحي ط لتعم ل على قت ل االف الطي ور المائي ة والث ديات واالسماك وأحياء اخرى. 2.المصادرغير النقطية ( )Nonpoint Sourcesفتكون ملوثاته مشتقة من التغيرات البيئي ة غ ير المباشرة للملوثات التـي تجد طريقها مباشرة الى المجاري المائية كنق ل االس مدة من االراض ي الزراعية الى األنهار عبر عمليات الطرح. أنواع ملوثات المياهTypes of water pollutants. 1.تلوث المياه بالمواد المستهلكة لألوكسجين Oxygen Demanding Wastes. المواد المس تهلكة لألوكس جين ( )Oxygen Demanding Wastesيقص د به ا تل ك الم واد القابل ة لألكسدة اي التي تحتاج األوكسجين لتحلله ا ,وتش مل ه ذه الفض الت على م واد عض وية متع ددة تتحول الى مركبات ثابتة تحت تأثير البكتريا الهوائية والتي تستخدم االوكس جين ال ذائب في الم اء ويؤدي ذلك الى نقص حاد في االوكسجين الذائب في الماء وبالتالي يؤثر على الكائن ات الحيواني ة المائية والتي تموت او تهجر المياه كذلك ي ؤدي نقص االوكس جين في الم اء الى تنش يط البكتري ا لالهوائية والتي تفكك المواد العض وية ب التخمر مم ا ي ؤدي الى تعفن الم اء.والم واد المس تهلكة لألوكسجين تصل الى المياه من تصريف المياه العادمة المنزلية ( )Sewage wastewaterوالصناعية ()Industrial wastewaterوقد تـكون ذات أصـــــــل عض وي ( )organicأو غ ير عض وية (,)minerals حتى أورق األشجار وبقايا النباتات والحيوانات التي تصل الى جسم المي اه تعت بر ملوث ات عض وية وتستهلك األوكسجين. 2.تلوث المياه بالفضالت المسببة لألمراض . Pathogens تعتبر المياه الملوثة مسؤولة عن انتشار ألمراض واألوبئة ,وتشمل هذه الفضالت على خلي ط يحتوي على فضالت اإلنسان والحيوان وبقايا المواد الغذائية والنفايات التي تحتوي على ماليين من األحياء المجهرية المرضية وغير المرضية متمثله بالبكتريا ( ، )Bacteriaوالفيروسات ( ،)Virusesو االبت دائيات ( ،)Protozoaوالفطري ات (.)Fungiويمكن تقس يم األم راض ذات الص لة بالمي اه الى التالي: 2 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول أ.األمراض المحمولة بالمياه ( :)water born diseaseوهذه األم راض ناجم ة من وج ود جرثوم ة المرض في الماء ,ومعظم الجراثيم تصل المياه نتيجة التلوث بالفضالت البشرية والحيوانية,ومن امثلة هذه األمراض :الكولير( ,)Choleraالتفوئيد ( )Typhoidوالحمى ( ,)Feverوالدزنتري Bacterial .) )dysentery ب.األمراض الناتجة عن عدم الغسل بالمياه ( :)water washed diseaseوهذه األمراض ناجم ة من عدم االس تخدام األمث ل للم اء او قل ة اس تعماله للص حة والنظاف ة الشخص ية ومن امثل ة ه ذه األمراض التهاب الجلد والعيون. جـ.األمراض المتمركزة بالمياه ( :)water based diseaseجزء من حياة الميك روب وناق ل الم رض يأخذ مجراه في الحيوان المائي لحين مالمسته جل د االنس ان او من خالل العي نين ,األن ف ,األذن وفتحات المخارج ,ومن امثلتها الديدان الشريطية و البلهارزية (.)Schistosomiasis د.األم راض وثيق ة الص لة بالمي اه ( :)water related diseaseوه ذه األم راض تعتم د في وس ائل انتشارها على حيوانات او حشرات او غيرها من ناقالت المرض التي تعيش في الماء او ب القرب منه ,ومن امثلتها المالريا ( )Malariaالذي ينقل ه البع وض ( )Mosquitoesو م رض الن وم (sleeping )sicknessالذي تنقلة ذبابة التسي تسي (.)Tsetse fly 3.تلوث المياه بالمواد الكيميائية Chemical water pollution. تتل وث المس طحات المائي ة بم واد كيميائي ة نتيج ة لزي ادة األنش طة الص ناعية (Industrial )wastewaterأو الزراعية ( ,)Agricultural wastesالتي تطرح ودون معـالجة إلى مجـاري األنهـار ومـنها إلى المـوارد المائية السـطحية والجـوفية ،التي تشـكل خـطرًا على البيئـة وعلى صحـة األنسـان ،وتعـد المـواد الكيمـياوية غ ير األحـيائية ( ,)Xenobioticوانس كاب النف ط (,)Oil spill ومركب ات الفين ول ( ,)Phenolsوالمنظف ات ( ,)Detergentsوالمع ادن الثقيل ة ك الزئبق ()Hg والكادميوم ( )Cdوالرصاص ( )Pbمن المـلوث الرئيـس في البيئـة المـائية. 4.تلوث المياه بالعناصر الغذائية Nutrients. 3 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول يظهر هذا النوع من التل وث في المي اه العادم ة والملوث ة باألس مدة الزراعي ة (Agricultural ، )fertilizersالحاوية على مركبات الفسفور( )PO4والنتروجين ( )NO3والك بريت ( )Sوالك اربون ( )Cوالكالسيوم ( )+Caوالحديد ( )Feوالمهمة لمعيشة الكائنات الحية ,حيث تعتبر ه ذه الم واد من الملوثات اذا تواجدت في تركيز يسمح بنمو انفج اري للنبات ات المائي ة وخاص ة الطح الب ()Algae والتي تلوث مياه الشرب عن طريق أفراز السموم ( )Toxinكنتيجة لنشاطاتها الحيوية ,كما تسبب انسداد مرشحات المياه ,وكذلك تسبب ظاهرة اإلثراء الغ ذائي ( )Eutrophicationوهي الظ اهرة التي تسببب ازدهار و نمو النباتات وخاصة الطحالب و لكن نموها بدرجة عالي ة غ ير مرغ وب في ه يؤدي إلى إحداث خلل في النظام البيئي المائي ،نتيجة الستخدام األسمدة الزراعية خاص ة الم واد النتروجيني ة والفس فورية ال تي تنس اب في المي اه المج اورة حيث تس بب زي ادة في مس تويات المغذيات وإزدهار نمو الطحالب مما يعرض مستوى األوكسجين في الماء لإلنخفاض ,وه ذا ي ؤدي إلى وقتل العديد من الكائنات المائية التي تحتاج إلى األكسجين في الماء للعيش. 5.تلوث المياه بالمبيداتPesticides. ويضم هذا التعريف المواد الكيمياوية التي تستعمل لقت ل جمي ع األحي اء ال تي تض ر بالمحاص يل الزراعية (حشرات ,ديدان ,فطريات ,وق وارض) وك ذلك بعض مبي دات األعش اب الض ارة.ويمكن تصنيف أنواع المبيدات ذات األهمية بالنسبة الى تلوث المياه الى ثالثة مجموعات: -المركبات العضوية المكلورة :) )Organochlorines Compoundsبسبب ثباتها العالي في البيئة. ) :بسبب قابليتها على االنتق ال -المركبات العضوية الفسفورية)Organophosphate Compounds والحركة. ) :بسبب ح داثتها النس بية وقل ة المعلوم ات -المركبات الكارباماتية)Carbamates Compounds واألبحاث المتعلقة بحركتها. 6.المخلفات الحرارية Thermal pollution. ويحدث نتيجة لطرح مي اه التبري د من محط ات تولي د الطاق ة الكهربائي ة والص ناعات االخرى ،حيث تصرف مياه التبريد بدرجات حراري ة عالي ة مؤدي ة الى ع دد من الت أثيرات في البيئة المائية مثل انخفاض كثافة االحياء المائية ،وزيادة مع دالت التبخ ر ،والتف اعالت الكيميائية. 7.فضالت النفايات النووية Nuclear wastes. تنتج النفايات النووية من مخلفات المفاعالت النووية والعمليات الصناعية والطبية والعلمية التي تستخدم المواد المشعة والتي ت أخذ طريقها الى المياه السطحية والجوفية والتي تشكل ضرر للكائنات الحية التي تعيش في المحيط المائي. 4 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول 5 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول جمع و حفظ العيــــــــنات Sampling collection & storage المقدمةIntroduction. ب دون أخ ذ العين ات وتحليله ا ال يمكن الوص ول الى المعلوم ات الص حيحة عن أنظم ة البيئ ة المختلفة ومعرفة ما يجري عليه ا من تغ يرات ووض ع الحل ول المناس بة له ا (أخ ذ عين ات المي اه لمراقبة ومعالجة المياه واخذ عينات الهواء وعينات من التربة وعينات من األحياء وغيره ا) ,وليس من الحكمة وضع معايير معينة تصف كيفية أخذ العين ات وتحليله ا وذل ك ألن لك ل عين ة ش روطها الخاصة بها. أهمية العينات Importance of samples. العينة ))Sampleعبارة عن حجم صغير يجب ان يمثل حجم كبير,ونتائج تحلي ل العين ة يجب ان تعطي معلومات كافية عن الحجم الكبير فعينة تؤخذ من نهر يجب ان تعطي معلوم ات كافي ة عن النهر نفسه ,وعينة تؤحذ من التربة في موقع ما لتقيم وضع التربة واعطاء فكرة عنها. عند اخذ العينات يجب مالحظة األمور التالي: ما هي الطريقة المناسبة ألخذ العينة المطلوب؟ ما هو حجم العينة الصحيح والمطلوب؟ أية معدات وتجهيزات تكون مالئمة ألخذ العينات؟ أين وكيف ومتى يكون أخذ العينات؟ كيف ولماذا تحفظ العينات ؟ متى تفحص العينات ؟ تعتبر عينات المياه حساسة وعرضة للتغ يرات بجمي ع أنواعه ا الفيزيائي ة والكيميائي ة والبيولوجي ة وذلك نتيجة للتفاعالت المختلفة التي قد تحدث لهذ المياه داخل عب وة العين ة في الف ترة بين اخ ذ العينة وتحليلها.وقد تحدث هذه التغيرات للعينة نتيجة: 1.استهالك بعض المواد من قبل البكتريا والطحالب واشكال الحياة المختلف ة الموج ودة في العينة. 2.أكسدة بعض المركبات والمواد بواسطة األوكسجين المذاب في العينة . 3.امتصاص بعض المواد واضافتها للعينة (يمكن امتص اص ث اني أكس يد الكرب ون من اله واء الجوي) 4.فقدان العينة لبعض المواد نتيجة لتبخرها وتطايرها او تغير حالتها الفيزيائية. 1 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول 5.تف اعالت الترس يب ال تي تح دث لبعض الم واد (كربون ات الكالس يوم ,وهيدروكس يد األلومنيوم). 6.قد تحدث بعض تفاعالت البلمرة للمواد المبلمرة. وتحدث هذه التغيرات في طبيعة العينة ومكوناتها نتيجة: -تغيرات في درجة الحرارة. -تعرض العينة للضوء. -طبيعة المواد المصنوعة منها العبوة. -الفترة الزمنية بين أخذ العينة وتحليلها مختبريآ. االحتياطات الضرورية عند اخذ العينات Necessary precautions. 1.تؤخذ العينة التي تحقق شروط وهدف برنامج اخذ العينات ,وتعامل العينة بش كل ال ي ؤثر على محتوياتها وال تتعرض للتلوث قبل وصولها الى المختبر. 2.عند اخذ عينات المياه يجب غسل العبوة مرة او اثنتين من الماء نفسه قبل ملئها ما لم تحتوي على مواد حافظة او مواد معقمة. 3.في حالة أخذ عينات لفحص المواد العضوية Organic matterيجب ملئ العبوة بالكامل وعدم ترك فراغ ,واذا كانت م واد عض وية متط ايرة Volatile organic matterيجب نقله ا وحفظه ا في عبوات زجاجية لها غطاء من السيليكون مبطن من الداخل بمادة لتفلون (. )Teflon تجم ع 4.في حالة العينات الخاصة لفحص المحتويات الميكروبيولوجيةMicrobiological content في عبوات جرى تعقيمها مسبقآ ويترك فراغ للهواء الالزم لمعيشة األحياء المائية ونشاطاتها. 5.في حالة عينات فحص المعادن الثقيلة Trace elementsيجب الحذر عند نقل العينات ان تفق د العين ات ش يء من محتوياته ا وخواص ها وذل ك ألن ترك يز تل ك المحتوي ات ال تتع دى بض عه ميكروغرام ات ب اللتر.حيث تجم ع عين ات المع ادن في عب وات الب ولي اثيلين ع الي الكثاف ة ( ,)HDPEإال الزئبق فيجب ان يجمع ويحفظ في عبوات زجاجية. 6.عمل سجل خاص بالعينات وكتاب ة المعلوم ات الكافي ة عن ك ل عين ة (أس م العين ة ,الموق ع, الوقت ,درجة الحرارة ,او اي معلومات اخرى تكون مفيدة مث ل مس توى س ح الم اء ,معلوم ات مناخية) . أنواع العينات Types of Samples. 1.نماذج عشوائية مفردة : Grab or catch samplesتؤخذ من المص در مباش رة وتفحص بشكل فردي وتمثل النتيجة المكان والزمان الذي أخذت منه العينة ,وهي مناسبة لمراقبة نوعي ة المياه ,وغالبآ ما تستخدم هذه الطريقة لجمع العينات في الفحوصات التي تهدف ألعط اء فك رة شاملة عن نوعية المياة مثل الرقم الهيدروجني( , )pHالقاعدية ودرجة الحرارة. 2 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول 2.نماذج منتخبة تمثل المعدل : Average samplesتؤخذ بالطريقة اليدوية خالل فترة زمنية معينة وغالبا ما تكون النتائج متماثلة. 3.نماذج مؤلفــة او مركبــة : Composite samplesهي مجموع ة من العين ات العش وائية المفردة من موقع واحد وفي اوقات مختلفة ونعرف منها: أ.نماذج مستمرة :continuous samplesمثال يؤخذ لتر واحد كل ساعتين خالل 24س اعة ,اي نفس الكمية (واحد لتر) في وحدة الزمن او تكون كمية العينة متذبذبة بحسب كمية التدفق. ب.نماذج غير مستمرة :Non continuous samplesوتتميز هذه في كونها: -متناسبة مع الوقت حيث تؤخذ عينة مقدارها 100مللتر كل نصف ساعة. -متناسبة مع التدفق والفاصل الزمني يبقى ثابت وحجم العينة (كم/مللتر) يتغير وف ق الجري ان, مثآل تؤخذ عينة كل 10دقائق حجمها 10مللتر للت دفق 50ل تر/ثاني ة وتؤخ ذ عين ة حجمه ا 15 مللتر للتدفق 75لتر/ثانية وهكذا. من التدفق (هنا يتغير الفاصل الزمني). 3 -متناسبة مع الحجم ,تؤخذ العينة بعد كل 10م تس تخدم ه ذه الطريق ة لتقيم أداء محط ات التنقي ة لف ترات طويل ة وأخ ذ مع دل للق راءات والفحوصات المختلفة. حفظ العينات Preservation of samples. الهدف العام من حفظ العينات ان تبقى العينة ممثلة للمص در وان ال يج ري عليه ا تغي ير وبش كل عام يصعب نقل وحفظ العين ات دون ان تتع رض الى بعض الختالف ات في خصائص ها ,ولكن يجب اخذ مجموعة من االحتياطات للتقلي ل م ا امكن من العوام ل ال تي ت ؤثر على العين ات وتغ ير من خصائصها. أكثر الطرق شيوعا وانتشارا لحف ظ العين ات هي عملي ة تبري دها لدرج ة ح رارة ( )Co 4ويجب االبتعاد عن تجميد العينات ما أمكن ألنه يسبب بعض التغيرات في مكونات العين ات (فق دان بعض الغازات ,تكوين الرواسب ,تغيرات فيزيائية) ,مدة حف ظ العين ات ت تراوح بين ص فر (فحص درج ة الحرارة ,األوكسجين الذائب) إلى عدة أشهر كعينات فحص المعادن. وقد تشمل عملية الحفظ على اض افة م واد مث ل الح وامض او القواع د للتحكم بقيم ة ال رقم الهي دروجني او اض افة م ادة الثيوكبريت ات للتخلص من الت أثيرات ال ذي يحدث ه وج ود الكل ور في العينة. 3 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول تستخدم لنقل وحفظ العينات عبوات مصنوعة من زج اج البوروس يليكات ( )Borosilicate glassم ع غطاء محكم ويمكن استخدام عبوات من البولي اثيلين عالي الكثافة ( )HDPEالنظيف لض مان ان العبوة ال تؤثر في العين ة (ال تض يف وال تنقص من الم ادة الم راد قياس ها) ,وال تس تعمل العب وات البالستيكية او المعدنية (قد تتفاعل مع محتويات العينة او تضيف مواد او تأخ ذ منه ا م واد اخ رى) وتحفظ في براد في درجة ح رارة ( )Co 4ويجب حفظه ا في مك ان مظلم واحيان ا يتم اس تخدام عبوات ملونة لتقليل كمية الضوء الذي يمر من خالل العينة. جدول يبين بعض طرق وحفظ العينات المختلفة من المياه حسب نوع العينات. PRESERVATIONنوع العينات TYPE OF SAMPLES ت طريقـــة الحفـــظ METHOD العينات التي تحتوي على ايونات المعادن (.)Metals استعمال حامض النتريك ) )HNO3 1 العينات التي تكون محتوياتها قابلة للتحلل البيولوجي استعمال حامض الكبريتيك ()H2SO4 2 ( الزي وت ,Oilsالش حوم ,Fatsالكرب ون العض وي .)TOC العين ات ال تي تحت وي احم اض عض وية متط ايرة او هيدروكسيد الصوديوم ()NaOH 3 سيانيد Cyanide مواد كيمياوية تدخل في تفاعل كيمي ائي العينات المراد تحديد بعض المحتويات فيها ,كتحدي د 4 كمي ة الألوكس جين الم ذاب ( )DOحس ب طريق ة (مواد مؤكسدة Oxidativeمثآل) ونكلير (.)Winkler 4 جامعة واسط -كلية الزراعة محاضرات تلوث بيئي عملي أستاذ المادة -د.وسام ثامر المياح المختبر األول كمية النماذج (حجم العينات) .Quantitative of samples (samples size). ألغلب التحليالت الفيزيائي ة والكيميائي ة يك ون حجم العين ة ح والي ل تر واح د ( 1000ملل تر) ,وال تستخدمنفس العينة للتحليالت الميكروبيولوجية ألنها تختلف في طريقة اخذ العينة ,وطريق ة نقله ا وطريقة حفظها.فبعض الفحوصات يتم عملها حسب نوع المياه او نوع الفضالت. -الطعم ( :)Tasteيفحص لمياه الشرب فقط وال يعمل للمياه العادمة .wastewater والمياة الس طحية -اللون ( )Colorوالعكارة ( )Turbidityيفحص لمياه الشربDrinking water .Surface water -الرقم الهيدروجني ( : )pHلجميع المياه . -المتطلب الحيوي والكيميائي لألوكسجين ( :)COD, BODال يعمل لمي اه الش رب فق ط للمي اة العادمة والمياة السطحية. -الملوحة ( )TDSيفحص لمياه الشرب ومياه الري. Irrigation 5