نيتريت و نيترات در آب آشاميدني و راه های حذف آنها

عنصر نيتروژن 0.03 درصد از پوسته زمين را تشكيل ميدهد و گاز نيتروژن (NO2) بيش از 78 درصد از هواي تنفسي ما را تشكيل ميدهد. اين گاز يا از مايعسازي هوا يا از گرمكردن تري نيترات سديم (NaN3)به دست ميآيد. نيتروژن به اشكال مختلف در طبيعت وجود دارد. مهمترينتركيباتي كه در ساختار ملكولي آن به كار رفته، شامل انواع اسيدهاي آمينه،اوره (NH2)2CO، آمونياك (NH3)، مونوكسيد نيتروژن (NO)، نيتريت (NO2-)، نيترات (NO3-)، اكسيد نيتروس (N2O)، پنتااكسيد نيتروژن (N2O5) و تري كلريد نيتروژن (NCl3).فرم آلي نيتروژن از تجزيه بافت گياهان و حيوانات به وجود ميآيد. نيتروژنبخش اساسي ساختمان اسيدهاي آمينه را تشكيل ميدهد كه باعث شكلگيري بافتپروتئيني جانداران ميشود.

در اثر تجزيه پروتئينها (نيتروژن آلي)، يون آمونيوم (NH4+) حاصل شده كه اين تركيب طي فرآيند بيولوژيكي نيتريفيكاسيون (nitrification) كه يك فرآيند دومرحلهاي ميباشد، ابتدا توسط باكتريهاي نيتروزومانس به نيتريت (NO2-) و سپس توسط نيتروباكترها نيتريت به نيترات (NO3-)اكسيد ميشود. البته مقداري نيتروژن نيز از طريق تثبيت نيتروژن هوا توسطباكتريها و تخليه الكتريكي ابرها به صورت اكسيد دي نيتروژن (NO2) و اكسيد نيتروژن (NO) به خاك اضافه ميشود.

عوامل تهديدكننده منابع آبهاي زيرزميني

نشتفاضلابهاي صنعتي و شهري، چاههاي جاذب فاضلابهاي خانگي، تخليهغيربهداشتي فاضلاب در سطح زمين، دفع غيربهداشتي كودهاي حيواني، استفادهبيرويه از كودهاي نيتروژني در مزارع و باغات كشاورزي و محلهاي تجمع ونگهداري زبالهها و گورستانها از مهمترين عوامل تهديدكننده آبهايزيرزميني ميباشد.
آلودگي آبهاي زيرزميني يا از طريق منابع نقطهايمثل چاههاي جذبي فاضلاب يا از طريق منابع غيرنقطهاي مانند مصرف كودهاينيتروژني در مزارع كشاورزي صورت ميپذيرد. بعلت محلول بودن نيترات اينتركيب به راحتي بوسيله آب از لايههاي مختلف خاك عبور كرده و به سفرههايآبهاي زيرزميني راه مييابد.

عوارض و خطرات نيترات و نيتريت در آب
مشكلاتنيترات بخصوص در زنان باردار و زنان شيرده، كودكان زير شش ماه و افراد مسنديده ميشود. در دستگاه گوارش نوزادان فرم نيترات به نيتريت تبديل ميشود.نيتريت باعث اكسيدشدن آهن دوظرفيتي موجود در هموگلوبين گلبولهاي قرمزخون، به آهن سه ظرفيتي شده و آنرا تبديل به متهموگلوبين ميكند. اين تركيبظرفيت اكسيژنرساني بسيار كمتري نسبت به هموگلوبين خون دارد. در نتيجه بهبافتهاي بدن اكسژن كافي رسانده نشده، بعد از مدتي رنگ پوست در ناحيه دورچشم و بخصوص دهان كبود و آبي رنگ ميشود كه به اين عارضه سندرم كودكان آبي(blue baby) يا متهموگلوبينميا ميگويند.علت امر اينست كه در كودكان زير ششماه توانايي تبديل سريع متهموگلوبين بههموگلوبين ،به علت قليايي بودن PH معدهنسبت به بزرگسالان، زيادي باكتريهاي احياكننده نيترات به نيتريت و عدمتكامل سيستم آنزيمي برگشتدهنده متهموگلوبين به هموگلوبين، وجود ندارد.لذا مادران شيرده به علت انتقال نيتريت از راه شير به نوزاد لازم است ازآبهاي داراي نيترات بالاتر از حد مجاز استفاده نكنند.
مشكل ديگر دررابطه با يون نيتريت ميباشد. نيتريت پايدار نبوده و سريعا اكسيد شدهتبديل به نيترات ميشود. نيتريت بعلت ناپايدار بودن بسيار سميتر ازنيترات ميباشد. اين يون با آمينها يا آميدها واكنش داده ونيتروزوآمينها (nitrosamines) تشكيل ميدهد. اين تركيبات عامل شناخته شده سرطان بوده، عملكرد غده تيروئيد بدن را كاهش داده و سبب كمبود ويتامين A در بدن ميشود. كمبود ويتامينهاي C و Eدر بدن به افزايش سرعت تشكيل نيتروزآمينها كمك ميكند. جالب است بدانيمغلظت نيتريت در بزاق افراد سيگاري 2 تا 4 برابر بيشتر از افراد غيرسيگاريميباشد، لذا تشكيل نيتروزآمينها در اين افراد بيشتر ميباشد.
هر چندتعيين سطح دقيق غلظت نيتروژن در آب براي سالمبودن يا نبودن آب مشكلميباشد، اما عوارضي مانند سرطانهاي معده و سيستم لنفاتيك بدن، سقط جنيندر زنان باردار، ناقصالخلقه شدن نوزادان، بزرگشدن غده تيروئيد، سردرد وخوابآلودگي را به وجود غلظت بالاي نيترات در آب نسبت ميدهند.
تركيبات نيتريت و نيترات علاوه بر آب ميتواند از طريق مواد غذايي و سايرمنابع ديگر به وسيله بدن دريافت شود. مواد غذايي مانند سيبزميني، پياز،اسفناج، سوسيس و كالباس، غذاهاي كنسروشده و گوشتهاي دوديشده نسبت بهساير غذاها داراي ميزان بيشتري نيتريت و نيترات ميباشند.

مقدار استاندارد نيتريت و نيترات در آب شرب
طبق استاندارد شماره 1053 موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران ويرايش 5 مورخه 11/12/1388 ميزان نيترات بر حسب NO3 پنجاه ميليگرم در ليتر و نيتريت بر حسب NO2سه ميليگرم در ليتر مي باشد. البته فابل ذكر است كه به دليل امكان وجودهمزمان يون نيتريت و نيترات در آب آشاميدني بايد مجموع نسبتهاي مقاديراندازهگيريشده به مقادير استاندارد كمتر يا مساوي يك باشد.
با توجهبه اينكه نيترات بدون رنگ، بدون طعم و بدون بو ميباشد، لذا بدون انجامروشهاي آزمايشگاهي در آب قابل تشخيص نميباشد. آزمايش منابع آب آشاميدنياز نظر مقدار يون نيتريت و نيترات بايد حداقل سالي يك بار انجام پذيرد واز آنجا كه گاهي سالها طول ميكشد تا آلودگي به آبهاي زيرزميني راه يابدلازم است تغييرات ساليانه منابع آب شرب مورد پايش كيفي قرار گيرند.

روشهاي كاهش يا حذف نيتريت و نيترات
بهعلت پايدار بودن يون نيترات، عدم تمايل براي جذب سطحي يا تركيب با موادديگر و حلاليت بالا حذف نيترات توسط روشهاي متداول تصفيه (انعقاد،فيلتراسيون، اكسييداسيون) مشكل بوده و بايد از روشهاي خاص حذف نيتراتاستفاده كرد.

رقيقسازي (dilution): دراين روش آب منابعي كه داراي غلظت بيش از حد مجاز هستند با آب منابعي كهداراي غلظتهاي پايينتري از نيترات هستند مخلوط شده و به اين ترتيب بدونانجام هيچگونه فرآيند تصفيهاي ميزان نيترات آب آشاميدني شهروندان را تاحد مجاز پايين ميآورند.

تبادل يون (ion exchange):اين روش كه يكي از بهترين روشها براي حذف نيترات از منابعي است كه دارايمقدار كمي تركيبات آلي محلول ميباشند. در اين روش از مبادله كننده ها يوناستفاده مي شود اين مبادلهكنندهها يا بصورت طبيعي بوده (زئوليت) يابصورت مصنوعي (رزين) ساخته ميشوند. رزينها خود به رزينهاي كاتيوني وآنيوني تقسيم ميشوند. براي حذف يون نيترات از رزينهاي آنيوني استفادهميشود. اين رزينها با اولويتبندي ذيل آنيونها را از آب حذف ميكنند.هرچه ظرفيت يون بيشتر باشد تمايل بيشتري براي جذب روي رزين دارد.
SO4->I>NO3->CrO4->Br->Cl->OH-
با توجه به اينكه حذف سولفات از آب زودتر از نيترات انجام ميشود، غلظت بالاي سولفات و ميزان كل جامدات محلول (TDS) آب مورد تصفيه ميتواند بر ميزان كارايي اين روش بسيار تاثيرگذار باشد.

اسمز معكوس (reverse osmosis): در اين روش آب با فشار زياد از يك سري غشاء نيمهتراوا (semi permeable membrane)عبور داده ميشود. اين فشار خارجي كه بيش از فشار طبيعي است باعث ميشودملكولهاي آب از غشاء نيمه تراوا عبور كرده و ملكولهاي درشتتر نتواننداز منافذ غشاء عبور كنند و به اين ترتيب ناخالصيها از آب جدا شوند.محدوده اندازه جداسازي ذرات در فيلترهاي اسمز معكوس 0.0001 تا 0.003ميكرومتر ميباشد. راندمان حذف جامدات محلول در اين سيستم بيش از 99%ميباشد. اين روش نياز به مصرف انرژي بالايي دارد، لذا هرينه اين روشبيشتر از تبادل يون ميباشد.

بيولوژيكي (biological process):در اين روش ابتدا با استفاده از باكتريهاي شيميواتوتروف هوازي و طي فرآيندنيتريفيكاسيون نيتروژن آلي تبديل به يون نيترات شده و سپس بوسيلهباكتريهاي شيميوهتروتروف غيرهوازي و طي فرآيند دي نيتريفيكاسيون نيتراتتبديل به گاز ازت شده و از محلول جدا ميشود. اين روش بطور گسترده دركشورهاي اروپايي بكار گرفته شده است. قابل ذكر است بر اساس نتايج طرحتحقيقاتي كه با مشاركت وزارت نيروي كشورمان و وزارت تحقيقات و آموزش كشورآلمان بر روي منابع آب شهر مشهد در سال 88 در خصوص كاهش غلظت نيترات صورتگرفت، كيفيت آب در روش حذف بيولوژيكي نيترات در مقايسه با سه روش اسمزمعكوس، الكترودياليز و تبادل يون بالاتر بوده و حفظ كيفيت آب در اين روشبهتر صورت ميگيرد.

تقطير (distillation):در اين روش با استفاده از حرارت آب را جوشانده و سپس اقدام به جمعآوري وسرد كردن بخارات آب (ميعان) ميكنند. بدين ترتيب مواد محلول آب و از جملهيون نيترات را از آب جدا ميكنند. اين روش قادر به حذف 100% يون نيتراتميباشد. هرچند اين روش اقتصادي و متداول نبوده و در موارد خاص كاربرددارد.

الكترودياليز (electrodialsis reversal):در اين روش به كمك جريان الكتريسيته يونهاي محلول در آب توسط غشاهاينيمهتراوا كاتيوني و آنيوني كه بطور متناوب در كنار هم قرار گرفتهاند ازآب جدا ميشوند. ضخامت غشاها در دستگاه الكترودياليز 15/0 تا 6/0 ميليمترميباشد. در اين روش آّب مورد تصفيه بايد مراحل پيشتصفيه را گذراندهباشد. چون سيستم به غلظتهاي بيش از 2500 ميليگرم در ليتر جامدات محلول وهمچنين مواد كلوئيدي و مواد آلي حساس است.

احياي شيميايي (chemical reduction):در اين روش از مواد شيميايي احياكننده مثل يون آهن دوظرفيتي (آهن فرو)استفاده ميشود. به اين ترتيب نيترات احيا شده و تبديل به گاز نيتروژن (N2) ميشود و از محلول خارج ميگردد.

اگرامكان حذف يا كاهش نيترات از طريق تصفيه آب وجود نداشته باشد، بايد ازمنابع جايگزين استفاده نمود. به عنوان مثال ميتوان چاههاي مشكلدار رابا چاههاي بدون مشكل شهرداريها جايگزين نمود. همچنين از آنجا كه احتمالنفوذ آلودگي نيترات در لايههاي پايينتر زمين كمتر ميباشد، با افزايشعمق چاههاي در حال بهرهبرداري ميتوان انتظار داشت ميزان غلظت نيتزات درآب استحصالي كمتر باشد.

پمپاژ - چهارشنبه بیست و دوم اردیبهشت 1389
زئولیت ها - سه شنبه بیست و یکم اردیبهشت 1389
باران قلیایی - سه شنبه بیست و یکم اردیبهشت 1389
خلاصه ای از اندیس های خوردگی در آب - دوشنبه بیستم اردیبهشت 1389
سموم آب - دوشنبه بیستم اردیبهشت 1389
کاربرد ازن در تصفیه آب آشامیدنی - یکشنبه نوزدهم اردیبهشت 1389
برف معادل آب - یکشنبه نوزدهم اردیبهشت 1389
تبدیل واحد قلیائیت در آب - شنبه هجدهم اردیبهشت 1389
تاسیسات تصفیه خانه آب - شنبه هجدهم اردیبهشت 1389
حداکثر مجاز مواد موجود در آب آشامیدنی - جمعه هفدهم اردیبهشت 1389
نمونه برداری میکروبی آب - جمعه هفدهم اردیبهشت 1389
رقیق سازی نمونه های میکروبی - پنجشنبه شانزدهم اردیبهشت 1389
اندازه گیری غلظت یون فسفات در آب - پنجشنبه شانزدهم اردیبهشت 1389
ترکیبات موجود درآب طبیعی - چهارشنبه پانزدهم اردیبهشت 1389
بیولوژی آب و فاضلاب - چهارشنبه پانزدهم اردیبهشت 1389
تحلیل نتایج تست ایمویک - سه شنبه چهاردهم اردیبهشت 1389
جذب سطحی بوسیله کربن فعال - سه شنبه چهاردهم اردیبهشت 1389
تصفیه خانه فاضلاب مربوط به مجموعه مرقد مطهر حضرت امام خمینی (ره) - دوشنبه سیزدهم اردیبهشت 1389
بررسی نحوه بهره برداری از دستگاههای کلرزنی - دوشنبه سیزدهم اردیبهشت 1389
تصفیه آب به روش ریورس اسمز RO - دوشنبه سیزدهم اردیبهشت 1389
اثرات سدها - دوشنبه سیزدهم اردیبهشت 1389
Water Balance analyser - دوشنبه سیزدهم اردیبهشت 1389
شايع ترين مشكلات شبكه هاي فاضلاب در حال بهره برداري - یکشنبه دوازدهم اردیبهشت 1389
درباره تصفیه آب و فاضلاب - یکشنبه دوازدهم اردیبهشت 1389
ناخالصی های موجود در آب - شنبه یازدهم اردیبهشت 1389
مهمترين نواقص مشاهده شده در ويدئومتري شبكه هاي جديدالاجرا - شنبه یازدهم اردیبهشت 1389
موارد كاربرد اسمز معكوس در تصفيه آب - جمعه دهم اردیبهشت 1389
ترکیبات فاضلاب - جمعه دهم اردیبهشت 1389
مقایسه کلـــر ، آب اکسیژنه و UV برای گندزدایی آب استخر ها - پنجشنبه نهم اردیبهشت 1389
جنبههاي اقتصادي اسمز معكوس - پنجشنبه نهم اردیبهشت 1389
روشهاي كاهش يا جلوگيري از ايجاد رسوب روي غشا - چهارشنبه هشتم اردیبهشت 1389
برنامه ریزی آبیاری با پساب فاضلاب - چهارشنبه هشتم اردیبهشت 1389
اصلی ترین ویژگیهای آبهای سطحی وزیر زمینی - سه شنبه هفتم اردیبهشت 1389
نگهداري و مراقبت از غشا - سه شنبه هفتم اردیبهشت 1389
ويژگيهاي عمومي غشاهاي اسمز معكوس - دوشنبه ششم اردیبهشت 1389
آب سخت و مسایل مربوطه - دوشنبه ششم اردیبهشت 1389
روش کلر زنی مخازن آب - یکشنبه پنجم اردیبهشت 1389
چگونه ميتوان عملكرد غشاءها را افزايش داد - یکشنبه پنجم اردیبهشت 1389
دبي نمك عبودي از غشا به داخل محفظه آب تصفيه شده - شنبه چهارم اردیبهشت 1389
هدایت ویژه آب - شنبه چهارم اردیبهشت 1389
شاخص های بصری لجن فعال - جمعه سوم اردیبهشت 1389
دبي آب تصفيه شده (دبي محصول) Qw در اسمز معكوس - جمعه سوم اردیبهشت 1389
اصطلاحات مهم در اسمز معكوس - پنجشنبه دوم اردیبهشت 1389
courses in water resource eng - پنجشنبه دوم اردیبهشت 1389
دانلود جزوه هيدروليك محاسباتي Prof. M.S.Mohan Kumar - چهارشنبه یکم اردیبهشت 1389
مقايسه اسمز معكوس با فيلتراسيون معمولي - چهارشنبه یکم اردیبهشت 1389
اساس كار اسمز معكوس - سه شنبه سی و یکم فروردین 1389
کتاب سیستم اطلاعات جغرافیایی در مدیریت منابع آب - سه شنبه سی و یکم فروردین 1389
پروژه و جزوه تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی - دوشنبه سی ام فروردین 1389
تعريف، كاربرد و تاريخچه اسمز معكوس - دوشنبه سی ام فروردین 1389