دانلود کامل ترین جزوه بلورشناسی

جزوه رنگی و تایپ شده بلورشناسی

دانلود فایل

رشته مواد دانشگاه پیام نور رشته فیزیک علمی کاربردی علیاستخدامی کیانی رشید دانشگاه آزاد دکتر حسین آشوری کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد

: −??− + ?+ ??? }
) (: : ∗∗(??)
: (??) = : – /- /- −?? −?? – ???− + ?+ ????? + ??: −??? −?? : /؟
() – :
(( ) ( – )(: تابیده شده به نمونه ، بازتاب یافته یا جذب شود ولی عبور نکند.مواد ریز کلوئیدی معلق در آب این ویژگی را ایجاد می کنند. برای اندازه گیری وکمی سازی آن واحد هاو جزوه بلورشناسی های مختلفی تاکنون ارائه شده است:
الف(اولین روش تعیین کدورت آب: درجه کدورت آب را در اروپا به این صورت تعیین می کنند که در کف استوانه ای به قطر25mm حروف استاندارد شده ای را قرار می دهند و سپس در استوانه ، آب مورد آزمایش را تا ارتفاعی می ریزند که دیگر حروف خوانا نباشد. درجه کدورت آب بر حسب ارتفاع آب معین می شود. حداکثر کدورت مجاز آب آشامیدنی در استاندارد های اروپای شرقی این است که نوشته تایپ شده در ارتفاع 30cm زیر آب قابل خواندن باشد.
ب( واحد کدورت جکسون)JTU()Jackson Turbidity Unit(: واحد کدورت جکسون در ابتدا شخصی به نام جکسون با استفاده از شمع استاندارد ، نور عبور کرده از نمونه را ملاک اندازه گیری قرار داد. این روش برای کدورت های قابل توجه آب جوابگو می باشد.
ج(روش استاندارد آمریکایی) NTU()Nephelometric Turbidity Unit(: در استاندارد های آمریکایی از راه مقایسه، درجه کدورت آب را مشخص می کنند.بدین شکل که کدورت آب مقطری را که پودر سیلیس)2???( در آن وارد شده باشد و مخلوط شده باشد را واحد کدورت در نظر می گیرند که تحت عنوان NTU نامیده می شود. در این روش عملا به وسیله تابش یک اشعه نورانی به نمونه آب مورد آزمایش و اندازه گیری شدت نوری که از آب گذشته است، درجه کدورت آن را تعیین می کنند. در استاندارد آمریکا حداکثر کدورت آب آشامیدنی برابر سیلیس می باشد).NTU 10( د( FTU( Formazin Turbidity Unit(: همانند روش آمریکایی است که فقط به جای سیلیس از پلیمری به نام فرمازین استفاده می شود.
کدورت موقت: کدورت آب ممکن است موقتی باشد.مانند کدورت شیری رنگی که در نتیجه ورود بیش از حد ملکول های اشباع هوا در آب به وجود می آید و پس از مدتی با بیرون رفتن ملکول های هوا ، آب حالت زلالی خود را به دست می آورد.
3- شاخص رنگ)CU()Colour Unit(: اصطلاح رنگ در واقع رنگ باقی مانده در آب پس از حذف کدورت می باشدکه به علت یون های فلزی، مواد گیاهی یا اجزای خاک ممکن است رخ دهد. تغییر رنگ هایی که در آب می توانیم ببینیم به این صورت است: 1- نمک های آهن) ترکیبات آهن( به آب رنگ متمایل به قرمز و نمک های منگنز به آب رنگ قهوه ای مایل به سیاه می دهد.2- زردی آب نشانه وجود ترکیب های گیاهی)اجزا و بقایای گیاهی( و اسید های آلی ناشی از فساد آنها و یا وجود خاک رس می باشد .3- رنگ سبز نشانه وجود گیاهانی مانند جلبک ها در آب می باشد.
برای اندازه گیری رنگ آب، از مقایسه رنگ آب با رنگ استاندارد یک نمک کمپلکس از پلاتین و کبالت استفاده می گردد که به واحد آن اصطلاحا CU گفته می شود.برای اندازه گیری رنگ نمونه بر اساس این واحد از دستگاه های رنگ سنجی خاص استفاده می شود. استاندارد آن نیز به صورت زیر است:
1Standard Colour Unit = Co(کبالت) + 1 Pt(پلاتین)
4- شاخص بوی آب:آب بایستی بی بو باشد. وجود اسید

جزوه بلورشناسی دانلود رایگان خلاصه کتاب پی دی اف pdf کامل

سولفوریک ، کلر ، فنل و آمونیاک یا ترکیبات دیگر به آب بوی ناخوشایندی می دهند و با گرم کردن آب بوی آن بیشتر نمودار می گردد)حس می شود(
5- شاخص مزه آب: مزه آب باید گوارا باشد. شوری آب نشانه وجو نمک خوراکی)NaCl( و تلخی آب به علت زیادی ترکیب های منیزیم می باشد.
نکته:1- اگر سختی آب بسیار پایین باشد، حالت گوارا ندارد .2- pH آب نیز در مزه آب تاثیر گذار است. آب های قلیایی)9 ›pH ( مزه آب صابون را دارند در حالی که آب های اسیدی) 6 ‹pH ( ترش مزه هستند .3- وجود نمکهای آهن و آلومینیم زیاد در آب، مزه گس به آب می دهد .4- مزه گندیدگی آب به علت آلودگی های جزوه بلورشناسی آن است که ممکن است همراه با میکروب های بیماری زا نیز باشد.
بد مزگی آب بسته به عادت مردم متغیر است. غالبا بدمزگی به علت وجود نمک ها با مقادیر زیر شروع می شود: نمکهای آن از ، نمک خوراکی)NaCl(
، سولفات کلسیم)گچ( ، سولفات منیزم ، کلرور منیزیم معیارهای آب آشامیدنی:
1( سختی: سختی کل بر اساس کاتیون های دو ظرفیتی +2?? و +2?? مشخص می شود.
تقسیم بندی آب بر اساس سختی)بر حسب :

بلورشناسی

55-0 ) سبک( 100-56 ) کم( 200-101 )سخت( 500-201 )خیلی سخت(
هیچ ارتباط مستقیمی بین سختی آب و سنگ کلیه به اثبات نرسیده است و حتی گفته شده که استفاده از آب سخت باعث کاهش سکته قلبی و بیماری های عروقی می شود.
2( کلراید )−??(: از جمله مهمترین یون های موجود در آب یون کلراید است. چون نمک های کلراید حلالیت زیادی در آب دارد، به مقدار زیادی در آب های طبیعی یافت می شود. روش اندازه گیری یون کلر، تیتراسیون با نیترات نقره و استفاده از معرف رنگی کرومات پتاسیم است. ایجاد رنگ قرمز آجری که ناشی از ایجاد رسوب کرومات نقره است، نقطه پایان تیتراسیون می باشد. اگر غلظت نمک های کلر دار به بالاتر از برسد، آب مزه شور می دهد. مصرف آب با کلر زیاد باعث خشکی دهان و مخاط بینی می شود.
3( ازت یا نیتروژن: فرم های حضور نیتروژن در آب به صورت 2 یون نیترات)−3??( و نیتریت)−2??( و یا به صورت ترکیب آمونیاک می باشد.وجود نیتروژن زیاد به خصوص به شکل آمونیاک و نیتریت احتمال آلوده شدن آب به فاضلاب را نشان می دهد. لذا آن آب قبل از مصرف باید ضدعفونی شود. در آبی که میزان نیتروژن زیاد باشد، جلبک ها رشد زیادی دارند. فرم غیرآلی نیتروژن محلول در آب نیترات است. آب های زیرزمینی در مناطق کشاورزی مقدار زیادی نیترات دارد. به دلیل اینکه نیترات به راحتی در خاک انتقال می یابد و حلالیت زیادی در آب دارد. وجود نیترات در آب های شطحی هم از زهکشی مزارع و رواناب ها یا ورود پساب ها ناشی می شود. نیترات از طریق سبزیجات و محصولات کشاورزی هم وارد بدن انسان می شود. بیماری اصلی که نیترات ایجاد می کند در نوزادان بیماری متهموگلوبینمی)Methemoglobinemia( یا blue baby می باشد. نیترات به خودی خود خطرناک نیست اما توسط گونه ای از باکتری که در روده انسان زندگی می کند به یون نیتریت تبدیل می شود که بسیار سمی است.نیتریت در مقایسه با اکسیژن تمایل زیادتری برای اتصال به هموگلوبین خون دارد .بنابراین جایگزین اکسیژن در هموگلوبین شده و بیماری فوق را به وجود می آورد. این مسئله انتقال اکسیژن توسط خون را با مشکل مواجه کرده و بدن و صورت نوزاد رنگ آبی می شود و در صورت توسعه بیماری، نوزاد در اثر کمبود اکسیژن دچار خفگی می شود.
4( فلوئور)−?(: مقدار زیاد یون فلوئور در آب آشامیدنی موجب بیماری فلوروزیس) Fluorosis( می شود که در آن مینای دندان آسیب می بیند و لکه های زرد و قهوه ای رنگ بر روی دندان ها ظاهر می شود. در مقابل استفاده از آب هایی که فلوئور ندارند یا جزوه بلورشناسی آن کم است، باعث پوسیدگی دندان می شود. توصیه شده که در آب آشامیدنی حدود ( فلوئور باشد.
5( فلزات سنگین: فلزات سنگین مثل سرب، کروم، نقره، جیوه، آرسنیک، کادمیوم، سلنیوم و باریم به عنوان آلوده کننده آب محسوب می شوند. معمولا غلظت فلزات سنگین در تجزیه شیمیایی آب گزارش می شود. اندازه گیری هر کدام از این عناصر روش منحصر به فردی دارد اما معمولا از روش جذب اتمی استفاده می شود. فلزات سنگین بر روی ارگان های داخلی بدن انسان اثر سوئی دارند. کادمیوم در صنایع مختلف بسیار کاربرد دارد. لذا از طریق مواد زائد صنعتی می تواند وارد منابع آب سطحی شود. سرب در آب آشامیدنی ناشی از انحلال آن در آب در سیستم های لوله کشی شهری است. سلنیوم به طور طبیعی در سنگها وجود دارد و رسوبات حاوی آن به آبهای سطحی وارد می شوند، ولی عموما مقدار آن کمتر از حد خطرناک است. در آبهای آشامیدنی معمولا آرسنیک، باریم ،کروم، جیوه و نقره به میزان کم دیده می شود و منبع اصلی آنها ورود فاضلاب های صنعتی به منابع آبی است.
6( سولفات)−42??(: سولفات هم در اکثر منابع آبی یافت می شود یا به طور طبیعی از سنگهای رسی در آب حل می شود یا از طریق پساب ها و فاضلاب ها وارد آب می گردد. وجود سولفات زیاد در آب آشامیدنی به خصوص اگر به صورت سولفات کلسیم باشد باعث دردهای شکمی می شود.
7( سیلیس: سیلیس نیز از جمله موادی است که در آبهای طبیعی یافت می شود. سیلیس فراوان ترین عنصر بعد از اکسیژن در کره زمین است. تخریب سنگهای سیلیس موجب حضور این ماده به صورت ذرات معلق یا سیلیکات در آبهای طبیعی می شود.
8( کاتیون های سدیم)+??( و پتاسیم)+?( : در آبهای طبیعی مقدار پتاسیم ناچیز است ولی سدیم در مقادیر مختلف وجود دارد. به ویژه در آبهای شور غلظت یون سدیم زیاد است .روش اندازه گیری این 2 یون با استفاده از دستگاه فلیم فوتومتر است.
9( آنیون فسفر: یون فسفات در اکثر منابع آبی یافت می شود که یا به طور طبیعی از سنگ های رسی در آب حل می شود و یا از طریق پساب و فاضلاب وارد آب می شود. لذا وجود مقادیر زیاد فسفات در آّّب احتمال آلوده شدن آب به فاضلاب را می دهد که حتما آب باید ابتدا ضدعفونی گردد. فسفر به صورت یون های )هیدروفسفات( و −4?2?? )دی هیدروفسفات( می تواند درآب باشد که به مجموعه آنها ارتوفسفات)Orthophosphate( گفته می شود. فسفر منبع انرژی برای رشد میکروب های مفیدی است که تجزیه مواد را در آب انجام می دهند و وجود فسفر زیاد در آبها باعث رشد زیاد جلبک ها می شود.
10( آهن و منگنز: وجود این یون ها باعث ایجاد لکه های قهوه ای بر روی لباس ها یا ظروف جزوه بلورشناسی شده می شود و روی مزه و بوی آب نیز اثر می گذارند. آهن
??4+ ، ??2+ ، Ferric Iron : ??3+ ، Ferrous Iron : ??2+ :و منگنز با ظرفیت های مختلف موجود اند
در آب های زیرزمینی که در معرض اکسیژن محلول قرار ندارند، یون های محلول +2?? و +2?? می توانند وجود داشته باشند. در معرض اکسیژن این یون ها به +3?? و +4?? که نامحلول )به صورت رسوب( هستند تبدیل شده و باعث ایجاد رنگ قهوه ای)زنگ زدگی( در آب می شوند. در آب رودخانه ها که در تماس با سنگ های معدنی هستند از هر 4 یون می تواند مشاهده شود. روش اندازه گیری این یون ها، روش رنگ سنجی با دستگاه اسپکترو فتومتر است. در این روش طول موجی که بیشترین جذب را به وسیله آن عنصر در محلول دارد در دستگاه تنظیم می شود و به سل)cell( حاوی محلول تابانیده می شود و بر این اساس غلظت آن عنصر معین می گردد. برای آهن طول موج 510nm در دستگاه تنظیم می شود.

:)Drinking Water Standards (استاندارد های آب آشامیدنی
اداره حفاظت محیط زیست آمریکا) Environmental Protection Agency(EPAI)( استاندارد هایی را برای آب آشامیدنی ارائه کرده که به 2 دسته تقسیممی شوند: 1- استاندارد های اولیه)Primary Standard( 2- استاندارد های ثانویه)Secondary Standard(
1- استاندارد های اولیه)Primary Standards(:این استاندارد بر اساس شاخص های بهداشتی آب آشامیدنی ارائه شده است. طبق این استاندارد اگر مقدار عناصر در آب بیشتر از این حد استاندارد باشد برای سلامتی انسان مشکلاتی را به وجود می آورد. این استاندارد ها به شرح زیر می باشند: )برحسب ( آرسنیک: 05/0 باریم: 0/1 ، کادمیوم: 01/0 ، کروم: 05/0 ، سرب: 05/0 ، جیوه: 002/0 ، نیترات: 10 ، سلنیوم: 01/0 ، نقره: 05/0 ، فلوئور: 0/1 در این استاندارد متوسط ماهانه کدورت اندازه گیری شده آب در ابتدای سیستم توزیع باید کمتر از 1FTU باشد.
2- استاندارد های ثانویه)Secondary Standards(: این استاندارد مربوط به ویژگی های ظاهری و غیر ظاهری آب مثل سختی و خورندگی می باشد. این استاندارد ها بیشتر روی مطبوع بودن آب تاثیر می گذارند)روی خصوصیاتی نظیر رنگ، بو و مزه.( این جزوه بلورشناسی ها به شرح زیر می باشند: )برحسب ( کلراید: 250 ، مس: 0/1 ، آهن: 3/0 منگنز: 05/0 سولفات: 250 ، TDS: 500 روی: 5 این عناصر اشاره شده بیشتر بر روی مزه آب تاثیر دارد.
PH: 5/8-5/6 اگر PH کمتر از 5/6 باشد باعث خوردگی سیستم های توزیع و انتقال آب می شود .رنگ: 15 CU اکسیژن محلول) Dissolved Oxygen()DO(: یکی از ویژگی های آب که بیشتر در بحث محیط زیستی بحث می شود مقدار DO آب است که بر حسب بیان می گردد. زندگی آبزیان و تنوع آنها به شدت وابسته به DO آب می باشد و روش اندازه گیری آن بر پایه تیتراسیون است.
شاخص های ناخالصی های آلی در آب:بیشتر مواد آلی به صورت محلول در آب می باشد. اما برخی از آنها به صورت ذرات کلوئیدی معلق در آب نیز وجود دارند. آلاینده های آلی باعث ایجاد بو، رنگ و طعم نامطبوع در آب می شوند. تنوع در آلاینده های آلی بسیار زیاد است. از این رو ناخالصی های آلی را با چند تست شاخص اندازه گیری می کنند که این امر باعث کاهش هزینه آزمایشات طولانی و وقت گیر می شود.
1( شاخص Biological Oxygen Demand(BOD(: این شاخص ان قسمت از آلاینده های آلی را نشان می دهد که به وسیله باکتری های هوازی قابل تجزیه هستند. در این شاخص مقدار ماده آلی براساس مقدار اکسیژن لازم برای تجزیه و اکسایش آنها تعیین می گردد. باکتری های هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب ها و پساب ها را با استفاده از اکسیژن محلول در آب)DO( تجزیه می نمایند. در اثر این تجزیه مواد آلی و DO آب کاهش می یابد. این مکانیسم تصفیه طبیعی در آب های آلوده می باشد .
باکتری های هوازی
)ارتو فسفات( (:ترکیبات پایدار + + + مواد آلی
(
چنانچه مواد آلی در فاضلاب خیلی زیاد باشد به نحوی که همه اکسیژن محلول در آب مصرف شود، در این صورت باقیمانده مواد آلی به وسیله باکتری های بی هوازی اکسید)تجزیه( می شود.
) )سولفید دی هیدروژن( ، )آمونیاک( ( : ترکیبات نا پایدار + + باکتری های بی هوازی مواد آلی
چون تجزیه مواد آلی توسط باکتری ها به دما و زمان وابسته است، شاخص استانداردی برای BOD ارائه می شود که نام دارد.
: به مقدار اکسیژنی که باکتری های هوازی برای تجزیه مواد آلی در مدت 5 روز اول پس از نمونه گیری مصرف می کنند گفته می شود. که این اندازه گیری در دمای 20 صورت می گیرد .نکته:بلافاصله پس از نمونه گیری باید BOD اندازه گیری شود.
روش اندازه گیری درآزمایشگاه) Five Day BOD Test( :
حجم معینی از فاضلاب یا نمونه آب را داخل بطری های مخصوص درپوش دار قرار می دهند و آنها را در انکوباتور که دمای آن 20 است نگه می دارند .DO اولیه نمونه را اندازه گیری می کنند) ( )اگر اکسیژن جزوه طیف سنجی مولکولی اولیه از حدDO اشباع در دمای مورد نظر خیلی خیلی کمتر باشد بایستی هوادهی برای نمونه صورت گیرد و بلافاصله DO را اندازه می گیرند و آن را به عنوان در محاسبات قرار می دهند( نمونه را به مدت 5 روز در انکوباتور نگه می دارند و سپس دوباره DO آن را اندازه گیری می کنند) (. برای نمونه های فاضلاب لازم است که در ابتدا رقیق سازی صورت گیرد.
با توجه به رابطه زیر تعیین می گردد:
حجم

مدل سازی BOD: شدت تجزیه مواد آلی متناسب با مقدار جزوه بلورشناسی آلی است که میکرو ارگانیسم ها در اختیار دارند.اگر را به عنوان مقدار اکیژن خواهی باقی مانده بعد از زمان t در نظر بگیریم در اینصورت تغییرات در یک محیط آبی نسبت به زمان به صورت زیر می باشد:

: مقدار اکسیژن خواهی باقی مانده بعد از زمان t است.
: مقدار اکسیژن خواهی نهایی مواد آلی است) Ultimate Oxygen Demand(
.و واحد آن است )De oxygenation Constant Rate (ضریب اکسیژن خواهی

خلاصه بلورشناسی

طبق نمودار رو به رو در ابتدا تغییرات BOD نسبت به زمان شدید است و به تدریج تغییراتش کم می شود تا اینکه به یک حدتقریبا ثابت که همان BOD نهایی) ( است می رسد.
علت کاهشی بودن روند تغییرات این است که به تدریج با تجزیه مواد آلی مقدار آنها در نمونه آب کم می شود و باکتری های باقی مانده دچار کمبود غذا می گردند و مرگ و میر آنها رخ می دهد.لذا شیب نمودار کند می شود تا اینکه به تدریج کل مواد آلی تجزیه شود.
ضریب اکسیژن خواهی) (: ضریب اکسیژن خواهیبه نوع ماده آلی و نوع میکرو ارگانیسم و باکتری تجزیه کننده وابسته است. برخی از مواد آلی موجود در فاضلاب مانند قندهای ساده و نشاسته راحت تر از سایر مواد آلی مانند سلولز تجزیه می شوند. علاوه بر این توانایی میکروارگانیسم ها در تجزیه مواد آلی هم متفاوت است و برخی از آنها فقط قادرند تحت شرایط خاصی به حیات خود ادامه دهند. عامل مهم دیگر موثر بر ضریب اکسیژن خواهی درجه حرارت است، به طوریکه با افزایش درجه حرارت سرعت تجزیه زیستی نیز تا حدی افزایش می یابد.

مثال: مقدار اکسیژن محلول در یک نمونه فاضلاب رقیق شده برابر می باشد. این مقدار پس از رسیده است. اگر ضریب رقیق سازی 03/0 و برابر 22/0 باشد: الف( مقدار را محاسبه نمایید .ب(اکسیژن خواهی نهایی مواد آلی) ( را محاسبه نمایید ج(مقدار اکسیژن خواهی باقی مانده پس از 5 روز چقدر است؟
الف
)ب
)ج
مقدار اکیژن لازم برای اکسیداسیون مواد آلی به وسیله ماده اکسید کننده قوی مثل بی کرومات پتاسیم را اکسیژن خواهی شیمیایی یاCOD می گویند. اینپارامتر، معرف کل موادآلی قابل تجزیه و غیرقابل تجزیه توسط میکرو ارگانیسم ها می باشد. مقدار COD همواره بیشتر از BOD است. جزوه بلورشناسی برخی مواد آلی مانندسلولز، فنول ها، بنزن واسید تانیک در مقابل تجزیه بیولوژیکی مقاوم هستند. از سوی دیگر موادی مانند حشره کش ها و مواد شیمیایی صنعتی نیز به دلیل سمیتی که برای میکروارگانیسم ها دارند از نظر زیستی غیرقابل تجزیه به شمار می آیند. در حالی که توسط ماده اکسیدکننده قوی تجزیه می شود.آزمایش مربوط به تعیین COD در کمتر از یک ساعت انجام می شود.
شاخص کل کربن آلی)TOC :)TOC()Total Organic Carbon شاخصی از غلظت مواد آلی کربن دار است که برای اندازه گیری آن، نمونه مورد نظر سوزانده می شود و کربن موادآلی در نمونه سوخته شده به تبدیل می شود. در این حالت حاصل، معیاری از غلظت موادآلی کربن دار است. موادآلی مختلف درصد کربن متفاوتی دارند. از این رو مقدار TOC کمتر از COD بوده و کاربرد کمتری نسبت به آن دارد.
شاخص کل اکسیژن خواهی یا اکسیژن خواهی تئوری)TOD()Total Oxygen Dimand(:
کل اکسیژنی که برای اکسیداسیون کامل موادآلی موجود در نمونه آب لازم است را TOD می گویند که از طریق فرمول شیمیایی ماده آلی و واکنش های شیمیایی مربوط به آن محاسبه می شود. در این حالت مقدار اکسیژن مورد نیاز بسیار زیادتر از اکسیژن خواهی بیولوژیکی است. زیرا در تجزیه زیستی مواد آلی ماده به طور کامل تا مرحله تولید تجزیه نمی شود و بخشی از کربن وارد بدن میکروارگانیسم ها شده و صرف سوخت و ساز آنها می شود.
نکته: نتایج آزمایشات استاندارد COD نشان می دهد که در عمل مقدار COD اندازه گیری شده تقریبا نزدیک به TOD می باشد.
مثال: اگر1mmol بنزن با فرمول شیمیایی در یک لیتر آب مقطر حل شود مقدار TOD محلول حاصل چقدر است؟ اکسیژن 7/5 * 32 = 240mg اکسیژن لازم برای هر میلی مول بنزن به میزان 7/5 میلی مول است .
لازم
نسبت BOD بهCOD : اهمیت نسبت BOD به COD در تصفیه آب این است که اگر این نسبت زیاد باشد نشاندهنده این است که باکتری ها)میکروارگانیسم ها( به آسانی قادر به تجزیه مواد آلی و تصفیه فاضلاب هستند ولی اگر این نسبت خیلی کم باشد تصفیه بیولوژیکی فاضلاب با باکتری ها بی فایده است.
شاخص های بهداشتی آب: شاخص بهداشتی بودن آب توسط باکتری از گروه کلیفرم ها)Coliform Bacteria( به نام باکتریEscherichia Coli )Ecoli( بیان می شود .Coliform Bacteria گروهی از باکتری ها هستند که در روده و مدفوع بیشتر حیوانات یافت می شود و در خاک نیز وجود دارند.
شکل آنها میله ای بوده و از طریق توانایی رشد در محیط کشت و تخمیر لاکتوز و تولیدگاز شناسایی می شوند.
Ecoli: نوعی از باکتری های کلیفرم است که در روده انسان و سایر حیوانات خونگرم وجود دارد و به مقدار زیاد همراه مدفوع دفع می گردد. از آنجایی که این شاخص معرف آلودگی آب به فاضلاب های انسانی است می تواند معیاری از بهداشتی بودن یا بیماری زا بودن آب باشد.
دلایل استفاده از شاخص Ecoli برای بهداشتی بودن آب:
1- طرز تشخیص این باکتری در مقایسه با سایر باکتری های بیماری زا ساده و ارزان است و به شرایط آزمایشگاهی خوب جواب می دهد. این باکتری جزء باکتری های تولید کننده گاز در محیط های کشت است .2- این باکتری بیماری زا نمی باشد، از این رو وجود آن در نمونه آب خطری ایجاد نمی کند .
3- تعداد آن بسیار زیاد است و در اثر رقیق شدن مکرر می توان اطمینان داشت که اگر موضوع جزوه بلورشناسی در نمونه آب باشد حتما Ecoli هم هست .4- این باکتری در برابر شرایط نا مساعد محیط مقاومت بالایی دارد، به طوریکه اگر در اثر نامساعد بودن محیط،Ecoli از بین برود می توان با اطمینان گفت که هیچ ویروس و باکتری بیماری زا دیگری نمی تواند در آن محیط وجود داشته باشد.
بنابراین آلودگی آب طبیعی با Ecoli می تواند هشداری برای احتمال آلودگی آب به فاضلاب های انسانی و باکتری های بیماری زا باشد.
واحد بیان شاخص Ecoli: واحد غلظت شاخص Most Probable Number(MPN ،Ecoli( می باشد .MPN تعدادی از میکروب هاست که در هر100ml نمونه بیشترین احتمال مشاهده شدن را دارد )احتمال %95(. در آزمایش میکروبی برای شمارش کلیفرم ها از محیط کشت های استاندارد که معمولا از عصاره ای از آب گوشت تهیه شده اند استفاده می شود)در محیط کشت محتوی لاکتوز است.( وسایل مورد استفاده باید کاملا استریل باشند. از نمونه آب مورد نظر معمولا در مقادیر معین 10ml، 1mlو 0/1ml برداشته و در لوله آزمایش حاوی محیط کشت می ریزند.)از هرکدام از نمونه ها سه تکرار برداشته می شود.( مجموعا 9 لوله آزمایش داریم. لوله های حاوی نمونه و محیط کشت را به مدت 48 ساعت در انکباتور در دمای ℃37 قرار می دهند تا تخمیر لاکتوز در آنها بررسی شود. در صورتی که نمونه محتوی کلیفرم باشد از تخمیر لاکتوز توسط این باکتری ها گاز 2?? تولید می شود. بنابراین لوله هایی از هر نمونه که در داخل آنها حباب گاز مشاهده می شود را می شمارند و بر اساس شمارش انجام شده از جدول مخصوص به MPN را به دست می آورند. مثلا اگر از 3 لوله 10ml یک عدد، از 3لوله 1ml هیچ کدام و از 3 لوله 0/1ml یک عدد تجمع گاز داشت طبق جدولMPN برابر 7 است. یعنی به احتمال 95% در هر 100ml آب مورد نظر 7 عدد کلیفرم وجود دارد.
نکات: 1- علت استفاده از دمای ℃37 تشابه با دمای بدن موجودات زنده است .2- در حالتی که جواب 3-3-3 باشد توصیه می شود که آزمایش با نمونه های رقیق شده تکرار گردد. 3- براساس استاندارد های اولیه توصیه شده توسط اداره حفاظت محیط زیست آمریکا در طول یک ماه نباید بیشتر از 3 مرتبه MPN برابر 1 در سیستم توزیع آب آشامیدنی مشاهده گردد.
آلودگی آب: هر ماده یا جسم که یا شرایطی که مانع استفاده طبیعی از آب گردد به عنوان آلوده کننده آب تلقی می شود. از آنجا که استفاده طبیعی از آب گوناگون است مسئله آلودگی آب هم پیچیده بوده و به صورت های مختلفی بررسی می شود. استفاده های طبیعی از آب می تواند شامل موارد زیر باشد: 1- مصرف آشامیدن 2- زیبایی و تفریحی 3- زیستگاه جانوران 4- کشاورزی 5- صنعتی
مهمترین منابع آلوده کننده آب: 1- مواد زائد یا فاضلاب های اکسیژن خواه 2- عوامل بیماری زا 3- مواد غذایی 4- ترکیبات آلی فرار 5- آفت کش ها 6- فلزات سنگین 7- نمک های معدنی 8- اسیدی شدن 9- مواد رادیو اکتیو 10-آلودگی های حرارتی 1- مواد زائد یا فاضلاب های اکسیژن خواه)Oxygen Demanded Wastes(:
یکی از شاخص های مهم در بررسی کیفیت آب مقدار اکسیژن محلول یا DO است که بقای گیاهان و حیوانات آبی به آن وابسته است. براساس پژوهش ها حداقل غلظت اکسیژن محلول برای فعالیت و سلامت ماهیان بین 5 تا 8 میلی گرم بر لیتر و برای گونه های با فعالیت کمتر مثل خرچنگ ها حدود است. حضور دسته ای از مواد یا ضایعات در آب باعث کاهش DO می شود که به آنهاOxygen Demanded Wastes می گویند. این گونه مواد که عمدتا موادآلی هستند به راحتی در اثر فعالیت باکتری ها در حضور اکسیژن تجزیه شده و موجب مصرف DO آب می شوند. منبع این ترکیبات آلی از فاضلاب های شهری یا صنعتی مثل کارخانه های تولید مواد غذایی، کشتارگاه ها یا صنایع کاغذ سازی می باشد.
2- عوامل بیماری زا: از نظر تاریخی اولین دلیل برای کنترل آلودگی آب ها جلوگیری از بیماری هایی است که مولد آنها آب است و اصطلاحا به آنها آب زاد
)Water-borne( می گویند که از جمله مهمترین آنها وبا می باشد. عامل بیماری زا یا پاتوژن یک موجود زنده است که به طور تصاعدی در بدن میزبان رشد می کند. از جمله پاتوژن هایی که به وسیله آب انتقال می یابند شامل موارد زیر هستند:
1- باکتری ها: که عامل بیماری های وبا، اسهال خونی و جزوه بلورشناسی  هستند .2- ویروس ها: که عامل بیماری زا فلج اطفال و هپاتیت هستند .3- کرم ها : مثل کرم آسکاریس، کرم شلاقی و کرم قلاب دار 4- انگل ها: مثل انگل تب لجن
پاتوژن های فوق با ورود به منبع آب به سرعت باعث اپیدمی بیماری می شود. علاوه بر موارد ذکر شده، آب در شیوع برخی بیماری های دیگر نیز نقش غیر مستقیم ایفا می کند .مثلا حشراتی که در آب یا نزدیک آبها زندگی می کنند عامل شیوع بیماری هایی مثل مالاریا، تب زرد، بیماری خواب و کوری رودخانه هستند. علاوه بر این کمبود آب کافی برای مسائل بهداشت فردی در اغلب نقاط دنیا باعث بیماری های پوستی مثل جذام و بیماری های چشمی ورم ملتهمه می گردد.
نکته: شمارش باکتری Ecoli از گروه کلیفرم باکتری ها به عنوان شاخص برای بین آلودگی میکروبی آب استفاده می شود که واحد شمارش آن MPN در 100ml آب است.
3- عناصر غذایی: منظور از عناصر غذایی آن دسته از موادی هستند که برای رشد موجودات زنده ضروری می باشند. ازجمله عناصر غذایی ضروری نیتروژن)N(، فسفر)P(، پتاسیم)K(، گوگرد)S(، کلسیم)Ca(، کربن)C( و حتی فلزات کمیاب مثل آهن)Fe(، بر)B( و کبالت)Co( می باشد.
در حالت طبیعی موادغذایی در آب دریاچه ها یا رودخانه طی فرآیند های طبیعی وجود دارند. ولی وقتی در بحث آلودگی به آنها اشاره می کنیم حالت خاصیمد نظر است که به آن یوتریفیکاسیون)Eutrophication( یا غنی شدن می گویند. پدیده غنی شدن)Eutrophication( در شرایطی که تجمع زیاد عناصرغذایی نیتروژن و فسفر در آب های ساکن مثل آب برکه ها و دریاچه ها باعث رشد سریع جلبک ها و علف های هرز آبی می گردد و موجب کاهش کیفیت آب برای مصارف قایقرانی، شنا، استفاده های تفریحی و یا تامین آب آشامیدنی می گردد را پدیده غنی شدن می گویند. در این حالت عموما جلبک ها باعث تغییر ظاهر آب شده و بوی بد، مزه بد و تیرگی آب را به وجود می آورند. علاوه برآن لاشه این جلبک ها در حین تجزیه شدن در آب باعث کاهش DO آب می شود و گاهی این کاهش DO تا حد عدم کفایت اکسیژن برای زندگی گونه های دیگر آبزی ادامه می یابد و باعث ایجاد مشکلاتی می شود.
منبع اصلی افزایش غلظت نیتروژن و فسفر در آب ها:
منبع اصلی فسفر: فاضلاب های شهری و صنعتی تخلیه شده در آب های سطحی منبع اصلی افزایش فسفر در آب است که در مورد فاضلاب های شهری علت اصلی وجود فسفر شوینده ها و پاک کننده های حاوی فسفر در این فاضلاب ها هستند. با کنترل ورود فاضلاب های شهری و تولید شوینده هایی که مقدار فسفر کمتری دارند می توان این مشکل را کنترل کرد.
منبع اصلی نیتروژن: زهکشی سطحی آب از مزارع و دامداری ها عامل اصلی ورود نیتروژن به آب است. باران اسیدی نیز می تواند همراه خود نیتروژن را به آب سطحی وارد کند. علاوه بر این جلبک های سبزآبی توسط باکتری های معینی می توانند نیتروژن را به طور مستقیم از اتمسفر جذب کنند.
نکته: گونه های مختلف گیاهان آبزی جهت رشد به 3 عنصر کربن، نیتروژن و فسفر نیاز دارند. در بین این 3 عنصر چون کربن از طریق فعالیت های مختلفی مثل 2?? محلول در آب، قلیایی شدن و تجزیه مواد آلی تامین می شود عامل محدود کننده رشد نیست بلکه عامل کنترل کننده رشد نیتروژن و فسفر می باشد. در رشد جلبک های دریایی عامل کنترل کننده رشد نیتروژن و در رشد جلبک های آب شیرین عامل کنترل کننده فسفر است. وجود برخی اشکال نیتروژن در آب علاوه بر بروز مشکل پدیده غنی شدن)Eutrophication( در آبها، از نظر بهداشت عمومی نیز تهدیدی علیه سلامت انسان محسوب می شود. چون تبدیل نیتروژن در بدن به نیتریت باعث بیماری سندروم آبی کودکان)Blue Baby( می شود.
4- ترکیبات آلی فرار: این آلاینده ها به مقدار زیادی در آبهای زیر زمینی یافت می شوند. این ترکیبات در فرآیند های صنعتی به عنوان حلال استفاده می شود که عموما باعث جهش ژنتیکی و بروز سرطان می شود. از جمله مهمترین این ترکیبات که وجودش در آب آشامیدنی بسیار خطرناک است عبارتند از: 1- وینیل کلراید یا کلرو اتیلن)که ماده اصلی تولید PVC است( 2- تری کلرو اتیلن)TCE(: ایت ترکیب در سرویس کاری و تمیزکاری قطعات الکتریکی موتورها کاربرد دارد و سرطان زا می باشد .3- تترا کلرید کربن)4???(: ترکیب اصلی ماده شوینده است و به شدت سمی می باشد.
5- فلزات سنگین)Heavy Metals(: از دیدگاه بیولوژیکی واژه فلز سنگین به جزوه بلورشناسی اطلاق می شود که می تواند یک یا بیشتر از یک الکترون از دست
بدهد و در محیط آبی به صورت کاتیون در آید. حدود 80 عنصر از جدول تناوبی این خاصیت را دارند. از نظر شیمیایی به فلزاتی که وزن مخصوص آنها
بیشتر از است فلزات سنگین می گویند. از نظر مباحث آلودگی این واژه به عناصری که دارای خاصیت سمی هستند اطلاق می شود. از جمله فلزات سنگین)فلزات سمی)Toxic Metals(( می توان به موارد زیر اشاره کرد:
آرسنیک)As(، کادمیوم)Cd(، سرب)Pb(، جیوه)Hg(، سلنیوم)Se(، قلع)Sn(، نیکل)Ni(، کروم)Cr(، کبالت)Co(، مس)Cu(، آلومینیم)Al(، برلیم)Be(، آهن)Fe(، منگنز)Mn( و روی)Zn(
نکته: برخی از این فلزات مثل کروم و آهن جزء عناصر ضروری در جیره غذایی روزانه انسان هستند ولی مقدار زیاد آنها خاصیت سمی ایجاد می کند.
شکل جذب این عناصر نیز متفاوت است. مثلا سرب از طریق دستگاه تنفسی وارد بدن می شود و برخی از فلزات سنگین به شکل نمک از طریق غذا وارد بدن می شوند مثل آرسنیک. یکی از مهمترین اندام های جذب کننده عناصر سنگین کلیه ها هستند که نقش سم زدایی از بدن را دارند. سرب، کادمیوم و جیوه برای کلیه ها بسیار سمی می باشند.
1- آرسنیک: آرسنیک از سوختن ذغال سنگ تولید می شود. در صنایع سرامیک سازی، تولید قارچ کش ها و آبکاری فلزات کاربرد دارد. حد غیر مجاز این فلز سرطان پوست و ریه ایجاد می کند.
2- کادمیوم: کادمیوم در کودهای فسفره و قارچ کش ها استفاده می شود. دود سیگار نیز حاوی کادمیوم است. هر نخ سیگار ??14 کادمیوم دارد. کادمیم باعث شکنندگی استخوان از طریق جایگذین شدن با کلسیم استخوان ها می شود. در اثر تماس و سایش لاستیک اتوموبیل ها با آسفالت هم کادمیوم تولید می شود .
کادمیوم از طریق انحلال ظروفی که در آن ماده اسیدی نیز نگهداری می شود وارد بدن می شود و به شدت سرطان زا می باشد.
3- سرب: سرب در صنایع باتری سازی، لحیم کاری، لعاب های سرامیکی آشپزخانه، مجسمه سازی و صنعت چاپ کاربرد زیادی دارد. سرب در بنزین و رنگها نیز وجود دارد. سرب بر روی مغز اثر می گذارد و باعث کاهش یادگیری، فراموشی، افسردگی و صرع می شود.
4- جیوه: جیوه در تهیه مایعات ضد عفونی کننده مثل سود سوزآور و کلر، به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. در رنگ سازی، تولید دستگاه های الکتریکی ودر آینه کاری کاربرد دارد. جیوه به – : :
– : – : – :