تلوث المياه والمواد العضوية - Water pollution and organic matter | معالجة المياه وإزالة المواد العضوية

سوف نتعرف على  "Organic matter in water" (المواد العضوية في المياه) و "Water quality and organic matter" (جودة المياه والمواد العضوية) و "Testing organic compounds in water" (اختبار المركبات العضوية في المياه) و "Methods for analyzing organic matter in water" (طرق تحليل المواد العضوية في المياه)  ونتعرف على "Water pollution and organic matter" (تلوث المياه والمواد العضوية)

"Effects of organic matter on water ecosystems" (تأثير المواد العضوية على النظم البيئية المائية) ومايسببه وكذلك "Water treatment and removal of organic matter" (معالجة المياه وإزالة المواد العضوية) "Role of organic matter in drinking water" (دور المواد العضوية في مياه الشرب)

هو مقياس أو مؤشر للمركبات العضوية (التلوث العضوى) فى الماء

وتعتبر نسبة الكربون العضوي في الماء بديلاً جيدًا لفحص جودة المياه حيث تشير المستويات العالية من الكربون العضوي إلى مستوى عال من الكائنات الحية في الماء أو التلوث بالمركبات العضوية، ويعد تحليل محتوى الكربون العضوي (TOC) أحد أكثر المقاييس المستخدمة على نطاق واسع لفحص جودة المياه من أجل تقييم ما إذا كانت المياه آمنة للاستهلاك أم لا. وأهمية قياس TOC لتحديد جودة الماء ومدى التلوث بالمواد العضوية والتى تسبب مشاكل عديدة من ترسبات وإنسداد وتآكل بجانب أن المواد العضوية تتفاعل مع المواد المستخدمة فى التعقيم لمياه الشرب وتعطى منتجات قد تكون مسببة للسرطان

ويتواجد الكربون فى الماء فى صورتين

كربون غير عضوى IC و كربون عضوى OC

الكربون الغير العضوى IC... يرتبط فقط بالأكسجين مثال على ذلك ثانى أكسيد الكربون ، الكربونات والبيكربونات

فى حين أن الكربون العضوى OC... يرتبط مع العديد من العناصر كالهيدروجين والنيتروجين وغيرها ويكون مواد عضوية

وتوجد طرق مختلفة لقياس TOC ولكن الهدف المشترك للقياس بإختلاف الطرق هو أكسدة الكربون العضوى إلى ثانى أكسيد الكربون ثم قياس ثانى أكسيد الكربون الناتج من الأكسدة

نظرية قياس TOC

تعتمد نظرية قياس TOC على مبدأ الأكسدة من خلال التسخين والإحتراق

وتتم أكسدة حفزية ناتجة عن الاحتراق فى درجة حرارة عالية ( 680 درجة مئوية) فيتم الاحتراق الكلي ل TC المتواجد بالعينة داخل أنابيب الاحتراق المليئة بمحفزأكسدة ( البلاتين )

حيث تدخل العينة إلى أنبوب الإحتراق مملؤة بOxidation Catalyst ويتحول الكربون الكلى TC بالعينة إلى CO2، ويقوم الغاز الحامل (Carrier Gas) بحمل نواتج الإحتراق إلى نازع الرطوبة لتتم عملية تبريد والتخلص من الرطوبة وتنتقل العينة بعد ذلك إلى Halogen Scrubberللتخلص من الكلور والهالوجينان وأخيراً تصل العينة إلى خلية Non Dispersive Infra-Red (NDIR) لتحديد ال CO2 حيث يتم القياس على هيئة Peak ويتم ترجمتها لتركيز TCعن طريق TOC Softwareو Calibration Curve

يقاس TOC بعدة طرق منها

NPOC (Non-Purgeable Organic Carbon) Measurement

TC – IC Measurement

NPOC (Non-Purgeable Organic Carbon) Measurement

وهى أكثر الطرق إستخداماً وتستخدم لقياس TOC فى عينات المياه فائقة النقاء (Ultrapure Water) أو التى تحتوى على (TOC ppb 100 أو أقل) وكذلك فى العينات التى يكون فيها TC يحتوى على كمية كبيرة من IC

حيث يتم عمل ِ Acidifying للعينة (pH 2 -3) و يتم عمل تحميص و تذرية ويتم التخلص وعزل IC، والمتبقى من TC يقاس على أنه TOC...

وطريقة قياس يتم ضبطها بالجهاز ويتم القياس من خلال ال Curve

يعتبر مؤشر الكربون العضوي الكلي (‏TOC‏) من أهم المؤشرات للكشف عن مدى تلوث مياه الشرب .

وتختلف قيمته المسموح بها من بلد لآخر فمثلا" لدينا في سوريا الحد الأقصى المسموح به ‏ppm‏( 5 )

TOC  ( total organic carbon ) 

المحتوى الكربوى العضوى الكلى ..  ويدل على  مدى تلوث الماء بالمواد العضوية  وغالبا  ما  يجرى الاختبار على  مراحل  ما بعد التنقية  والطرود والشبكات الTOC هو total organic carbonit يحدد نسبه الكربون في الماء فأي كائن عضوي بكتيري يحتوي جسمه علي كاربون وبالتالي ارتفاع الTOC يدل علي نشاط بكتيري والنسبه المسموح بها أقل من 5ppm

مفيش  مواصفة للحدود المسموحة فية  فى  منشور  منظمة الصحة العالمية  ولا  وكالة حماية البئية الامريكية  ..

لكن هو   ضرورى جدا  من  ناحية   انة مؤشر على  مدى التلوث العضوي  الكلى   ..  فهو  مؤشر  مهم   بناء  علية تقدر  تحدد العينة هتبقى  عامل  اية فى التحاليل  العضوية الاكثر  تدقيقا  زى التراى هالو  ميثان   والتترا استيك  اسيد  والمبيدات  بجميع  مشتقاتها

مياة الشرب لو اضيف لها مادة الكلور وكانت تحتوي على تركيز TOC اكبر من 0.1 ppm فان الكلور سوف يتحد مع الTOC ويكون مواد مسرطنة

 الكلور افضل مادة يمكن استخدامها في تعقيم المياة لعدة اسباب رغم خطورة التعامل معها .

الا ان خطورة الTOC تكمن في التعقيم الابتدائي للماء عند اضافة الكلور الى احواض الترسيب والتي تحتوي على نسب عالية من الTOC الذي يمثل الكاربون العضوي في المياه .والذي نعرف ان الكاربون اذا اتصل به الهيروجين يصبح كاربون عضوي والذي يوجب في المركبات العضوية مثل مياة المجاري الثقيلة والنفط ومشتقاته والاحياء الماءية وغيرها . وعليه فان النسبة المسموح بها للTOC عند تضافة الكلور للماء يجب ان لا تتجاوز 100    PPB جزء بالبليون وهي تساوي 0.1 PPM ولذلك يجب تقليل نسبة  TOCعن النسبة المحددة في احواض الترسيب  واذا لم يمكن ذلك تعتبر المياة غير صحية ويجب ايقاف ضخ هذة المياة .

لايقاس الكربون العضوي الكلي إلا عن طريق الجهاز الخاص له،  لايمكن قياس TOC بجهاز السبيكتروفوتوميتر يتم تحديده  من خلال جهاز حيث يتم عمل أكسدة كيميائيه حرارية أو رطبة بحيث يتم تشكيل ثاني أكسيد الكربون CO2 ويتم قياسه لاحقا بواسطة كاشف

لو تقصد في مياه الفيد للRO عمليا لا يذيد عن 0.5ppm هتعمل عندك فاولنج علي الاغشيه بصوره سريعه ومعدلات الغسيل ستكون كثيره مما يؤثر علي عمر الاغشيه وإستقرار التشغيل وفي حاله ارتفاع TOC يفضل تركيب الترا فلتريشن قبلRO خاصه في المياه السطحية  الشركات المصنعه للاغشيه مثل داوو

قالو  قيمه TOC من zero الي3.0ppm ولاكن من الناحيه العمليه ارتفاعTOC اكثر من 0.5ppm علي الاغشيه يعجل من حدوث الفاولنج

ولو الرقم منخفض مثلا اقل من 1.0 وجود كاربون هيحل المشكله مؤقتا ولاكن المشكله انه هيحصله تشبع مع الوقت ولازم يتم تغيير الميديا بعد التشبع

فالافضل والعملي الترافلتريشن

بالطبع! تحليل المواد العضوية في المياه يشير إلى عملية تحديد وكمية وتوصيف المركبات العضوية الموجودة في عينات المياه. يعتبر تحليل المواد العضوية جزءًا هامًا من تقييم جودة المياه وفهم تأثير الملوثات العضوية على البيئة المائية وصحة الإنسان.

هناك عدة طرق وتقنيات تستخدم في تحليل المواد العضوية في المياه. وفيما يلي بعض الأساليب الشائعة المستخدمة:

1. التحليل الكيميائي: تشمل هذه الأساليب استخدام المذيبات والكيماويات لاستخراج وتحديد المركبات العضوية في المياه، مثل التقطير والاستخلاص والكروماتوغرافيا.

2. التحليل الطيفي: يستخدم هذا النوع من التحليل تقنيات مثل الطيف الكتلي (Mass Spectrometry) والطيف الضوئي (Spectroscopy) لتحديد وتحليل المركبات العضوية في المياه.

3. التحليل الحيوي: يتضمن استخدام الكائنات الحية مثل البكتيريا أو الطحالب للكشف عن المواد العضوية أو لقياس تأثيرها على الكائنات الحية الأخرى.

4. التحليل الجزيئي: يستخدم تقنيات مثل تقنية البوليمراز المتسلسل (Polymerase Chain Reaction) لتحليل الحمض النووي وتحديد المركبات العضوية المرتبطة به.

تحليل المواد العضوية في المياه يمكن أن يشمل مجموعة واسعة من المركبات، مثل المواد العضوية المذابة، والهيدروكربونات، والمبيدات الحشرية، والملوثات العضوية الثابتة (POPs) مثل الديوكسينات والفورانات.

من خلال تحليل المواد العضوية في المياه، يمكن للخبراء تقييم مستوى التلوث العضوي وتأثيره على البيئة وصحة الإنسان. كما يساعد في تطوير إجراءات معالجة المياه وتحسين جودتها لضمان سلامة المياه المستخدمة في الشرب والاستخدامات الأخرى.

يرجى ملاحظة أن التحليل الدقيق والشامل للمواد العضوية في المياه يتطلب مختبرات متخصصة وتجهيزات معقدة. لذلك، يُنصح بالتعاون مع خبراء ومختصين في مجال تحليل المياه للحصول على نتائج دقيقة وموثوقة.

لمتابعة مقطع الفيديو :