شرکت مهندسی ایمن آب زیست
طراح و مجری سیستم های تصفیه آب و تصفیه فاضلاب
02632719530

آب ماده ای فراوان در کره زمین است. به شکل های مختلفی همچون دریا، باران، رودخانه و... دیده می شود. آب در چرخه ی خود، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شود؛ اما از بین نمی رود. هر گونه حیات محتاج آب می باشد.
انسان ها از آب آشامیدنی استفاده می کنند؛ یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد. با رشد جمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله، سبب نگرانی بسیاری از دولت ها در سراسر دنیا شده است. گاهی به دلیل مشکلات کمبود آب، این ماده را جیره بندی می کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.

فرمول شیمیایی آب

آب نوعی ماده مرکب است که از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است. آب را جزو دسته مخلوط ها طبقه بندی نمی کنند، چون خواص آب نه به خواص هیدروژن شبیه است و نه به خواص اکسیژن. از ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن، یک مولکول آب به وجود می آید. یک قطره آب دارای تعداد بی شماری مولکول آب می باشد. معادله شیمیایی واکنش بین هیدروژن و اکسیژن و تشکیل آب از قرار زیر است:

    2H2 O2 = 2H2O

    هر مولکول آب دارای یک ناحیه ی مثبت و یک ناحیه ی منفی است که این دو ناحیه در دو طرف مولکول آب واقع شده اند. شیمی دان ها با کمک شواهد به این نتیجه رسیده اند که مولکول آب شکل خطی ندارد، یعنی به این صورت نیست که دو اتم هیدروژن به صورت خطی در دو طرف یک اتم اکسیژن قرار گرفته باشند (HــOــH). بلکه مولکول آب حالت خمیده ای دارد که اتم های هیدروژن در سر مثبت مولکول و اتم های اکسیژن در سر منفی مولکول آب تجمع پیدا نموده اند.

اشکال متغیر     

آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می شود. تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد. ابرها در آسمان، موج دریا، کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها و منابع آبی زیرزمینی تنها چند شکل از آب می باشند. طی اعمال تبخیر، میعان، انجماد و ذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شود. این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می نامند.
از آنجا که بارندگی در صنعت کشاورزی و همچنین برای خود بشر بسیار با اهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می شود. بارندگی معمولاً به صورت باران است. دیگر اشکال آن، تگرگ، برف، مه و شبنم می باشند. همچنین، از برخورد نور با قطرات باران، رنگین کمان پدید می آید.
آب های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می کنند؛ رودخانه ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می کنند و دریاها هم وسیله ای برای تجارت و مبادله کالاها محسوب می شوند. توده های یخی و آبشارها هم از دیگر اشکال آب هستند. فرسایش به وسیله ی آب، نقش مهمی در شکل محیط زیست ایفا می کند.      
    به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوبات رودخانه ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمین هم نفوذ می کند و آب های زیرزمینی را ایجاد می کند. آب های زیرزمینی را می توان با کندن چاه یا قنات استخراج نمود. البته آب های زیرزمینی به شکل چشمه یا چشمه آب گرم هم به سطح زمین می آیند.          

    آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزه اش بسیار تفاوت می کند. البته ما انسان ها خود، قادریم که آشامیدنی بودن آبی را ارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب های بدبوی باتلاق ها استفاده نمی کنیم. بلکه آبی می نوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.

اهمیت آب در زندگی      

آب خواص مهمی دارد که در زندگی ما بسیار با ارزشند. از جمله:

حلال بسیار خوبی است.
چگالی بالایی دارد و جالب این که وقتی یخ می زند یا حرارت می بیند، چگالی آن کاهش می یابد.

گرمای تبخیر آب بالاست. یعنی برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار، گرمای زیادی لازم است. این خاصیت برای بدن ما بسیار با اهمیت می باشد؛ گرمای اضافی بدن با تبخیر تنها مقدار کمی از آب بدن از طریق منافذ پوست تعریق کاسته می شود.

نیروی کشش سطحی آن به طور شگفت انگیزی زیاد است. گهگاه شاهد نشستن حشرات روی سطح آب بوده ایم. اگر به دقت به طرز قرار گرفتن حشره روی سطح آب نگاه کنید، متوجه می شوید که سطح آب زیر پای حشره، مانند یک تشک ابری فرو می رود؛ اما پاره نمی شود.

آب مواد مختلف از جمله شکر و نمک را به راحتی در خود حل می کند. بسیاری از واکنش های شیمیایی تنها در حضور آب انجام می شوند. البته پاره ای مواد با آب مخلوط نمی شوند، مثل لیپیدها و دیگر مواد هیدرات کربن دار. غشاء سلولی که حاوی لیپیدها و پروتئین است، از این خاصیت آب سود جسته و تعاملات محتویات سلولی با مواد شیمیایی خارج سلول را به دقت تحت کنترل دارد.
یکی دیگر از خواص جالب آب، حالت جامد آن، یعنی یخ می باشد. هنگامی که آب بر اثر سرما به یخ تبدیل می شود، انبساط می یابد؛ بدین معنا که حجم بیشتری را اشغال می کند.

نابراین، حجمی از یخ که هم حجم آب اولیه است جرم کمتری دارد. به این علت می گویند که چگالی یخ از آب کمتر است و همین مسئله باعث می شود که یخ روی آب شناور بماند. در حالی که در بیشتر موارد، چگالی ماده جامد از حالت مایع آن بیشتر است. این ویژگی آب سبب می شود که بر خلاف بسیاری از مایعات، آب از سطح شروع به انجماد کند. این پدیده را بارها به هنگام شروع یخ زدن آب، درون فریزر منزلتان دیده اید؛ در زمستان با یخ زدن سطح آب دریاچه ها، لایه عایقی از یخ ایجاد می شود که این لایه، از یخ زدن لایه های زیرین خود جلوگیری می نماید. در این شرایط، ماهی ها و دیگر آبزیان می توانند در مناطق گرم تر زیرین به حیات خود ادامه دهند.

دیگر ویژگی غیر عادی آب، ظرفیت گرمایی بالای آن می باشد. ظرفیت گرمایی یک جسم، مقدار گرمایی است که به جسم می دهیم تا دمایش، 1 درجه سانتی گراد افزایش یابد. جالب است بدانید که مقدار گرمایی که لازم است تا دمای 1 گرم آب را 1 درجه سانتی گراد افزایش دهد، حدود 10 برابر مقدار گرمایی است که برای 1 گرم آهن لازم است.

آب در زندگی روزانه      
وجود هر گونه حیات، متکی به وجود آب است. آب در بیشتر فرایندهای متابولیسمی بدن، نقش حیاتی دارد. هنگام گوارش غذا، مقادیر قابل توجهی آب مورد استفاده قرار می گیرد.

    تقریباً 70 درصد وزن بدن را آب تشکیل می دهد. برای عملکرد درست، بدن روزانه به 1 تا 7 لیتر آب نیاز دارد البته این میزان آب به مقدار فعالیت بدن، دمای هوا، رطوبت و دیگر عوامل بستگی دارد. آب از طریق ادرار، مدفوع، تعریق و همچنین از طریق بازدم به شکل بخار آب دفع می شود.

    بدن انسان به آبی نیاز دارد که نمک یا ناخالصی های دیگر ( مثل باکتری یا دیگر عوامل بیماری زا و یا مواد شیمیایی) نداشته باشد. البته برخی مواد محلول در آب طعم و مزه آن را بهتر هم می کنند. در هر حال، آبی که مناسب نوشیدن باشد، به آب آشامیدنی معروف است.

    امروزه، با توجه به رشد روز افزون جمعیت، میزان سرانه آب آشامیدنی کاهش یافته است.
    راه حل های تحت بررسی، تولید بیشتر آب، بهبود توزیع و جلوگیری از هدر رفتن آن می باشد.

        مصرف آشکار و نهان آب    

    تحقیقات آماری در بسیاری از کشورها نشان می دهد که میانگین مصرف روزانه آب برای هر نفر، حدود 300 لیتر است. در حالی که مصرف نهان آب برای هر نفر، حدود 6000 لیتر و از قرار زیر می باشد:

        آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید مواد غذایی 2600 لیتر
        تأمین انرژی 2400 لیتر
        صنایع و معادن 700 لیتر
        امور بازرگانی و خدمات 34 لیتر

           منبع کمیاب       

    در بسیاری از کشورها، آب نوعی منبع استراتژیک محسوب می شود. بسیاری از جنگ ها از جمله جنگ 6 روزه در خاور میانه، بر سر به دست آوردن منابع آبی بیشتر صورت گرفت. البته کارشناسان، مشکلات بیشتری را هم پیش بینی می کنند که به دلیل رشد جمعیت، آلودگی آب ها و گرم شدن زمین حادث می شود.

    آب آشامیدنی

    آب های آشامیدنی را از چشمه ها، قنات ها و یا چاه ها استخراج می کنند. بنابراین، برای تولید بیشتر آب می توان چاه های بیشتری ساخت. باران و دریا هم از دیگر منابع آبی هستند که البته به عنوان آب آشامیدنی مناسب نیستند. این گونه آب ها را باید تصفیه نمود. روش های معروف تصفیه آب، تقطیر و جوشاندن می باشند.

        آب، فرهنگ و مذهب    

    در بیشتر ادیان از جمله اسلام، مسیحیت و یهودیت، آب ماده پاک کننده محسوب می شود. برای مثال، در مسیحیت غسل تعمید را در کلیسا با آب انجام می دهند.

    در بسیاری ادیان همچون اسلام نوعی مراسم عبادی وجود دارد که در آن، مرده را با آب پاک شستشو می دهند (غسل). در دین اسلام هم تنها پس از وضو گرفتن (شستن بخش هایی از بدن با آب پاک) می توان فریضه نماز را به جا آورد.

    در مذهب شینتو (مذهب ژاپنی) در تمام مراسم عبادی از آب برای پاکیزه ساختن بدن فرد یا مکان خاصی استفاده می شود.
    چرخه آب در جو

    چرخه آب ارتباطات بین اتمسفر، هیدروسفر (آب کره) و لیتوسفر (سنگ کره) را توضیح می‌دهد. تبخیر آب اقیانوس‌ها، دریاها، رودخانه‌ها جویبارها در اتمسفر باعث رسوب یا ته نشینی می‌شود.آب مایعی بی بو و شفاف است که از عناصر اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است. آب حلال خوبی است بدین معنی که بسیاری از مواد می‌توانند در آن به راحتی حل شوند.

    آب برای تغذیه حیوانات و گیاهان ضروری است. آب در علم و صنعت برای تولید بسیاری از محصولات استفاده می‌شود. آبراه‌ها برای انتقال مواد و دفع ضایعات بکار می‌روند. همچنین آب واسطه‌ای خنک کننده، تمییز کننده سرگرمی است.

    احتمالاً هنگامی که گازها از آتشفشانها خارج می‌شوند، آب بر روی این سیاره از این گازها منشاء گرفته است.

    جو زمین این آب را به دام انداخته و بطور مداوم در طی زمان آنرا بازیافت کرده تا به چیزی که امروزه چرخه آب نامیده می‌شود. تبدیل شده است. آب تبخیر می‌شود و ابرها را شکل می‌دهد. ابرها باران و برف را بوجود آورده و آنها نیز در رودخانه‌ها، دریاچه‌ها، مخازن زیرزمینی و اقیانوسها که منبع تبخیر بیشتر هستند جمع می‌شوند.

    چرخه‌ آب نیروی پیشبرنده اصلی روی سیاره ما است. آب در حرکت مداوم است و به جو رفته (تبخیر) تا اقیانوسها، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و نهرها را بوجود می‌آورد. وقتی جو نتوانند بیشتر از این رطوبت ابرها را تأمین کند. باران، برف، تگرگ یا رگبار خواهیم داشت. آب طی ساز و گاری خاص در اثر آب شدن برفی که طی ماههای زمستان جمع شده است به زهکشی می‌شود. این آب بر روی سطح زمین جاری شده و نهایتاً بصورت آب زیرزمینی به درون زمین نفوذ می‌کند.

    چرخه آب یا چرخه هیدرولوژی، نیروی پیش برنده اصلی است آب برای     حیات هرکسی اهمیتدارد.درنگاه اول آب اطراف ما وجود دارد.اما ما به اهمیت آن پی نمی‌بریم.

     آیا ما بدون آب و غذا می‌توانیم زنده بمانیم. معمولاً ازاینکه می‌شنونم     انسان بدون غذا بیشتر زنده می‌ماند تا بدون آب مبهوت می‌شونیم. انسان    تنها می‌تواند تا 3 روز بدون آب زنده بماند. بعد از این زمان کلیه‌ها بیشتر از    آن کار نمی‌کنند و نمی‌توانند ضایعات بدن را دفع کنند. بدن ما به آب تمیز و    تازه نیاز دارد تا زنده بماند. آب آلوده یا شور به بدن ما کمک نخواهد کرد.

    آب در جو طی چرخه آب می‌چرخد. آب روی زمین تبخیر شده و به ابر تبدیل می‌شود. وقتی شرایط مساعد است، ابر آب یا نزولات جوی آزاد می‌کند.

خصوصیات فیزیکی آب

    آب در محدوده دمایی وسیعی، یک مایع باقی می‌ماند که بین 0 تا 100 درجه سانتی‌گراد، یعنی بین دمای یخ زدن و جوش است. این دمایی است که اغلببخشهای کره زمان که دارای حیات هستند، در این محدوده دمایی قرار دارند.

    آب گرمای ویژه بسیار بالایی دارد که بدین معنی است که می‌تواند گرمای بیشتری را قبل از تغییر دمایش از دست دهد و یا به دست آورد. این امر در ثابت مانند دمای بدن پستانداران مانند خود ما مهم است.  شروع تبخیر انرژی زیادی به خود اختصاص می‌دهد، زیرا گرمای نهان تبخیر بالایی دارد. به همین دلیل، آب حوضچه‌ها و دریاچه‌ها به کندی تبخیر می‌شود و بقای بسیاری از اشکال حیات به این امر بستگی دارد. آب، در حالت جامد خود دارای چگالی کمتری از حالت مایع خود است، بطوریکه یخ به جای اینکه در آب غرق شود، روی آن شناور می‌ماند. این خصوصیت به حیات اجازه می‌دهد در نواحی قطبی و نیمه قطبی که یخ روی آب شناورند،گسترش یافته و در زیر سطح آب نیز وجود داشته باشند. اگر چگالتر از آب بود، در آب فرو می‌رفت و یخ بیشتری روی آن شکل می‌گرفت. در نتیجه، تمام حیات درون آبها، در یخ نقاط بسیاری از جهان که آب دمای یخبندان را دارد، محبوس می‌ماند. کشش سطح آب (توانایی یک جسم در چسبیدن stickبه خودش) باعث می‌شود که یک ماده اجسام سنگین را بر روی خود شناور نگه دارد. آب نه تنها به خود می‌چسبد، بلکه به سطوح دیگر می‌چسبد و این به آب اجازه می‌دهد برخلاف جاذبه حرکت کند، و این پدیده برای گیاهان، هنگام انتقال آب از خاک به برگهایشان بسیار مهم است. این حرکت رو به بالا به نام ئولینگی یا حرکت لوئینگی شناخته شده است.
چرخه آب

چرخه آب(چرخه هیدرولوژی هم نامیده می شود) مسافرتی است که آب در حین چرخش و انتقال از زمین به آسمان و بازگشت مجدد به زمین انجام می دهد.

گرمای خورشید، انرژی لازم برای تبخیر آب از سطح زمین(اقیانوسها، دریاچه ها و غیره) را فراهم می کند. گیاهان هم آب را به هوا پس می دهند(این فرآیند تعریق نامیده می شود). بخار آب متراکم شده و قطرات ریزی را در ابرها به وجود می آورد. هنگامی که ابرها با هوای سرد بالای سطح زمین برخورد می کنند بارندگی(باران، تگرگ یا برف) آغاز شده و آب به خشکی(یا دریا) برمی گردد. قسمتی از بارش، بر روی خشکیها می بارد. بخشی از آب، بین لایه های سنگ ورس محصور می شود که این آب محصور شده، آب زیرزمینی نامیده می شود. اما قسمت عمده آب، به صورت روان آب جریان می یابد(روی سطح زمین یا زیرزمین) تا در نهایت به صورت آب شور به دریا برگردد.
چرا دریاها شورند؟

آبی که در رودخانه ها جریان دارد، مقادیر اندکی از نمکهای معدنی را از سنگ و خاک بستر رود می کند. این آب که دارای اندکی نمک است، به سمت دریاها و اقیانوسها جریان می یابد. به هنگام تبخیر(وانجماد یخهای قطبی) تنها آب اقیانوسها تبخیر می شود و نمک به صورت محلول در اقیانوس باقی مانده و تبخیر نمی شود. بنابراین با گذشت زمان، آب باقیمانده شورتر و شورتر می شود.

آب سخت

    آبی که در طبیعت وجود دارد تقریبا همیشه ناخالص می‌باشد. زیرا که اغلب دارای گچ ، آهک ، نمک طعام ، ترکیبات منیزیم ، آهن ، اکسیژن و ازت ، انیدرید کربنیک ، ترکیبات آلی و غیره است و مقدار این اجسام در آبهای مختلف متفاوت است در آب اجسام دیگری مانند گل و لای و غیره هستند که معلق می‌باشند و مقداری باکتری هم در آبها یافت می‌شود.

             تعریف آب سخت          

    آب سخت ، سخت آبی است که در آن هیدروکربنات کلسیم و منیزیم و گچ موجود باشد.

          تغییرات سختی آب       

    بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولا سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود.

             فواید آب سخت        

    آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولا شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند و بیماری راشیتیست کمتر در این اشخاص دیده می‌شود.

           مضرات آب سخت       

        آب سخت برای رختشویی و مصرف در کارخانجات مناسب نیست.

        آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوب چایی و قهوه می‌شود.

        پخته نشدن حبوبات با آب سخت

        ضرر رساندن به جداره دیگهای بخار و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ

        خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون

        مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها
           رفع سختی آب       

        در تجارت تعداد زیادی مواد شیمیایی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب در دیگها سختی آنرا می‌گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری که می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود.    

        یکی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفاتNa3PO می‌باشد که با اسم آلبرت‌تری بکار می‌رود.

        یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به "تری کلسیم فسفات"PO4»2Ca<3 می‌گردد و رسوب می‌نماید.

        بر اثر پختن بی‌کربنات کلسیم آب تبدیل به کربنات می‌شود و رسوب می‌نماید:

    «Ca3H»2Ca→CO3Ca CO2 H2O

        و بی کربنات کلسیم آب بر اثر کربنات سدیم هم گچ و هم بی‌کربنات کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل می‌شود و رسوب می‌گردد:

    Ca3H»2Ca CO3Na2 -----→ CO3Ca 2CO3HNa

    SO4Ca CO3Na2 ------> CO3Ca SO4Na2

    اخیرا به مقدار زیاد از صمغ‌های مصنوعی که قادرند تعویض یون کنند برای رفع سختی آب استفاده می‌کنند. صمغ لواتیت در آلمان و آمبرلیت و دووکس در آمریکا استعمال می‌گردد.

          درجه سختی آب     

    درجه سختی آب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌کنند.
    در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است. در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در 0.7 لیتر داشته باشد یک

مطالب دیگر اخبار و مقالات محیط زیستی
آلودگی آب شرب و اهمیت تصفیه آبفاضلابفناوری نانوآب شیرین کن roکلر زنی آب آشامیدنی

دفتر کرج: چهارراه هفت تیر ، بلوار دانش آموز ، بلوار علامه جعفری ، جنب قنادی پامچال ، پلاک 45 ، طبقه اول و طبقه دوم .

تلفن: 02632732448 - 02632719530 - 02632743975     همراه: 09124637566      کدپستی: 3133833115       تلفکس: 32743975 (026)