مقاله در مورد آب و خواص ان

 nx دارای 136 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است فایل ورد nx  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد. این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد بخشی از متن nx : آب و خواص ان كیفیت آبهای زیر زمینیآب خالص (H2o) به طور معمول در طبیعت یافت نمی شود. حتی آب باران نیز برخلاف آنچه در گذشته تصور می شد خالص نیست. آب طبیعی اعم از منابع سطحی یا زیرزمینی به دست آمده باشد، شامل مواد جامد حل شده، گازها و مواد معلق است. كیفیت و كمیت اجزاء تشكیل دهنده آب به پارامترهای ژئولوژیكی و محیطی بستگی داشته و دائماً در اثر واكنش آب در تماس با رساناها و فعالیتهای انسانی، تغییر می كند. آبی هم كه به عنوان آب طبیعی شناخته می شود نیز ممكن است همواره آلوده بوده و از این رو اصطلاح « آب طبیعی» نیز می تواند گمراه كننده باشد. آب طبیعی اصطلاحاً به آبی گفته می شود كه هنوز مورد استفاده قرار نگرفته و اصولاً برای نمونه گیری و آزمایش به منظور پژوهش از آن استفاده می شود. برای تعیین كیفیت آب قابل قبول برای مصارف كشاورزی و صنعتی یا انسانی، آب در معرض برخی آزمایشها قرار می گیرد. معمولاً این آزمایشها شیمیایی، فیزیكی، بیولوژیكی و رادیولوژیكی می باشد. نتایج این آزمایشها برای هر نوع استفاده خالص، با استاندارد قابل قبول آن استفاده مقایسه می شود. این استانداردها با یكدیگر فرق دارند. برای مثال كیفیت آب قابل قبول برای كشاورزی ممكن است برای آشامیدن قابل قبول نباشد. در صنعت نیز ممكن است استاندارد كیفیت آب قابل قبول با یك كاربرد خاص برای كاربردهای دیگر متفاوت باشد. درجه حرارت آب، یكی از مهمترین عوامل مؤثر در كیفیت آب زیرزمینی است. درجه حرارت آب در مصارف مختلف صنعتی، انسانی، گیاهی و جانوری از اهمیت خاصی برخوردار است. درجه حرارت آب زیرزمینی در یك محل معمولاً در سراسر سال یكنواخت است. به همین دلیل آب زیرزمینی به عنوان آب مورد نیاز صنعت و انسان در بسیاری از موارد بر آب سطحی برتری دارد.با مطالعه عوامل مؤثر در كیفیت آبهای زیرزمینی می توان كیفیت آینده آن را در مقایسه با كیفیت فعلی پیش بینی كرد. با تعیین كیفیت آبهای زیرزمینی می توان نوع مصرف آن را تعیین نمود. دبی آبهای زیرزمینی را در یك محل می توان با اندازه گیری كل مواد جامد حل شده ( T D S ) در آن محل محاسبه نمود. با اندازه گیری غلظت یونی آبهای زیرزمینی و دبی نهرهای سطحی نیز می توان دبی آبهای زیرزمینی را به دست آورد.مطالعه تركیبات شیمیایی آب و تغییرات آنها می توان در منبع یا منابع تغذیه مصنوعی و تعیین مسیر آبهای زیرزمینی مؤثر واقع شود. همچنین با مطالعه تركیبات آب می توان به وجود لایه های مرزی آبدار و شكل و ترتیب سیستمهای جریان در این لایه ها پی برد. تغییر كیفیت آبهای زیرزمینی می تواند از تغییر كیفیت بارش نفوذی، اندركنش آبهای زیرزمینی با محیط، طول مسیر جریان، مدت زمان، ماند آب، و نوع گونه های گیاهان در یك محل متأثر گردد. با جذب گازهای مختلف توسط آب نیز كیفیت آبهای زیرزمینی تغییر می كند.9-1- سرچشمه شوریدر آبهای زیرزمینی نمكهایی به صورت محلول وجود دارد. نوع و غلظت این نمكها به محیط، حركت، و سرچشمه ( Source ) آبهای زیرزمینی بستگی دارد. نمكهای محلول در آبهای زیرزمینی در درجه اول از حل مواد قابل حل نتیجه می شوند. در ناحیه هایی كه حجم زیادی از آب سطحی به آب زیرزمینی می پیوندد، كیفیت آبهای نفوذ كننده تأثیر زیادی بر كیفیت آب زیرزمینی خواهد داشت. گازهایی كه منشاء مواد مذاب معدنی ( Magmatic ) دارند، به طور موضعی به میزان مواد معدنی و محلول در آب زیرزمینی می افزایند. آبهای ذاتی (Canate waters ) از آبهای باقیمانده ( Residual waters ) محبوس در سنگهای رسوبی، حاصل شده و معمولاً دارای مواد معدنی زیادی هستند. آب باران نیز نمكهایی را كه از جو گرفته است با خود به داخل زمین می برد.آب زیرزمینی ضمن عبور از خاك، مواد محلولی را كه از تجزیه خاك حاصل شده با خود می برد و به این طریق به مقدار نمك خود می افزاید. آب اضافی آبیاری كه از طریق نفوذ، به سفره آب زیرزمینی می رسد مقدار معتنابهی نمك به آب زیرزمینی می افزاید. مقدار نمك آبی كه از منطقه نفوذ ریشه گیاهان در زمینهای كشاورزی عبور كند ( آب زهكشی )، چندین برابر مقدار نمك آب آبیاری است. افزایش غلظت نمك در آب زهكشی به علت تعرق و تبخیر گیاهان ( Evapotranspiration ) در محل می باشد. جذب انتخابی كودها و نمكها بوسیله گیاهان ( Seiective absorption ) نیز موجب تغی یر غلظت نمك در آب نفوذ كرده می شوند. عواملی كه باعث اضافه شدن غلظت نمك در آب نفوذ كرده به زمین می شوند عبارتند از:– نفوذ پذیری خاك،– وضع زهكشی– مقدار تبخیر و تعرق گیاهان– آب و هوا.– در خاكها و آبهای زیرزمینی نواحی خشك كه عمل شستشوی املاح بوسیله آب باران، به اندازه كافی صورت نمی گیرد، شوری خاك و آب زیرزمینی زیاد است و قدرت تولید محصول در این قبیل زمینها كاهش می یابد.به علت نامحلول بودن نسبی عناصر تشكیل دهنده سنگهای آذرین، آب زیرزمینی كه از این گونه سنگها عبور می كند تنها مقدار كمی از مواد معدنی را در خود حل می كند. آب بارانی كه به زمین نفوذ می كند به علت داشتن گاز كربنیك جو، توانایی حلالیت بیشتری دارد. در آبهای زیرزمینی كه با سنگهای آذرین در تماسند، مواد معدنی از نوع سیلیكات نسبتاً بیشتر از بقیه مواد دیده می شوند. انحلال سنگهای رسوبی بیشتر از سنگهای آذرین است، این خاصیت، به همراه فراوانی سنگهای رسوبی در پوسته زمین، موجب شده است كه قسمت اعظم مواد محلول آبهای زیرزمینی دیده می شوند. آنیونهای موجود در آبهای زیرزمینی عبارتند از: بیكربناتها، كربناتها و سولفاتها. در شرایط طبیعی، كلرورها و نیتراتها فقط به مقدار كم در آب زیرزمینی وجود دارند. منابع كلرورها، فاضلابها و آبهای ذاتی و آب نافذ دریا می باشد. غلظت زیاد نیتراتها دال بر وجود منابع آلوده كننده در زمین است. در مناطقی كه سنگ آهك وجود دارد، معمولاً یونهای كلسیم و كربنات در اثر حل شدن سنگ آهك به آب زیرزمینی اضافه می شوند.9-2- تأثیر عوامل آب و هوا، موقعیت جغرافیایی و باران در كیفیت آب های زیرزمینی موقعیت جغرافیایی محل و وضع آب و هوا تأثیر زیادی بر كیفیت آب دارد. غالباً آبهای مناطق كوهستانی، خیلی شیرین تر یا كم نمك تر از آبهای مناطق دشتی و كویری است. به طور كلی می توان گفت آبهای مناطق خشك دنیا، از آبهای مناطق معتدل مرطوب، نمك بیشتری دارند. نامناسب بودن شرایط آب و هوایی، مانند كم بودن میزان بارندگی، بالابودن درجه حرارت و شدت تبخیر، باعث بالا رفتن غلظت املاح می شود. بر اثر تبخیر زیاد آب، نمكهای موجود در آن به حد اشباع رسیده و سرانجام رسوب می كنند. این رسوب در مناطق معتدل و كوهستانی، بیشتر از نوع توفهای آهكی و در مناطق بیابانی ابتدا به صورت گچ و بعد به صورت قشری از نمك است. هر قدر میزان رطوبت و بارندگی بیشتر باشد، به همان نسبت نیز از مقدار تبخیر كاسته شده و از بد شدن كیفیت آب كاسته می شود.در مواردی كه رطوبتی در سطح سنگ یا خاك وجود داشته باشد، گرما باعث می شود كه محیط مناسبی برای فعالیت میكروارگانیسمها، یا موجودات زنده كوچك ذره بینی، به وجود آید. در نتیجه فعالیت این موجودات، گازكربنیك آزاد می شود. این گاز مهمترین عامل مؤثر در تخریب شیمیایی سنگها و كانیهای سیلیسی و آهكی است.كیفیت آب زیرزمینی تحت تأثیر جنبه های مختلفی از چرخه آب در طبیعت متأثر می گردد. بارش جوی ( باران و برف ) شامل آبی است كه خالصی خود را در حین عبور از میان جو قبل از رسیدن به سطح زمین از دست می دهد. ناخالصی ها و تركیبات شیمیایی موجود در جو، ناشی از عوامل زیر است:– خاكسترها و گازهای آتشفشانی– گرد و خاك و مواد جامد هوازده– نمكهای جابجا شده در اثر تابش آفتاب و تشعشعات كیهانی– گازهای خروجی از كارخانجات صنعتی– امواج رادیواكتیو ناشی از انفجارات هسته ایتا قبل از آغاز آزمایشهای مربوط به سلاحهای هسته ای در سال 1952، مقدار تریتیم (Tritum ) آب باران از 1 تا 10 واحد تریتیم ( Tu ) بیشتر نبود. پس از سال 1954، مقدار تریتیم در بسیاری از نواحی از Tu 20 افزایش یافت ( 1970، Walton ). وقتی باران به سطح زمین می رسد قبلاً قسمتی از ناخالصیها و تركیبات شیمیایی موجود در آن حل شده و بقیه با آبهای سطحی مخلوط می شوند. سپس آب باران با مواد معدنی و خاك و سنگ واكنش شیمیایی انجام می دهد. مقدار و نوع مواد معدنی حل شده در آب باران به تركیبات شیمیایی و ساختمان فیزیكی خاك و سنگ و عواملی از قبیل غلظت یونی هیدروژن ( PH ) و پتانسیل احیا ( EH )ی آب بستگی دارد غلظت یون هیدروژن ( PH ) به غلظت مؤثر یونها در آب نسبت داده می شود. این كمیت به صورت لگاریتم در پایه 10 غلظت + H( با علامت منفی) و برحسب مول بر لیتر (mol/lit ) بیان می شود ( 1978 Bouwer, ). آب مقطر در دمای c25 دارای غلظت + Hبرابر با mol /1 10است. بنابراین PH آن برابر PH= -log 10-7= 7 می باشد. این محلول با 7= PH خنثی نامیده می شود ( مقدار یونهای H+ وOH- برابرند). هنگامی كه 7 PH<است، محلول، اسیدی است. این چنین آبهایی روی دوام پمپها، فیلتر چاهها ( Well screen ) و لوله داخل چاه ( Casing ) اثر می گذارند. آب قلیایی دارای 7 PH > می باش د. بیشتر آبهای طبیعی دارای PH بین 6 و 5/8 می باشند ( 1970, Hem ). وقتی PH از 5/8 تجاوز كند، آب معمولاً آزاد است. PH كم نشان می دهد كه آب یا دارای مقداری جزئی از اسیدهای معدنی است كه از منابع سولفیدی بدست آمده اند و یا دارای اسیدهای آلی است. پتانسیل احیاء ( EH ) مقیاسی است كه قدرت یك محیط طبیعی را برای افزایش یا كاهش ظرفیت مثبت یا از دست دادن الكترونها نشان می دهد ( 1972، Domenico ). به عبارت ساده تر پتانسیل احیاء مقیاسی است كه انرژی مورد نیاز برای از جا كندن و بلند كردن الكترونها را از یونها در یك محیط شیمیایی داده شده مشخص می كند. غلظت شیمیایی آب باران از فصلی به فصل دیگر و از محلی به محل دیگر تغییر می كند. غالباً مقدار زیادی از آمونیم و نیترات موجود در آب، از خاك تأمین شده اند. در نواحی ساحلی و غلظت كلراید ( CI ) و پتاسیم ( K ) به طور نسبی به حدود mg/1 8 و mg/1 4/0 می رسد. غلظت سدیم از حدود 1/0 تا 3/0 میلی گرم بر لیتر در نواحی غیر ساحلی و تا حدود mg/1 4 در نواحی ساحلی تغییر می كند. غلظت كلسیم در خاكهای قلیایی ( AlKali ) و هنگامی كه طوفانهای خاكی ( Dust storms ) روی می دهند افزایش می یابد.دی اكسید كربن ( CO2 ) كسب شده از جو، تولید اسیدكربنیك می كند كه با PH كمتر از 7 به آب باران وارد می شود. در نواحی صنعتی كه هوا آلوده است، ممكن است مقدار PH باران از 5/4 نیز كمتر شود.9-3- تأثیر عامل زمین در كیفیت آبهای زیرزمینی آ‌ب باران كه به سطح زمین می رسد آبهای سطحی و زیرزمینی را تشكیل می دهد. این آب در ابتدا دارای نمك بسیار ناچیزی است، اما پس از تماس با رسوبات زمین شناسی و سنگهای مختلف، املاح آن زیاد می شود. املاحی كه در آغاز جریان در آب وجود دارند با كانی های رسوبات یا سنگهایی كه آب از آنها عبور می كند واكنش پیدا می كند و املاح موجود در سنگ حل می شود. طول مسیر یا جابجایی یك نمك تا محلی كه به غلظت اشباع می رسد و دوباره در قالب سنگ یا خاك از محلول جدا می گردد به قابلیت به قابلیت حل شدن آن بستگی دارد. قابلیت جابجایی هر یك از نمكها، بسیار متفاوت است. قابلیت جابجایی و حل شدن یونهای كلر موجود در سنگها از همه بیشتر و صد در صد است. قدرت جابجایی یونهای دیگر كمتر است. به عنوان مثال قدرت جابجایی و قابلیت حل شدن یون كلسیم ( Ca++ ) را می توان 3 درصد و سدیم ( Na+ ) را 5/2 درصد ذكر كرد.وقتی آب باران به زمین می رسد، پوشش خاك و سایر مواد ناشی شده از تجزیه گیاهان و حیوانات را به همین دلیل در منطقه رشد گیاه، تركیبات شیمیایی آب با تبادل یونی بین اجزاء تشكیل دهنده آب و خاك یا به علت جذب مواد مغذی به وسیله گیاهان تغییر می كند. معمولاً آبی كه در خاك نفوذ می كند حاوی نیتراتها، فسفاتها و پتاسیم است ( كه از كودهای شیمیایی موجود درخاك حاصب می شوند ). هنگامی كه گیاهان و سایر ارگانیسم های زنده، دی اكسید كربن و سایر ارگانیسم های زنده، دی اكسید كربن ( Co 2 ) و اسیدهای ارگانیك تولید می كنند، PH آب نفوذی كاهش می یابد. و به این ترتیب غلظت نمك در آب زیرزمینی كه از‌ آب آبیاری نتیجه می شود بسیار بیشتر از آبهای سطحی می گردد.در مناطق لم یرزع و خشك معمولاً میزان تبخیر بیش از میزان نفوذ است. اگر زمین زهكشی نشود این امر باعث جمع شدن توده ای از نمك در نزدیكی سطح زمین می شود. به این ترتیب خاصیت اسیدی آب باران و آب سطحی ( مانند آب مورد استفاده در آبیاری ) كمی بعد از نفوذ آب به داخل خاك افزایش می یابد. با توجه به میزان قابلیت حل و ویژگی های كانیهای خاك و سنگ، مقدار مواد جامد قابل حل (T D S ، Total dissolved solids ) در آب نفوذی تغییر می یابد. علاوه براین، خاطر نشان می سازد كه میزان قابلیت حل با درجه حرارت و فشار نیز تغییر می كند.تغییرات فصلی آب از نظر كم و زیاد شدن باعث ایجاد نوسانات فصلی كیفیت شیمیایی آب می شود. بنابراین شیمی خاك مورد آبهای طبیعی دوره ای بود و تحت تأثیر چرخه هیدرولوژیكی قرار دارد. مهمترین نمكهای محلول كه توسط چرخه شیمیایی خاك تولید می شوند به دو گروه تقسیم می گردند ( 1955، Cheboter ). یونهایی كه مقدار آنها زیاد است عبارتند از: Hco-3 ، Co 2-3 ، Cl- ، So2-4 ، Na+ ، K+، Co2+ ، Mg2+ ، H+ ، و یونهایی كه به ندرت و اتفاقی با آنها روبرو می شویم عبارتند از: NH4+، Al3+، Fe2+، Fe3+، No-2، So2-3، Oh-، Sio2-3، جدول شماره (9-1 ) آنیونها و كاتیونهای موجود در آبهای زیرزمینی را مشخص می كند. كاتیونها دارای بار مثبت و آنیونها دارای بار منفی هستند. جدول شماره 9-1 آنیونها و كاتیونهای موجود در آبهای زیرزمینی آنیونها و كاتیونهای مهم آنیونها و كاتیونهایی كه در درجه دوم اهمیت قرار دارند.كاتیونهای محلول اكی والان وزن آنیونهای مهم اكی والان وزن كلسیم ( Ca )منیزیم ( Mg ) سدیم ( Na ) پتاسیم (K ) 04/ 20 16/ 12 00/ 23 10/ 39 كربنات ( 3Co )بیكربنات (3 HCO )سولفات (4 SO)كلرور (CL ) نیترات (3NO) 00/ 30 01/ 61 03/ 48 46/ 35 01/ 62 آهن ( Fe ) آلومینیم ( AI ) سیلیس ( Sio ) بر ( B )فلور ( F )سلنیوم ( Se ) جدول شماره ( 9-2 ) ضرایب تبدیل مربوط به تعادل شیمیایی را مشخص می كند. در این جدول حاصل ضرب غلظت، برحسب میلی گرم در لیتر و ضرایب تبدیل برابر با غلظت بر حسب میلی اكی والان در لیتر می باشد ( 1970 ، Hemm ). جدول شماره 9-2 ضرایب تبدیل مربوط به تعادل شیمیایی تركیبات شیمیایی ضریب تبدیل تركیب شیمیایی ضریب تبدیل ( Conversion Factor ) ( Chemical constituent ) ( Conversion Factor ) ( Chemical constuent ) آلومینیم ( Al 3+ ) 0. 11119 آمینیم ( NH+4 ) 0. 05544 باریم ( Ba 2 ) 0. 01456 بریلیم ( Bc3+ ) 0. 33288 بیكربنات ( Hco -3 ) 0. 01639 برم ( Br- ) 0. 01251 كادمیم ( Cd2+ ) 0. 01779 كلسیم (Ca2+) 04990 0 . كربنات ( Co2-3 ) 0. 03333 كلراید ( Cl- ) 02821 . 0. كبالت ( Co2+ ) 0.0 3394 مس ( Cu2+ ) .03148 0 فلوراید ( F- ) 0. 05264 هیدروژن ( H+ ) 0.99209 هیدروكسید ( OH- ) 0. 05880 ید ( I- ) 0.00788 آهن ( Fe2+ ) 0. 03581 آهن ( Fe3+ ) 0. 5372 لیتیم ( Li 2+ ) 0. 14411 منیزیم ( Mg2+ ) 0. 08226 منگنز ( Mn2+ ) 0. 03640 نیترات ( No-3 ) 0. 01613 نیتریت ( No-2 ) 0. 02174 فسفات ( Po-34 ) 0. 03159 پتاسیم ( K+ ) 0. 02557 روی ( Zn2+ ) 0. 03060 اداره عمران و احیاء اراضی آمریكا ( U . S B ureau of Reclamation ) نیز در سال 1977 اثرات یونهای نادر را مطالعه و بررسی نموده است. این یونها عبارتند از: بور (B )، سرب ( Pb )، آرسنیك ( As )، سلنیم ( Se )، باریم ( Ba )، مس ( Cu )، روی ( Zn )، سولفید هیدروژن (2s H)، متان ( CH4 )، اكسیژن ( O2 ) و دی اكسید كربن ( Co2 ). جدول شماره (9-3 ) كه توسط Dufer و BecKer ارائه و بوسیله ارتباط مواد جامد حل شده در آب سبك نشان داده شده است ( 1966، Davis Wiest ). غلظت نمك در آبهای زیرزمینی روان، با كاهش سرعت یا افزایش مواد معدنی زیاد می شود. آب در لایه های آبدار عمیق تقریباً بی حركت است. بدین ترتیب شوری آب با عمق افزایش می یابد. آبهای دارای بیكربنات غالباً در نزدیكی سطح بالایی و آبهای دارای كلراید در نزدیكی سطح زیرین لایه آبدار مشاهده می شوند. آبهای زیرزمینی ( و آبهای سطحی ) برحسب غلظت شوری به صورت آب شیرین ( Fresh water )، آب با شوری ملایم ( Brakish water )، آب بسیار شور ( Saline water ) و آب نمكین یا آب دریا ( Brine ) طبقه بندی شده اند. TDS انواع گوناگون آب به قرار زیر است: برای آب شیرین، كمتر از mg/1 1000، برای آب با شوری ملایم در حدود 1000 تا 10000 میلی گرم در لیتر، برای آب بسیار شوردر‎حدود 10000 تا 100000 و برای آب نمكین بیش ازmg/1 100000، Carroll ) ( 1962 . چنانچه طبقه بندی دیگری اختیار كنیم این حدود تغییر می كند. به عنوان مثال ( 1970 ، Hem ) حد پایین تر از mg/ 1 3000 را برای آب شور و بیش از mg/1 3500 را برای آب خیلی شور ارائه داده است. از لایه های آبدار بسیار شور نمی توان به عنوان منبع آب شیرین استفاده كرد. از آنها می توان به عنوان مخازنی برای ذخیره موقتی آب شیرین استفاده كرد. آب با شوری ملایم را می توان در صنعت برای خنك كردن ماشین آلات مختلف مورد استفاده قرار د اد.معمولاً از لایه های آبدار موجود در سنگهای آذرین و سنگهای بلورین می توان آب زیرزمینی با كیفیت بسیار خوب با غلظت نمك كمتر از mg/1 100 ( كه از حدود mg/1 500 تجاوز نمی كند) به دست آورد. آب با كیفیت خوب در بالای لایه های آبدار مناطق ساحلی و تپه های شنی ساحلی یافت می شود. در اعماق پایین تر لایه های آبدار مناطق ساحلی، به علت نفوذ آب شور به زمین، آبهای زیرزمینی بسیار شور به وفور دیده می شوند. آب زیرزمینی با كیفیت خوب را می توان در لایه های رسوبی و آتشفشانی نیز با محدودیتهای خاص پیدا نمود. آب موجود در لایه های تشكیل شده از ماسه سنگ آبدار، ممكن است دارای مقادیر زیادی سدیم و بیكربنات ( Hco-3 ) باشد. در لایه های تشكیل شده از سنگهای رسی آبدار، ممكن است اندكی اسید و مقدار زیادی آهن، سولفات ( So-24 ) و فلوراید ( F- ) وجود داشته باشد. در لایه های تشكیل شده از سنگهای آهكی آبدار با حالت قلیایی امكان وجود اندكی كلسیم ( Ca2+) و منیزیم ( Mg2+ ) وجود دارد.از جمله عواملی كه در قابلیت انحلال یك نمك تأثیر دارند، نوع املاح همراه آن نمك است. به عنوان مثال در حضور كلرور سدیم یا نیترات سدیم، قابلیت حل شدن گچ تا حد زیادی افزایش می یابد و به این طریق امكان زیاد شدن آن در آب فراهم می شود. لازم به ذكر است به محض اینكه غلظت كلرور سدیم از حد معینی تجاوز نماید قابلیت حل شدن سولفات كلسیم دو مرتبه پایین می آید. به طور كلی می توان گفت نوع سنگ یا رسوبات زمین شناسی و درجه قابلیت حل شدن نمكهای آنها در آب، از عوامل بسیار مهم مطالعه كیفی آبها است. از این رو در ارائه اثر سنگها و رسوبات مختلف زمین شناسی بر كیفیت آبها را به طور مختصر مورد بررسی قرار می دهیم.9-3-1- كیفیت آب در زمینهای آهكی قابلیت حل شدن تركیبات آهكی به مقدار گازكربنیك موجود در هوا، و خاك بستگی دارد. قابلیت حل شدن Co با كاهش درجه حرارت آب افزایش می یابد و كربنات كلسیم متناسب با گازكربنیك موجود در آب حل می شود. چون میزان‌ آن در آب باران محدود است و از 50 میلی گرم درلیتر تجاوز نمی كند، در آبهای زیرزمینی مقدار انیدرید كربنیك آزاد بین 20 الی 50 میلی گرم در لیتر است.سرعت قابلیت حل شدن سنگهای آهكی مختلف به یك اندازه نیست. برای مثال، قابلیت حل شدن كالسیت بیشتر از دولومیت است. به طور كلی آهكهای كارستی از لحاظ كربناتها غنی ولی از لحاظ كلرورها و سولفاتها فقیر است و كلاً باقیمانده خشك آنها كم است و از حدود 500 میلی گرم در لیتر تجاوز نمی نماید. 9-3-2- كیفیت آب در زمینهای گچی و نمكی املاح آب در این زمینها به سرعت افزایش می یابد. علت آن حل شدن سریع تركیبات سولفاته و كلروره در آب است. در زمینهای مذكور، مقدار زیادی از گچ در آب حل می شود تا حدی كه ممكن است به درجه اشباع رسیده و رسوب كند. آبها پس از اشباع شدن از سولفات كلسیم، می توانند مقدار بیشتری از نمكهای منیزیم را در خود حل كنند، زیرا املاح منیزیم از قابلیت حل شدن بیشتری برخوردارند.قابلیت حل شدن كلرورها نیز زیاد است. به طور كلی می توان گفت كه در آبهای زیرزمینی ، كلرورها كمتر به حد اشباع می رسند، در صورتی كه در آبهای سطحی، امكان اشباع شدن آنه ا زیاد است. از این رو غالباً در مناطق خشك به ویژه در حاشیه كویر، به طور متناوب رسوبات گچی و رسوبات نمكی دیده می شوند. باقیمانده خشك آبهای این مناطق به 200 گرم در لیترمی رسد.9-3-3- كیفیت آب در زمینهای مارنی و رسیتخلخل طبقات مارن و رس زیاد است و در بعضی موارد به 50% می رسد. منافذ طبقات مذكور بسیار كوچك و درعین حال بسیار زیاد است، در نتیجه سطح تماس آب و سنگ می تواند زیاد باشد. از طرفی به دلیل آنكه سرعت حركت آب در این زمینها خیلی كم است می توان گفت كه توقف آب در آنها زیاد می باشد ( آب در حال سكون است). سطح تماس زیاد و توقف زیاد آب در این زمینها سبب افزایش نمكهای آب می شود. از این گذشته چون مارنها و رسها به هنگام رسوب كردن در دریا می توانند تا 50% حجم خودشان، آب شور دریا را در خود نگه دارند، این تشكیلات، غالباً دارای نمكهای زیاد و شور می باشند؛ در نتیجه آبهای زیرزمینی زیرزمینی در این مناطق نیز دارای نمك فراوان هستند به طوری كه باقیمانده خشك آبها از چندین گرم در لیتر تجاوز می كند. در تشكیلات مارنی و رسی میزان سولفات (So ) و كلر( Cl ) بالاست. سولفاتها به صورت سولفات كلسیم و سولفات منیزیم و كلرورها به صورت كلرور سدیم هستند. 9-3-4- كیفیت آب در زمینهای ماسه ای و شنیسطح مجاورت آب با ماسه های نرم، زیاد است؛ از این رو معمولاً مقدار مواد محلول در آب در این نوع رسوبات، نسبت به رسوبات درشت دانه تر یعنی شن و ماسه درشت، بیشتر است. ضمناً در رسوبات ماسه ای و شنی، مقدار كلر، سولفات سدیم، كلسیم و منیزیم از سنگهای آهكی بیشتر است.از آنجا كه زمینهای ماسه ای و شنهای كاملاً سیلیسی، غالباً دارای مواد كوارتزی و غیر محلول هستند، نمك در آنها بسیار كم است. در آب این نوع زمینها مقدار كلسیم و منیزیم نیز خیلی كم می باشد. كربنات و بیكربنات هم از چند میلی گرم در لیتر تجاوز نمی كنند. PH این نوع آبها پایین و در حدود 5با 6 است.9-3-5- كیفیت آب در زمینهای آذریناملاح آب در این نوع زمینها، نسبت به زمینهای رسوبی كمتر است. آب در زمینهای گرانیتی دارای مقدار زیادی سیلیس كلوئیدی یا غیر كلوئیدی، كربنات قلیایی یا بیكربنات كلسیم و مقداری انیدرید كربنیك و هم است. این زمینها دارای كلسیم، منیزیم و سولفات و مقدار كمی كلرور هستند. ‍PH آب اسیدی است ولی بر ار خروج گاز كربنیك آب، محیط، قلیایی می شود؛ بنابراین خواص آب كه از زمینهای گرانیتی خارج می شود قلیایی است. از آنجا كه در سنگهای آذرین تخریب كمی صورت می گیرد، باقیمانده خشك آبهای این مناطق نیز كم است. در مرحله كربناته شدن آنها، مقداری از املاح مانند سیلیس به میزان 10 تا 40 میلی گرم در لیتر رسوب می كند. نسبت یونهای كلسیم و منیزیم این آبها با كلسیم و منیزیم موجود در سنگ گرانیتی مجاور آب متناسب است. با آنكه پتاسیم موجود در این نوع سنگها بیشتر از سدیم است، ولی مقدار پتاسیم موجود در آب كمتر است زیرا پتاسیم، جذب مواد تجزیه شده دیگر می شود.خواص و تركیب آب زمینهای بازالتی نیز با نسبت یونهای موجود در سنگ بازالت متناسب است. به علت زیاد بودن مقدار كلسیم و منیزیم در سنگ، مقدار منیزیم و كلسیم در آب هم زیاد می شود، ولی هیچگاه مقدار كلسیم از 3 میلی اكی والان در لیتر و مقدار منیزیم از 2 میلی اكی والان در لیتر تجاوز نمی كند؛ در حالی كه مقدار سدیم كمتر است و به 2 میلی اكی والان هم نمی رسد. آب زمینهای بازالتی دارای مقدار كمی سولفات، كلروبیكربنات است. میزان بیكربنات و همچنین PH این آبها كمی بیشتر از آبهای زیرزمینی مخازن گرانیتی است. باقیمانده خشك آبهای این مخازن نیز معمولاً كم است و از 400 میلی گرم در لیتر تجاوز نمی كند. مقدار سیلیس آب در زمینهای بازالتی كمتر از زمینهای گرانیتی است، به طور كلی باقیمانده خشك آب مخازن آذرین همیشه كم است و خیلی كم اتفاق می افتد كه مواد موجود در آب به حد اشباع برسد.9-4- تأثیر عامل هیدروژئولوژی و پاك كننده ها در كیفیت آبهای زیرزمینی كیفیت آب با طی مسافت زیاد و عبور از دانه بندی های مختلف خاك یا رسوبات، تغییر می كند. هر اندازه آبهای زیرزمینی مسافت بیشتری را طی می نمایند، در طول راه املاح بیشتری را در خود حل می كنند. از سوی دیگر، چون در گذرگاههای زیرزمینی، دانه بندی رسوبات در قسمت پایین د شت به تدریج ریزتر می شود، سرعت جریان آب زیرزمینی هم، كندتر می گردد و مدت زمان تماس آب با رسوبات افزایش می یابد؛ در نتیجه مقدار مواد محلول در آب هم، زیادتر می شود. بطور كلی، براساس قوانین هیدروژئوشیمی، كیفیت آبهای زیرزمینی زیرزمینی زیرزمینی در جهت جریان، از ابتدا تا انتها به این سه صورت درمی آید: در منطقه نفوذ به صورت بیكربناتها، سپس به صورت سولفاتها، و در انتها به صورت كلرورها.عواملی ماند پودر لباسشویی، صابون و دیگر مواد نمكدار نیز در تغییر كیفیت آبهای زیرزمینی مؤثرند. امروزه، در نتیجه مصرف زیاد مواد شیمیایی نمكدار، به ویژه پودرهای لباسشویی و صابونها و امثال آنها، به مقدار نمك آبهای جاری در شهرها و روستاها به ویژه در شهرهای بزرگ و نیز آبهای زیرزمینی كه در اثر نفوذ آبهای سطحی آلوده به وجود آمده اند، به میزان قابل توجهی افزوده شده است.9-5- سختی ( Hardness ) آبهای زیرزمینی وقتی باران اسیدی به درون سنگ آهك یا تشكیلات دولومیتی نفوذ می كند، كربناتهای كلسیم و منیزیم را در خود حل می نماید. آنگاه آب زیرزمینی حاصله، سخت ( Hard ) نامیده می شود. آب سخت با صابون واكنش نشان نمی دهد، بنابراین برای مقاصد بهداشتی خانگی مناسب نیست. آب سخت، وقتی منتقل می شود یا حرارت داده می شود، توده ای از جرم گرفتگی را در مخازن و مجراهای آب تولید می كند. آب زیرزمینی سخت، معمولاً از لایه های آبدار دولومینی، سنگ آهكی و ژیپسی كه بوسیله لایه های خاك سطحی ضخیم پوشیده شده اند، حاصل می شود.ادامه عمل انحلال آب اسیدی در چنین لایه های آبداری، سختی را افزایش می دهد تا آنجا كه دی اكسید كربن آب زیرزمینی تمام شود، و سختی كربناته تثبیت گردد. مقدار سولفات آب زیرزمینی، بیشتر به عمل انحلال آب بستگی دارد تا مقدار دی اكسید كربن. عمل انحلال متناسب با مدت تماس با‌ آب افزایش می یابد بنابراین مقدار سولفات در طول مدتی كه آب جریان دارد دائماً افزایش می یابد. در این قبیل لایه های آبدار، سولفات ها درشت ترین مواد جامد حل شده را تشكیل می دهند اگر چه مقدار كربناتها از مقدار سولفاتها تجاوز می كند. هنگامی كه یك رودخانه به طور هیدرولیكی با یك لایه آبدار اتصال پیدا می كند، مقدار سختی از یك الگوی فصلی تبعیت خواهد كرد. سختی و قلیاییت آب زیرزمینی، طی یك دوره طولانی مدت كم آبی رودخانه، به تدریج افزایش یافته و در طی دوره سیلابی یا پرآبی رودخانه به طور ناگهانی كاهش می یابد. آب زیرزمینی ناشی از نفوذ آب یك رودخانه دارای كیفیت شیمیایی با یكنواخت تری نسبت به آب سطحی همان رودخانه خواهد بود ( Walton , 1970 ). در این اگرچه حالت آبهای زیرزمین ی، بیشتر از رودخانه ها نشأت می گیرند، كیفیت آنها تحت تأثیر تغییرات ناگهانی كیفیت آب سطحی، قرار نمی گیرد. معمولاً آبهای زیرزمینی از آب نفوذی از رودخانه، از نظر مزه، بو، تیرگی، باكتری های بیماری زا و مواد آلی نسبت به آب سطحی در وضعیت بهتری هستند مگر در مواردی كه رودخانه استثنائاً بار مواد آلی ( Organic loads ) سنگینی حمل كند. سختی آب ( Hr ) معمولاً برحسب غلظت یونهای كلسیم و منیزیم سنجیده می شود. Hr برحسب میلی گرم بر لیتر كربنات كلسیم ( Ca C o3 ) بیان شده و از معادله زیر محاسبه می شود ( Todd, 1980 ): Hr= 2.5 Ca + 4 . 1 Mgهنگامی آب به عنوان آب نرم شناخته می شود كه كربنات كلسیم آن كمتر از m/g 75 باشد. محدوده كربنات كلسیم برای آب با سختی متوسط بین 75 تا mg/ l 100 و برای آب سخت، بین 150 تا mg/l 300 می باشد. هنگامی آب، به عنوان آب بسیار سخت شناخته می شود كه كربنات كلسیم از mg/l 300 تجاوز كند.برای مصارف خانگی فقط آب نرم را می توان مورد استفاده قرار داد. اثرات آب نرم و سخت بر سلامت انسان بحثهای بسیاری را موجب شده است. درجه سختی قابل قبول در صنعت بسته به نوع صنعت به طور قابل ملاحظه ای تغییر می كند. موقعیت و محل چاهها برای بدست آوردن آب با درجه سختی مناسب كه برای صنایع خاصی در خور استفاده باشد باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. معمولاً در این گونه مطالعات نقشه های خطوط هم تراز سختی آبهای زیرزمینی را در داخل محوطه مورد نظر رسم كرد. در صورت وجود سختی زیاد لازم است پتانسیل تغییرات ناشی از عوامل محیطی نیز سنجیده و بررسی شوند. 9-6- گازهای حل شدهاكثر آبهای زیرزمینی دارای گازهای حل شده اند. این گازها یا از جو( نیتروژن، اكسیژن و دی اكسید كربن ) مشتق شده اند، یا از فساد مواد آلی ( كه سولفید هیدروژن و گاز قابل اشتعال به متان را تولید می كند ) نشأت گرفته اند. گازهای دی اكسید سولفور، اكسیدهای نیتروژن و آمونیم كمترند. سولفید هیدروژن را در غلظت كمتر از mg/l 0/1 از روی بو می توان تشخیص داد. گاز متان از تجزیه مواد آلی دفن شده مانند زباله های جامد انباشته شده در یك محل، گورستانها تولید می شود. گاز متان، بی رنگ و بدون مزه است. آبی كه دارای مقدار اندكی بین 1 تا 2 میلی گرم در لیتر متان باشد می تواند در فضایی كه عمل تهویه در آن به خوبی انجام نمی شود، تولید انفجار نماید. متان، عامل بسیاری از حوادث از قبیل خفگی در عمق چاههای دستی و گودالها و انفجارات و آتش سوزی ها در حفره های چاهها است. گاز متان می تواند قسمت پایین سازه ها مانند زیرزمین و طبقه همكف ساختمانها و مخازن روی زمین را به دلیل فشار زیاد، منجفر كند مگر اینكه عمل تهویه در این قبیل سازه ها به خوبی صورت پذیرد. گازهای حل شده در آب زیرزمینی با افزایش درجه حرارت یا كاهش فشار، آزاد می شوند. در اكثر آبهای زیرزمینی، غلظت آبهای حل شده، از 1 تا PPM 100 تغییر می كند. این گازها به پمپها و پوشش داخل چاهها از طریق ایجاد خردگی و كاویتاسیون زیان می رسانند( U . S Bureau of Reclation, 1977 ).9-7- علل و تأثیرات تغییر كیفیت آبهای زیرزمینی واكنش بین آب زیرزمینی و محیط طبیعی آن تمایل به ایجاد یك تعادل شیمیایی در كیفیت آب زیرزمینی دارد. فاكتورهایی از قبیل عكس العملهای شیمیایی، گردش آب با مقادیر متفاوت از منابع مختلف و خارج و وارد كردن آب آلوده یا تمیز به داخل لایه های آبدار موجب تغییر در تركیب شیمیایی و دیگر كیفیتهای آب می شود.تبادل یونی اولیه، تغییراتی فیزیكی و شیمیایی در كیفیت آب زیرزمینی به وجود می آورد. این تبادل یونی عمدتاً شامل كاتیونهای مشخصی مانند سدیم، كلسیم و منیزیم می شود. وقتی آب حاوی سدیم زیاد به داخل خاك نفوذ كند، سدیم، كلسیم و دیگر یونها را جابه جا می كند. این امر باعث تجمع مواد در درون حفره های خاك و كاهش نفوذ پذیری خاك می شود. چناچه گچ ( So4 Sa ) به خاك اضافه شود، كلسیم كاتیون غالب شده و با انجام تبادل یونی، نفوذ پذیری خاك بیشتر خواهد شد. این تغییرات در نفوذ پذیری، باعث ایجاد تغییراتی در سرعت آب زیرزمینی شده و كیفیت آب را تحت تأثیر قرار خواهد داد.تبادل یونی اولیه، به عنوان تغییر آب از حالت سخت به نرم ( Soft ) شناخته شده است. مقادیر زیاد كلسیم و منیزیم در لایه های آبدار مناطق ساحلی، به تبادل یونی اولیه نسبت داده شده و این امر نمی تواند نتیجه اختلاط ساده آب دریا و آب تازه باشد. پدیده تبادل یونی اولیه كمك می كند تا مسائلی كه با راه حل شیمیایی ساده یا الگوهای جریان آب زیرزمینی نمی تواند تعریف شود، مشخص گردند. برای مثال، وجود نمك در آب زیرزمینی بیشتر از آنچه كه در آب دریا وجود دارد، ممكن به علت تماس آب زیرزمینی با سنگهای رسوبی باشد ( Hanshaw, 1972 ). آب دریا ممكن است در این مثال مواد دانه ریز مانند خاك رس، برخی از یونها را طی فرایند تبادل یونی اولیه، نگهداری می كنند.یك لایه آبدار كه از لایه های نیمه نفوذ پذیر ( Aquiclude ) تشكیل شده نیز می تواند اختلافاتی بین فشار اسمزی و پتانسیل الكتریكی ( Electric potential ) این لایه و سایر لایه های آبدار ایجاد كند ( Hanshaw, 1972 ). ارتفاع نمایش دهنده فشار در یك لایه آبدار شنی كه روی یك لایه‌ شیل ( Shale ) واقع شده است، ممكن است كمتر از حد معمول باشد. دلیل این امر خارج شدن آب از خاك شیل به علت خاصیت اسمزی لایه است.تغییر كیفیت شیمیایی در لایه های آبدار كم عمق از لایه های آبدار عمیق شدیدتر است زیرا لایه های آبدار كم عمق، بیشتر تحت تأثیر تغییرات فصلی و فعالیتهای انسان قرار می گیرند. رسوب مواد شیمیایی، یونها را با تشكیل تركیبهای حل نشدنی از مواد محلول جدا كرده و باعث تغییر شیمیایی آب می شود. رسوب كربنات كلسیم و آزاد شدن دی اكسید كربن از كاهش فشار یا افزایش دما ناشی می شود. 9-8- خواص فیزیكی آبهای زیرزمینی تحلیل فیزیكی آبهای زیرزمینی شامل تعیین رنگ، طعم، بو، تیرگی و دمای آن است. رنگ آب به نوع مواد معدنی و آلی درون محلول بستگی داشته و در مقایسه با محلول استاندارد، معمولاً برحسب میلی گرم در لیتر گزارش می شود( Hem, 1970 ). طعم و بو معمولاً به صورت تجربی تألیف می شوند، اگرچه می توانند از نظر كیفیت، با توجه به بیشترین درجه دقت درمقایسه با آب بدون طعم و بو، مشخص شوند. تیرگی ( Turbidity ) معیاری برای تشخیص مواد معلق و كلوئیدی موجود در آب از قبیل مواد آلی، میكروارگانیسم های میكروسكپی و ذرات گل و لجن است. اندازه گیری تیرگی ممكن است بر پایه طول مسیر طول گذرنده از میان آب كه باعث محو شدن تصویر شمع استاندارد می شود، صورت گیرد. ادامه خواندن مقاله در مورد آب و خواص ان

نوشته مقاله در مورد آب و خواص ان اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.