: الخواص الطبيعية والكيميائية لمياه الشرب


1- الخواص
الطبيعية


(أ)اللون Color


الماء
النقي عادة لا لون له ،إلاأنه عندما يوجد بكميات كبيرة يظهر باللون الأخضر المزرق
الباهت Pale green blue tint . وقد يتغير لون الما نتيجة لوجود بعض
الأملاح المعدنية مثل بعض مركبات الحديد والمغنسيوم أو المركبات العضوية ،وقد يعود
اللون في الماء إلى وجود أصباغ أو مواد كيميائية وسط الماء نتيجة للتلوث ،وقد ير
جع السبب إلى بكتيريا أوكائنات حي أخرى
.وللون أثر نفسي على المستهلكين أكثر من التأثير الصحي في غالب الأحيان ، وإن اللون
يعطي أحيانا دلالة على تلوث المياه.


يقاس اللون
بعدة طرق باستعمال المطياف الضوئي ومقياس اللون وقديقاس بطريقة حسية تعتمد على
حساسية النظر باستعمال Tmtometer. يعبر عن اللون بوحدات هازن Hazaen .أووحدات مقياس الكوبالت البلاتيني .


تشترط
المواصفات القياسية ألا يزيد وحدات اللون على 50وحدة بالنسبة لمياه الشرب غير
المعبأة ،ويجب ألا تزيد على15وحدة للمعبأة ،والحد الأمثل خمس وحدات .


(ب)الرائحة
Odor


يكون الماء
النقي أيضا عديم الرائحة ،ولكن يمكن أن تتغير رائحه تحت ظروف معينة بسبب مايلي :


-تحلل
مواد عضوية نباتية أو حيوانية وما يصاحب ذلك من غازات .


-أملاح
معينة كالكلوريدات .


-وجود
الكلور بنسبة عالية .


-وجود
مواد عضوية وميكروبات .


-ملوثات
أخرى .


والمعروف
أنة لا يوجد مقياس للرائحة في الماء ،ولا توجد حدود للرائحة


معبرآ عنها
بوحدات كما هو الحال في معظم الخواص الأخرى .ويعتمد تقييم الرائحة على مايعرف
بعتبة الرائحة Threshold testt وتعرف بأنها عدد
مرات التخفيف اللازمة لتخفيف كمية من الماء بماء نقي قبل أن تختفي الرائحة ،ويمكن
حسابها بالطريقة التالية:


عتبة الرائحة =حجم الماء المستخدم للتجفيف +حجم العينة/حجم العينة


(ج)الطعم Taste


يعتبر الماء النقي عديم الطعم ،ولكنة يتعرض لمختلف الملونات من التربة ومن
الهواء ومن اللأنسان والحيوان وغيرهما من مختلف مصادر التلوث ، هذه المواد قد تؤثر
على طعمه.ويختلف مقدار التغير في الطعم تبعا لنوع الملوثات ومقدار ها .كما أن طعم
الماء عادة ما يتأثر بالمصدر ، فإذا كان المصدر يحتوي على مواد قلوية مثلا فإن ذلك
سيؤثر على طعم الماء حيث سيظهر الطعم القابض.وعلى العكس من ذلك فالمواد ،الحامضية
يمكن أن تؤدي الى إكساب الماء طعما حامضيا ......وهكذا. وتجدر الأشارة إلى أن
العوامل التي تؤثر على الرائحة تؤثر أيضا على الطعم عادة .يمكن الحكم على طعم
الماء بالتذوق عند40-30 م ،ويجب الاحتراس خشية أن يكون الماء غير صالح من الناحية
الميكروبيولوجية .وتقدر عتبة الطعم بطريقة مشابهة لطريقة الرائحة . ووفقا لهذه
الطريقة فإن عينة الماء المختبرة يجب ألا تتعدى عتبة التذوق فيها خمس وحدات ،وهذا
يعني أنه عند تخفيف العينة تحت الاختيار خمس مرات يجب ألا يظهر الطعم الغريب .


(د)العكارة في الماء TURBIDIY


يمتاز الماء النقي بكونه صافيا وشفافا (رائقا) ،ولكن عندما توجد بة مواد
صلبة عالقة Suspended solds وهي التي لا تكفي الفارق بين كثافتها وكثافة
الماء لترسيبها في القاع بسهولة ،ولا لأن تطفو على السطح ،هذه المواد تعمل على جعل
الماء عكرا (Turbid or Cloudy)ومن هذه المواد :


-مواد عضوية غروية .


-حبيبات الطمي والطين والعناصر المعدنية بالطين Clay minerals.


-الميكروبات تعتمد فكرة طريقة قياس عكارة الماء
على أن وجود مثل هذه المواد المسببة للعكارة تعمل على تشتيت الضوء عندما يسلط على أنبوبة بها عينة ماء .ومن ثم فإن جزءا
من الضوء ينفذ خلال الأنبوبة فيقاس ذلك الجزء النافذ من الضوء .


ويعرف الجهاز الذي يقيس العكارة بمقياس العكارة Tubidimeter وتقدر العكارة بوحدات هيزن
أو جاكسون ،يكون الماء رائقا أمام العين عندما تكون عكارته خمس وحدات هيزن أو أقل من ذلك وطبقا للمواصفات القياسية فإنه
يجب ألا تزيد العكارة على 25وحدة
جاكسون،بالنسبة للمياه المعبأة فإنه يجب ألا تزيد العكارة على 15 وحدة والحد
الأمثل للعكارة خمس وحدات .





2- الخواص الكيميائية





(أ‌) الأس الهيدروجيني pHللماء


هواللوغاريثم السالب لتركيز أيونات الهيدروجين
بالماء؛وتوصف المياه بأنها قلوية (Alkaline)عندما
يكون الأس الهيدروجيني لها أكثر من 7،أما إذا قل من 7فيعتبر الماء حمضيا . وطبقا
للمواصفات القياسية فإن الأس الهيدرجيني الأمثل للماء يتراوح بين 7و5 و8 ويجب ألا
يزيد على 9.2 ولا يقل عن 6.5وطبقا للمواصفات الدولية (WHO)لمياه الشرب فإن الأس الهيدروجيني لمياه الشرب يجب أن يكون في
حدود 7-8.5 .


(ب)قلوية الماء Alkalinity


تعود القلوية غالبا إلى وجود بيكربونات وكربونات
وهيدروكسيدات كل من :


الكالسيوم والمغنسيوم والبوتاسيوم والصوديوم
،نظرا لا نتشار هذه المركبات فإن المياه في أغلب مصادرها الطبيعية تعتبر قلوية
؛وتعتبر البيكروبونات ،ولا سيما بيكربونات الكالسيوم ،أكثر شيوعا في المياه
الجوفية ، لذلك يعبر عن قلوية الماء بتركيز كربونات الكالسيوم CaCO3 بالملللجرام/لتر أو جزء بالمليون .


من الجدير بالذكر أن بيكربونات الكالسيوم
والمغنسيوم والمسؤولة عن معظم حالات القلوية تعتبر هي المسؤولة عن العسر المؤقت Temnorary
hardnessلذا فإنه عندما تتساوى القلوية والعسر حينئذ يكون
العسر كله مؤقتا ،ويطلق علية عسر الكربونات Carbonate hardness أو العسر الكلي على القلوية يكون الفرق عبارة عن العسر الدائم Permanent
hardness أو العسر غير الكربوناتي .وفي حالة مايكون العسر الكلي أقل من
القلوية،يكون الفرق عبارة عن قلوية سببتها أملاح الصوديوم والبوتاسيوم الذائبة
التي تزيد من القلوية ،ولكنها لا تسبب العسر .


(ج) الحموضة Acidity


تنشأ الحموضة بالماء بواسطة ثاني أكسيد الكربون الذائب
في الماء ،كما أن المواد العضوية المتحللة قد تسبب في رفع الحموضة .وبالنسبة
للمياه السطحية فإن المركبات الكبريتية مثل SO2 وأكاسيد النيتروجين التي توجد في الجو يمكن أن تذوب في ماء المطر
وتسقط مع قطراته لينتج عن ذلك مايعرف بالمطر الحمضي Acid rain بسبب تكون حمض الكبريتيك وأحماض النيتروجين . ومن جهة أخرى فإن الكبريتات
عندما توجد في التربة يمكن أن تؤدي إلى رفع حموضة الماء عندما تصل إليه ،كما أن
بعض المعاملات الكيميائية للماء كإضافة مادة كبريتات الألومنيوم (الشب)للترويق
تؤدي إلى رفع حموضة الماء


عندما يقل الأس الهيدروجيني للماء عن 4يكون طعمة
حمضيا ،وفي هذه الحالة يجب معادلة الحموضة بمادة قلوية كالجير المطفأCa(OH)2والطباشير CaCO3.


كما يجب ملاحظة أن زيادة الحموضة تؤدي إلى تآكل
المعادن ؛ولذا فإن أنابيب نقل المياة يمكن أن تكون عرضة للتآكل بالمياة الحمضية
،كما أن تكون ضارة إذا وجد من ضمن تركيب معدن الأنابيب عنصر سام كالرصاص ،حيث تعمل
الحموضة على تذويبه في الماء . والحموضة الزائدة يمكن أن تضر بالأنسان أيضا.


(د)المواد الصلبة الذائبة Dissolved solids


يستعمل المصطلح TDS(المواد الصلبة الذائبة الكلية Total dissolved solids )
عادة للرمز إلى مجموع تركيز المعادن الذائبة في الماء ،ولهذا فإن TDSوتشمل مايلي :


البيكربونات والكربونات والكلوريدات والكبريتات
والفوسفلت والنترات لكل من عناصر
الكالسيوم والمغنسيوم والصوديوم والبوتاسيوم وقليل من الحديد والمنجنيز .ولا تشمل
الغازات والغرويات والمواد الراسبة .


-طرق تقدير المواد الذائبة .


1- التوصيل النوعي Specific conductivity


2-بالترشيح لا ستبعاد المواد
العالقة ثم التبخير (للتجفيف)ووزن المتبقي .


3-التحليل الانفرادي لمكونات
المواد الذائبة وتجميعها.


4-الوزن النوعي .


-تصنيف المياه تبعا لمحتواهامن
المواد الصلبة الذائبة


بالرغم من أهمية هذه الخاصة لتصنيف المياه ،إلا
أنه من المهم تحديد تركيزكل من العناصر المختلفة عندما يراد تحديد جودة المياه .


وتصنف المياه المالحة Saline waters طبقا لما وضعته هيئة
المساحة الجيولوجية الأمريكية على النحو الموضح بالجدول رقم (7)


الجدول رقم (7).تصنيف المياه حسب تركيز المواد
الصلبة الذائبة بها .






وفيما يلي يعرض الجدول رقم (8)بعض الأمثلة على
المياه وملوحتها :





الجدول رقم (8). بعض الأمثلة على أنواع المياه
وملوحتها .









وتؤثر الأملاح الذائبة على طعم الماء ،وتتأثر
درجة استساغته بمحتواه من المواد الصلبة الذائبة كما هو موضح بالجدول رقم (9).


الجدول (رقم ). تأثير محتوى الماء من المواد
الصلبة على درجة استساغته.






وبالنسبة لمياه الشرب فإن المواصفات الدولية تتطلب ألا يزيد محتواها على 1000جزء
بالمليون من المواد الصلبة الذائبة . طبقا
للمواصفات القياسية فإنة يجب ألا تزيد
المواد اتلصلبة الذائبة الكلية بميله الشرب على 1500 جزء بالمليون ،والحد الأمثل
500 جزء بالمليون .


-عسر المياه Water hardness


عند إضافة الصابون لبعض أنواع المياه لاتتكون
الرغوة المعتادة ،كما أن بعض المياه تعمل على تقليل كفاءة المنظفات ،وبعض المياه
تؤدي إلى تكون رواسب في قاع الغلايات –وهذه هي بعض المظاهر السلبية لما يعرف بعسر
المياه (Water hardness)


يصنف العسر إلى نوعين :


عسر مؤقت Temporary hardness:وهو
العسر المتسبب عن وجود بيكربونات الكالسيوم
والمغسيوم ، هذه الأملاح تعتبر ذائبة في الماء البارد ، ولكنها تترسب بالسخين على
شكل


كربونات ، ينتج عنها مايعرف بالقشور الكلسية ،كما
في المعادلة التالية :


H


Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O





ولذا يطلق عليها عسر الكربونات Carbonate hardness، كما
يمكن ترسيبها بالتفاعل مع قلوي(كالصودا الكاوية )حسب المعادلة التالية :





Ca(HCO3)2+2NaOH CaCO3+2Na2CO3+2H2O





وكربونات الصوديوم (صودا الغسيل )المتكونة يمكن
يمكن أن تعمل على التخلص من العسر الدائم كما سياتي ذكره .


عسر دائم Permanent
hardness :أو العسر غير الكربوناتي . وهو العسرالمتسبب
عن وجود كبريتات وكلوريدات أو نترات الكالسيوم الكالسيوم والمغنسيوم ،وكذاالمنجنيز
والحديد . هذه الأملاح تتفاعل مع مواد التنظيف وتقلل من كفاءة التنظيف ولا يمكن
التخلص منها بالحرارة ،ويمكن التخلص منها
بالتفاعل مع صوداء الغسيل Na2CO3كمايلي:





CaSO4+NaCO3 CaCO3+Na2SO4






كما يمكن إضافة فوسفات الصوديوم الثلاثية (TSP) Trisodium
phosphate


والبوراكس ، اللتين تعملان على تكوين فوسفات
وبورات الكالسيوم والمغنسيوم غير الذائبة والتي لا تتعارض مع عمل مواد التنظيف .


من الطرق العملية المستخدمة لإزالة العسر بطريقة
التبادل الأيوني ،حيث تستخدم مبادلات أيونية Ion exchangers تستبدل فيها العناصر المسببة للعسر بأخرى
كالصوديوم .





تصنيف المياه حسب درجة العسر :يتم تقدير الأملاح
المسببة للعسر على أساس محتوى الماء من كربونات كالسيوم .وتصنف المياه على هذا
الأساس جدول رقم (10)حسب مواصفات منظمة الصحة العالمية (WHO) كما يلي:


الجدول رقم (10).تصنيف المياه حسب محتواها من
كربونات الكالسيوم .






تأثير وجود العسر بالماء :بالرغم من أنه ليس
للعسر تأثير صحي على الإنسان على وجه الأصح، إلا أن أملاح العسر لهابعض التأثيرات
السلبية الأخرى ،ومن ذلك :


1-تتسبب في إبطاء فعالية الصابون ومواد التنظيف
الأخرى .


2-ينتج عنها رواسب في الأغذية والأواني والأنابيب
والسخانات والغلايات تؤدي إلى:


(أ) التقليل من من كفاءة التسخين .


(ب)انسداد الأنابيب .


(ج) قد تؤدي إلى انفجار الغلايات البخارية Steam boilers





علاقة الكالسيوم والمغنسيوم بصحة الأنسان :هناك
دراسات متضاربة حول دور الكالسيوم وكذلك المغنسيوم ،فتشير بعض التقارير إلى أن
غياب الكالسيوم من الماء (كما هو الحال في الماء اليسر Soft)يؤدي إلى الإصابة بالكساح ؛بينما تشير تقارير أخرى إلى أن وجود
أملاح الكالسيوم والمغنسيوم في الماء العسر له علاقة بالإصابة بأمراض داء المفاصل
(النقرسGout)والروماتزم وحصوات الكلى والمثانة Urinary calculi ..........إلخ.وهناك دراسات أخرى تربط بين أملاح الصوديوم (مثل
كلوريد الصوديوم )وأمراض القلب والأوعية الدموية Cardiovascular
diseases ،هذه الأماح تحل محل أملاح الكالسيوم
والمغنسيوم في الماء العسر أثناء إزالة العسر بالتبادل الأيوني .








ومن الأرجح أنه لا توجد علاقة مباشرة بين محتوى
الماء من الكالسيوم وما نسب إليه، نظرا لقلة الكمية عادة مقارنة بما يصل الجسم
الأنسان عن طريق الغذاء .ثم إنه ليس بالضرورة أن يستفاد من الكالسيوم الموجود
بالطعام والشراب (not bio available )
لعوامل خارجية عن نطاق هذا المقرر.