تقارير

معايير الحكم على جودة المياه وصلاحيتها للشرب أو للاستخدام المنزلي والزراعي والصناعي

إعداد: أ.د.عطية الجيار

أستاذ بمعهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية

يمكن اعتبار جودة المياه كمقياس لمدى ملاءمة المياه لاستخدام معين بناءً على الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية المختارة، وتُقاس جودة المياه بعدة عوامل مثل تركيز الأكسجين المذاب، ومستويات البكتيريا، وكمية الملح (أو الملوحة)، أو كمية المادة المعلقة في الماء (العكارة).

تابعونا على قناة الفلاح اليوم

تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك

في بعض المسطحات المائية، يمكن أيضا قياس تركيز الطحالب المجهرية وكميات المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والمعادن الثقيلة والملوثات الأخرى لتحديد جودة المياه. على الرغم من استخدام القياسات العلمية لتحديد جودة المياه، فليس من السهل القول إن المياه جيدة أو أن المياه سيئة.

لذلك، يتم التحديد عادةً بالنسبة للغرض من المياه – هل هو للشرب أم للري أم لغرض آخر؟ يمكن أن تشكل جودة المياه الرديئة خطرا على صحة الناس، ويمكن ايضا أن تشكل جودة المياه الرديئة مخاطر صحية على النظم البيئية.

تسلط هذه المقالة الضوء على الجوانب الاتية: 1. نظرة عامة – 2. الاستهلاك البشري- 3. الاستخدام الصناعي والمنزلي – 4. جودة المياه البيئية – 5. القياسات (5.1 أخذ العينات – 5.2 الاختبارات – 5.3 التحليل الكيميائي – 5.4. المتابعة – 5.5 مؤشرات المياه – 5.6 المعايير – 6.  مؤشرات جودة المياه وتطبيقها (6.1. اختيار معايير جودة المياه – 6.2. تاريخ مؤشر جودة المياه – 6.3. تعريف WQI – 6.4. تطبيق WQI ) – 7. الاستنتاجات.

اقرأ المزيد: الضوابط الحاكمة لصلاحية المياه للري

1ـ نظرة عامة

تشير جودة المياه إلى الخصائص الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية للمياه بناءً على معايير استخدامها، حيث يتم استخدامه بشكل متكرر بالرجوع إلى مجموعة من المعايير التي يمكن على أساسها تقييم الامتثال، الذي يتحقق عموما من خلال معالجة المياه.

تنقل المعايير الأكثر شيوعا المستخدمة لمراقبة جودة المياه وتقييمها صحة النظم البيئية، وسلامة الاتصال البشري، وحالة مياه الشرب. إن وجودة المياه لها تأثير كبير على إمدادات المياه وفي كثير من الأحيان تحدد خيارات الإمداد.

يتم تحديد معايير جودة المياه من خلال الاستخدام المقصود، ويميل العمل في مجال جودة المياه إلى التركيز على المياه التي يتم معالجتها من أجل صلاحيتها للشرب أو للاستخدام الصناعي / المنزلي / الزراعى، أو استعادة (بيئة / نظام بيئي، بشكل عام لصحة الإنسان / الحياة المائية.

اقرأ المزيد: جودة الماء والعلف والكتاكيت في مزارع الدواجن

2ـ الاستهلاك البشري

تشمل الملوثات التي قد تكون في المياه غير المعالجة الكائنات الحية الدقيقة مثل الفيروسات والبروتوزوا والبكتيريا؛ الملوثات غير العضوية مثل الأملاح والمعادن؛ الملوثات الكيميائية العضوية من العمليات الصناعية واستخدام البترول؛ مبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب؛ والملوثات المشعة. تعتمد جودة المياه على الجيولوجيا المحلية والنظام البيئي.

وكذلك الاستخدامات البشرية مثل مياه الصرف الصحي، والتلوث الصناعي، واستخدام المسطحات المائية كمشتت للحرارة. تحد وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) من كميات بعض الملوثات في مياه الصنبور التي توفرها أنظمة المياه العامة الأمريكية.

يخول قانون مياه الشرب الآمنة وكالة حماية البيئة لإصدار نوعين من المعايير: 1) المعايير الأولية تنظم المواد التي يحتمل أن تؤثر على صحة الإنسان، و2) المعايير الثانوية تحدد الصفات الجمالية، تلك التي تؤثر على الذوق أو الرائحة أو المظهر. تضع لوائح إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) حدودًا للملوثات في المياه المعبأة.

قد يُتوقع بشكل معقول أن تحتوي مياه الشرب، بما في ذلك المياه المعبأة في زجاجات، على كميات صغيرة على الأقل من بعض الملوثات. إن وجود هذه الملوثات لا يشير بالضرورة إلى أن الماء يشكل خطراً على الصحة. في المناطق الحضرية حول العالم، تُستخدم تقنية تنقية المياه في أنظمة المياه البلدية لإزالة الملوثات من مصدر المياه (المياه السطحية أو الجوفية) قبل توزيعها على المنازل والشركات والمدارس والمستفيدين الآخرين.

المياه المسحوبة مباشرة من مجرى أو بحيرة أو خزان جوفي والتي لم تتم معالجتها ستكون ذات جودة غير مؤكدة من حيث صلاحيتها للشرب. المجتمعات التي تفتقر إلى خدمات مياه الشرب النظيفة معرضة لخطر الإصابة بالأمراض التي تنقلها المياه والأمراض المرتبطة بالتلوث مثل الكوليرا والإسهال والدوسنتاريا والتهاب الكبد أ والتيفوئيد وشلل الأطفال. غالبا ما تكون هذه المجتمعات في مناطق منخفضة الدخل، حيث يتم تصريف مياه الصرف الصحي البشرية في قناة تصريف قريبة أو تصريف المياه السطحية دون معالجة كافية، أو تُستخدم في الري الزراعي.

اقرأ المزيد: جهاز لمراقبة جودة المياه ومنع نفوق الأسماك فى المزارع بدمياط

3ـ الاستخدام الصناعي والمنزلي

قد تؤثر الأيونات الذائبة على ملاءمة الماء لمجموعة من الأغراض الصناعية والمنزلية. أكثرها شيوعا هو وجود الكالسيوم والمغنيسيوم اللذين يتداخلان مع عمليات التنظيف بالصابون، ويمكنهما تكوين رواسب صلبة من الكبريتات والكربونات اللينة في سخانات المياه أو الغلايات. يمكن تخفيف الماء العسر لإزالة هذه الأيونات.

4ـ جودة المياه البيئية

ترتبط جودة المياه البيئية، التي تسمى أيضا جودة المياه المحيطة، بالمسطحات المائية مثل البحيرات والأنهار والمحيطات، وتختلف معايير جودة المياه للمياه السطحية بشكل كبير بسبب اختلاف الظروف البيئية والنظم البيئية والاستخدامات البشرية.

يمكن أن تشكل المواد السامة والأعداد الكبيرة من بعض الكائنات الحية الدقيقة خطرا على الصحة لأغراض غير الشرب مثل الري والسباحة وصيد الأسماك والتجديف وركوب القوارب والاستخدامات الصناعية. قد تؤثر هذه الظروف أيضا على الحياة البرية، التي تستخدم الماء للشرب. وفقا لوكالة حماية البيئة، تحدد قوانين جودة المياه بشكل عام حماية مصايد الأسماك والاستخدام الترفيهي وتتطلب، كحد أدنى، الاحتفاظ بمعايير الجودة الحالية.

هناك بعض الرغبة بين الجمهور لإعادة المسطحات المائية إلى ظروف ما قبل الصناعة. تركز معظم القوانين البيئية الحالية على تحديد استخدامات معينة لجسم مائي. في بعض البلدان تسمح هذه التعيينات ببعض تلوث المياه طالما أن نوعا معينا من التلوث غير ضار بالاستخدامات المحددة.

بالنظر إلى التغيرات في المناظر الطبيعية (على سبيل المثال، تطوير الأراضي، والتحضر، وإزالة قطع الأشجار في مناطق الغابات) في مستجمعات المياه للعديد من مسطحات المياه العذبة، فإن العودة إلى الظروف البكر ستكون تحديا كبيرا. في هذه الحالات، يركز علماء البيئة على تحقيق أهداف الحفاظ على النظم البيئية الصحية وعلى حماية مجموعات الأنواع المهددة بالانقراض وحماية صحة الإنسان.

اقرأ المزيد: الصرف الزراعي وإمكانية استخدام المياه

5ـ القياسات

ينعكس تعقيد جودة المياه كموضوع في العديد من أنواع قياسات مؤشرات جودة المياه. يتم إجراء بعض قياسات جودة المياه بدقة أكبر في الموقع، لأن الماء موجود في حالة توازن مع محيطه. تشمل القياسات التي يتم إجراؤها عادةً في الموقع وفي اتصال مباشر مع مصدر المياه المعني درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والأكسجين المذاب، والتوصيل، وإمكانية تقليل الأكسجين (ORP)، والتعكر، والعمق.

5.1 أخذ العينات: غالبا ما يتم إجراء قياسات أكثر تعقيدا في المختبر تتطلب جمع عينة من المياه وحفظها ونقلها وتحليلها في مكان آخر. تعانى عملية أخذ عينات المياه مشكلتين مهمتين:

1) المشكلة الأولى هي مدى تمثيل العينة لمصدر المياه محل الاهتمام. تختلف مصادر المياه مع الوقت والموقع. قد يختلف قياس الفائدة بشكل موسمي أو من النهار إلى الليل أو استجابة لبعض نشاط الإنسان أو التجمعات الطبيعية للنباتات والحيوانات المائية.

اقرأ المزيد: كيفية إدارة المياه في أحواض المزارع السمكية؟

قد يختلف قياس الاهتمام باختلاف المسافات من حدود المياه مع الغلاف الجوي الذي يعلوها والتربة الكامنة أو المحصورة. يجب أن يحدد جهاز أخذ العينات ما إذا كان وقت واحد وموقع واحد يلبي احتياجات التحقيق، أو إذا كان استخدام المياه موضع الاهتمام يمكن تقييمه بشكل مرض من خلال القيم المتوسطة لأخذ العينات عبر الوقت والموقع، أو إذا كانت القيم القصوى والحد الأدنى الحرجة تتطلب قياسات فردية على مدى النطاق من الأوقات أو المواقع أو الأحداث.

يجب أن يضمن إجراء جمع العينات الترجيح الصحيح لأوقات أخذ العينات الفردية والمواقع التي يكون فيها المتوسط مناسبًا. عند وجود القيم القصوى أو الدنيا الحرجة، يجب تطبيق الأساليب الإحصائية على التباين الملحوظ لتحديد عدد كافٍ من العينات لتقييم احتمالية تجاوز تلك القيم الحرجة.

2) تحدث المشكلة الثانية عندما تتم إزالة العينة من مصدر المياه وتبدأ في إنشاء توازن كيميائي مع محيطها الجديد – حاوية العينة. يجب أن تكون حاويات العينات مصنوعة من مواد ذات الحد الأدنى من التفاعل مع المواد المراد قياسها؛ والتنظيف المسبق لحاويات العينات أمر مهم.

قد تذوب عينة الماء جزءا من حاوية العينة وأي بقايا على تلك الحاوية، وقد تمتص المواد الكيميائية المذابة في عينة الماء في حاوية العينة وتبقى هناك عند سكب الماء للتحليل. قد تحدث تفاعلات فيزيائية وكيميائية مماثلة مع أي مضخات أو أنابيب أو أجهزة وسيطة مستخدمة لنقل عينة الماء إلى حاوية العينة.

عادة ما يتم الاحتفاظ بالمياه التي يتم جمعها من الأعماق تحت السطح بضغط جوي منخفض؛ لذلك سوف يتجمع الغاز المذاب في الماء في الجزء العلوي من الحاوية. قد يذوب غاز الغلاف الجوي فوق الماء أيضا في عينة الماء. قد تتغير توازنات التفاعل الكيميائي الأخرى إذا تغيرت درجة حرارة عينة الماء. قد تستقر الجسيمات الصلبة المقسمة بدقة والتي سبق تعليقها بسبب اضطراب المياه في قاع حاوية العينة، أو قد تتكون الطور الصلب من النمو البيولوجي أو الترسيب الكيميائي.

اقرأ المزيد: وزير الري: نستورد 54% من المياه الافتراضية.. ونعيد استخدام 42% من المياه المتجددة

الكائنات الحية الدقيقة داخل عينة الماء قد تغير كيميائيا تراكيز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والمركبات العضوية. قد يؤدي تغيير تركيزات ثاني أكسيد الكربون إلى تغيير درجة الحموضة وتغيير قابلية الذوبان في المواد الكيميائية ذات الأهمية. تعتبر هذه المشكلات مصدر قلق خاص أثناء قياس المواد الكيميائية التي يُفترض أنها مهمة عند تركيزات منخفضة جدًا.

5.2 الاختبارات: بعد أحداث مثل الزلازل وأمواج تسونامي، هناك استجابة فورية من قبل وكالات الإغاثة حيث تجري عمليات الإغاثة لمحاولة استعادة البنية التحتية الأساسية وتوفير العناصر الأساسية الضرورية للبقاء والتعافي اللاحق.

يزداد خطر الإصابة بالمرض بشكل كبير بسبب الأعداد الكبيرة من الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من بعضهم البعض، وغالبا في ظروف مزرية وبدون صرف صحي مناسب. بعد وقوع كارثة طبيعية فيما يتعلق باختبار جودة المياه، هناك آراء واسعة النطاق حول أفضل مسار للعمل يمكن اتخاذه ويمكن استخدام مجموعة متنوعة من الأساليب.

المعلومات الأساسية لنوعية المياه التي يجب معالجتها في حالات الطوارئ وهي المؤشرات البكتريولوجية للتلوث البرازي، وبقايا الكلور الحر، ودرجة الحموضة، والعكارة، وربما الموصلية / المواد الصلبة الذائبة الكلية، وهناك العديد من طرق إزالة التلوث. بعد الكوارث الطبيعية الكبرى قد يمر وقت طويل قبل أن تعود جودة المياه إلى مستويات ما قبل وقوع الكارثة.

على سبيل المثال، في أعقاب تسونامي المحيط الهندي عام 2004، قام المعهد الدولي لإدارة المياه (IWMI) ومقره كولومبو بمراقبة تأثيرات المياه المالحة وخلص إلى أن الآبار استعادت جودة مياه الشرب قبل تسونامي بعد عام ونصف من الحدث. وضع IWMI بروتوكولات لتنظيف الآبار الملوثة بالمياه المالحة؛ تم اعتمادها رسميا لاحقا من قبل منظمة الصحة العالمية كجزء من سلسلة إرشادات الطوارئ (منظمة الصحة العالمية).

5.3 التحليل الكيميائي: إن أبسط طرق التحليل الكيميائي هي تلك التي تقيس العناصر الكيميائية بغض النظر عن شكلها، ويشير التحليل الأولي للأكسجين (O)، على سبيل المثال، إلى تركيز 890 جم / لتر (جرام لكل لتر) من عينة الماء لأن الأكسجين يحتوي على 89٪ من كتلة جزيء الماء (H2O).

يجب أن تفرق الطريقة المختارة لقياس الأكسجين المذاب بين الأكسجين ثنائي الذرة والأكسجين مجتمعين مع العناصر الأخرى، ويجب أن يأخذ تحليل المياه للمعادن الثقيلة في الاعتبار جزيئات التربة المعلقة في عينة الماء. قد تحتوي جزيئات التربة المعلقة على كميات قابلة للقياس من المعدن.

على الرغم من أن الجزيئات لا تذوب في الماء فقد يستهلكها الأشخاص الذين يشربون الماء، قد تؤدي إضافة حمض إلى عينة ماء لمنع فقد المعادن الذائبة إلى حاوية العينة إلى إذابة المزيد من المعادن من جزيئات التربة العالقة.

اقرأ المزيد: وزير الري: تحديات عديدة يواجهها قطاع المياه بمصر مثل النمو السكاني والتغير المناخي

مع ذلك قد يؤدي ترشيح جزيئات التربة من عينة الماء قبل إضافة الحمض إلى فقد المعادن الذائبة في المرشح، وتعد تعقيدات التمييز بين الجزيئات العضوية المتشابهة أكثر صعوبة.

قد يكون إجراء هذه القياسات المعقدة مكلفا، ونظرا لأن القياسات المباشرة لجودة المياه يمكن أن تكون باهظة الثمن، يتم إجراء برامج المتابعة المستمرة وإصدار النتائج من قبل الوكالات الحكومية. ومع ذلك هناك برامج تطوعية محلية وموارد متاحة لبعض التقييمات العامة، تشمل الأدوات المتاحة لعامة الناس مجموعات الاختبار في الموقع، وإجراءات التقييم البيولوجي.

5.4. المتابعة: على الرغم من أن جودة المياه عادة ما يتم أخذ عينات منها وتحليلها في المختبرات، إلا أنه منذ أواخر القرن العشرين كان هناك اهتمام عام متزايد بجودة مياه الشرب التي توفرها أنظمة البلدية. طورت العديد من مرافق المياه أنظمة لجمع البيانات في الوقت الفعلي حول جودة مياه المصدر.

في أوائل القرن الحادي والعشرين، تم نشر مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار وأنظمة المراقبة عن بعد لقياس درجة الحموضة والعكارة والأكسجين المذاب وغيرها من المعايير. كما تم تطوير بعض أنظمة الاستشعار عن بعد لرصد جودة المياه المحيطة في الأنهار ومصبات الأنهار والمسطحات المائية الساحلية.

5.5 مؤشرات المياه.

5.5.1. المؤشرات البيئية.

5.5.1.1. المؤشرات الفيزيائية.

1) درجة حرارة الماء.

2) التوصيل النوعي أو التوصيل الكهربائي (EC).

3) إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS).

4) الشفافية أو العكارة.

5) رائحة الماء.

6) لون الماء.

7) طعم الماء

5.5.1.2. المؤشرات الكيميائية.

1) إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS).

2) الرقم الهيدروجيني.

اقرأ المزيد: هل نملك رفاهية تصدير المياه؟

3) البيوكيميائي على الأكسجين (BOD).

4) الأكسجين الكيميائي (COD).

5) الأكسجين المذاب (DO).

7) الصلابة الكلية (TH).

8) المعادن الثقيلة.

9) النترات.

10) الفوسفات.

11) المبيدات.

12) السطحي.

13) القلوية.

5.5.1.3. المؤشرات البيولوجية.

1) Ephemeroptera.

2) Plecoptera.

3) مولوسكا.

4) Trichoptera.

5) الإشريكية القولونية (E. coli).

6) بكتيريا القولون.

7) Pimephales promelas.

8) قنفذ البحر.

5.6 المعايير.

اقرأ المزيد: الصرف الزراعي وإمكانية استخدام المياه

عند وضع المعايير، تتخذ الوكالات قرارات سياسية وفنية / علمية بناءً على كيفية استخدام المياه، وفي حالة المسطحات المائية الطبيعية، تقدم الوكالات أيضا بعض التقديرات المعقولة للظروف الأصلية. سوف تختلف المسطحات المائية الطبيعية استجابة للظروف البيئية للمنطقة، حيث يتأثر تكوين المياه بالسمات الجيولوجية المحيطة، والرواسب، وأنواع الصخور، والتضاريس، والهيدرولوجيا، والمناخ.

يعمل علماء البيئة والكيمياء الجيولوجية المائية على تفسير المعلمات والظروف البيئية التي تؤثر على جودة المياه في المنطقة، والتي بدورها تساعد في تحديد مصادر ومصائر الملوثات.

يعمل المحامون البيئيون وواضعو السياسات على تحديد التشريعات بقصد الحفاظ على المياه بجودة مناسبة للاستخدام المحدد. هناك تصور عام آخر لنوعية المياه وهو الخاصية البسيطة التي توضح ما إذا كانت المياه ملوثة أم لا.

في الواقع، تعد جودة المياه موضوعًا معقدا، ويرجع ذلك جزئيا إلى أن الماء هو وسيط معقد مرتبط ارتباطا وثيقا بالبيئة والجيولوجيا والأنشطة البشرية في المنطقة، وتعد الأنشطة الصناعية والتجارية (مثل التصنيع والتعدين والبناء والنقل) سببا رئيسيا لتلوث المياه مثل الجريان السطحي من المناطق الزراعية والجريان السطحي في المناطق الحضرية وتصريف مياه الصرف الصحي المعالجة وغير المعالجة.

نشرت منظمة الصحة العالمية (WHO) مبادئ توجيهية لجودة مياه الشرب (GDWQ)، كما نشرت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) إرشادات بشأن النفايات السائلة.

6ـ مؤشرات جودة المياه وتطبيقها

تشير مؤشرات جودة المياه (WQIs) إلى مجموعة من بيانات معلمات جودة المياه التي تتجمع لإنتاج قيمة واحدة لجودة المياه، مما يقلل من كمية البيانات الهائلة في تعبير بسيط وسهل. أيضا تمكين مقارنات حالة جودة المياه لمواقع مختلفة وفي أوقات مختلفة، مما سيساعد في النهاية على إبلاغ حالة جودة المياه للإدارة والجمهور بطريقة بسيطة، قبل إنشاء النموذج الرياضي المناسب وتطويره.

يجب أن تكون هناك عملية تقييم ومراجعة ودراسة تحديات وقيود النماذج المطورة الحالية ذات الطبيعة المماثلة. بشكل عام، يتم استخدام خمس خطوات شائعة في مناهج حساب WQI : (: (1 اختيار المعلمة، (2) تحويل البيانات من نظام حدودي إلى نظام بدون أبعاد، (3) إنشاء مؤشرات فرعية، و (4) الحساب النهائي يسجل WQI باستخدام تجميع المؤشرات الفرعية.

يعد تلوث المياه السطحية مشكلة رئيسية في جميع أنحاء العالم، ويرتبط بالملوثات البيولوجية والكيميائية واسعة النطاق. يتم تعريف الضغوط الرئيسية على النظم الإيكولوجية المائية على النحو التالي: (1) الضغوط المورفولوجية المائية واستخراج المياه، (2) مصادر التلوث المنتشرة – وأهمها الزراعة وهطول الأمطار في الغلاف الجوي، (3) مصادر التلوث – خاصة الصناعة وإنتاج الطاقة [2]. السبب الأساسي للتحقيق في الظروف الهيدرومورفولوجية هو توسيع المعرفة حول الضغوط والتأثيرات المائية المورفولوجية الناجمة عن العمليات الطبيعية والأنشطة البشرية المختلفة. تعتبر الحالة الهيدرومورفولوجية مهمة جدا لإنشاء موطن آمن في النظام المائي.

اقرأ المزيد: مشروع تأهيل الترع من عدالة توزيع المياه إلى شكاوى المزارعين وأخطاء التنفيذ

يرتبط تقييم الخصائص الهيدرومورفولوجية ارتباطا وثيقا بالبيانات البيولوجية والفيزيائية والكيميائية لتقييم الظروف البيئية للمياه. لتقليل المخاطر المحتملة للصحة العامة من الضروري التعرف على مصدر التلوث ووضع استراتيجية إدارة مناسبة.

يمكن أن تتأثر جودة المياه بمصادر التلوث، وإن كمية ونوع الشوائب الموجودة في الماء مسؤولان بشكل كبير عن ملاءمة الماء لأي استخدام، حيث تكون هذه الشوائب بطريقة ما تؤثر على الاستخدام المطلوب. يتم تصنيف الشوائب المختلفة في الماء إلى فيزيائية وكيميائية وبيولوجية، ويتم التعبير عنها من خلال معايير التلوث.

لتحديد درجة وحالة التلوث في أي نهر ، يجب أن يراقب باستمرارجودة المياه، ولذلك تم وصف ملاءمة مصادر المياه للاستهلاك المتنوع (إمدادات المياه العامة، والري، والعمليات الصناعية) في مؤشرات جودة المياه (WQI). يعد WQI أحد أكثر الأدوات فعالية لوصف حالة المياه وتحديد مدى ملاءمتها للاستخدامات المختلفة.

يستخدم WQI البيانات المتعلقة بجودة المياه ويساعد في تعديل السياسات البيئية المصممة من قبل الوكالات البيئية، ومن ثم أثبت WQI أنه طريقة سهلة لتوفير المعلومات عن المواطنين وصانعي السياسات.

اقرأ المزيد: الزراعة المستدامة وعلاقتها بالمياه

الهدف الأساسي من WQI هو إعطاء قيمة واحدة لجودة المياه عن طريق تحويل البيانات الموجودة على المكون وتركيزاتها في عينة إلى رقم فريد، وسيكون من السهل المقارنة بين مختلف عينات لجودتها بناءً على قيمة مؤشر كل عينة. تعمل WQIs عن طريق تكثيف المتغيرات المختارة في درجة مفردة بدون وحدة، مما يسمح بملاحظة التغيرات في الماء بمرور الوقت أو المقارنات بين المسطحات المائية المختلفة ..

هناك طريقتان لصياغة WOI :  (1) المؤشرات التي لها نطاق متزايد ، حيث تزداد أرقام المؤشر (القيمة) مع درجة التلوث (مؤشرات تلوث المياه). (2) المؤشرات آخذة في التناقص حيث تنخفض فيه أرقام المؤشر (القيمة) مع درجة التلوث (مؤشرات جودة المياه).

 جودة المياه (WQ) هو مصطلح عام يشير فيه إلى تلوث المياه وأنه غير مرغوب فيه. بشكل عام، غالبا ما يتم تصميم أنظمة WOI لعرض الحد الأقصى لعدد 100 (المقابل للمياه غير المتأثرة) والحد الأدنى من الصفر (شديد التلوث أو ماء غير مناسب لأي استخدام).

6.1. اختيار معايير جودة المياه: تعد معلمات جودة المياه أهم مكون في أي WQI. هناك ثلاثة أنظمة قابلة للتطبيق على اختيار المعلمة عمليا. يتم تعريف هذه الأنظمة على النحو التالي:

(1) النظام الثابت: في هذا النظام ، تعد معلمات مصمم WQI هي المجموعة الأكثر ملاءمة اللازمة لحساب درجة المؤشر النهائية، حيث يقتصر WQI على هذه المعلمات الثابتة فقط. ولهذا التقييد، فإن النظام صارم، لذا سيكون مشكلة شائعة لمعظم المستخدمين. لا يمكن أن تسمح صلابة النظام الثابت بمعلمات جديدة، حتى لو أصبح من المهم والضروري إضافة معلمة جديدة.

(2) النظام المفتوح: يسمح النظام للمستخدم بدمج اختياره واحتياج المعلمات، وهذا النظام أكثر مرونة ويزيل الصلابة التي تحدث في النظام الأول. يواجه النظام المفتوح مشكلة في مقارنة نتائج WQI من مواقع المراقبة المختلفة. عند استخدام متغير مشابه يفرضه المستخدم، فمن غير المناسب استخدام نظام مفتوح كأدوات مقارنة، خاصة عند إنشاء مصفوفات بناءً على تصنيف جودة المياه وظروف التلوث.

(3) النظام المختلط هو مزيج من كل من الأنظمة الثابتة والمفتوحة. يحتوي هذا النظام على المعلمات الثابتة الأساسية المطلوبة لحساب المؤشر النهائي والمعلمات الجديدة التي يمكن تقديمها بناءً على قرارات المستخدم.

اقرأ المزيد: تحسين استهلاك المياه باستخدام المحاصيل

2.1. الخطوات الشائعة لتطوير أي WQI: لتطوير WQI، يتم تطبيق الخطوات الأربع التالية:

  1. اختيار المعامل.
  2. تحويل المعلمات التي لها وحدات وأبعاد مختلفة إلى مقياس مشترك.
  3. تعيين الأوزان لجميع المعلمات.
  4. يتم تجميع المؤشرات الفرعية لإنتاج درجة مؤشر.

2.2. تبرير استخدام WQI: يتم الاهتمام بمؤشرات جودة المياه لاستخدامها في المقام الأول لتقييم بيانات مراقبة جودة المياه، مما يسمح بتفسير كبير لنتائج المياه، خاصة عندما تكون تركيزات الملوثات أقل من معايير جودة المياه.

بشكل عام، يمكن أن يستبعد WQI تماما أهمية تكرار أخذ العينات المستخدمة في مراقبة جودة المياه، وتساعد مؤشرات جودة المياه مواقع الخبراء على فصل بيانات المراقبة في سياق أكبر وتسمح لصانعي القرار الإداري بتقييم فعالية البرامج التنظيمية وإبلاغ الجمهور بالمعلومات المتعلقة بجودة المياه بشكل مفهوم وسهل.

خدمت المؤشرات تقريبا جميع أغراض برامج المراقبة مثل؛ جودة المياه وتقييمها ومعالجتها واستخدامها والإعلام العام وبرامج البحث والتطوير والتخطيط البيئي.

6.2. تاريخ مؤشر جودة المياه: في عام 1965 أوصت لجنة من اللجنة الاستشارية العلمية للرئيس المعني بالتلوث البيئي بتحفيز تطوير طريقة علمية لتعيين مؤشر رقمي للكشف عن تلوث المياه الكيميائي، وتعلن لوحة أن الطريقة يجب أن تكون حساسة لمجموعة متنوعة من الملوثات الكيميائية. نتيجته تتناسب تقريبا مع الآثار غير المرغوب فيها لتلوث المياه على الإنسان أو الحياة المائية.

سيسمح المؤشر بالعديد من التغييرات التالية في جودة المياه، وأدى هذا البيان إلى قيام Horton بنشر أول مؤشر لجودة المياه (WQI). منذ ذلك اليوم أصبح WQIs أصبحت أداة شائعة وفعالة في تقييم جودة المياه في المسطحات المائية المختلفة في جميع أنحاء العالم.

اقترح آخرون فهرسا يعتمد على نظام تصنيف جودة المياه. يحتوي المؤشر على تعبير رقمي عن درجة التلوث. يأخذ في الاعتبار الملوثات المختلفة الموجودة في نفس الوقت. ومع ذلك، فإن قياس كل ملوث بطريقة منفصلة، فإن مؤشر PATRI، على عكس مؤشر Horton وNSFI، له نطاق متزايد مع التلوث. تراوح مقياس الفهرس من 0 للجودة الجيدة (أو لا تلوث) إلى 15 أو أكثر لسوء الجودة.

اقرأ المزيد: الري الناقص لتقليل استخدام المياه للزراعة

صمم دينيوس WQI لتقييم نفقات التحكم في تلوث المياه كجزء من نظام العد الاجتماعي، ويستخدم هذا الفهرس معادلات مباشرة لحساب دوال الفهرس الفرعي، ويمكن أن يستوعب المؤشر استخدامي المياه من خلال تطبيق وظائف الفهرس الفرعي والأوزان في تجميع المؤشر النهائي. يمكن أن يكون مؤشر Stoner مناسبا لاستخدامات المياه الأخرى أيضا.

اقترح مؤشر دينيوس الثاني في عام 1987 [24] فهرس مضاعف يستخدم لتجميع الملوثات معا في نظام واحد، حيث تتضمن طريقة دلفي سبع مجموعات من علماء جودة المياه، ويمكن استخدام مؤشر الصيغة لتقييم مستوى التلوث في المياه العذبة.

يتعامل مؤشر سميث 1990 [25] مع أربعة استخدامات للمياه، والتي تشمل استخدام الاتصال وعدم الاتصال (1) عام، (2) الاستحمام العام المنتظم، (3) إمدادات المياه، (4) تفريخ الأسماك. تتضمن صياغة الفهرس باستخدام طريقة دلفي، واختيار المعلمات لكل نوع من المياه، وتطوير مؤشرات فرعية، وتعيين أوزان للمعامل المحدد.

CCMEWQI: يقدم مجلس وزراء البيئة الكندي مؤشر جودة المياه إطارًا رياضيًا لتقييم ظروف جودة المياه المحيطة بالنسبة لأهداف جودة المياه.

يتكون المؤشر من ثلاثة عناصر أساسية: (1) يشير النطاق إلى عدد المتغيرات التي لم تحقق أهداف جودة المياه؛ (2) يشير التكرار إلى عدد المرات التي لم يتم فيها تحقيق الأهداف؛ (3) السعة تمثل المقدار الذي لا يتم تحقيق الأهداف به. يتراوح ناتج المؤشر من 0 إلى أسوأ جودة للمياه، ويشير 100 إلى أفضل جودة. هذه الأرقام مقسمة إلى خمس فئات لتسهيل العرض.

6.3- تعريف WQI: يشير مؤشر هورتن لجودة المياه على أنه “تصنيف عام يعكس التأثير المركب كجودة العديد من خصائص الجودة الفردية.” لا يزال مؤشر هورتن يستخدم لرصد المياه السطحية كطريقة نظرية بديلة للتصنيف. يتضمن المؤشر 10 متغيرات شائعة لنوعية المياه. ميزة مؤشر Horton هي أنه طريقة بسيطة وسهلة لحساب المؤشر من أوزان وتصنيفات المعلمات المختلفة.

مؤشر Dinius مثل مؤشر Horton وNSFWQI، والذي كان له مقياس متناقص، ويتم التعبير عن قيم المؤشر كنسبة مئوية من جودة المياه المثالية ، والتي تتوافق مع 100٪. يمكن لميزة المؤشر قياس تكاليف وتأثير جهود مكافحة التلوث.

مع ذلك، فإن المؤشر له متغيرات محدودة تعكس الوضع الفعلي لنوعية المياه. يتضمن هذا المؤشر 11 متغيرا لستة استخدامات للمياه؛ إمدادات المياه العامة، والترفيه، والأسماك، والمحار، والزراعة والصناعة.

اقرأ المزيد: ميكروبيولوجيا التربة وعلاقتها بإنتاجية المياه

لقد تم تطوير WQIs لمختلف درجات المياه للاستخدامات المفيدة المختلفة. بناءً على متطلبات جودة المياه المتشابهة أكثر أو أكثر: (1) الاستحمام، والسباحة، (2) إمدادات المياه العامة، (3) الزراعة، (4) الصناعة، (5) تربية الأسماك، والحياة البرية، وركوب القوارب وغيرها من الأنشطة الترفيهية غير المتصلة.

CCME WQI: قام المجلس الكندي لوزراء البيئة CCME، الذي تمثله السلطات القضائية الكندية، بتعديل مؤشر جودة المياه في كولومبيا البريطانية لإنشاء CCMEWQI، والذي يمكن تطبيقه من قبل العديد من وكالات المياه في العديد من البلدان المختلفة.

يعتمد CCMEWQI على ثلاثة عوامل؛ (1) النطاق (F1)، (2) التردد (F2)، (2) السعة (F3) لإنتاج رقم واحد بدون وحدة يشير في النهاية إلى جودة المياه الإجمالية من خلال استخدام القيمة المتوقعة لكل متغير تم اختياره للدليل المحسوب. تم تعديل CCMEWQI؛ تم إجراء طريقة التجميع في CCMEWQI من خلال الجمع بين العوامل الثلاثة (f1 ، f2 ، f3 ،) جذر متوسط التربيع.

بالمقارنة، تم حساب CCMEWQI المعدلة من خلال الجمع بين العوامل الثلاثة باستخدام دالة المتوسط الهندسي. وجد CCME، أن حفظ علامة الجمع في معادلة CCME WQI (تجميع الجذر-المتوسط-التربيع) لم يغير الموقف. بعد هذا الفكر، تم تقديم WQI جديد بناءً على تعديل CCMEWQI.

WQI العراقي 2020 صممت مجموعة من الباحثين العراقيين مؤشر جودة المياه العراقي لتقييم مدى ملاءمة النهر للشرب، ويعتبر هذا المؤشر خطوة أولى لإنشاء مؤشر شامل لجودة المياه للعراقيين سطح الماء. تم استخدام طريقة دلفي، ويشتمل السائل على 44 خبيرا في إدارة جودة المياه وطلب منهم تقييم 10 معايير فقط من 27 معيارا لجودة المياه.

وفقا للوحة التوصية، تم اختيار 6 معاملات فقط للفهرس: إجمالي المواد الصلبة الذائبة، والطلب على الأكسجين الكيميائي، والأكسجين الذائب، والصلابة الكلية، والقوليفورم الكلي والكلوريد، وتم إعطاء الأوزان لكل معلمة. تم أخذ المؤشر الفرعي لكل معلمة من خلال متوسط المنحنى الذي يمثل اختلاف مستوى جودة المياه على مقياس من 0-100.

6.4. تطبيق WQI: تمت مراجعة 30 مؤشر جودة WQI تم تطويرها واستخدامها في مناطق مختلفة من جميع أنحاء العالم بناءً على الخطوات الأربع المشتركة المستخدمة في الماضي لتطوير WQI. في الوقت نفسه، استعرضت هذه الدراسة أكثر من غيرها طبقت المؤشرات في دولة مختلفة، مع التركيز على الأوراق العراقية في السنوات الأربع الماضية. CCME هو أكثر المؤشرات المختارة لتقييم جودة المياه في مدن مختلفة في العراق. يمكن أن يتضمن العديد من المتغيرات ومرونته في اختيار المعايير أو المعايير ولديه حساسية منخفضة للبيانات المفقودة.

اقرأ المزيد: أستاذ أراضي بزراعة القاهرة: تبطين الترع يوفر 7 مليار متر مكعب من المياه لاستصلاح مليون فدان جديدة

7ـ الاستنتاجات

جودة المياه هي الخصائص الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية للمياه، عادة فيما يتعلق بمدى ملاءمتها لاستخدام معين. للمياه العديد من الاستخدامات مثل الترفيه والشرب ومصايد الأسماك والزراعة والصناعة، ولكل من هذه الاستخدامات المحددة معايير كيميائية وفيزيائية وبيولوجية مختلفة ضرورية لدعم هذا الاستخدام.

اقرأ المزيد: كيف تحدد صلاحية المياه لري المحاصيل والتعامل مع مشاكل الملوحة؟

تم استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات الحديثة مثل أجهزة الاستشعار وأنظمة المراقبة عن بعد لقياس درجة الحموضة والعكارة والأكسجين المذاب وغيرها من المعايير، كما تم تطوير بعض أنظمة الاستشعار عن بعد لرصد جودة المياه المحيطة في الأنهار ومصبات الأنهار والمسطحات المائية الساحلية. مؤشر جودة المياه هو تقنية مفيدة وسهلة تستخدم للإبلاغ عن البيانات المتعلقة بجودة المياه.

لقد أثبتت أنها طريقة فعالة لتقييم التغيرات الزمنية والمكانية للمياه في أي منطقة في جميع أنحاء العالم، ويمكن لمؤشرات جودة المياه تحويل كميات ضخمة وبيانات نوعية المياه المعقدة إلى قيمة واحدة بطريقة بسيطة وقابلة لإعادة الإنتاج. توضح هذه العملية التطبيق الواسع والناجح لمؤشرات جودة المياه، وأنها تساعد على استنتاج كميات كبيرة من البيانات العلمية المعقدة وتصف بوضوح جودة المياه للجمهور وصانعي القرار السياسي.

المراجع

Ameen HA 2019 Springwater quality assessment using water quality index in villages of Barwari Bala, Duhok, Kurdistan Region, Iraq. Appl Water Sci. 9 176 1–12.

 Banda TD and Kumarasamy MV 2020 Development of water quality indices (WQIs): A review. Polish J Environ Stud. 29 3 2011–21.

Dedić A, Gerhardt A, Kelly MG, Stanić-koštroman S, Šiljeg M, Stroil BK and et al. 2020 Innovative methods and science and policy to fill knowledge gaps in approaches for WFD: ideas. Wat. Solu. 3 30–42.

Kanga I S, Albachir S Ni, Mustapha N, Chikhaoui Mo, Keith S, Stephanie L and Naeem N S 2019A Systematic Review and Meta-Analysis of Water Quality Indices. J Agric Sci Technol. 9 1 1–14.

Katner, A.L., Brown, K., Pieper, K., Edwards, M., Lambrinidou, Y. and Subra, W. (2018): America’s path to drinking water infrastructure inequality and environmental injustice: The case of Flint, Michigan. The Palgrave Handbook of Sustainability; pp. 79-97.

Levallois, P. and Villanueva, C.M. (2019): Drinking water quality and human health: An editorial. International Journal of Environmental Research and Public Health; 16(631): 1-4.

 Li D and Liu S. 2018 Water quality monitoring and management: Basis, technology and case studies. Water Quality Monitoring and Management: Basis, Technology and Case Studies. Academic Press, 368.

Li, D. and Liu, S. (2018): Water quality monitoring and management basis: Technology and case studies. 1st edition, Academic Press; 368p.

Mester T, Balla D and Szabo G 2020 Assessment of Groundwater Quality Changes in the Rural Environment of the Hungarian Great Plain Based on Selected Water Quality Indicators. Water Air Soil Pollut. 231 536 1–14.

Poikane S, Salas Herrero F, Kelly MG, Borja A, Birk S and van de B W 2020 European aquatic ecological assessment methods: A critical review of their sensitivity to key pressures. Sci Total Environ 740:1–12.

Reddy, A.G.S. (2020): A text book on water chemistry: Sampling, data analysis and interpretation. Nova Science Publishers Incorporated; 570p.

Wątor K and Zdechlik R 2021 Application of water quality indices to the assessment of the effect of geothermal water discharge on river water quality – a case study from the Podhale region (Southern Pola

تابع الفلاح اليوم علي جوجل نيوز

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى