بررسی آلودگی بیولوژیکی منابع آب درحوضه گرمابدشت گرگان

مقدمه :

مخروط افکنه گرمابدشت در ۶ کیلومترى شرق گرگان و در قسمت شرقى حوزه آبریز قره­سو در زون زمین­شناسى گرگان_رشت قرار دارد و راه دسترسى به آن از طریق جاده اصلى آسفالته گرگان _على آباد است. شکل (۱) موقعیت جغرافیایی و راههای دسترسی به منطقه مورد مطالعه را نشان می­دهد.

مساحت منطقه مورد مطالعه ۷۵/۲۸ کیلومتر مربع بوده و این منطقه بین مختصات جغرافیایی΄۳۱˚۵۴ و ΄۳۷˚۵۴ طول شرقى و΄۴۶˚۳۶ و ΄۵۲˚۳۶ عرض شمالى واقع شده است. اقلیم منطقه نیمه مرطوب، میانگین سالیانه بارندگى ۷/۶۹۹ میلی­متر و میانگین سالیانه دما ۶/۱۶ درجه سانتیگراد می­باشد. در ارتفاعات جنوبى که هیدروژئولوژى منطقه گرمابدشت را تحت تأثیر قرار می­دهد، سازندهای متنوعی گسترش دارند که از قدیم به جدید شامل شیست­هاى سبز گرگان (پرکامبرین)، تشکیلات خوش ییلاق (دونین)، سازند مبارک (کربونیفر زیرین)، سازند درود (پرمین زیرین)، سازند روته (پرمین میانی)، تشکیلات شمشک (ژوراسیک زیرین) و تشکیلات لار (ژوراسیک فوقانی) می­باشد. سطح دشت از رسوبات جوان کواترنرى شامل رسوبات لسى و آبرفت­هاى رودخانه­ای پوشیده است. رودخانه گرمابدشت که از ارتفاعات جنوبى به سمت شمال در جریان است، اولین سرشاخه از رودخانه قره­سو می­باشد که از کنار روستاهاى توسکستان و خیرات عبور می­کند و مخروط افکنه مهمى را به وجود آورده که از نظر آبهاى زیرزمینى حائز اهمیت می­باشد. مخروط افکنه آبرفتى روى تشکیلات مارنى و ماسه­اى دریایى قرار گرفته و مواد تشکیل دهنده آنها از رسوبات دانه درشت نظیر قلوه­سنگ، گراول، شن و ماسه بوده که همراه با لایه­هاى رسى و سیلتى به طور متداخل قرار دارند و به علت قابلیت نفوذ خوب لایه­هاى تشکیل دهنده آنها محل اصلى بهره­بردارى و همچنین تغذیه آبهاى زیرزمینى محسوب می­شوند. جهت جریان آب زیرزمینی هم جهت با شیب توپوگرافی و از جنوب به شمال می باشد. شکل (۲) نقشه زمین­شناسی منطقه و محل­های نمونه­برداری را نشان می­دهد.

بر اساس اعلان سازمان بهداشت جهانی( WHO ۱۹۹۳)، سالانه چهار میلیون کودک بر اثر اسهال ناشی از عفونت برخاسته از آب آلوده می­میرند. اکثر باکتری­های موجود در آبهای آلوده، کلیفرم­هایی هستند که از طریق مدفوع انسان خارج می­شوند. شایع­ترین بیماری­های وابسته به آب­های کشاورزی آلوده شامل وبا، حصبه، کرم آسکاریس، آمئوبیازیس (نوعی بیماری با مولد آمیبی) جیاردیازیس و بیماری­های گوارشی ناشی از اشرشیاکلی می­باشد. محصولاتی که بیشترین خطر ابتلای بیماری­های فوق را ایجاد می­کند، سبزیجات زمینی از قبیل کلم، کاهو، توت فرنگی هستند که به صورت خام خورده می­شوند .(Reiff ۱۹۸۷)

طبق گزارش آژانس حفاظت محیط زیست(EPA,۲۰۰۱) انواع دام و ماکیان منابع اصلی تولید فضولات حیوانی هستند. اکسیژن­خواهی آلاینده­های دامی در آب می­تواند منجر به مرگ ماهیها و کاهش کیفیت آب، افزایش توربیدیتی و کدورت، مزه و بوی نامطبوع آب گردد. ارگانیزم­های بیماریزایی نظیر Salmonella, Giardia Lamblia, Cryptosporidium در فضولات حیوانی چنانچه از طریق آب وارد معده انسان شوند، امراضی مانند زخم­های پوستی و درد قفسه سینه ایجاد می­کنند. Cryptosporidium در مقابل ضدعفونی با کلرین بسیار مقاوم است و سبب بیماریهای گوارشی می­شود که در افراد سالم ۲ تا ۱۰ روز طول می­کشد اما در افرادی با سیستم ایمنی ضعیف می­تواند مهلک و کشنده باشد.

نشتی لوله­های فاضلاب، تأثیر عمده­ای روی کیفیت آب زیرزمینی دارد. فاضلاب نشتی حاوی مقادیر وسیعی از آلاینده­ها مانند باکتریها و ترکیبات آلی و غیر آلی است که می­تواند سبب آلودگی جدی آب زیرزمینی شده و به علت در بر داشتن آلاینده­هایی همچون ارگانیزم­های بیماریزا و مواد شیمیایی صنعتی و شوینده­ها مشکلاتی را برای سلامت عمومی ایجاد می­کند(  .(Cronin et al ۲۰۰۳

در بعضی شهرها، چاه­های جذبی تنها راه دفع فاضلاب هستند، در حالیکه آب زیرزمینی منبع عمده آب شرب می­باشد. در مناطقی که بخش عمده­ای از فاضلاب با تصفیه اندک و یا بدون هیچ گونه تصفیه­ای در کانال­های آب یا رودخانه تخلیه می­شود، این امر سبب آلودگی آبخوان می­گردد. نفوذ فاضلاب از طریق کانالهای آب و رودخانه­ها به ویژگی­های طبیعی منطقه مانند زمین شناسی، اقلیم، انواع صنایع موجود، میزان جمعیت بستگی دارد(Somasudaran et al ۱۹۹۳).

◊◊◊◊◊◊◊

بحث :

برای آنالیز بیولوژیکی آب، ۱۲ نمونه آب شامل ۷ نمونه از آب چاه و ۵ نمونه از آب رودخانه در آذر ماه سال ۱۳۸۴، خرداد و شهریور سال ۱۳۸۵ برداشته شد. برای نمونه برداری از بطری­های شیشه­ای دهان گشاد و از جنس شیشه مقاوم که قبلا ً در دستگاه اتوکلاو به مدت ۱۵ دقیقه در دمای ۱۲ درجه سانتیگراد استریل شده استفاده گردید. برای نمونه برداری از آب رودخانه، بطری استریل در بسته را تا ۳۰ سانتیمتر زیر آب برده، سپس در آنرا باز و خلاف جریان آب حرکت می­دهیم تا آب وارد بطری شود. در حین نمونه گیری باید از تماس ظرف با کناره آب یا بستر رود جلوگیری شود. برای نمونه برداری از آب چاه از لوازم ضدعفونی کننده استفاده شد. برای ضدعفونی کردن دهانه خروجی شیر آب که آب آن از چاه مورد نظر وارد لوله می­شود، مقداری پنبه را به الکل آغشته و آتش زده، اطراف و داخل شیر آب را ضدعفونی می­کنیم. آنگاه بلافاصله بطری استریل را از آب پر می­کنیم، به گونه­ای که حباب هوایی وارد بطری نشود. نمونه­ها بلافاصله پس از نمونه برداری در شرایط استریل، درون کلمن یخ به آزمایشگاه منتقل شد تا از طریق آزمون MPN (حداکثر تعداد کلیفرم­ها در ۱۰۰ میلی لیتر آب) مورد آزمایش قرار گیرند. با توجه به بالا بودن میزان آلودگی در آب رودخانه، آزمایش MPN به طریق ۹ لوله­ای و برای چاه که آلودگی آن کمتر است به روش ۵ لوله­ای انجام شده است. قبل از انتقال نمونه های آب به لوله­های آزمایش، محیط کشت مورد نظر (لاکتوز براث و بریلیانت گرین) آماده  می­شود. داخل محیط کشت لوله آزمایش، لوله کوچک دورهام محتوی مواد مغذی برای میکروارگانیسم­هاست. اگر در آب کلیفرم وجود داشته باشد، مواد غذایی دورهام را مصرف کرده و گاز منوکسید کربن تولید می­کند که به صورت حباب های کوچکی نمایان می­شود. بنابراین در صورت ایجاد گاز منوکسیدکربن در لوله­ها و مثبت بودن تست، احتمال آلودگی کلیفرمی وجود دارد.

آزمون MPN دارای سه مرحله است:

الف- مرحله احتمالی

نمونه های کشت شده در محیط لاکتوز براث را در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد به مدت ۴۸- ۲۴ ساعت در دستگاه انکوباتور گرماگذاری می­کنیم. در صورت مثبت بودن تست، احتمال آلودگی کلیفرمی وجود دارد.

ب- مرحله تأییدی

 نمونه های کشت شده در محیط بریلیانت گرین را در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد به مدت ۲۴ ساعت در دستگاه انکوباتور گرماگذاری می­کنیم. اگر جواب تست مثبت باشد، وجود آلودگی کلیفرمی از نوع غیر مدفوعی حتمی است. در این حالت برای بررسی وجود یا عدم وجود آلودگی مدفوعی بایستی مرحله گرماپای یا مدفوعی انجام شود.

ج- مرحله گرماپای یا مدفوعی

نمونه­ها در محیط بریلیانت گرین در دمای ۵/۴۴ درجه سانتیگراد و به مدت ۲۴ ساعت در دستگاه بن ماری گرماگذاری می­شود. چنانچه نتیجه تست مثبت باشد، نمونه آب حاوی اشرشیاکلی (E.Coli) به عنوان شاخص آلودگی کلیفرم مدفوعی می­باشد. قابل شرب یا غیر قابل شرب بودن آب در مرحله گرماپای مشخص می­شود.

جدول ۱- جدول راهنمای تعیین MPN پنج لوله­ای(برای نمونه­های آب چاه)

در منطقه مورد مطالعه سیستم دفع فضولات انسانی به صورت چاه جذبی بوده و سیستم دفن یا جمع آوری بهداشتی زباله در روستا­ها و به خصوص در منطقه توریستی جنوب توسکستان، که حجم زیادی زباله در فصل گرما در این محل به طور پراکنده ایجاد می­شود، وجود ندارد و این زباله­ها به صورت پراکنده و یا به صورت متمرکز رها می­شوند. شیرابه ناشی از دفن غیر­بهداشتی زباله­­ها می­تواند سبب آلودگی شود. فاضلاب خانگی روستاها وارد شاخه­ای از رودخانه گرمابدشت شده، همچنین پساب فضولات مرغداری و گاوداری وارد زمین­های کشاورزی اطراف می­شود. PH فضولات مرغ کمتر از دام بوده و همراه خاک اره به عنوان کود حیوانی در زمین­های کشاورزی استفاده می­شود. عمدتاً نفوذ فاضلاب تصفیه نشده مستقیماً از طریق چاه جذبی و یا غیر مستقیم از طریق تخلیه به رودخانه و نهایتاً نفوذ به آبخوان ضمن تخریب کیفیت، باعث آلودگی میکروبی آب زیرزمینی می­گردد. در تابستان نیز به جهت افزایش درجه حرارت و هجوم گردشگران و مسافران در منطقه و عدم رعایت مسائل بهداشتی، مشکلات آلودگی جدی­تر خواهد بود. هرچند بخشی از آلودگی توسط خاک فیلتر می­شود و سطح آب زیرزمینی در منطقه نسبتاً پائین است ولی عوامل آلاینده موجود می­تواند تهدیدی برای منابع آب شرب محسوب شود، با توجه به اینکه استاندارد سازمان بهداشت جهانیWHO  برای آب آشامیدنی در خصوص عوامل بیولوژیکی صفر است، بنابراین عوامل بیماریزا نباید در آب شرب وجود داشته باشد.

در اواخر پائیز سال ۱۳۸۴، از چهار ایستگاه مختلف در طول رودخانه گرمابدشت نمونه­برداری انجام شد. نتایج آزمون MPN نمونه­های آب رودخانه گرمابدشت در جدول ۲ آورده شده که بیانگر آلودگی بیولوژیکی(کلیفرم غیر مدفوعی و مدفوعی)  می­باشد.

جدول ۲-  نتایج آنالیز بیولوژیکی نمونه­های آب رودخانه گرمابدشت (روش ۹ لوله­ای)

کلید واژه ها: گلستان