دمای استاندارد آب آشامیدنی

دمای استاندارد آب آشامیدنی برای مصرف در بازه 18 تا 25 درجه سانتیگراد قرار دارد. منابع آب سطحی، در نتیجه تغییرات طبیعی اقلیمی در طول زمان، دارای نوسانات دمایی هستند. نوسانات دمایی آب های سطحی، عمدتاً فصلی هستند؛ ولی ممکن است در بعضی از پیکره های آب کوچک و کم عمق، حتی ساعتی نیز باشند. چون گرمای ویژه آب خیلی بیشتر از هواست، دمای آب خیلی کندتر از هوا تغییر می کند. در دریاچه های و مخازن، علاوه بر نوسانات دمایی در طول زمان، ممکن است تغییرات دمایی در عمق ستون آب، موسوم به لایه بندی گرمایی ( thermal stratification ) نیز وجود داشته باشد. دمای آب های سطحی به طول و عرض جغرافیایی، فصل، ساعت روز،گردش هوا، پوشش ابر، دبی و عمق آب بستگی دارد. دمای آب های سطحی معمولاً بین صفر و  ℃ 30 است، لیکن در چشمه های آبگرم ممکن است به بیش از  ℃ 40 نیز برسد.

حداقل دما، معمولاً در زمستان (یا در مدت هوای تَر) و حداکثر آن در تابستان (یا در مدت هوای خشک) رخ می دهد. دمای خیلی زیاد در آب های سطحی، ناشی از تخلیه پساب نیروگاه های برق، تصفیه خانه های فاضلاب، صنایع ذوب فلزات و غیره است. دمای آب های زیرزمینی معمولاً در طول زمان ثابت می ماند. دمای آب های زیرزمینی کم عمق، نزدیک به متوسط دمای سالانۀ هواست ولی آب های زیرزمینی عمیق، به واسطه انرژی زمین گرمایی ( geothermal enery )، گرم تر هستند.

دمای فاضلاب شهری معمولاً بیش از آب شهری است که این به دلیل تخلیه آب گرم منازل و آب گرم فعالیت های صنعتی به داخل فاضلاب روهای شهری است. بسته به موقعیت جغرافیایی و فصل، دمای فاضلاب در مناطق سرد در محدوده 7تا  ℃ 18 و در مناطق گرم در محدوده 13 تا  ℃ 30 است و گاهی تا  ℃ 35 نیز گزارش شده است. بسته به موقعیت جغرافیایی و روز سال، دمای پساب تصفیه خانه ها ممکن است بیشتر یا کمتر از دمای فاضلاب خام ورودی باشد.

اندازه گیری دمای استاندارد آب آشامیدنی

دما باید درجا ، با استفاده از دما سنج اندازه گیری شود. چون دما بر بسیاری از فرآیند ها و پارامتر های کیفیت آب تاثیر گذار است. بنابراین باید همیشه آن را جز برنامه پایش قرار داد و در زمان نمونه برداری آن را آنالیز کرد.  برای مثال اطلاع از دمای آب برای محاسبه گونه های مختلف قلیائیت کل ، کربنات ، بی کربنات و بررسی وضعیت سیر شدگی آب نسبت به کلسیم کربنات و محاسبه شوری مورد نیاز است.در مطالعات لیمتولوژی ( limnology ) معمولاً به داده های دمای آب در اعماق مختلف، به خصوص در شرایط لایه بندی گرمایی، نیاز است.

اثر دما بر کیفیت آب آشامیدنی

دما مهم ترین عامل تاثیر گذار بر خواص ذاتی آب است. افزایش دمای آب (باستثنای محدوده 0 تا 4 درجه سانتیگراد) باعث تغییرات موارد بسیار مهم زیر می شود :

• افزایش چگالی
• افزایش وزن ویژه
• افزایش فشار بخار
• افزایش مدول کپه ای
• کاهش گران روی
• کاهش کشش سطحی

در جدول 1 مقدار برخی از مشخصات آب خالص در دماهای مختلف ارائه شده اند و در جدول 2 مشخصات هوا در فشار یک اتمسفر در دماهای مختلف آورده شده است.

دمای آب روی آهنگ فرآیند های طبیعی تاثیر گذاشته و در نتیجه، غلظت بسیاری از پارامترهای کیفیت آب را تغییر می دهد. برای مثال، با افزایش هر پیکرۀ آب، فرایند تبخیر مولکول های آب افزایش و، در نتیجۀ کاهش حجم آب، غلظت ناخالصی های آن، افزایش می یابد. در ضمن، با افزایش دمای آب، میزان تبخیر ترکیبات آلی فرار ( volatile organic compound (VOCs) ) و خروج آنها از آب به جوّ، افزایش یافته در نتیجه، غلظت آنها در آب کاهش می یابد. افزایش دمای آب باعث کاهش حل پذیری گازها در آب، و در نتیجه، کاهش غلظت اشباع گازها در آب می شود. پس دمای استاندارد آب آشامیدنی تغییر می کند.

اثر دما بر آبزیان

دمای آب بر زندگی آبزیان تأثیر می گذارد و تغییر دما باعث تغییر در گونه های آبزیان بومی می شود. آهنگ متابولیسم آبزیان، به ما بستگی دارد. با افزایش دما، آهنگ تنفس یاخته ای ( cellular respiration ) و آهنگ تولید زیست توده ( biomass ) افزایش و در نتیجه، آهنگ تجزیۀ مواد آلی محلول و نیز آهنگ مصرف اکسیژن محلول در آب نیز کاهش می یابد. بنابراین، در فصل تابستان، مجموع دو پدیده: کاهش حل پذیری اکسیژن در آب و افزایش تنفس سلولی، ممکن است موجب کاهش سطح اکسیژن محلول آب به مقدار کمتر از حد مجاز شود و در زندگی آبزیان به طور جدّی به مخاطره بیفتد.

زندگی و رشد بهینۀ هر موجودی در یک محدودۀ دمایی خاص صورت می گیرد؛ به طوری که با افزایش و کاهش دمای آب نسبت به محدودۀ دمای بهینه، موجب کند شدن یا متوقف شدن رشد آن می شود. مثلاً چنانچه دمای فاضلاب به  ℃ 50 افزایش یابد، فرایندهای هضم هوازی و ، نیترات سازی متوقف می شوند. در دمای مساوی یا کمتر از  ℃ 5 باکتری های نیترات ساز و در دمای مساوی یا کمتر از  ℃ 2 حتی باکتری های شیمی دگرپرورد تجزیه کننده مواد آلی نیز قادر به فعالیت نیستند.

دما بر ثابت تعادل واکنش (K)، ثابت حاصل ضرب حل پذیری (K_sp) و ثابت آهنگ واکنش (k) اثر می گذارد.

روابط بین چگالی، دما و ناخالصی های آب

علاوه بر دما، ناخالصی های آب نیز بر چگالی آن تأثیر می گذارد. درضمن با افزایش شوری، دمای مربوط به چگالی بیشینۀ آب نیز کاهش می یابد، به طوری که در آب های بسیار شور ممکن است این دما از ℃ 4 (مربوط به آب خالص) به حدود صفر درجه سلسیوس برسد.

رابطۀ بین چگالی، دما و ناخالصی های آب را می توان به صورت کلی زیر بیان کرد:

که در آن، ρ_w چگالی آب مورد نظر، T دما، S شوری، ρ(T) چگالی آب خالص، (T,S)∆ρ تصحیح چگالی مربوط به شوری و (TSS)∆ρ تصحیح چگالی مربوط به مواد جامد معلق است. در رابطه بالا شوری، معرف کل ناخالصی های محلول و کل مواد جامد معلق، معرف کل ناخالصی های معلق آب است. چندین رابطۀ تجربی برای محاسبۀ جملات معادله بالا ارائه شده اند:

که در آن، ρ چگالی (kg/m³)، T دما (℃) و S شوری (ppt) است. روابط دیگر عبارت اند از:

که در آن، C_Tss غلظت مواد جامد (mg/L)، RD_s چگالی نسبی مواد معلق و مقادیر A، B و C از روابط زیر به دست می آیند:

منبع:

• تائبی، امیر (1398). کیفیت آب (مبانی و محاسبات)