أهمية وتحديات مراقبة جودة المياه.

[عوض محمد]

أهمية وتحديات مراقبة جودة المياه.
لمعرفة المزيد اضغط هنا
اتبع ياهارا في الموقع
أدخل عنوان بريدك الإلكتروني لمتابعة هذا بلوق وتلقي الإخطارات وظائف جديدة عن طريق البريد الإلكتروني.
إتبع
أصبحت Fitbits وغيرها من أجهزة تتبع اللياقة البدنية من الطرق الشائعة لقياس واتباع مقاييس الجسم مثل عدد الخطوات التي تم السير بها أو السعرات الحرارية المستهلكة. إنها تتيح للأشخاص تحديد الأهداف وتتبع تقدمهم على مدار الساعة ، يوميًا ، وشهريًا.
على غرار تتبع التغييرات في أجسامنا ، يمكننا مراقبة التغيرات البيئية ، مثل التقلبات في الأرصدة السمكية وكمية غابات الكربون التي يمكن تخزينها. أحد مجهودات المراقبة الرفيعة المستوى هو Extreme Ice Survey ، الذي اشتهر به الفيلم الوثائقي Chasing Ice ، والذي يستخدم مقاطع فيديو طويلة من الأنهار الجليدية لإظهار مدى سرعة ذوبانه.
تعد مراقبة جودة المياه جزءًا مهمًا من مساعدتنا في تحديد ما إذا كنا نحرز تقدمًا في تنظيف المجاري المائية الخاصة بنا أم لا. إنه يكشف عن صحة وتكوين الجداول والأنهار والبحيرات في لقطة زمنية ، بالإضافة إلى أسابيع وشهور وسنوات.
لا يمكن المبالغة في أهمية تتبع التغييرات في نوعية المياه: تعتمد صحة الإنسان وسبل عيشه على إمدادات المياه النظيفة والموثوقة. مراقبة مياه الشرب مطلوبة بموجب قانون مياه الشرب الأمريكية ، الذي يحدد المتطلبات الفيدرالية لرصد المياه للملوثات ، مثل الكائنات الحية الدقيقة والمواد الكيميائية ، لحماية صحة الإنسان.
كما أننا نتتبع حالة تياراتنا المائية وبحيراتنا وأنهارنا الترفيهية لفترة طويلة. في الواقع ، يعد مركز UW-Madison's Limnology موقعًا لبعض الأبحاث المبكرة حول خصائص وعمليات البحيرة ، والتي بدأت في مطلع القرن العشرين. بالإضافة إلى تعزيز الاكتشافات العلمية ، يعد الرصد أمرًا ضروريًا لضمان الصحة المستمرة لهيئات المياه التي نتمتع بها.
قام إدوارد أ بيرج وتشانسي جوداي بمراقبة العوالق على ماديسون في بحيرة مايندوتا حوالي عام 1917. الائتمان: جمعية ويسكونسن التاريخية.
يتحكم قانون المياه النظيفة الأمريكي (CWA) ، وهو قانون تاريخي بارز احتفل بعيد ميلاده الأربعين في عام 2012 ، في تلوث المياه السطحية ، والذي يمكن أن يأتي من مصادر عديدة ، بما في ذلك محطات معالجة مياه الصرف الصحي والمصانع والمزارع والطرق الحضرية. تستند اللوائح بموجب CWA في المقام الأول إلى مراقبة التصريف الذي يتم وضعه في المياه من قبل مصادر التلوث المعروفة ، وكذلك نوعية المياه نفسها. تشمل مؤشرات جودة المياه وجود بكتيريا القولون البرازية ، وكمية الأكسجين المذاب ، ومستويات النترات والفوسفات.
ومما يثير اهتمام مشروع مياه الشرب والصرف الصحي بشكل خاص وجود مستويات عالية من الفسفور في المياه العذبة ، وهي مشكلة شريرة بسبب مصادرها العديدة والحلول التي يصعب العثور عليها.
إن قياس كمية التلوث بالفوسفور أثناء البث لا يخبرنا فقط بما يحدث في نقطة واحدة في تيار ما ، بل وأيضاً ما يحدث على الأرض في تلك المرحلة. يمكن أن يكون عددًا من ممارسات استخدام الأراضي ، بدءًا من مواقع البناء التي تتم إدارتها بشكل سيء إلى تآكل الحقول الزراعية ، مصادر لهذا التلوث ، المعروف أيضًا باسم الجريان السطحي.
لفهم مراقبة مياه الجريان السطحي للفوسفور ، نحتاج إلى فهم مصطلحين: التركيز والتحميل.
تركيز الفوسفور ، هو كتلة الفوسفور لكل وحدة حجم الماء. بمعنى آخر ، يخبرنا التركيز مقدار الفسفور الموجود في الماء. في ولاية ويسكونسن ، يبلغ الحد القانوني لتركيز الفسفور في معظم الجداول 075 ملليغرام لكل لتر.
حمولة الفوسفور هو التركيز المضروب في تدفق الماء في التيار. يوضح لنا هذا المؤشر مقدار الفسفور الذي يتحرك في اتجاه مجرى النهر في وقت معين في المكان والزمان.
يوضح هذا التوضيح تركيز الملوثات وحملها. تركيز الملح في الزجاجات A و B متماثلان ولكن B له ضعف الحمل. الائتمان: قسم البيئة ، ولاية وا
تعد المراقبة طويلة المدى لتركيز الفوسفور وحمله أمرين حاسمين لفهم أفضل لكيفية تأثير التغيرات في استخدام الأراضي وإدارتها وهطول الأمطار على جودة المياه.
هنا في مستنقع ياهرا ، يتم جمع بيانات تركيز وتحميل الفوسفور في عدة مواقع مراقبة تيار على المدى الطويل تحتفظ بها مركز علوم المياه في ويسكونسن بالولايات المتحدة. بدأ هذا الجهد في السبعينيات بفضل ديك لاثروب ووزارة الموارد الطبيعية في ويسكونسن
حتى مع هذه البيانات ، لا يزال هناك العديد من الأماكن في Yahara حيث لدينا بيانات قليلة أو معدومة. ذلك لأن المراقبة مكلفة ومكثفة للوقت ، مما يمثل أول اثنين من التحديات الكبيرة لرصد جودة المياه.
مراقبة تركيز الفوسفور في تيار ما هي عملية مرهقة ومكلفة. إنها تنطوي على أخذ عينة من الماء من نقطة معينة في تيار إما يدويًا أو عن بُعد باستخدام التكنولوجيا ثم نقلها إلى مختبر للتحليل. حاليًا ، لا توجد تقنيات قابلة للحياة اقتصاديًا يمكنها قياس تركيز الفسفور أثناء وجوده في التيار ، مما يجعل العملية أكثر بساطة ؛ على الرغم من أن الباحثين يعملون على تطوير أجهزة استشعار أفضل
تقوم أداة أخذ العينات الأوتوماتيكية هذه الموجودة في مقياس تدفق الهواء USGS بضخ المياه من التيار إلى زجاجات أخذ عينات مبردة داخل المنزل. الائتمان: USGS
أبحاث WSC تقوم شركة Chloe Wardropper بمراقبة جودة المياه. الائتمان: كلو Wardropper.
من أجل التحديد الدقيق للتحميل الفوسفور ، نحتاج إلى مراقبة التدفقات باستمرار ، لأن مقدار الفوسفور يتحرك من خلال النظام يختلف اختلافا كبيرا عبر الزمن. هذا يتطلب أيضًا وقتًا وأموالًا غير متوفرة بشكل كامل ، ويمثل تحديًا ثانيًا لمراقبة جودة المياه: تفسير التباين.
ينتقل الفوسفور عبر المجاري المائية إما في حالة ذائبة أو مرتبط بجزيئات الرواسب الناتجة عن تآكل التربة. يتم نقل الغالبية العظمى من الفسفور من اليابسة إلى المياه كجريان جريء ، مدفوع بهطول الأمطار وذوبان الجليد. تعتمد كمية الفسفور التي تأتي من قطعة أرض على عدة عوامل: 1) الغطاء الأرضي (على سبيل المثال ، حقول الذرة أو الشوارع) ، 2) مقدار الفوسفور الذي تمت إضافته إلى التربة من خلال أوراق متحللة أو تطبيقات الأسمدة ، 3) شدة التضاريس (تميل المناطق الأكثر انحدارًا إلى التآكل أكثر) ، 4) يميل نوع التربة (التربة المحببة الدقيقة إلى توليد المزيد من الجريان السطحي) ، و 5) هطول الأمطار.
يمكن أن يكون لهطول الأمطار أهمية خاصة في قيادة الجريان السطحي وزيادة حمل الفوسفور في الجداول. إذا نظرنا إلى سجل يومي لتحميل الفوسفور (أدناه) ، نلاحظ أن الأمور يمكن أن تتغير بشكل كبير من يوم لآخر.
سجل يومي لحمل الفسفور وتدفقه إلى Pheasant Branch Creek في ميدلتون. سبينيس "و التباين يرجعان إلى أحداث المطر و ذوبان الجليد. بيانات من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية
هذا التباين موجود أيضًا من سنة إلى أخرى (أدناه). بعض السنوات أكثر رطوبة ولها جريان أكثر من غيرها.
تحميل الفوسفور السنوي كما تم قياسه في مقياس USGS في فرع الدراج. بيانات من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية
ولكن كيف يمكننا فهم هذا التباين عندما ننظر إلى الاتجاهات عبر الزمن أو ممارسات إدارة التأثير المحتملة على جودة المياه؟ انها تحدي!

هنا مثال افتراضي. تقوم إحدى المؤسسات بتثبيت ممارسة إدارية تهدف إلى تقليل جريان الفسفور في مستجمعات المياه ، مثل شريط عازل. السنة التالية ممطرة بشكل خاص ، وتكتشف المنظمة أن حمولة الفوسفور في الدفق تزيد بمقدار خمس مرات تقريبًا. هل ينبغي أن يلوموا هذه الزيادة على الممارسة الجديدة؟ لا. ربما كانت هذه الزيادة مدفوعة بارتفاع الأمطار وهطول الجريان اللاحق.
في الحياة الواقعية ، وعلى الرغم من الجهود المبذولة للحد من الجريان السطحي ، لم نشهد للأسف انخفاضًا في حمل الفسفور في الروافد المراقبة في مستجمع مياه ياهارا ، مما يعني أن الجداول المحلية تواصل تلقي ونقل كميات كبيرة من الفسفور.
على الجانب الإيجابي ، انخفضت تركيزات الفسفور قليلاً ، مما يشير إلى أن بعض ممارسات إدارة الأراضي كانت تساعد.
إذن كيف يمكن ألا تقل الأحمال ، ولكن التركيزات منخفضة؟ ليس لدينا إجابة محددة ، لكن البيانات تشير إلى أن زيادة هطول الأمطار هي السبب. يكون تركيز الفسفور أقل ، ولكن هناك كميات أكبر من المياه في التيار نتيجة لزيادة هطول الأمطار والجريان السطحي ، مما يؤدي إلى عدم حدوث تغييرات في حمل الفسفور.
إلى حد ما ، يمكن حساب التباين مع نماذج الكمبيوتر. على سبيل المثال ، لفهم كيف يختلف الجريان السطحي للفسفور عبر منظر طبيعي ، تساعدنا النماذج في سد الثغرات التي لم نجمع فيها الملاحظات من خلال المراقبة. مع النماذج ، يمكننا أيضًا الاحتفاظ بمصدر واحد للتقلبات ، مثل هطول الأمطار ، الثابت لتقييم التغييرات الناجمة عن عوامل أخرى. ترقبوا نشر مدونة في المستقبل ستنطلق أكثر في عالم نمذجة جودة المياه.
الإعلانات
ذات صلة
أدخل تعليقك هنا...
املأ التفاصيل الخاصة بك أدناه أو انقر على أيقونة لتسجيل الدخول:
البريد الإلكتروني (مطلوب) (العنوان لم يُنشر على الإطلاق)
الاسم (مطلوب)
٪ d من المدونين مثل هذا: