המדדים לאיכות המים

מושגי "איכות מים" משתנים בהתאמה למטרות השימוש במים. עד 300 מג"ל כלוריד לליטר שהוא מדד למליחות המים ואם הם אכן ראויים למטרות שתייה אבל בטח לא למטרת השקיית פרדסים למשל.מים שמכילים 800 מג"ל של כלוריד פשוט לא ראויים לשתיית אדם,אבל בהחלט אפשר להשקות בהם מטעים של עצי תמר לעומת זאת מים שמכילים 2,000 מג"ל של כלוריד מיועדים לטובת קירור תחנות החשמל אבל בטח לא למטרות שתייה ו/או השקיה.
החוק לזיהום המים "שינוי בתכונותיהם של מים… מבחינה פיזיקאלית, ביולוגית, בקטריולוגית, רדיואקטיבית או אחרת, הגורם לכך שמים יהיו מסוכנים לציבור, או עלולים לפגוע בחי או בצומח, או יהיו פחות ראויים למטרה אשר לה נועדו לשמש" (1959).
מים "טהורים"-מושג שלא קיים :בטבע המים יורדים כגשם וסופחים אליהם בדרך אל הקרקע חומרים שקיימים באוויר כדוגמת פיח, גזים, אבק, מלחים וערפיח.בפגישה עם הקרקע נוספים למים חומרים נוספים שקיימים בקרקע.
על כן מים מתחלקים ל-2 קבוצות:

מרחפים מוצקים : חומר מוצק שאינו מומס במים כדוגמת פיח, חול ושאריות של חומר אורגני.
מים שמכילים כמויות גדולות של מוצקים מרחפים בעלי מראה עכור,היות שחלקיקים בולעים חלק מקרינת השמש שפוגעת במים.
החומרים המומסים: תמיסה הנוצרת מחומרים שונים שבאים במגע עם המים בתמיסה החומרים נפרדים ליונים הנמצאים במרווחים בין מולקולות המים,כך שפיזור מולקולות של חומרים מומסים לבין מולקולות המים גורמת להיותם צלולים. כדוגמת החמצן,הפחמן הדו חמצני ומלח בישול שיוצרים תמיסות.תכונת החומרים גורמת לרמת מסיסותם.
מסיסות חמצן קטנה משל פחמן דו-חמצני.
איכות המים: נקבעת על ידי מספר סוגים של חומרים שנוספו למים,הריכוזים והתגובות לחומרים האחרים.

המדדים הפיסיקליים:
הטמפרטורה: השפעה עיקרית על כל תהלך ביולוגי המתרחש במים ככל שהטמפרטורה עולה,קטנים ריכוזי החמצן שמומס במים, וכן עולה קצב חילוף חומרים ביצורים החיים.ובכך עולה קצב התרבות והגדילה שלהם.
הזיהום התרמי: שינוי טמפרטורת המים עקב פעילויות האדם כגון תחנות החשמל והתעשיות השונות שבם משתמשים במים לצרכי קירור ובהמשך אותם מים מוחזרים לאותו מקור ממנו נשאבו כשהם יותר חמים ועם אבנית שנבנתה כתוצאה מחימום המים.
טמפרטורת הסביבה עולה ומשפיע על כלל היצורים.
החומרים הנמצאים במים עלולים לעבור תהליך כימי ולייצר תנאי לוואי מזיקים.
העכירות:המוצקים שמרחפים במים כדוגמת החרסית,החומר האורגני,האצות והפסולת הם שגורמים לעכירות.
ומים עכורים למעשה מעידים על ריכוזים גבוהים של כלל המוצקים.העכירות הגבוהה מונעת למעשה מעבר חופשי של קרני אור ומכאן שקצב הפוטוסינתזה של האצות יורד ומכאן שגם ריכוזי החמצן.ריכוזי הפחמן הדו-חמצני עולה.
ובכך הרבה יצורים שחיים במים נפגעים.
צבע:הראיה לנוכחות החומרים השונים שחלקם מזהמים את המים כמו נוכחות יונים של מתכות ו/או חומרים שנפלטים מהאצות השונות ומשנים את צבעם של המים.

המדדים הכימיים:

בעלי ביטוי בריכוז חומרים שונים שנמצאים במים כדוגמת המלחים,חנקות,זרחות והחמצן.
כמליחות, מלח המומס במים הוא יון בעל מטען חשמלי המלח שנפוץ ביותר במים הוא מלח הבישול ומכאן משמש הכלוריד (ריכוזי יוני כלור) כמד בוחן לריכוזי המלחים.
מקורם של המלחים במים הם בעיקר מהמסת המלחים בקרקע וגם בסלעים שבאים במגע עם המים.
ערך המליחות משתנה בהתאם להרכבי הקרקע,הרכב הסלעים ולכמויות המים באזור במקור מים שקרוב לים המליחות יכולה לעלות מחדירת מי-ים לשכבת מי התהום.
המליחות הקבועה והמתאימה היא זו שמסייעת לכל היצורים החיים לשמור מאזן תקין של מלחים בגוף.
במידה והמליחות משתנה נפגע המאזן והמים אינם ראויים כלל לשתייה.
דרגת מליחות במי ההשקיה למעשה קובעת את סוג הגידול שמושקה.
החנקות והזרחות:נוצרות במאגרי מים בתהליך טבעי בתהליך מחזור החנקן והזרחן והם מצטרפים למקוואות המים גם בסחף מי נגר עיליים כמו העלים,הפגרים,שאריות של שפכי הרפתות והלולים,השפכים העירוניים,האפר משריפת היערות, והאבק שנפלט מהרי הגעש.
זרחה קיימת גם בחומרים לניקוי שמומסים במים.
ריכוז חנקות גבוהה מסכן בריאותית את מי השתייה.
האיטרופיקציה: שרשראות של הליכים הנגרמת מריכוזים גבוהים של החנקות והזרחות כתוצאה מעודף חומרי הזנה במים.

שלב 1: ההתרבות המוגברת של האצות כלומר פריחת אצות, המתחילות בצריכת חומרי הזנה.
שלב 2: כמויות של חומר הזנה שמצטמצמת עקב צריכה המוגברת או הפסקת ההזרמה ותחילת מותן של האצות.
שלב 3': אצות מתות מהוות את המזון למפרקים ולכן מתרבות.
שלב4: מפרקים שצורכים הרבה חמצן כך שהכמות יורדת עד למצב שכל היצורים האירוביים מתים וביניהם הדגים, הזואופלנקטון והמפרקים.
שלב 5 השיא: המפרקים האנאירוביים מחליפים את מקומם של האירוביים ומבצעים פירוקים איטיים מלווים בגזים בעלי ריחות רעים (H2S).
שלבי ההתאוששות:הפסקת ההזרמה של חומרי הזנה למקוואות המים שמאפשרת את פירוקם של החומרים האורגניים. שכמותם מזערית ונוצרים שוב פעם תנאים בהם כן קיים החמצן המומס במים.
ומכאן שהיצורים האירוביים חוזרים למים.
חמצן: מרביתם של היצורים האירוביים שבמים לא מסוגלים לשרוד בסביבה שבה ריכוזי החמצן פחוּתים מ 4 מ"גל.
למעשה רוב החמצן שבמים מקורו בהתמוססות חמצן שקיים באוויר מעל פני המים ומקור נוסף הוא הפוטוסינתזה במידה וקיימים צמחי מים.
ריכוזי הרוויה: ריכוזי החמצן שנמדדים בסמוך לפני המים בעיקר במים טהורים שלא בתנועה.
ככל שהטמפרטורה גבוהה ריכוזי הרוויה נמוכים היות והחום מגביר תנועת מולקולות של החמצן והן עוזבות את המים. הלחץ האטמוספרי הגבוה מעלה את ריכוזי הרוויה והוא מפחית בכך את כמות המולקולות של החמצן שעוזבות את המים לטובת האוויר.
ריכוזי החמצן יורדים בתנאֵי שהמים עמוקים; בזרימה איטית;בירידת הפעילות הפוטוסינטתית וריבוי החומר האורגני.

ערך ההגבה(PH): מבטא את רמת החומציות/בסיסיות של המים. כריכוזי יוני המימן בתמיסה עולים על ריכוזי יוני ההידרוקסיד התמיסה מוגדרת כחומצית וכאשר ריכוזי יוני הידרוקסיל עולים על ריכוזי יוני המימן התמיסה נחשבת כבסיסית לצורך העניין מים עם פוטנציאל גבוהה לייצור אבנית.
ערכי המדידה הם בסולם ה-PH שממבטאים את ריכוזי יוני המימן שבתמיסה והם נעים בין 1 ל-14 כך שמתחת ל 7 התמיסה חומצית ומעל ל 7 היא בסיסית. 7 מבטא ערך נטרלי.

גורמים המשפיעים: ריכוזי פחמן דו-חמצני שמומסים במים ומגיעים מהאוויר וגם יצורים שפולטים אותו למים.
כשטמפרטורת המים עולה המסיסות של הפחמן הדו-חמצני יורדת. הנוכחות שלו יוצרת פחמן דו-חמצני במים כחומצה פחמתית H2CO3 הגורמת לעליה ברמת חומציות המים.ערכי ההגבה מושפעים בנוסף משלג וגם גשם חומציים,הנוצרים כתגובה ממזהמי האוויר כמו תחמוצות הגופרית ותחמוצות החנקן עם המים בעננים.
סוגי המינרלים המגיעים למים מהקרקע גם משפיעים על ערכי ההגבה.סלעי הגיר שמעשירים את המים במינרלים מעלים את ה- PHואת היכולת לגיבוש האבנית.
מים חומציים/או בסיסיים מדי פוגעים ביצורים שחיים בהם.

הקשיות: מהווה את סכום ריכוז היונים של הסידן ושל המגנזיום במים.ככל שמים מכילים כמות גדולה יותר של יונים אלה, הם נחשבים לקשים יותר והם למעשה הגורמים העיקריים להצטברות אבנית במים ומכאן נזקי אבנית בצנרת בדוד השמש ועוד.ערכי ההגבה שלהם גבוהים היות שהם מייצרים תמיסה שנוטה להיות תמיסה בסיסית.
בארץ יש מים קשים בכל האזורים היות ומי הגשמים באים במגע ישיר עם סלעים גיריים הנוטים ליצור תמיסות שכאלו
ולייצר מים המסוגלים כן לייצא אבנית.

המתכות והחומרים הסינתטיים: המתכות הכבדות בעלות מסה אטומית גבוהה כדוגמת העופרת,הכספית,הקדמיום,הניקל והחומרים הסינתטיים שנמצאים במים עלולים לפגוע ביצורים חיים גם במים וגם ליצורי היבשה ששותים מים אלה ובכך להוות סכנת חיים לשותים מהם.בחלקם ממקור הקרקע אך רובם משפכים תעשייתיים,מחומרי הדברה,מחלחול של מים דרך פסולת ותוצר לוואי של חיטוי המים כדוגמת הכלור.

ההגברה הביולוגית: מצב שבו הנזק מוגבר ככל שעולים בשרשרת המזון.מתכות כבדות וחומרים סינתטיים חודרים לגוף של יצורים אלה דרך המים וחלקם נותרים בהם.למעשה לא קיים ליצורים מנגנון טבעי/גופני היודע לסלק חומרים אלו, וכשהם נשתים ו/או נאכלים החומרים עוברים ליצורים הגבוהים יותר בשרשרת, וכך הלאה.
הנזק אינו מיידי אך ארוך טווח היות וחומרים אלה נשארים בסביבה זמן רב אחרי הזיהום.

הדוגמא הטובה ביותר לזיהום מכספית הנו המקרה של תושבי כפר מינאמאטה שביפן שהחלו לחלות בשנת 1953 בצורה לא שגרתית היות ואנשים מתו והאחרים הפכו לנכים.מכאן התברר שמפעל בעיר הזרים לים שפכים המכילים כספית החומר הצטבר בדגים מקור המזון העיקרי של תושבי הכפר למשך תקופה של עשר שנים אחרי הפסקת הזרמת השפכים שכללו כספית עדיין מאות אנשים מתו מהרעלה ו 1500 אנשים נוספים סובלים עד היום מתסמיני הרעלת הכספית.

המדדים הביולוגיים:

ריכוזי חומר אורגני במים:
מהו בעצם חומר אורגני במים ?
חומר הנוצר מהמצאות יצורים חיים,ההפרשות של היצורים החיים,היצורים המתים שטרם התפרקו ותרכובות אורגניות שהם למעשה תוצר תהליכי פירוק.המים המכילים בנוסף תרכובות אורגניות מלאכותיות כדוגמת :הדלקים והשמנים.
כמות גדולה של חומר אורגני מעידה על רמת הזיהום הגבוהה ופוסלת את המים לשימוש לכל מטרה.

מדידת של כמות חומר אורגני במים: הצח"ב BOD והצח"כ COD .

הצח"ב:כמות חמצן שנצרכת בתהליך נשימה על ידי יצורים שחיים במים ובעיקר החיידקים שניזונים מחומר אורגני במים, לטובת תהליך הנשימה. כמות החמצן שנצרכת מבטאת כמות החומר האורגני במים.

הבדיקה התקנית לצח"ב :ממלאים מבחנת דגימה במים שנבדקים ומודדים ריכוזי חמצן במים.
לאחר מכן אוטמים את הבקבוק היטב בכדי שלא יחדור אוויר ושומרים אותו בחושך מוחלט למשך של חמישה ימים בטמפרטורה של 200.
אחרי חמישה ימים בודקים את ריכוזי החמצן שבמים.ערך הצח"ב הוא למעשה ההפרש שבין ריכוזי החמצן בבדיקה הראשונית לריכוזי החמצן בבדיקה השנייה.הערך שמקבלים נמדד במיליגרם חמצן לליטר,
ברור לנו שאחרי 5 ימים כמות החומר האורגני קטן וצריכת החמצן גדלה.
כשכמות החומר האורגני גבוהה זה אומר שכל החמצן במים הנבדקים נוצל לפני שהתפרק כל החומר האורגני.על כן כשמים בעלי ערכי צח"ב גבוהים כמו המי שפכים למשל, יש למהול ולמדוד מיד (גם לאחר 5 ימים) ולהכפיל בערך המיהול שהתקבל.

בדיקת הצח"כ: מתבצעת כשהמים מכילים חומר רעיל שאינו מתפרק כדוגמת נפט ושמן או שכלל אינם מאפשרים פעילות של חיידקים.מכאן שמוסיפים למים חומר שכן מגיב עם כלל חומרים אורגניים שמצויים במים, ומפרקים אותם. מדידת החומר הנ"ל שנצרך היא למעשה מדידת חומר אורגני במים.לכן ניתן לתרגם את הערך שנתקבל ליחידות של צריכת החמצן ולהשוותה לצח"ב.

נוכחותם של הגורמים הפתוגניים: המים בטבע מכילים בד"כ כמות מסוימת של מיקרואורגניזמים, בעיקר חיידק שמקורו מהקרקע אך לא גורמים נזק בריאותי. זיהום מיקרוביאלי יכול להיגרם מהפרשת בעלי חיים וגם מבני האדם שמכילה את החיידקים,הנגיפים והטפילים . כך שבשתייה וגם במגע עם המים המזוהמים עלולה להיגרם תחלואה מיידית ומגוונת כדוגמת הצהבת,הכולרה,מחלות המעיים,מחלות העור ומחלות עיניים.
מיליונים של אנשים מתים מידי שנה מהמחלות הללו וכשליש מהם תינוקות.
הבידוד והזיהוי של חיידקים פתוגניים:השיטות לבדיקה הנן גם מורכבות גם איטיות וגם יקרות.על כן פשוט יותר לבדוק נוכחות חיידק ה- E.coli מקבוצת הקוליפורמים שקל לזהותו והוא מצוי בצורה קבועה במערכת העיכול של האדם ובעלי החיים אך אינו מזיק.
נוכחותו במים מעידה על הפרשת אדם ובעלי חיים במים.על כן הוא נחשב כסמן המעיד על מים החשודים בזיהום הפתוגני.
התקן לריכוזי הקוליפורמים ב-100 מג"ל של מים:אפס במי שתייה, 100 מג"ל במי בריכה, 200 מג"ל במי רחצה בחופי הים ו- 1000 מג"ל למים ללא מגע אדם כמו קיט ודיג.

המדדים הרדיולוגיים:
גם הקרינה הרדיואקטיבית עלולה לזהם את המים גם במקורות טבעיים כמו מי התהום מהסלעים שמכילים יסודות פולטי הקרינה או מפעילות אדם כדוגמא :פסולת רעילה של בתי החולים ו/או ממפעלי התעשייה.
מעל סף מסוים הקרינה עלולה לשנות את מבנה ה DNA של גוף החי וגם לגרום להתפתחות מחלת הסרטן.
החשיפה לקרינה גם משתייה וגם ממגע.