مروری بر تاریخچه تصفیه آب آشامیدنی آرشیو مقالات

تمدن­های باستانی در اطراف منابع آب بوجود آمدند. در حالی که اهمیت مقدار آب کافی برای نوشیدن و دیگر اهداف برای اجداد ما آشکار بوده است، درک درستی از کیفیت آب آشامیدنی به خوبی شناخته شده نبود. اگرچه سوابق تاریخی برخی مشکلات آب را ذکر کرده ­اند (ظاهر، طعم و بوی ناخوشایند)، اما هزاران سال طول کشید تا مردم بدانند که تنها حس برای قضاوت در مورد کیفیت آب دقیق نیست.

تصفیه آب در اصل بر بهبود کیفیت ظاهری آب آشامیدنی متمرکز شده است. روش­های بهبود طعم و بوی آب آشامیدنی در اوایل سال 4000 قبل از میلاد ثبت شده است. نوشته­ های سانسکریت و یونان باستان روش­ های تصفیه آب مانند فیلترینگ از طریق زغال چوب، در معرض نور خورشید قرار دادن، جوشاندن آب و پالودن را پیشنهاد کرده ­اند.

عدم شفافیت قابل مشاهده (بعدها کدورت نامیده شد) نیروی محرک اولین نمونه های دستگاه تصفیه­ آب­ بود، زیرا بسیاری از منابع آب دارای ذراتی بودند که باعث تغییر طعم و ظاهر آب می­ شدند. برای شفاف کردن آب، مصریان از آلوم شیمیایی alum در اوایل 1500 قبل از میلاد برای ته ­نشین کردن ذرات معلق آب استفاده کردند.

در طول دهه 1700، فیلتراسیون به عنوان یک ابزار موثر در از بین بردن ذرات آب بکار رفت، اگر چه دقت اندازه گیری بالایی در آن زمان به دست نیامد. در اوایل دهه 1800، فیلتراسیون شن آهسته به طور منظم در اروپا استفاده می­ شد. از اواسط تا اواخر دهه 1800، دانشمندان درک بیشتری از منابع و اثرات نوشیدن آب آلوده به دست آوردند، به ویژه مواردی که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نبودند. 

تمدن­ ها همیشه در اطراف منابع آب تشکیل می­ شده ­اند

در سال 1855، دکتر جان اسنو Dr. John Snow یک اپیدمیولوژیست ثابت کرد که وبا یک بیماری منتقله توسط آب با ایجاد ارتباط شیوع بیماری عمومی در لندن است که توسط فاضلاب آلوده شده بود. در اواخر دهه 1880، لویی پاستور "نظریه میکروبی" بیماری را توضیح داد که چگونه موجودات زنده میکروسکوپی (میکروب ها) می­توانند بیماری را از طریق محیط­ هایی مانند آب انتقال دهند.

در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، نگرانی در مورد کیفیت آب آشامیدنی به تمرکز بیشتر بر روی میکروب­ های بیماری­زا (پاتوژن) در منابع آب عمومی بود. دانشمندان کشف کردند که کدورت تنها یک مشکل ظاهری نیست، ذرات موجود در آب، مانند مدفوع، می­تواند عوامل بیماری­زا باشند.

در نتیجه، طراحی اکثر انواع دستگاه تصفیه آب شرب در ایالات متحده در طول اوایل دهه 1900 توسط نیاز به کاهش کدورت ایجاد شد، که در نتیجه آلودگی­ های میکروبی را از بین می­ برد که باعث بیماری­ های همه گیر مانند حصبه، اسهال خونی، وبا و... می ­شوند. برای کاهش کدورت، برخی از سیستم­ های تصفیه آب در شهرهای ایالات متحده (مانند فیلادلفیا) شروع به استفاده از فیلتراسیون شنی آهسته کرده­ اند.

در حالی که فیلتراسیون یک روش تصفیه آب نسبتا موثر برای کاهش کدورت بوده است، گندزدایی مانند کلر بیشترین نقش را در کاهش تعداد شیوع بیماری منتقله از راه آب در اوایل دهه 1900 داشته است. در سال 1908، کلر برای اولین بار به عنوان یک گندزدای اصلی آب آشامیدنی در شهر جرسی، نیوجرسی استفاده شد. استفاده از گندزداهای دیگر مانند ازن در اروپا در این زمان آغاز شد، اما تا چند دهه بعد در ایالات متحده به کار گرفته نشد.

مقررات فدرال کیفیت آب آشامیدنی در سال 1914 آغاز شد، زمانی که استانداردهای خدمات بهداشت عمومی ایالات متحده برای کیفیت باکتریولوژیک آب آشامیدنی تنظیم شده است. این استانداردها تنها به سیستم­ های آبی اعمال می­شد که آب آشامیدنی برای حامل­ های بین ایالتی مانند کشتی ­ها و قطارها فراهم می­کردند، و تنها به آلودگی­ های ایجادکننده­ ی بیماری مسری اعمال می­ شدند.

خدمات بهداشت عمومی این استانداردها را در سال 1925، 1946، و 1962 تجدید نظر و گسترش دادند. در استانداردهای سال 1962، تنظیم 28 ماده، جامع­ ترین استانداردهای آب آشامیدنی فدرال قبل از قانون آب آشامیدنی سالم در سال 1974 بود. با تغییرات جزئی، تمام 50 ایالت استانداردهای خدمات بهداشت عمومی را به عنوان مقررات یا به عنوان دستورالعمل برای همه سیستم­ های آب عمومی و تصفیه آب در صلاحیت دادگاه خودشان به تصویب رساندند.

در اواخر دهه 1960 آشکار شد که مشکلات ظاهری، عوامل بیماری­ زا و مواد شیمیایی مشخص شده توسط خدمات بهداشت عمومی تنها نگرانی کیفیت آب آشامیدنی نبودند. پیشرفت های صنعتی و کشاورزی و ایجاد مواد شیمیایی جدید انسان ساخته نیز اثرات منفی بر محیط زیست و سلامت عمومی داشتند. بسیاری از این مواد شیمیایی جدید راه خود را به منابع آب از طریق خروجی کارخانه­ ها، خیابان و روان ­آب مزرعه، و نشت ذخیره سازی و دفع زمینی مخازن یافتنند.

اگرچه تکنیک ­های تصفیه آب مانند هوادهی، لخته سازی، و جذب کربن فعال گرانولار (برای حذف آلاینده­ های آلی) در آن زمان وجود داشته است، اما آنها توسط سیستم­ های آب استفاده شده یا در از بین بردن برخی آلاینده ­های جدید بی اثر بوده ­اند.

بسیاری از کارخانه­ های تصفیه آب، آب خود را تصفیه می ­کنند.

نگرانی­ های بهداشتی دولت فدرال موجب انجام مطالعات متعدد در تامین آب آشامیدنی کشور شد. یکی از گویاترین موارد یک بررسی سیستم تصفیه آب بود که توسط خدمات بهداشت عمومی در سال 1969 انجام شد که نشان داد که تنها 60 % از سیستم­ های مورد مطالعه آب دارای تمام استانداردهای خدمات بهداشت عمومی بودند.

بیش از نیمی از امکانات تصفیه آب بررسی شده دارای ایرادهایی عمده مربوط به گندزدایی، شفاف سازی، یا فشار در سیستم توزیع (لوله ­هایی که آب را از واحد تصفیه آب به ساختمان منتقل می­کنند)، یا ترکیبی ایرادها بودند. سیستم­های کوچک، به خصوص سیستم­ هایی با کمتر از 500 مشتری، بیشترین ایرادها را داشتند.

یک مطالعه در سال 1972 یافت که 36 ماده شیمیایی در آب تصفیه شده ­ی واحدهای تصفیه آب وجود دارد که آب را از رودخانه می سی سی پی در لوئیزیانا می آورند. در نتیجه این مطالعه و مطالعات دیگر، طرح­های قانونی جدیدی برای قانون آب آشامیدنی سالم فدرال معرفی شد و در کنگره در سال 1973 مورد بحث قرار گرفت.

آلودگی ­های شیمیایی منابع آب تنها یکی از مسائل زیست محیطی و بهداشتی بود که در اوایل دهه 1970 مورد توجه کنگره و مردم  قرار گرفت. این افزایش آگاهی در نهایت منجر به تصویب چندین قانون زیست محیطی و بهداشتی فدرال شد، که یکی از آنها قانون آب آشامیدنی سالم سال 1974 بود. این قانون با اصلاحات قابل توجه در سال 1986 و 1996 ، امروزه توسط دفتر آژانس حفاظت از محیط زیست آب زمین و آب آشامیدنی (EPA) و شرکای آن استفاده می ­شود.

از زمان تصویب قانون آب آشامیدنی سالم، تعداد سیستم­ های تصفیه آب که از برخی از شیوه­ های تصفیه استفاده می­ کنند افزایش یافته است. با توجه به چندین نظرسنجی EPA، از سال­های 1976-1995، درصد سیستم ­های کوچک و متوسط ​​آب جامعه (سیستم ­های خدمت­ دهی به مردم در طول سال) که آب خود را تصفیه می­کنند، بطور پیوسته افزایش یافته است.

به عنوان مثال، در سال 1976 تنها 33 % از سیستم­های خدماتی به کمتر از 100 نفر تصفیه آب ارائه می­داده ­اند. در سال 1995، این تعداد به 69 افزایش یافته بود. از زمان تأسیس آنها در اوایل دهه 1900، بیشتر سیستم­ های بزرگ شهری همواره تصفیه آب را ارائه می­داده­ اند، زیرا آنها آب خود را از منابع سطحی (رودخانه ­ها، دریاچه ­ها، و مخازن) می­گرفته­ اند که بیشتر مستعد ابتلا به آلودگی هستند.

سیستم­ های بزرگتر نیز مبنایی برای فراهم کردن بودجه مورد نیاز برای نصب و بهبود تجهیزات تصفیه آب داشتند. از آنجا که سیستم ­های توزیع برای خدمت به جمعیت رو به رشد گسترش یافته بودن (زیرا افراد از مناطق شهری متمرکز به حومه نقل مکان می­کردند)، گندزدایی اضافی برای سالم نگه داشتن آب تا زمان تحویل به مشتریان مورد نیاز بود.

درصد سیستم­ های آب ارائه دهنده تصفیه شده به مردم

امروزه، تکنیک­های تصفیه آب به روش فیلتراسیون و کلرزنی برای حفاظت از منابع آب آمریکا از میکروب ­های مضر موثر باقی هستند، اگر چه پیشرفت ­های دیگر در گندزدایی در طول سالیان انجام شده است. در دهه ­های 1970 و 1980، بهبود در توسعه غشای فیلتراسیون اسمز معکوس و تکنیک ­های تصفیه آب دیگر مانند ازن انجام شده است.

برخی پیشرفت­ ها در تصفیه آب با کشف پاتوژن­ های مقاوم در برابر کلر در آب آشامیدنی صورت گرفته است که می­توانند بیماری ­هایی مانند هپاتیت، اسهال و استفراغ، بیماری لژیونر، و انگل ایجاد کنند. دیگر پیشرفت­ ها ناشی از نیاز به حذف بیشتر مواد شیمیایی موجود در منابع آب آشامیدنی بوده ­اند.

با توجه به بررسی EPA در سال 1995، حدود 64 % از سیستم ­های آب سطحی و آب زمینی آب خود را با کلر گندزدایی می­ کردند. تقریبا همه ­ی سیستم­های آب سطحی باقی مانده، و برخی از سیستم­ های آب زمینی باقی مانده، از نوع دیگری از مواد گندزدا، مانند ازن یا کلر استفاده می­کنند.

بسیاری از تکنیک­های تصفیه آب که امروزه توسط واحدهای گیرنده آب استفاده می­شوند شامل روش­هایی هستند که صدها و حتی هزاران سال مورد استفاده قرار گرفته است (شکل زیر را ببینید). با این حال، تکنیک ­های جدیدتر تصفیه آب (به عنوان مثال، اسمز معکوس و کربن فعال گرانولی) نیز توسط برخی از واحدهای مدرن آب آشامیدنی استفاده شده است. 

به تازگی، مراکز کنترل و پیشگیری بیماری و آکادمی ملی مهندسی، تصفیه آب را به عنوان یکی از مهم ترین پیشرفت ­های بهداشت عمومی قرن 20 نامیده است. علاوه بر این، تعداد روش­های تصفیه آب، و ترکیب این روش­ ها، توسعه داده شده و انتظار می­رود با کشف آلاینده­ های پیچیده ­تر افزایش یابند.

همچنین انتظار می­رود که تعداد سیستم ­های بکارگیری این تکنیک­ ها با توجه به فراهم شدن بودجه چند میلیارد دلاری صندوق وام افزایش یابد که به سیستم­ های آب، به ویژه آنهایی که در خدمت جوامع کوچک و محروم هستند، ارتقاء یا راه ­اندازی تصفیه آب جدید کمک خواهد کرد.

اطلاعات ارائه شده در این مقاله بر اساس گزارش EPA با عنوان " 25 سال فعالیت درباره آب آشامیدنی سالم: تاریخچه و روند" است.