ما هو الزرنيخ ومن أين يأتي؟

الزرنيخ عنصر شبه فلزي يوجد طبيعياً في القشرة الأرضية. يتواجد في المياه بصورتين رئيسيتين: الزرنيخ الثلاثي (As III) والزرنيخ الخماسي (As V). فبينما يكون الزرنيخ الخماسي أكثر شيوعاً في المياه السطحية الغنية بالأكسجين، يسيطر الزرنيخ الثلاثي في المياه الجوفية اللاهوائية ويُعتبر أكثر سُمّيةً وأصعب في الإزالة.

تشمل المصادر الطبيعية للزرنيخ في الماء ذوبان المعادن المحتوية على الزرنيخ مثل الأرسينوبيريت والريالغار والأوربيمنت. وتُعدّ التشكيلات الجيولوجية في مناطق جنوب آسيا وأجزاء من الولايات المتحدة الغربية وأمريكا اللاتينية الأكثر عرضةً لارتفاع مستويات الزرنيخ في المياه الجوفية.

أما المصادر البشرية فتشمل التعدين ومعالجة الخامات وحرق الفحم وحفظ الأخشاب باستخدام زرنيخات النحاس الكروماتية (CCA) والاستخدام التاريخي للمبيدات الزراعية القائمة على الزرنيخ. كما يمكن لتصريف مياه الصرف الصناعي إدخال الزرنيخ إلى المياه السطحية.

التأثيرات الصحية للزرنيخ في الماء

يرتبط التعرّض المزمن للزرنيخ في مياه الشرب بمجموعة واسعة من الآثار الصحية الخطيرة. تُصنّف الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) الزرنيخ ضمن المجموعة 1 من المسرطنات، ما يعني وجود أدلّة كافية على تسببه بالسرطان لدى الإنسان.

ارتبط ابتلاع المياه الملوّثة بالزرنيخ على المدى الطويل بسرطانات الجلد والمثانة والرئة والكلى والكبد. وتشمل التأثيرات غير السرطانية أمراض القلب والأوعية الدموية واعتلال الأعصاب الطرفية والسكري والآفات الجلدية كالتقرّن وفرط التصبّغ.

قد يؤدي التعرّض خلال الحمل إلى نتائج تنموية ضارة، بما في ذلك انخفاض وزن المواليد وضعف النموّ المعرفي. كما يُعدّ الأطفال أكثر عرضةً للخطر بسبب انخفاض وزنهم نسبةً إلى استهلاكهم للماء.

تُقدّر منظمة الصحة العالمية أن أكثر من 140 مليون شخص في 50 دولة على الأقل يستهلكون مياهاً تحتوي على زرنيخ يفوق القيمة الإرشادية البالغة 0.010 ملغم/لتر، ما يجعله من أكثر مخاوف جودة المياه انتشاراً عالمياً.

الحدود التنظيمية للزرنيخ في مياه الشرب

تمّ تحديد الحد الأقصى للوكالة الأمريكية لحماية البيئة عند 0.010 ملغم/لتر (10 أجزاء في المليار) عام 2001، ليُخفّض المعيار السابق البالغ 0.050 ملغم/لتر. ويعكس هذا التعديل الفهم العلمي المُحدَّث لقدرة الزرنيخ على إحداث السرطان حتى عند التراكيز المنخفضة.

كيفية تحليل الزرنيخ في الماء

لا يمكن الكشف عن الزرنيخ بالطعم أو الرائحة أو المظهر، ما يجعل التحليل المخبري ضرورياً. تشمل الطرق التحليلية القياسية مطيافية الكتلة المقترنة بالبلازما المحرّضة (ICP-MS) وفق طريقة EPA Method 200.8، ومطيافية الامتصاص الذرّي بفرن الغرافيت (GFAAS).

تتوفر عدّات الاختبار الميدانية المعتمدة على طريقة Gutzeit لأغراض الفحص الأوّلي، وإن كانت تُقدّم دقّةً أقلّ من الطرق المخبرية. وللاختبارات الامتثالية وتصميم الأنظمة، يُوصى بتحليل مخبري معتمد يحدّد تركيزَي As(III) و As(V) معاً، إذ تُؤثر صورة الزرنيخ الموجودة على اختيار نظام المعالجة.

طرق معالجة الزرنيخ وإزالته

التناضح العكسي

أنظمة التناضح العكسي فعّالة جداً في إزالة الزرنيخ، خصوصاً الزرنيخ الخماسي As(V)، بنسب رفض تتجاوز 95٪. وللمياه التي تحتوي على الزرنيخ الثلاثي As(III)، يُوصى بأكسدة مسبقة لتحويله إلى الصورة الخماسية لتعظيم كفاءة الإزالة. ويُناسب التناضح العكسي تطبيقات نقاط الاستخدام والنطاق التجاري على حدّ سواء.

الوسائط الماصّة

تُوفّر الوسائط الماصّة القائمة على الحديد، بما فيها هيدروكسيد الحديد الحبيبي (GFH) والرمل المغطّى بأكسيد الحديد، إزالة فعّالة للزرنيخ من خلال الامتزاز السطحي. وتُعدّ أنظمة الترشيح المستخدمة لهذه الوسائط مناسبةً جداً للمعالجة المجتمعية والبلدية حيث قد لا يكون التناضح العكسي عملياً.

الألومينا المنشّطة

تعمل الألومينا المنشّطة بآلية تبادل الروابط الكيميائية، وهي فعّالة في إزالة الزرنيخ الخماسي عند مستويات pH أقلّ من 6.5. وتتطلّب التجديد الدوري أو الاستبدال، وتُستخدم بشكل شائع في أنظمة نقطة الدخول.

التخثير والترشيح

تعمل المخثّرات القائمة على الحديد كثلاثي كلوريد الحديد وثلاثي كبريتات الحديد على ترسيب الزرنيخ المشترك بفاعلية، خاصةً الزرنيخ الخماسي، أثناء معالجة المياه التقليدية. وتُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في محطات المعالجة البلدية ويمكنها خفض تركيزات الزرنيخ إلى ما دون 0.005 ملغم/لتر عند تحسينها بشكل صحيح.

التبادل الأيوني

يمكن لراتنجات التبادل الأيوني الأنيونية القاعدية القوية إزالة الزرنيخ الخماسي من الماء، رغم أنها أقلّ فعالية مع الزرنيخ الثلاثي. وتُناسب هذه الطريقة المياه ذات تراكيز الكبريتات والمواد الصلبة الذائبة الكلية المنخفضة، إذ يمكن للأيونات المنافسة أن تخفض كفاءة إزالة الزرنيخ.

الأسئلة الشائعة

ما هو المستوى الآمن للزرنيخ في مياه الشرب؟

الحد الأقصى المسموح به (MCL) من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية للزرنيخ في مياه الشرب هو 0.010 ملغم/لتر (10 جزء في المليار). والقيمة الإرشادية لمنظمة الصحة العالمية هي أيضاً 0.010 ملغم/لتر. أي تركيز يفوق هذا المستوى يستدعي المعالجة قبل اعتبار المياه آمنة للاستهلاك.

ما هي أفضل طريقة لإزالة الزرنيخ؟

يُعدّ التناضح العكسي (RO) من أكثر الطرق فعالية لإزالة الزرنيخ، إذ يحقق نسبة رفض تتجاوز 95٪ للزرنيخ الخماسي As(V). كما تُعتبر الوسائط الماصّة كالممتزّات القائمة على الحديد والألومينا المنشّطة فعّالة جداً، ولا سيما في التطبيقات على نقاط الاستخدام أو نقاط الدخول.

كيف يدخل الزرنيخ إلى مياه الشرب؟

يدخل الزرنيخ إلى مصادر المياه بشكل رئيسي عبر العمليات الجيولوجية الطبيعية، بما في ذلك الذوبان من المعادن المحتوية على الزرنيخ في الصخور والتربة. كما تُسهم الأنشطة الصناعية مثل التعدين والصهر والاستخدام التاريخي للمبيدات الحشرية القائمة على الزرنيخ في تلوث المياه الجوفية والسطحية.

تحتاج إلى إزالة الزرنيخ من مياهك؟

تُقدّم ForeverPure أنظمة معالجة المياه التجارية والصناعية المصمّمة لإزالة الزرنيخ، بما فيها وحدات التناضح العكسي وأنظمة الترشيح بالوسائط الماصّة وقطارات المعالجة الكاملة. ويستطيع فريقنا الهندسي تصميم حلٍّ مناسب بناءً على تحليل مياهك ومتطلبات التدفق الخاصة بك.

اتصل بـ ForeverPure للحصول على حلٍّ مخصّص لإزالة الزرنيخ.