آب این ماده حیاتی و پراهمیت استراتژیک در دنیا نقش بسیار مهمی در شکل‌گیری تمدنها و استمرار آنها داشته است مروری بر سوابق تمدنهائی که در طول تاریخ شکل گرفته و شکوفا شده‌اند نشانگر این واقعیت است که وجود آب و امکان دسترسی به آن یکی از کلیدی‌ترین عوامل فراگیری و استمرار آنها بوده است.
جوامع متمدن و توسعه یافته برای تامین نیازهای خود تاسیسات مهندسی پیشرفته‌ای نیز ایجاد کرده‌اند که از آن جمله می‌توان به شاهکارهای مهندسی ایرانیان اشاره کرد. نقش آب در توسعه همواره در تاریخ به عنوان یک شاخص استراتژیک مطرح بوده است. افزایش جمعیت و نیاز به تولید بیشتر مواد غذایی از طریق آبیاری به شیوه‌های مختلف، پراکندگی وتوزیع مکانی اسکان جمعیت و توسعه مناطق شهری، وقوع انقلاب صنعتی وتوسعه سریع صنایع، نیاز بشر به تولید انرژی بیشتر و از جمله نیروی برقی- آبی، استفاده از منابع آب برای پرورش آبزیان و بالاخره تغییرات اساسی که در الگوی زندگی بشر بوجود آمده است. نقش استراتژیک آب را کاملاً پیچیده کرده است. افزایش تقاضا برای آب و اوجگیری رقابت بین مصرف کنندگان مختلف موجب شده انسان برای ایجاد موازنه و تعادل بین توزیع نیازها و منابع آب موجود مستقیماً در وضعیت طبیعی رودخانه‌ها دخالت کند و با ایجاد تاسیسات گوناگون ذخیره و توزیع آب، شرایط طبیعی را به منظور تامین نیازهای خود تغییر دهد. از طرف دیگر نیاز به توسعه در کلیه شئون اقتصادی جامع باعث شده طرحهای مختلف توسعه منابع آب در یک ناحیه جغرافیایی و در سطح حوزه آبریز متمرکز شوند و از سوی دیگر موضوع انتقال بین حوزه‌ای آب برای تامین یا حفظ شرایط توسعه اجتماعی- اقتصادی در حوزه‌های کم آب مطرح گردد.
موارد مصرف و کاربرد:
آب معدنی و آب شرب به عنوان یکی از نیازهای اساسی روزمره انسان و استمرار حیات می‌باشد. میزان نیاز روزمره هر فرد 2-1 لیتر می‌باشد که بستگی به شرایط آب‌و هوایی و سن و سال دارد. استفاده از آب آشامیدنی سالم و گوارا یکی از مهمترین فاکتورهای مصرف آب می‌باشد که از سالیان بسیار دور به آن توجه شده است. منشاء حدود 80% از بیماریهای انسان عدم دسترسی به آب سالم است. 75% از مردم جهان سوم از امکانات آب برای مصارف بهداشتی محرومند بنابراین، زمان این تصور نادرست که آب سالم به هر میزان که مورد نیاز باشد به وفور در دسترس است دیگری سپری شده است واقعیت آن است که آب سالم و گوارا کمیاب و گرانبها می‌باشد آلودگیها با ایجاد تغییرات نامطلوب در خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی کیفیت آب را تنزل می‌دهند و در مراحلی آب را از حیطه انتقاع ساقط می‌نمایند. برخی از آلودگیها زوال پذیرند و به آسانی تجزیه و یا تقلیل داده می‌شوند نظیر مواد زائد کشاورزی و حیوانی و فاضلابهای انسانی بعضی از آلاینده‌ها نیز انحطاط ناپذیرند مانند جیوه، سرب و برخی از ترکیبات پلاستیکها که از افزایش آنها در آب باید جداً جلوگیری شود.
فصل دوم
آب معدنی و انواع آن
آب معدنی، محصول بسته‌بندی شده، آب گوارا و قابل شربی است با ویژگیهای فیزیکوشیمیایی، میکروبیولوژی و ارگانولپتیکی تعریف شده که مستقیماً از چشمه و یا نقاط حفر شده، از طبقات زیرزمینی بدست می‌آید دارای خواص بهداشتی و درمانی باشد و در معرض هیچگونه پالایش خارج از استانداردهای مربوطه قرار نگیرد و در محل چشمه و یا منابع آبی مربوطه در شرایط خاص بهداشتی، بسته‌بندی گردد.
آب معدنی گازدار- آبی است که پس از تصفیه‌های لازم و بسته‌بندی مقدار گاز آن برابر با مقدار گازی باشد که آب در مظهر چشمه دارد.
آب معدنی بدون گاز- آب معدنی است که پس از تصفیه و بسته‌بندی فاقد گاز کربنیک مازاد بر مقدار لازم جهت نگاهداری املاح بی‌کربنات موجود و یا گازهای دیگر باشد.
آب معدنی گازدار شده- آب معدنی است که پس از تصفیه‌های لازم از منبع دیگری گازکربنیک به آن اضافه شود.
تعریف و منشاء آبهای معدنی
آبهای معدنی طبیعی و گازهای معدنی طبیعی، آبها و گازهایی هستند که از تشکیلات زمین‌شناسی خارج و دارای خواص درمانی بوده که توسط مجمع علمی پزشکی شناخته و دارای اجازه رسمی دولتی برای بهره‌برداری باشند.
منشاء آب های معدنی را به دو صورت می‌دانند:
1) سطحی یا ژئوترمال:
این دسته آبها دارای منشاء خارجی یا جوی بوده که به داخل زمین نفوذ کرده و حتی تا عمق زیاد پائین رفته و در این جریان تغییراتی در ترکیب شیمیایی آب حاصل و در یک شاخه صعودی به طرف بالا جریان پیدا کرده است. آب دو حرکت پائین‌رو سرد و حرکت صعودی گرم را داراست.
در صورتیکه ستون آب گرم در نزدیک زمین به یک منطقه بسته برخورد کند سفره آبدار محصور را بوجود می‌آورد، در این صورت می‌توان از این آبها به تعداد فراوان با حفر چاههای عمیق بهره‌برداری کرد و گاهی ترکیب شیمیایی این آبها مشابه آبهای خوراکی می‌باشد.
2) عمقی یا ژوونیل:
آبهای عمقی یا سنتز شده یا بکر دسته آبهایی هستند که از اعماق بسیار زیاد زمین منشاء گرفته و می‌توانند حاصل بخار اخرین مرحله ماگمای مذاب درون زمین بوده که با تظاهرات آتشفشانی در ارتباط می باشند. غالب آبهایی که در طبیعت وجود دارند از دسته آبهای با منشاء خارجی می باشند و مقدار کمی عمقی هستند.
تقسیم بندی چشمه‌ها براساس املاح محلول، گازهای محلول و درجه حرارت
1) چشمه های معدنی
به آبی گفته می‌شود که مقدار املاح محلول در آن حداقل یک گرم در لیتر باشد. به چشمه ای که املاح محول در آن به میزان مزبور باشد. چشمه آب معدنی گویند که در سطح زمین از راههای مختلف ظاهر می‌شود. بسته به اینکه کدامیک از یونهای موجود در آب نسبت به یونهای دیگر برتری داشته باشد، آب ها را تقسیم بندی می‌کنند.
آب های سد یک کلروره: میزان یونهای سدیم و کلسیم بیشتر از سایر یونها می‌باشد.
آب های کلسیم کلروره: مقدار کلسیم و کلر بیشتر از سایر یونها می‌باشد.
آب های سد یک هیدروژن کربنات: یون Na و هیدروژن کربنات بیشتری دارند.
آب های منیزیم – هیدروژن کربنات : یون Mg و هیدروژن کربنات بیشتری دارند.
آب های سدیک – سولفات: یون Na و سولفات بیشتری دارند.
آب های منیزیم – سولفات: یون Mg و سولفات بیشتری دارند.
آب های کلسیم سولفات: یون کلسیم و سولفات بیشتری دارند.
چشمه های آهن دار چشمه هایی هستند که میزان آهن آن حداقل
15 میلی‌گرم در لیتر باشد.
2) چشمه های گازدار
در اینگونه چشمه ها گازهای متعددی مانند اکسیژن، هیدروژن، ازت، انیدرید کربنیک، هیدروژن سولفوره، متان و … وجود دارد.
منشاء O2 از آبهای جوی است که هوا به داخل آب منتقل می‌کند. هیدروژن در چشمه‌های آب فشان که منشاء عمیق و آتش فشانی دارد یافت می‌شود.
گاز هیدروژن سولفوره که در چشمه های گوگردی یافت می‌شود و منشاء آن عمدتاً آتشفشانی است. انیدرید سولفوره و متان اغلب با هیدروکربنها مرتبط است و همچنین در اثر احیاء سولفاتها بوجود می‌آید.
3) چشمه های طبی
نقش درمانی دارند و بیماریهای جلدی را از بین می برند.
4) چشمه های آب گرم
در صورتیکه با حرارت سنج معمولی، درجه حرارت آب چند دهانه چشمه را اندازه بگیریم متفاوت خواهد بود. این دما در فصول مختلف و باتوجه به گرمای زمین و فعالیت آتش فشانی در مناطق مختلف متفاوت است.
استخراج آبهای معدنی
بهره برداری از یک چشمه معدنی با کاپتاژ صحیح امکان می پذیرد. کاپتاژ عبارت از تدارکاتی است که در مظهر چشمه فراهم می‌شود به دو منظور: حصول به حداکثر آبده چشمه و دیگر حفاظت از اصالت آب چشمه یا به عبارت دیگر جلوگیری از کم شدن حرارت، آلودگی میکروبی و اختلاط با آبهای سطحی نافذ. عملیات کاپتاژ را بایستی بعد از یک مطلعه زمین شناشی کامل محلی انجام داد. اطلاعات لازم درباره رگه آب معدنی، عمق جریان آب که باعث ساختمان شیمیائی و رادیواکتیویته آب می‌شود بایستی کسب شود.
بهر نحوی که رگه آب معدنی به سطح زمین برسد بایستی کاپتاژ را تا نقطه اصلی خروج آب از گسل یا شکافها ادامه داد که ممکن است بصورت حفریات، گالری افقی، چاه عمیق یا مجرای خروجی کاملاً عایق باشد.
لازم است که رگه آب خروجی خصوصاً در مقابل آبهای خروجی که در سفره‌های سطحی غالباً جمع می‌شوند محافظت شود. عدم رعایت این مسئله علاوه بر آن که احتمال بهم زدن ترکیب اصلی شیمیایی آب را دربردارد می تواند باعث آلودگی میکروبی آب نیز بشود. در بعضی موارد برای جلوگیری از وارد شدن آبهای نافذ به رگه آب معدنی ساختن زه کشهایی در اطراف آن الزامی است.
گازهای آب معدنی که غالباً به همراه آب از زمین خارج می‌شوند قبل ازخروج به حالت محلول و تعادل در آب درمی آیند. در مجاورت زمین فشار وارده بر حجم معین آب کم می شو د و در نتیجه تفکیک گازها از آب به سرعت انجام می پذیرد، پایین آمدن درجه حررات آب باعث بالا رفتن حلالیت گاز در آب می‌گردد این دو عمل مخالف سبب باقی گذاردن حجم معینی گاز در آب معدنی می‌شود. آنچه که بیشتر از این جنبه مورد نظر است مسأاه ادیواکتیویته آبهاست که ببیشتر به صورت گاز دادن بوده و باعث ایجاد رادیواکتیویته موقتی آب می‌شود. گازهای همراه آب را می‌توان با وسایل مخصوصی از آب جدا کرد و برای استفاده اختصاصی آن را به مصرف رسانید.
بطور کلی، آنچه را که در بهره بردرای از آب معدنی باید در نظر گرفت حفظ اصالت آب از نقطه اولیه کاپتاژ تا محل مصرف آن است که بدین منظور آب را به صورت جریان طبیعی و دایم بدون دخالت آبهای خارجی و خروج گازها و رادیواکتیویته موقت به نقاط مصرف هدایت می‌کنند.
خلاصه آن که عملیات کاپتاژ بایستی در نهایت دقت باتوجه به مسائل غیرپیش‌بینی شده در هنگام عملیات و مبتنی بر نتایج تجزیه آب و مطالعات زمین شناسی اولیه انجام گیرد و در این کار همکاری زمین شناس، مهندس فنی، شیمیست و میکروب شناس الزامی است.
اختصاصات آبهای معدنی
اختصاصات ظاهری
املاح موجود در آب عموماً سازنده اختصاصات ظاهری آب نیز می باشند. آبهای گوگردی می توانند دارای کدورتی کم و بیش زیاد بوده که ممکن است از محل مظهر یا پس از قرار گرفتن در مقابل هوا و یا بالاخره پس از رسوب گوگرد کلوئیدی ظاهر شده باشد.
همین طور هیدروژن سولفوره نیز ممکن است در مراحل مختلف از آب خارج گردد. غالباً آب های معدنی بدین رنگ بوده ولی در برخی موارد آب های آهن و یا گوگرددار به رنگهای قرمز و یا شیری می توانند باشند. مزه آبهای معدنی نیز در رابطه با املاح موجود در آنهاست.
چنانچه آب های کلرور سدیک شور، آهن دار قابض، و منیزیم دار تلخ می باشند و بالاخره آب های سیلیس دار دارای لمس چسبنده هستند.