الفهرس 
Introduction and Literature ReviewOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 173 |  |  |
| | | from | 173 | | |
Abstract
الملخص العربي
الماء هو أهم مصدر ضروري لاستمرارية الحياة على كوكب الأرض. فقط جزء ضئيل (2.5٪) من المياه الأرضية في شكل مياه سطحية وجوفية هي عذبة ومناسبة للاحتياجات البشرية المباشرة. لطالما كانت المياه الجوفية مهمة للغاية ، لا سيما في المناطق القاحلة أو شبه القاحلة ، كمصدر رئيسي أو حتى فريد من نوعه لإمدادات المياه العذبة.
تلوث وتدهور جودة المياه السطحية والجوفية ينتج عن الأنشطة البشرية المختلفة التي تؤدي إلى تغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه. في معظم الحالات ، تكون المياه الجوفية أنقى من المياه السطحية. عادة ما تكون المياه الجوفية محمية من التلوث من السطح بواسطة التربة وطبقات الصخور التي تغطيها. هذا هو السبب في أن معظم مصادر مياه الشرب في أجزاء كثيرة من العالم هي مياه جوفية.
تواجه مصر كدولة متقدمة تحديات كبيرة خاصة مع النمو السكاني السريع. أدت زيادة عدد السكان والأنشطة الاجتماعية والاقتصادية ذات الصلة إلى زيادة الطلب على المياه وإطلاق مياه الصرف المعالجة بشكل غير صحيح ، مما يؤثر على جودة المياه. الفيوم من أهم الأراضي الزراعية في مصر ، وتقع في الصحراء الغربية لمصر ، على بعد حوالي 90 كيلومترًا جنوب غرب القاهرة ، بين خطي عرض 00 ′ 29° و 40 ′ 29° N وخطي طول 20 ′ 30° و05 ′ 31° E.
الفيوم عبارة عن حوض مغلق في منطقة قاحلة مع نظام تصريف داخلي ينتج عنه عدم تدفق المياه إلا عن طريق التبخر. هذا يعني أن جميع المكونات الذائبة ستبقى وتتركز في المنخفض ، إما في الماء أو في الرواسب. تعتمد معظم أنظمة الري والزراعة في منطقة الفيوم على هذه المياه. ومع ذلك ، وبسبب ندرة المياه ، فإن المصدر الثانوي لمياه الري في الفيوم هو إعادة استخدام مياه الصرف الصحي. تنطوي إعادة استخدام مياه الصرف في الزراعة على بعض القيود بسبب المحتوى العالي المحتمل (شبه المعدني) ومسببات الأمراض. وبالتالي ، فإن الأمراض التي تنقلها المياه هي مصدر قلق خاص في محافظة الفيوم بسبب الري المكثف للمياه منخفضة الجودة بالإضافة إلى ترتيبات الصرف الصحي غير الملائمة. هذا مؤشر على أن جودة المياه ليس لها تأثير مباشر على كمية المياه فحسب ، بل تؤثر أيضًا على صحة الإنسان.
إن الهدف من هذه الأطروحة هو التحقق وتقييم الخصائص الفيزيائية والهيدروجيوكيميائية المدمجة مع البيانات النظيرية ودمجها في النمذجة الجيوكيميائية العكسية لتحديد تطور المياه في منخفض الفيوم. وأهداف الأطرحة تتلخص في الآتي: (1) تحديد العوامل المختلفة التي تؤثر على المياه (السطحية والجوفية) العمليات الهيدروجيوكيميائية لفهم وتمييز التفاعل بين الماء والصخور والتفاعل البشري المنشأ.، (2) توصيف وتقييم مناطق التغذية وأصل المياه السطحية والجوفية في منطقة الدراسة ، (3) فهم التطور الجيوكيميائي لموارد المياه كجزء أساسي في إدارة المياه وعمليات المعالجة مع معرفة أفضل لكيفية المياه الجوفية وظائف النظام ، (4) البحث عن التطبيقات الممكنة لتقنية النانو لمعالجة أيونات المعادن الثقيلة Al (III) و Sr (II) .
تم تحليل مجموعة من عينات المياه السطحية (19 مياه صرف و 11 قناة) و 13 عينة من المياه الجوفية للقياسات الفيزيائية بما في ذلك التوصيل الكهربائي (EC) ، ودرجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، وإجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS) ، والأكسجين المذاب (DO) . كانت المعلمات الكيميائية التي تشتمل على الكاتيونات والأنيونات الرئيسية Ca2+ ، Mg2+ ، Na+ ، K+ ،Cl- ، SO42- ، HCO3- .
تشير نتائج نموذج جيبس التي توضح تفاعل المياه الصخرية التي تؤثر على نظام الخزان الجوفي الرباعي إلى أن معظم عينات المياه تقع في منطقة التبخر السائدة. نظرًا لكون نهر النيل هو المصدر الوحيد لتغذية المنخفضات عبر بحر يوسف ، فإن المياه الجوفية في منطقة الدراسة تتميز بنوع Na-Ca-Mg / HCO3 بنسبة 92٪ ، في حين أن قنوات الري ومياه الصرف الصحي بها هذا النوع 77٪ ، 58٪ على التوالى.
تركيز (SO42− + HCO3-) يفوق (Ca2+ + Mg2+) ، وهو نتيجة الكالسيت ، الدولوميت في النظام. يساهم انحلال الجبس في زيادة كل من Ca2+ و SO42- في طبقة المياه الجوفية ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة والتشبع الزائد أو بالقرب من توازن الكالسيت. بالنسبة لعينات المياه السطحية نسبة أيونات Na+ أعلى نسبيًا من أيونات Cl- والعملية الجوفية المقترحة هي التبادل الكاتيوني التي تؤثر بشكل كبير على تركيبات أيونات المياه الجوفية من خلال التفاعل بين الماء والعناصر المكونة للخزان الجوفي.
أشارت نتائج مؤشر التشبع باستخدام برنامج PHREEQC إلى أن عينات المياه السطحية وعينات المياه الجوفية كانت غير مشبعة بالمعادن والغازات. تميل عينات المياه السطحية والجوفية إلى ترسيب المعادن / الغازات بالترتيب التالي: Hematite .Barite < Gibbsite < Goethite <
أظهرت النمذجة الجيوكيميائية المعكوسة أن ذوبان الكربونات (الكالسيت ، الدولوميت) والمتبخرات (الجبس ، الأنهيدريت) مع إطلاق غاز كبريتيد الهيدروجين نتيجة لتقليل المواد العضوية والعمليات الميكروبية. التبادل الكاتيوني لـ Ca2+ على Na+ أيضًا عمليات جيوكيميائية مهمة في نظام الخزان الجوفي في المنطقة.
أظهرت بيانات النظائر المستقرة البيئية أن جميع عينات المياه السطحية والجوفية لها قيم مخصبة لـ δD و δ18O مقارنة بنهر النيل مما كشف عن حدوث عملية تبخر مكثفة بالإضافة إلى ظواهر عودة الري التي تؤثر على الملوحة كما هو موضح في TDS في (mg/L) و δ18O في العلاقة. أخيرًا ، من مراجعة الدراسات السابقة والملاحظات الميدانية ، هناك حاجة إلى حماية البيئة من خلال المراقبة المستمرة لموارد المياه كماً وجودتها مع إمكانية إزالة التلوث وإنشاء شبكة صرف صحي تمتد إلى جميع مناطق منخفض الفيوم.
من نتائج تحليل المعادن الثقيلة وجدت كمية ملحوظة من Al (III) و Sr (II) في عينات المياه. وللمعالجة تم تحضير كل من أكسيد الحديد الأسود الممغنط النانوني MNPs وأكسيد الحديد الأسود الممغنط المطلي بالكيتوزان CS-MNPs في حجم النانو - في خطوة واحدة - باستخدام طريقة الترسيب المشترك لمعالجة المعادن الثقيلة Al (III) و Sr (II).
تم تقييم الجسيمات الناتجة باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FT-IR) للتعرف على القمم المميزة ، وتم التعرف على جزئ Fe3O4 من خلال نطاق الامتصاص الكبير الممتد عند 579 سم -1 ، والذي يتوافق مع رابطة Fe-O. وبالنسبة للجسيمات النانوية المغلفة بالكيتوزان ، فإن الذروة في منطقة 584 سم -1 توفر دليلاً على وجود أكسيد الحديد الأسود في العينة. تحتوي أطياف CS-MNPs على جميع القمم المتوقعة من الكيتوزان وأكسيد الحديد. أظهرت النتائج أن الكيتوزان نجح في طلاء الجسيمات النانوية المغناطيسية بنجاح.
تم إستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) للتحقق من التركيب البلوري للمادة وأن الجسيمات المتكونة هي جسيمات من أكسيد الحديد الأسود الممغنط (Fe3O4) في حجم النانو. أظهرت النتائج أن العينة المحضرة أظهرت ستة قمم مميزة من MNPs (2 = 30.2 درجة ، 35.61 درجة ، 43.22 درجة ، 53.6 درجة ، 57.04 درجة ، و 62.8 درجة) ، والتي تتوافق مع (220) ، (311) و (0 0 4) و (422) و (511) و (0 4 4).
تم الإستعانة بالمجهر الإلكتروني (TEM) لتأكيد طلاء الشيتوزان على جزيئات سطح أكسيد الحديد الماغناطيسي النانوني وأن الجزيئات متكونة في الشكل الكروي المميز لها .
تم فحص قدرة الجسيمات النانوية التي تم تحضيرها على امتصاص Al (III) و Sr (II) فيما يتعلق بالرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة وتركيز الامتصاص ووقت التلامس لتحديد الظروف المثلى لتحديد معايير جودة المياه. تم الكشف عن أنه مع انخفاض الأس الهيدروجيني > 6 مع وقت الإمتصاص <60 دقيقة وزيادة درجة الحرارة > 45 درجة مئوية ، تقل عملية الامتزاز.
وقد ثبت أن CS-MNPs أكثر فاعلية في امتصاص أيونات المعادن الثقيلة من MNPs وكانت كفاءة إزالة Al (III) 81 % و Sr (II) 94% للأيونات المعدنية على التوالي تحت درجة حرارة ومجموعة ظروف التشغيل معينة، كالتالي: (الوقت = 120 دقيقة ، تركيز المادة الماصة = 25 مجم/لتر، درجة الحرارة = 25 درجة مئوية ، درجة حموضة ≈ 7).