تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1392 | دوره:44 | شماره:4 |تعداد مقالات:10

یکی از فواید مهم قنات فراهم کردن زمینه مناسب برای همبستگی و مشارکت در امور اجتماعی و ترویج فرهنگ زیست گروهی در جامعه است. قنات ها در صورت نگهداری صحیح و بازسازی و مرمت، منابع ارزشمند آب به شمار می روند. در پژوهش حاضر، مسائل و مشکلات فنی بهره برداری از 45 رشته قنات استان های خراسان رضوی، همدان و سمنان بررسی و راهکارهایی برای بهبود وضعیت آن ها ارائه شد. در هر یک از استان های مطالعه شده 15 رشته از قنات های پر آب و فعال انتخاب و وضعیت آب دهی و تغییرات کمی و کیفی آب آن ها بررسی شد. همچنین برخی مشخصات هندسی و هیدرولیکی قنات ها اندازه گرفته شد. نتایج نشان داد آب دهی قنات های مطالعه شده در درازمدت دستخوش تغییرات زیادی شده است، ولی کیفیت آب قنات ها، به جز قنات های استان همدان، تغییر محسوسی نکرده است. بازده انتقال در هرنج قنات ها از 63 تا 98 درصد تغییر کرده است. روش آبیاری اراضی پایین دست قنات های مطالعه شده به طور عمده سطحی و سنتی و بازده کاربرد آب آبیاری بین 32 تا 70 درصد متغیر بود. مقادیر کارایی مصرف آب برای محصولات غالب در اراضی پایین دست قنات های مطالعه شده نیز بین 0.1 برای فلفل تا 3.74 برای ذرت علوفه ای و متوسط آن 0.86 کیلوگرم بر متر مکعب بود. به طور کلی، بازده کاربرد آب در اراضی پایین دست قنات های مطالعه شده قدری بیشتر از متوسط بازده کاربرد آب در روش های آبیاری سطحی در اراضی آب خور از منابع آبی چاه یا رودخانه بود. مسائل و مشکلات عمده قنات های مطالعه شده شامل مسائل فنی (سازه فیزیکی قنات از بالادست مادرچاه تا مظهر قنات و پایاب قنات از مظهر تا سطوح زیر کشت) و مسائل بهره برداری و نگهداری (کمبود اعتبارات تعمیر و نگهداری، عدم تمهیدات لازم برای جلوگیری از ورود سیلاب به داخل قنات ها، کمبود متخصصان محلی، عدم لای روبی، دفع زباله و فاضلاب محلی در آب قنات ها، خرده مالکی بودن اکثر اراضی پایین دست قنات ها و تعدد مالکان و مهاجرت آن ها به شهرها) است.

این پژوهش با هدف بررسی اثر اعمال تنش آبی روی وزن خشک اندام هوایی، سطح برگ، و وزن ریشه گیاه ذرت علوفه ای سینگل کراس 704 انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل 4 سطح آبیاری در 5 مرحله رشد گیاه در 60 گلدان با قطر 39.4 و ارتفاع 80 سانتی متر بود که 3 بار تکرار شد. پارامترهای اندازه گیری شده شامل وزن خشک اندام هوایی و سطح برگ و وزن خشک ریشه در 4 مقطع طولی ریشه بودند که در مراحل مختلف رشد گیاه برداشت شدند. نتایج نشان داد سطوح مختلف آبیاری اثری معنادار (P<0.05) بر وزن خشک اندام هوایی، سطح برگ، وزن خشک مقاطع طولی مختلف ریشه، و وزن خشک کل ریشه دارد. بیشترین مقدار وزن خشک اندام هوایی سطح برگ و وزن خشک کل ریشه در هر 2 سال اجرای آزمایش در مرحله شیری شدن دانه رخ داد. این مقدار در 2 سال 1388 و 1389 برای وزن خشک اندام هوایی به ترتیب 318.9 و465.1  گرم، برای سطح برگ 6497 و 6533 سانتی متر مربع، و برای وزن خشک کل ریشه 32.3 و 36.6 گرم بود. سطح تنش مناسب با بیشترین وزن خشک ریشه برای ذرت برای افزایش بهره وری مصرف آب آبیاری تحت مدیریت کم آبیاری اطلاعات مفیدی به محققان و کارشناسان می دهد.

MTBE (متیل ترشیو بوتیل اتر) یک ماده آلی اکسیژن دار و سمی است که امروزه به صورت گسترده در بنزین بدون سرب استفاده می شود. این ماده سمی، که آب و خاک خیلی سریع آن را جذب می کنند، یکی از مواد بسیار آلاینده در خاک ها و منابع آب زیرزمینی است. به منظور حذف این ماده آلاینده از خاک اولین و مهم ترین قدم، که هدف این تحقیق نیز هست، تعیین حداکثر ظرفیت جذب MTBE به وسیله خاک تحت تاثیر عوامل موثر بهینه و انتخاب روشی مطمئن جهت تعیین غلظت MTBE موجود در خاک است. در این تحقیق خاک رسی کائولینیت در آزمایشگاه با غلظت های مختلف MTBE ترکیب شد و سپس تاثیر پارامترهای مختلف از جمله pH نمونه خاک آلوده، زمان تماس، و غلظت MTBE بر ظرفیت جذب MTBE به وسیله خاک بررسی شد. بر اساس نتایج به دست آمده مشخص شد زمان تماس و غلظت MTBE بیشترین تاثیر را بر ظرفیت جذب MTBE خاک دارند و تغییرات pH نمونه خاک آلوده تفاوت نامحسوسی بین مقادیر ظرفیت جذب MTBE به نمونه های خاک آلوده ایجاد می کند. در نهایت، با در نظر گرفتن کلیه عوامل فوق، حداکثر ظرفیت جذب MTBE پس از اعمال شرایط موثر بهینه برابر با 1.15 گرم MTBE در هر کیلوگرم خاک اندازه گیری شد. با توجه به اینکه خاک کائولینیت مطمئنا در روش های مختلف حذف MTBE از خاک، همانند سابق، استفاده خواهد شد، نتایج این تحقیق می تواند راهنمای بسیار مناسبی برای تحقیقات آینده در زمینه حذف MTBE از خاک کائولینیت آلوده باشد.

این مطالعه با هدف بررسی تاثیر مقادیر مختلف هیدروژن پراکسید و تیمارهای مختلف آهن در پالایش خاک های آلوده به نفت با استفاده از روش شیمیایی فنتون صورت پذیرفت. بدین منظور 10 نمونه خاک از اطراف پالایشگاه نفت تهران برداشته و پس از آماده سازی با دو سطح 10 و 20 درصد از نفت (کروزن) در سه تکرار آلوده شد. خاک ها پس از رسیدن به شرایط تعادل با استفاده از روش شیمیایی فنتون و با اعمال مقادیر 0.006 (H1)، 0.009 (H2)، 0.012 (H3)، 0.018 (H4)، 0.059 (H5)، 0.088 (H6) اکی والان از هیدروژن پراکسید به 20 گرم نمونه تیمار شدند. همچنین بر اساس واکنش فنتون از آهن به مثابه کاتالیزور در سه حالت بدون افزودن آهن (F1)، سکوسترین [EDDHA-Na-Fe] به منزله منبع آهن آلی (F2)، و فروسولفات به منزله منبع آهن معدنی (F3) استفاده شد. قالب آماری آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی بود. نتایج تجزیه واریانس نشان داد اختلاف معناداری بین مقادیر پراکسید هیدروژن مصرفی، سطح آلودگی، نوع خاک، و منبع آهن با میزان حذف نفت از خاک وجود دارد (P<0.01). نتایج نشان داد در همه نمونه ها و سطوح پراکسید هیدروژن، راندمان پالایش در تیمار 10 درصد آلودگی بیشتر از تیمار 20 درصد است (p£ 0.1). بالاترین راندمان پالایش در سطح آلودگی 10 درصد مربوط به تیمارH6F3   (%90.72)و در سطح آلودگی 20 درصد مربوط به تیمارH6F2  (%87.24) و کمترین راندمان پالایش در هر دو سطح آلودگی در تیمار H1F1 (برای تیمار 10% و 20% به ترتیب 54.96% و 41.91%) رخ داد. هبستگی منفی و معناداری بین درصد رس، کربنات کلسیم معادل، و pH با درصد پالایش در هر دو سطح 10 و 20 درصد آلودگی مشاهده شد. در حالی که همبستگی بین درصد شن با میزان پالایش مثبت به دست آمد.

به منظور بررسی اثر حضور سوخت دیزل بر ویژگی های هیدرولیکی خاک منحنی های نگه داشت خاک برای سوخت دیزل و آب به وسیله دستگاه ستون آویزان به دست آمد. پارامترهای منحنی های نگه داشت خاک برای آب و سوخت دیزل بر اساس مدل های ون گنوختن، بروکس کوری، و کمپبل برآورد شد. هدایت هیدرولیکی غیر اشباع، به منزله تابعی از پتانسیل ماتریک خاک به وسیله مدل های معلم-ون-گنوختن، معلم-بروکس-کوری، بوردین-بروکس-کوری، و کمپبل تعیین شد. مقدار پارامترهای توزیع تخلخل تقریبا بدون تغییر و نقطه ورود هوا در سیستم دوفازی سوخت دیزل-هوا نسبت به آب-هوا افزایش یافت. نتایج نشان داد، به دلیل کشش سطحی کمتر سوخت دیزل، این سیال در مقایسه با آب با نیروی کمتری در خاک نگه داشته می شود. فاکتور مقیاسی لورت با دقتی مناسب منحنی نگه داشت سوخت دیزل را برآورد کرد. همچنین، به دلیل لزوجت بیشتر سوخت دیزل و نگه داشت کمتر خاک برای این سیال، هدایت هیدرولیکی اشباع و غیر اشباع خاک برای سوخت دیزل کمتر از آب بود.

درک فرایندهای فرسایش و تهیه مدل های فرسایش خاک به فهم جداسازی و ته نشینی و انتقال ذرات در شیارها نیاز دارد. به منظور بررسی اثر نوع خاک و قدرت جریان بر اهمیت نسبی فرایندهای ناشی از روان آب و مرز بین فرایندها از نظر کلاس اندازه ذرات انتقالی، اثر 6 قدرت جریان، در شیب 2 درصد، روی 5 نمونه خاک مختلف بررسی شد. نمونه ها در بستر فرسایشی با ابعاد 0.05×0.05×2.5 متر ریخته شد و به مدت 40 دقیقه، تحت دبی جریان معین، تغییرات زمانی توزیع اندازه ذرات رسوب تعیین و بر مبنای آن فرایندهای انتقال ذرات تحلیل شد. نتایج این مطالعه ﻣﺆید وجود یک الگوی انتخابی وابسته به شرایط هیدرولیکی و انتقال ذرات با اندازه های متفاوت به وسیله مکانیسم های مختلف، از جمله جهش تعلیق و چرخش، است. نتایج همچنین نشان داد کلاس اندازه ای با حداقل شدت انتقال، مرز بین جهش تعلیق و چرخش، در خاک های با توزیع اندازه ذرات مختلف، منحصر به همان خاک است و با افزایش قدرت جریان از 0.12 به 0.8 وات بر متر مربع تغییر نمی یابد.

به منظور بررسی تغییرات مکانی و پهنه بندی غلظت عناصر ریزمغذی آهن، روی، مس، و منگنز در 20000 هکتار از خاک های اراضی جنوب تهران برای تشخیص مناطق با حد کفایت یا بیش بود 196 نمونه خاک سطحی به صورت شبکه منظم 1000 در 1000 متر جمع آوری و فرم قابل جذب این عناصر با استفاده از DTPA و TEA عصاره گیری و غلظت آن ها با دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد عناصر ریزمغذی آهن، روی، مس، و منگنز توزیع مکانی دارند و با توجه به نوع کاربری های مختلف غلظت آن ها متفاوت است. بهترین مدل واریوگرام برای فرم قابل جذب آهن و مس نمایی و برای روی گوسی و برای منگنز کروی بود. متوسط غلظت قابل جذب عناصر آهن، روی، مس، و منگنز به ترتیب 2.6، 2.1، 1.2، و 3.5 میلی گرم در کیلوگرم خاک است. بر اساس حدود بحرانی تعیین شده در ایران همه اراضی مطالعه شده دچار کمبود آهن اند. از نظر روی 81 درصد اراضی در حد متوسط و 18 درصد در حد مطلوب قرار دارند و 1 درصد مقدار روی بالایی دارد. حدود 76 درصد اراضی از نظر جذب مس در حد کم تا متوسط و 18 درصد در حد مطلوب قرار دارند و میزان جذب 6 درصد از خاک اراضی نیز در حد بالاست. منگنز قابل جذب خاک در همه اراضی مطالعه شده در محدوده کم تا متوسط قرار دارد. تطابق نقشه های کاربری و مدیریت بهره برداری اراضی با نقشه پهنه بندی هر یک از عناصر مطالعه شده نشان داد مناطق با مقادیر زیاد مس و روی منطبق با حاشیه بزرگراه ها و مناطق صنعتی و مسکونی و آبیاری با آب فاضلاب است.

پوسته های زیستی خاک اجتماعی تنگاتنگ بین ذرات خاک و موجودات زنده، از قبیل سیانوباکتری و جلبک و قارچ و گلسنگ و خزه، در نسبت های مختلف اند که بر سطح خاک یا داخل چند میلی متر فوقانی آن مستقر می شوند. در نتیجه پوشش پوسته های زیستی همچون لایه ای منسجم سطح زمین را می پوشانند و فرایندهای ابتدایی زیست بوم، از جمله تثبیت کربن و نیتروژن آتمسفری، و وضعیت آبی را تحت تاثیر قرار می دهند. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر پوسته های زیستی بر شاخص های هیدرولوژیکی خاک در مراتع قره قیر استان گلستان انجام شد. بدین منظور سرعت نفوذپذیری با استفاده از استوانه مضاعف، درصد رطوبت وزنی و قابل دسترس خاک، کربن آلی خاک، و بافت خاک در دو عمق 0 تا 5 و 5 تا 15 سانتی متری دو تیمار پوسته دار و بدون پوسته در چهار ناحیه اندازه گیری شدند. سپس داده ها در قالب طرح آشیانه ای تجزیه وتحلیل و میانگین داده ها با آزمون دانکن مقایسه شد. نتایج نشان داد درصد توزیع ذرات خاک بین دو تیمار تفاوت معنادار ندارد، اما کربن آلی و درصد رطوبت وزنی و قابل دسترس خاک در دو عمق مذکور در تیمار پوسته دار نسبت به تیمار بدون پوسته به طور معنادار بیشتر است. همچنین سرعت نفوذپذیری در تیمار پوسته دار دو برابر تیمار بدون پوسته (به ترتیب 0.16 و 0.081 سانتی متر بر دقیقه) است. در کل می توان نتیجه گرفت پوسته های زیستی موجب بهبود وضعیت آبی خاک می شوند.

آرد گندم مناسب ترین تامین کننده عناصر غذایی برای انسان شناخته شده است. این تحقیق برای بررسی اثر کودهای آلی و نیتروژن بر غلظت عناصر غذاییآرد گندم رقم الوند در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 15 تیمار و 3 تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی دانشگاه تبریز انجام شد. تیمارها شامل T1= شاهد (بدون مصرف کود آلی و نیتروژن)، T2= 150 کیلوگرم اوره در هکتار، T3= 300 کیلوگرم اوره در هکتار، T4= 30 تن کمپوست زباله شهری در هکتار، T5= 60 تن کمپوست زباله شهری در هکتار، T6= 30 تن کمپوست لجن فاضلاب شهری در هکتار، T7= 60  تن کمپوست لجن فاضلاب شهری در هکتار، T8= 30 تن کود دامی در هکتار، T9= 60 تن کود دامی در هکتار،T2+T4=T10 ، T2+T5=T11، T2+T6=T12، T2+T7=T13، T2+T8=T14، T2+T9=T15 بودند. در پایان دوره رشد، عملکرد دانه و غلظت نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K)، سدیم (Na)، آهن (Fe)، روی (Zn)، منگنز (Mn)، مس (Cu)، سرب (Pb)، و کادمیوم (Cd) آرد گندم در تیمارهای مختلف تعیین گردید. نتایج نشان داد با مصرف 150 و 300 کیلوگرم اوره در هکتار، غلظت P، K، Na، Fe آرد گندم نسبت به شاهد افزایش می یابد، ولی غلظت Mn و Zn و Cu آرد گندم تغییر معناداری(p£0.05)  نمی کند. غلظت N آرد با مصرف 150 کیلوگرم اوره در هکتار تغییر معناداری نکرد، ولی با مصرف 300 کیلوگرم در هکتار به طور معناداری افزایش یافت. مصرف کمپوست لجن فاضلاب و کمپوست زباله شهری و کود دامی، با و بدون کود اوره، عملکرد دانه و غلظت N و P و K و Fe و Zn آرد را نسبت به شاهد افزایش داد. مصرف کودهای آلی بدون اوره غلظت Na آرد را افزایش داد، ولی تلفیق آن ها با اوره غلظت Na آرد را کم کرد. مصرف کود دامی غلظت Mn آرد و مصرف کمپوست لجن فاضلاب غلظت Cu آن را افزایش داد. غلظت Pb و Cd آرد گندم در تیمارهای مختلف ناچیز بود. به طور کلی، برای افزایش غلظت عناصر غذایی در آرد گندم و بهبود کیفیت آن مصرف 150 کیلوگرم اوره و 60 تن کمپوست لجن فاضلاب یا کمپوست زباله شهری یا کود دامی در هکتار در شرایط مشابه می تواند توصیه شود.

امروزه آلودگی آرسنیک (As) یکی از معضلات نگران کننده برای سلامت انسان به ویژه در مناطق صنعتی است. از این رو مطالعه روش های غیر متحرک کننده و عوامل موثر بر آن ضرورت می یابد. در این تحقیق، برخی عوامل موثر بر درصد غیر متحرک سازی (IE) آرسنیک در خاک شامل زمان واکنش، pH اولیه، مقدار آهن صفر ((ZVI، آهن دوظرفیتی [Fe (II)]، و زئولیت حاوی آهن مطالعه شد. آلوده سازی خاک به As (III) در غلظت های 300 و 440 میلی گرم بر کیلوگرم خاک با استفاده از نمک خالص سدیم آرسنیت انجام گرفت. آزمایش تاثیر زمان و pH مربوط به Fe (II) و ZVI در سیستم پیمانه ای در خاک آلوده با غلظت 440 میلی گرم As (III) در کیلوگرم خاک در حضور 2 درصد وزنی از این اصلاح کننده ها در مدت زمان 16 ساعت انجام شد. مطالعه اثر غلظت نیز در سه غلظت اولیه 0.5 و 1.5 و 2.5 درصد وزنی از این اصلاح کننده ها صورت پذیرفت. بررسی فاکتورهای زمان و pH بر IE (%) به وسیله زئولیت آهن، در غلظت 300 میلی گرم As (III) بر کیلوگرم خاک، 0.17 درصد آهن بارگذاری شده بر زئولیت و در مدت زمان 16 ساعت صورت گرفت. اثر غلظت اولیه آهن بارگذاری شده بر زئولیت بر میزان IE به وسیله زئولیت حاوی 0، 0.005، 0.017، و 0.02 میلی گرم آهن مطالعه شد. نتایج نشان داد در 15 دقیقه ابتدایی واکنش، سرعت و درصد غیر متحرک سازی ((%)IE) به وسیله Fe (II) بیشتر از ZVI است، اما با گذشت زمان (16 ساعت) کارایی ZVI به 96.55 درصد رسید و این در حالی است که ((%)IE) به وسیله Fe (II) 68.2 درصد شد. با افزایش pH از 6 تا 10 میزان IE به وسیله Fe (II) و زئولیت آهن افزایش یافت. در حالی که ZVI در pH های کمتر از 8 بهتر عمل کرد. بیشترین کارایی Fe (II) در حداقل غلظت آن 0.5 درصد بود. با افزایش درصد ZVI و آهن نشسته بر زئولیت به (%) IE افزوده شد. زئولیت آهن کارایی و سرعت بالایی در غیر متحرک سازی As (III) از خود نشان داد، طوری که در 15 دقیقه اول واکنش 74.7 درصد فرایند غیر متحرک سازی انجام شد.