محیط زیست و مهندسی آب
سال:1403 | دوره:10 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

عنصر روی یکی از عناصر سنگین مهمی است که در آلودگی خاک نقش دارد. کانی­های رسی از جاذب­های کم­هزینه هستند که توانایی جذب فلزات سنگین را دارند. بنابراین هدف این مطالعه بررسی توانایی کانی­های کائولینیت و سپیولیت با خاستگاه ایرانی در pH و اندازه مختلف بر حذف روی بود. سینتیک جذب روی از محلول­های آبی توسط سپیولیت و کائولینیت در اندازه ذرات: 25< و µm 25-53، زمان تماس: min 5-2880 و pH: 5، 7 و 9، در دمای ℃ 25 بررسی شد. سپس رفتار جذبی روی به­وسیله کانی های سپیولیت و کائولینیت با مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، ایلوویچ و پخشیدگی درون ذره­ای مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده از برازش مدل های سینتیکی با داده های تجربی، مدل شبه مرتبه دوم (99/0= (R2به­عنوان بهترین مدل انتخاب شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان تماس، میزان جذب روی توسط هر دو کانی افزایش یافت. راندمان جذب روی با افزایش pH افزایش یافت و بیشترین درصد حذف در 9=pH مشاهده شد. همچنین، کاهش اندازه ذرات به کوچکتر از µm 25 سبب افزایش ظرفیت جذب روی گردید. بطور کلی میزان ظرفیت جذب روی در هر دو اندازه مورد بررسی برای کانی سپیولیت بیش­تر از کائولینیت بود.

سولفات یک آنیون مهم در آب های طبیعی است که غلظت بیش از حد آن مضر می­باشد. لذا در این پژوهش کارایی حذف یون سولفات به وسیله نانورس مونت موریلونایت (جاذب) از آب با تعیین اثر غلظت نانو رس مونت موریلونایت،pH ، زمان و دما برای تعیین شرایط بهینه و سپس ایزوترم های جذب سولفات بررسی شد. بیش ترین میزان حذف سولفات در غلظت g/l 1 نانورس مونت موریلونایت برابر  mg/g 74/4 یا 7/23% ، pH 3 برابر  mg/g 78/2 یا 8/27% ، زمان  min 90 برابر mg/g  15/2 یا 5/21% ، دمای °C 25 برابر mg/g 54/3 یا 4/35% به دست آمد. ثابت های ترمودینامیکی نشان دادند ماهیت جذب سولفات بر روی سطوح جاذب گرمازا و خودبه خودی است. معادله سینتیکی شیه مرتبه دوم نیز بر داده­های زمان برازش بهتری داشت که نشان دهنده جذب  شیمیایی سولفات بود. در بین معادلات ایزوترمی معادله لانگ مویر در مقایسه با فروندلیچ بر داده ها برازش بهتری پیدا کرد که نشان دهنده سطوح جذبی یک لایه است. همچنین ظرفیت جذب نانو رس مونت موریلونایت  mg/g برای گوگرد (SO4˭-S)، mg/g 7/9  به دست آمد. تجزیه دستگاهی SEM-EDX نیز جذب سطحی گوگرد و تغییرات سطح را نشان داد. بنابراین این نانو رس در حذف سولفات از آب مؤثر بود.

نیترات و ارتوفسفات حاصل از پساب فاضلاب نقش قابل توجهی در بار مواد مغذی منابع پذیرنده ایفا می­نماید. ازاین رو تخلیه ترکیبات نیتروژن و فسفر به منابع آبی باعث آلودگی آب می­شود. پژوهش حاضر باهدف بررسی کارائی مواد فیلتری طبیعی در حذف نیترات و ارتوفسفات از پساب خروجی یک سامانه تصفیه فاضلاب انجام شد. بدین منظور چهار بیورآکتور با ترکیب مواد فیلتری متفاوت شامل تراشه چوب (W)، تراشه چوب و ماسه­ ساحلی (WS)، تراشه چوب و صدف دریایی (WSS) و تراشه چوب، ماسه ساحلی و صدف­ دریایی (WSSS) ساخته شد. کارائی آن­ها در حذف نیترات و ارتوفسفات در سه زمان نگهداشت هیدرولیکی 12، 18 و  hr24 مورد سنجش قرار گرفت. نتایج نشان داد بالاترین کارایی حذف نیترات و ارتوفسفات به ترتیب به میزان 19/92، 57/96% مربوط به تیمار WSSS است. همچنین در تمامی بیورآکتورها، زمان نگهداشت  hr18 بهترین عملکرد در حذف نیترات و ارتوفسفات باز خود نشان داد. یافته­های این پژوهش حاکی از کارائی بسیار مناسب تراشه چوب در ترکیب با مواد اصلاحی در حذف نیترات و ارتوفسفات بود.

امروزه با رشد جمعیت و افزایش آلودگی آب وهوا، موضوع تصفیه آب و استفاده از نانومواد مورد توجه همگانی قرارگرفته است. با توجه به اینکه مسائل محیط­زیستی نظیر کاهش آلاینده های موجود در محیط های متخلخل نظیر آسفالت از اهمیت برخوردار است، لذا هدف این پژوهش تعیین آزمایشگاهی نقش نانومواد بر بهبود قابلیت انعطاف پذیری و حذف آلودگی در آسفالت متخلخل در رواناب سطحی شهری بود. بدین منظور برای ارتقای عملکرد مکانیکی آسفالت متخلخل و کاهش آلاینده­های موجود در رواناب سطحی از نانوذرات تیتانیوم دی اکسید و نانوذرات گرافن اکسید  استفاده شد. لذا، 11 نمونه در نظر گرفته شد که ابتدا آسفالت بدون نانو مواد ساخته شد سپس 4 نمونه آسفالت متخلخل حاوی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید و 4 نمونه آسفالت متخلخل حاوی نانوذرات گرافن اکسید با غلظت 2 الی 8% ساخته شد. نتایج آزمایش مدول انعطاف پذیر نشان داد که نمونه آسفالتی حاوی نانوذرات گرافن اکسید با غلظت 6% بهترین عملکرد داشته است و به عنوان درصد نانومواد بهینه معرفی شد و در بخش محیط­زیستی، نمونه آسفالتی حاوی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با غلظت 8% بهترین عملکرد را داشت.

پخش سیلاب یکی از راه­کارهای مدیریت منابع آب است که می­تواند تأثیرات مثبتی بر منابع آب زیرزمینی داشته باشد. هدف از پژوهش حاضر، بررسی برخی تغییرات کیفی آبخوان هرات متأثر از ایستگاه پخش سیلاب منطقه بود. آمار پارامترهای Ca، HCO3، Mg، Na، Cl، TDS و EC چاه­های کشاورزی استخراج شد. جهت ارزیابی تأثیر آبگیری ها و به تبع آن تأثیر رسوب گیری بر میزان کارایی سامانه پخش سیلاب، سال های 1390-1382 به­عنوان دوره اول و 1400-1391 به­عنوان دوره دوم انتخاب شدند. برای بررسی تغییرات مکانی پارامترهای کیفی، روش های مختلف درون یابی استفاده شد. با استفاده از روابط ریاضی نقشه درصد تغییرات مکانی هر پارامتر نیز به دست آمد. نتایج بررسی درصد تغییرات مکانی پارامترها بیانگر افزایش کیفیت آب در پایین دست پخش سیلاب و خروجی آبخوان می­باشد. کم­ترین EC مربوط به چاه­های غرب منطقه با کم­تر از µmho/cm 1000 و بیش­ترین EC مربوط به چاه هایی با بیش تر از µmho/cm 10000 در شرقی ترین نقطه آبخوان می باشد. این امر تأثیر مثبت پخش سیلاب را تقویت می کند. با در نظر گرفتن الگوی مکانی، اثرگذاری پروژه های پخش سیلاب در این منطقه مثبت بوده و توانسته افت کیفیت آب های زیرزمینی را کنترل کند.

شمارش تعداد دانه های خاک در مطالعات دانه بندی، به ویژه در علوم زمین شناسی، کشاورزی و محیط زیست و مهندسی دارای اهمیت است. ازجمله آن می توان به تحلیل دقیق خصوصیات خاک، تعیین ساختار خاک و تحلیل محیط زیستی اشاره کرد. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی دانه بندی و تشخیص شکل ذرات خاک با استفاده از فن های پردازش تصویر است. در این پژوهش، ابتدا تصاویری به صورت رنگی از دانه بندی خاک تهیه شد. سپس این تصاویر به­وسیلۀ زبان برنامه نویسی Python و کتابخانه Scikit-Image پردازش شدند. درنهایت برای اعتبارسنجی مدل، از 17 عدد دانه برنج و 8 عدد سکه استفاده شد. نتایج نشان داد که این روش با دقت بالا توانست تعداد و شکل آن ها را تشخیص دهد. همچنین در تشخیص تعداد و شکل ذرات خاک نیز به خوبی عمل کرد. به علاوه، در مقایسه با چندین نرم افزار دیگر در همین زمینه عملکرد بهتری را از خود ارائه کرد. با کمک این روش می توان منحنی دانه بندی خاک را رسم کرد. این رویکرد منجر به کاهش هزینه و زمان محاسبات می شود.

کمبود منابع آب، عدم تخصیص مناسب آب و همچنین الگوی کشت غیر بهینه، از مهم ترین مشکلات بخش کشاورزی دشت سیستان در استان سیستان و بلوچستان هستند. بر همین اساس، هدف اصلی این پژوهش تعیین الگوی کشت بهینه محصولات کشاورزی با درنظرگرفتن آب مجازی و ردپای آب و ارزیابی تأثیر آن بر مصرف آب در این منطقه بود. برای این کار بر اساس نوع و سطح زیر کشت محصولات کشاورزی شاخص های آب مجازی و ردپای آب سبز، آبی و خاکستری برای کمّی سازی مصرف آب در منطقه سیستان محاسبه شد. سپس با استفاده از مدل برنامه ریزی آرمانی فازی الگوی بهینه کشت محصولات با درنظرگرفتن آب مجازی و ردپای آب تعیین شد. نتایج حاصل از مدل بهینه سازی تحت رویکرد پویایی سیستم در محیط Vensim PLE8.3.5 آزمایش شد. یافته ها نشان داد محتوای آب مجازی محصولات کشاورزی در این منطقه m3/kg  69/2 است. تقاضای آب محصولات کشاورزی MCM 1019 در سال است که 62% آن تأمین می شود. پس از بهینه سازی الگوی کشت، تقاضای آب به  MCM 600 در سال کاهش می یابد که 89% آن تأمین می شود. همچنین بهینه سازی الگوی کشت باعث افزایش تأمین آب بخش محیط زیست از  138 به MCM 240 در سال شد.

توسعه پایدار روستایی یکی از پایه های مهم توسعه ملی هر کشور است و به دلیل اهمیت مشارکت مردم در این فرآیند، کشورهای مختلف در قالب دولت های محلی و با تفویض اختیارات و مسئولیت ها به مردم محلی به این موضوع توجه کرده اند. به همین منظور با تصویب قانون ایجاد روستاهای خودکفا در روستاهای کشور در سال 1377 تغییراتی در مدیریت روستایی کشور به وجود آمده است. سرانجام از سال 1382 اهالی روستا به عنوان متولیان جدید مدیریت روستا را بر عهده گرفتند. هدف اصلی این پژوهش بررسی نقش دهیاران روستایی در فرآیند مدیریت و توسعه پایداری روستایی با تأکید بر حفاظت از محیط زیست است. پژوهش حاضر از نوع تحقیقات کاربردی و ازنظر روش پژوهش تحلیلی - توصیفی می­باشد. یافته­ها نشان داد که مهم ترین عوامل مؤثر بر نقش دهیاران روستایی در توسعه پایدار روستایی متغیرهای اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی، محیطی و زیرساختی است. لذا توصیه می شود دهیاری ها با مشارکت مردم محلی و استفاده از توان و استعدادهای زنان و مردان در شوراها و دهیاری ها با تأکید بر حفظ جنگل ها، نظارت بر برداشت آب، ایجاد شبکه بازیافت زباله و جلوگیری از تخریب مراتع را موردتوجه قرار دهند.

آشکارسازی سهم هر یک از عوامل اقلیمی و انسانی می­تواند به مدیریت منابع آبی کمک کند. در این پژوهش ابتدا با استفاده از روش­های آماری وضعیت روند پارامترهای مؤثر بر منابع آب زیرزمینی دشت ماهیدشت طی دوره 1981 تا 2019 تعیین و سپس با استفاده از آزمون پتیت نقطه تغییر بارش، رواناب و سطح آب زیرزمینی محاسبه شد. مدل GMS به عنوان ابزاری برای شبیه­سازی آبخوان واسنجی شد. پس از تعیین نقطه نغییر، شبیه­سازی سطح آب زیرزمینی قبل و بعد از نقطه تغییر با استفاده از  مدل GMS انجام شد. با حذف اثر عوامل انسانی در مدل سهم اثرات تغییرپذیری اقلیمی و فعالیت­های انسانی بر آب های زیرزمینی به­دست آمد. نتایج نشان داد روند معنی­داری در تغییر بارش سالانه وجود ندارد، اما تغییرات رواناب سالانه دارای روند کاهشی و در سطح اعتماد 99% معنی دار و روند تراز سطح آب زیرزمینی نیز به صورت کاهشی و در سطح اعتماد 99% معنی دار شده است. آزمون نقطه تغییر پتیت نشان داد بارش بدون نقطه تغییر، اما رواناب در سال 1998 و تراز آب زیرزمینی در سال 2001 دارای نقطه تغییر است. همچنین مدل­سازی آبخوان نشان داد سهم فعالیت­های انسانی در کاهش تراز آب زیرزمینی آبخوان ماهیدشت به صورت متوسط 78 و تغییرپذیری اقلیمی 22% بود.

آب­های زیرزمینی منبع اصلی تامین آب شرب دشت دزفول اندیمشک شمالی هستند که در برخی موارد شور شده اند. بنابراین برای بررسی کیفیت شرب آن ها، در مهرماه 1399 تعداد 16 نمونه از نقاط مختلف دشت برداشته شد. نمونه ها از نظر غلظت کاتیون های اصلی، آنیون ها و نیترات ها مورد آنالیز قرار گرفتند. برای ارزیابی کیفیت آب از دو روش استفاده شد: روش قطعی شولر و منطق فازی. روش شولر کیفیت آب را از خوب به بد طبقه بندی کرد و مشخص کرد که به ترتیب 81/56، 83/20، 77/18، و 57/3% از سطح منطقه دارای کیفیت خوب، قابل قبول، نامناسب و بد هستند. از سوی دیگر، روش فازی نشان داد، کیفیت آب در 6/21% از سطح منطقه دارای کیفیت مطلوب با سطح اطمینان 70 تا 81%، در 23/75% دارای کیفیت قابل قبول با سطح اطمینان 32 تا 70% و در 69/3% با سطح اطمینان 20 تا 22% دارای کیفیت غیر قابل قبول هستند. نتایج، نشان داد، ارزیابی با روش فازی در مقایسه با روش قطعی شولر، بهتر است، چون، هم عدم قطعیت ها را بهتر پوشش می دهد و هم ارزیابی جامع تر، دقیق تر و کارآمدتری ارائه می دهد.