دانلود پایان نامه با موضوع آلودگی آب، محصولات کشاورزی، تغییرات آب و هوایی

دانلود پایان نامه ارشد

آب‌های سطحی تأثير دارد. انتقال نيتروژن آلی به رواناب سطحی به همراه رسوبات صورت می‌گيرد؛ بنابراین هر گونه عملياتی که منجر به انتقال رسوب شود بر ميزان نيتروژن آلی در آب‌های سطحی تأثير می‌گذارد.
کود نيتروژنه مصرفی به صورت معدنی نيز به دليل قابليت حلاليت بالا، به شکل محلول در رواناب يافت و به آب‌های سطحی منتقل می‌گردد.
نوع، زمان و ميزان کود به کارگرفته شده، نحوه کاربرد(به صورت پالسي يا پيوسته)، پوشش گياهی، عمليات شخم، روش و مديريت آبياری و زهكشی از عوامل تأثير گذار بر تلفات مواد مغذی نيتروژن، فسفر و پتاسيم و آلودگی آب‌های سطحی و محيط‌زيست به شمار‌می روند.
از آنجا که در مناطق خشک و نيمه خشک، آبياری علت اصلی انتقال املاح و آلودگی می‌باشد، در نتيجه هر گونه ناکارآمدی در آبياری منجر به افزايش تلفات می‌گردد.
به دليل اين که آبياري ) به جز آبياري زيرزميني ( در سطح خاک صورت مي‌گيرد تأثير روش‌هاي مختلف آبياري در انتقال املاح را مي‌توان در شرايط مرزي ورود آب و املاح به لايه‌هاي زيرين و سطح خاک جستجو نمود.
استفاده‌ی بیش از حد از کودهای شیمیایی موجب آلودگی آب‌های زیرزمینی در نقاط مختلف دنیا می‌شود (Sacco, 2oo7; Stites, 2001). مقدار تغذیه ی سالانه از باران روی مقدار نیترات آب زیرزمینی از طریق اثرات رقیق سازی تاثیر می گذارد، به قدری که در نواحی خشک یا نیمه خشک غلظت‌ها به طور نسبی بیشتر از محیط‌های معادل در نواحی مرطوب است .
از نقطه نظر کشاورزی نیتروژنی که سالانه از طریق شستشو به زیرمنطقه ریشه یا به صورت نیترات‌زدایی از دست می‌رود بر اساس معادله زیر که معادله تعادل جرم ساده برای منطقه ریشه است، ارزیابی شده است.
نیتروژن خالص که از بین می رود= نیتروژن کود+ نیتروژن آب آبیاری- نیتروژن محصولات درو شده
در اینجا نیتروژنی که از مواد گیاهی و طی واپاشی ریشه فرار می‌شود نادیده گرفته شده است. ضمن اینکه نیتروژنی که ممکن است توسط ریشه‌های جانبی بزرگ درختان از نیتروژن شسته شده حذف شود به حساب نیامده است Geologic Control vs. Fertilizer Management)).

گونه‌های نیتروژن و ورود آن به کشاورزی:

نیتروژن به فرم‌های مختلفی در طبیعت وجود دارد؛ نیترات تنها یکی از ترکیبات نیتروژن می‌باشد. در ساختار مولکول‌های مواد آلی نیتروژن آلی موجود می‌باشد که این مولکول‌های زنجیره ای شامل آمینواسید، پروتئین و نوکلئیک اسید تا مولکول های پیچیده تر می باشد. در طبیعت فرم‌های غیرآلی نیتروژن فراوانی کمتری دارند ولی نقش بسیار مهمی در محیط‌زیست دارا می‌باشند. مهم‌ترین گونه‌های غیرآلی نیتروژن عبارتند از:
دی نیتروژنN2))، نیتراتNO3-))، آمونیاک(NH3)، آمونیوم(NH4+)، نیتریک اسید(NO)، نیتروژن دی اکسید((NO2 و محصولات آن واکسید نیتروس(N2O). (حاج کتابی، 1389)
از دیگر منابع نیتروژن در فعالیت‌های کشاورزی، تثبیت بیوشیمیایی نیتروژن و برگشت نیتروژن از باقیمانده‌ی محصولات و فضولات حیوانات را می‌توان نام برد. تقریبا نیمی از نیتروژنی که به زمین کشاورزی اضافه می‌شود حین برداشت محصولات از بین می‌رود ( همراه با محصول از زمین خارج می‌شود). باقیمانده‌ی نیتروژن در مواد آلی خاک یا سایر قسمت‌های طبیعت که نامعلوم است، مشارکت می‌کند. یادآور می‌شویم FAO, 2004 افزایش تولید کودهای نیتروژنی را از سال 1962 اعلام کرده است (حاج کتابی ، 1389) .
نیتروژن کود معمولا به یکی از این دو فرم است: پسماند حیوانی و کود تجاری (شیمیایی ). پسماند حیوانی در زمین‌های کشاورزی برای تولید محصولات استفاده می‌شود که هم به عنوان وسیله حاصلخیزی است و هم منجر به انهدام (دفع ) پسماند می‌شود. (Interstate Technology and Regulatory Cooperation Work Group, 2000)
کودهای نیتراته جزء کودهای شیمیایی هستند که به میزان زیادی استفاده می‌شود. در این میان می‌توان از کود اوره به عنوان پرکاربردترین کودهای ازته که در اکثر مزارع کشاورزی بویژه برنج مورد استفاده قرار می‌گیرد، نام برد (حاج کتابی، 1389).
کاربرد کودهای تجاری در مناطق کشاورزی در 3 دهه اخیر به سرعت افزایش یافته است. به موازات این امر، انفجاری در استفاده از تاسیسات توزیع کود ایجاد شده است.کودهای تجاری در ایالات متحده در نیمه دوم قرن بیستم با ظهور آمونیوم بدون آب‌، نیتروژن مایع و ترکیبات مشابه که به مقدار زیادی بار محصول را افزایش داده، معمول شده است. در بعضی موارد به علت نبود دانش کشاورزی و اطلاعات کافی درباره نیازهای غذایی محصول و یا به عنوان یک سیاست بیمه نسبتا ارزان که با شرایط پیش‌بینی نشده ای که ممکن است محصولات کم مغذی به جا بگذارند مقابله می‌کند، کود استفاده‌ی زیادی شده است. (Interstate Technology and Regulatory Cooperation Work Group, 2000)
استفاده‌ی بیش از حد از کودهای نیتروژنه باعث مسائل سلامتی مثل بیماری‌های تنفسی که بر اثر وجود ازت در هوا ایجاد می‌شود گردیده و نیز موجب خطرپذیری اکوسیستم و از جمله اسیدی شدن خاک می‌شود (Furine, 1998; Cowling, 1998 ).
علاوه براینها به واسطه‌ی هزینه کم کودهای تجاری، توزیع و فروش آنها نگران کننده است بعلاوه اینکه در خانه هم نگهداری می‌شوند، نگرانی‌ها بیشتر خواهد شد. با این وجود خاطر نشان می‌کنیم که تا کنون کودهای تجاری به عنوان آلاینده آب زیرزمینی تشخیص داده نشده‌اند. . (Interstate Technology and Regulatory Cooperation Work Group, 2000)
نفوذ از طریق آب باران یا آبیاری به آسانی نیتراتی که جذب گیاهان نشده است را منتقل می‌کند ودر جهت پایین به آب زیرزمینی منتقل می‌کند. نتیجه این فرایند، افزایش غلظت نیترات آب زیرزمینی است که در مناطقی که فعالیت‌های کشاورزی شدید انجام می‌شود، اتفاق افتاده است.
با توجه به استفاده از کودهای شیمایی ازته در زمین‌های کشاورزی و اهمیت تاثیر وجود نیترات در آب‌های زیرزمینی بر سلامت انسان و به دلیل اینکه نیترات کاملا محلول در آب است Panagopoulos, 2006))، بنابراین می‌تواند در مناطق زراعی به عنوان عامل اصلی آلودگی سفره‌های منطقه در نظر گرفته شود.
در رابطه با کارخانه کود هم، رواناب این کارخانه‌ها به کانال هایی منتقل می‌شود و سپس به آب سطحی منتقل می‌شود یا به آب زیرزمینی نفوذ می‌کند. به یاد داشته باشیم که در این کارخانه‌ها غلظت‌ها بسیار بالاست.
آلودگی حاصل از فعالیت‌های کشاورزی اکثرا دارای منشایی که به صورت نقطه‌ای و آشکار آلودگی را وارد آب زیرزمینی کند، نمی‌باشدFAO, 2009)).

از دیگر فعالیت‌های معمول در کشاورزی که باعث آلودگی محیط بویژه به نیترات می‌شوند؛

1. سوزاندن گیاهان جهت آماده‌سازی زمین برای کشت محصولات کشاورزی
2. پرورش محصولات غذایی چون حبوبات، گیاهان خوراکی، سیب زمینی، انواع میوه‌ها و…
3. کاربرد کودهای حیوانی در زمین‌های کشاورزی
4. سوزاندن بقایای محصولات کشت شده در زمین‌های کشاورزی
5. کشت فراوان گیاهانی که عمل تثبیت نیتروژن را انجام می‌دهند
6.استفاده‌ی بی رویه از کودهای شیمیایی مخصوصا کودهای نیتراته
در مجموع نیترات از طریق منابع مختلفی وارد چرخه‌ی کشاورزی می‌شود و تحت تاثیر فرآیندهای مختلفی نیز از این چرخه خارج می شود (حاج کتابی، 1389).

2-4-3- نیتروژن با منشا طبیعی:

2-4-3-1- فرسایش رسوبات طبیعی

غلظت بیش از 10 میلی‌گرم در لیتر نیترات می‌تواند به علت سازندها و تشکیلات زمین‌شناسی باشد. نهشته‌های رسوبی با مقدار ماده آلی بالا می‌توانند نیتروژن آزاد کنند (Interstate Technology and Regulatory Cooperation Work Group, 2000)
نیتروژن زمین‌شناسی به عنوان نیتروژن موجود در سنگ یا رسوب تعریف می‌شود که این نيتروژن می‌تواند به صورت مواد آلي باقيمانده مرتبط با سنگ رسوبي که طی فرایندهای زمین‌شناسی مثل دیاژنز یا سنگی شدن تغییر یافته است ويا به صورت آمونيوم جايگزين شده به جاي پتاسيم در سنگ رسوبي، آذرين و متامورفيسم وجود داشته باشد. در رابطه با سنگ‌های آذرین، كاني‌هاي آمونيوم‌دار در غلظت هاي كم دراین سنگ‌ها گزارش شده اند. نیتروژن زمین‌شناسی عمدتا با سنگ‌های رسوبی مرتبط است. كاني‌هاي آلومينوسيليكاته آمونيوم‌دار در بعضي مناطق زمين‌شناسي سراسر جهان تشخيص داده شده است. تاثير سنگ بستر آمونيوم‌دار روي خاك و كيفيت آب كمتر شناخته شده است. کانی‌های سیلیکاته آمونیوم دار بادينگتونيت، توبليت، مسكويت آمونيوم و بيوتيت آمونيوم را شامل می‌شوند. ميكاهاي آمونيومي ممكن است به طور مستقيم از كاني‌هاي رسي آمونيوم‌دار يا طي جايگزيني آمونيوم در ميكاهاي از قبل موجود تشكيل شده باشد(Lowe and Wallace, 1997; Wallace and Lowe, 1997, 1999)
سنگ‌هاي رسوبي كه در محيط‌هاي رسوبي غني از مواد آلي شكل مي‌گيرند مي‌توانند حاوي نيتروژن به صورت مواد آلي باقيمانده باشند و يا به صورت كاني‌هاي آمونيومي در دماي پايين (كمتر از 150 درجه سانتيگراد ) كه هيدروكربن‌ها در این دما شکل می‌گیرند، تشكيل شوند. نمونه آن در سازند Monterey در جنوب كاليفرنيا دیده شده است. نيتروژن زمين‌شناسي مي‌تواند متاثر از فرآيندهاي بيولوژيكي نیز باشد. انتقال بيوشيميايي مي‌تواند آزاد شدن نيتروژن از سنگ بستر به رودخانه‌ها و آب‌هاي زيرزميني را تحت تاثير قراردهد. (Lowe and Wallace, 1997; Wallace and Lowe, 1997, 1999)
نيتروژن طبيعي همچنين با رسوبات معمولي محيط‌هاي خشك مثل درياچه كويري نمكي(پلايا )، مخروط افكنه و نهشته‌هاي جريان‌هاي شاخه شاخه مرتبط است كه منشا آن به نيتروژن اتمسفري بر می‌گردد. نیترات می‌تواند از نهشته‌ها در طول زمان زمین‌شناسی آزاد شود. برای نمونه در لس‌های پلئیستوسن مناطق نیمه خشک غرب و جنوب غرب نبراسکای مرکزی نیترات پیدا شده است . (Boyce et al 1976)
مقادیر بالای نیتروژن زمین‌شناختی در آبرفت‌های زیر دره سان جواکین کالیفرنیا پیدا شده است (Strathous et al 1980; Holloway et al., 1998).
در نیومکزیکو نیز دو سازند آهکی شناسایی شده که غلظت نیترات را در آب زیر زمینی بین 12 تا 15 میلی‌گرم در لیتر افزایش داده است(Titus, 1980).
مقدار نیتروژن در منطقه وادوز بیابان‌های گرم از 14تا 17 درصد و در درختچه‌زارهای خشک به3-16 درصد افزایش می‌یابد.
علاوه بر اینها یک مخزن بزرگ نیتروژن زیست‌دسترس‌پذیر نیز که تا 104 کیلوگرم در هکتار (به شکل نیترات) می‌رسد، در زون ساب سویل کل مناطق هولوسن وجود دارد که قبلا توسط مطالعات توزیع جهانی نیتروژن بررسی شده است.
تجمع نیترات در ساب سویل بیانگر آبشویی طولانی مدت از خاک‌های بیابانی است. تجمع و تحرک نیترات در این مورد می‌تواند در نتیجه تغییر کاربری زمین و تغییرات آب و هوایی به سهولت افزایش یابد (Walvoord et al 2003) .
فرآیندهای در حال وقوع طبیعی می‌توانند باعث آلودگی نیترات در آب زیرزمینی شوند. یک مثال اتفاق افتاده در تگزاس مربوط به جایی است که مراتع بوفالو وجود داشته است و یک رابطه همزیستی با باکتری‌های تثبیت‌کننده ی نیتروژن شکل گرفته است. وقتی که زمین‌های این محدوده تبدیل به زمین‌های کشاورزی شد، مواد آلی از مراتع بوفالو به نیترات آلاینده در آب زیرزمینی با غلظت‌های mg/l 1000-100 اکسید شد .(Chapelle, 1993)
بررسی آلودگی نیترات در آب‌های زیر زمینی توسط پژوهشگران و سازمان‌های آب و محیط زیست و ارگان‌های تابعه، در سراسر دنیا انجام شده است. به عنوان مثالMike lowe and Janae Wallache منابع زمین‌شناسی احتمالی آلودگی نیترات را در آب‌های زیرزمینی دردره سدار ( Cedar Valley)، شهر کانتی (Iron County) ویوتا Utah) ) بررسی کردند. مقادیر بالای نیترات درمنطقه Enoch صرفا توسط کاربری گذشته زمین توجیه نمی‌شود چراکه بخش‌های دیگر دره کاربری مشابهی را تجربه می‌کنند، اما غلظت‌های نیترات کمتری در آب زیرزمینی دارند. بنابراين در مطالعه انجام شده در این منطقه بر روي زمين‌شناسي و هيدرولوژي منطقه كه احتمالا در افزايش غلظت نيترات سهيم باشد تاكيد شده

پایان نامه
Previous Entries دانلود پایان نامه با موضوع اکسیداسیون، ایالات متحده، محصولات کشاورزی Next Entries دانلود پایان نامه با موضوع آلودگی آب، نفت و گاز، محیط زیست