دانلود پایان نامه با موضوع آلودگی آب، نفت و گاز، محیط زیست

است.
Lowe and Wallace علاوه بر فعالیت انسانی که شامل کشاورزی، چاه‌های عفونی و مسکونی، به عنوان یک منبع معمول برای نیترات است، نیترات زمین‌شناسی را به عنوان یک احتمال برای توضیح ناهنجاری نیترات در منطقه در نظر گرفتند (Lowe and Wallace, 1997; Wallace and Lowe, 1997, 1999)
شاهد حمایت‌کننده‌ی این نتیجه شامل:
1. ناچیزبودن تغییرات فصلی نیترات در منطقه
2. بالابودن مقادیر نیترات در آب زیرزمینی هم در چاه عمیق و هم در چاه کم عمق که موید منشا زمین‌شناسی برای نیترات است.
3. بالابودن مقدار نیترات که در چاه حفرشده در سال 1999 روی مخروط افکنه‌های دره فیدلر واقع در بالادست سپتیک تانک‌ها(چاه‌های عفونی) دیده می‌شود.
4.نبود تغییرات مهم در مقدار نیترات از تاسیس سیستم فاضلاب بهداشتی در ناحیه Enoch در 1995
هدف از این مطالعه به طور کلی به شرح زیر است:
1.تشخیص واحدهای سنگی و نهشته‌های سست و نامتراکم در دره ی سدار که ممکن است حاوی نیتروژن زمین‌شناسی باشند.
2.ارزیابی غلظت نیترات در آب زیرزمینی
3.ارزیابی غلظت نیتروژن در سنگ‌ها و رسوبات سست موردنظر
4.ارزیابی احتمال اینکه مواد زمینی غنی از نیتروژن در افزایش غلظت نیترات در آب زیرزمینی در ناحیه Enoch سهیم اند یا نه.

Tomas & Taylor ابتدا بیان کردند كه افزايش غلظت نيترات و پايين آمدن كيفيت آب عمدتا در ارتباط با فعاليت انسان است. با اين وجود آنها دريافتند كه عمق بيشتر چاه‌هاي با غلظت بالاي نيترات در دره سدار از 100 فوت (30 متر ) تجاوز مي‌كند كه پيشنهاد كننده‌ي يك منبع زمين‌شناسي احتمالي برای است.
Mike lowe and Janae Wallache در نهایت به این نتیجه رسیدند که منابع زمین‌شناسی احتمالی نیترات در دره سدار شامل :
1. رگه‌های زغالسنگ و لایه‌های سیلتستون غنی از مواد آلی در واحدهای ماسه سنگی کرتاسه شامل کومه‌های باطله معدنکاری و نشت از این کومه‌ها
2. سنگ‌های رسوبی ژیپس‌دار تریاس
3. سنگ‌های هوازده‌ی هیدروترمالی مرتبط با گسل
4.سنگ‌های آتشفشانی ترشیری
5.رسوبات عهدحاضر شامل نهشته‌های پلایا و رسوبات رودخانه ای
تمامي اين منابع درمنطقه Enoch يا منطقه تغذيه شرق Enoch وجود دارند.

2-4-3-2- واکنش با آب باران:

شامل گسیل‌های حاصل از احتراق سوخت‌های فسیلی که با بارش به زمین برمی‌گردد.

2-4-3-3- تشکیل نیترات از نیتروژن جوی در اثر فوتون‌ها و رعد و برق:

نیتروژن اتمسفری طی طوفان‌ها و رعد و برق، به نیترات تبدیل شده و از طریق بارش در خاک نهشته شده است. در شرایط خشک، ممکن است غلظت‌های بالایی از نیترات از آب باران نفوذی درزیر سطح کم عمق ایجاد شود. این غلظت بالای نیترات ممکن است طی طوفان‌ها به آبخوان‌های کم عمق انتقال یافته و غلظت نیترات را در آب زیرزمینی تا 60 میلی‌گرم در لیتر افزایش دهد(McQuillan, 1995).

2-4-4- منابع صنعتی نیتروژن:

ترکیبات نیتروژنی به طور گسترده‌ای درمحیط‌های صنعتی استفاده شده اند. از ترکیبات اصلی آن که در صنایع استفاده می‌شوند شامل: آمونیوم بدون آب، آمونیوم آبدار ، اسید نیتریک، نیترات آمونیوم، محلول نیترات آمونیوم و اوره است. از کاربردهای صنعتی شامل ساخت پلاستیک ولاستیک، پردازش فلزات، موادخام در صنایع نساجی، تولید اسید، سفید کردن منسوجات، تصفیه نفت خام، خنک کننده، خمیر کاغذ،براق کننده ی فلز، امولسیون ساز، رزین ها و تولید شیشه است که در بسیاری از صنایع برای اهداف مختلف استفاده شده است. Interstate Technology and Regulatory Cooperation Work Group, 2000))
تمامی کارخانه‌های سازنده ی این مواد می تواند منبع آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی به نیترات باشد. همانطور که قبلا هم گفته شد، نیترات درپساب کارخانه‌های لبنیات‌سازی نیز یافت می شود.

کارخانه تولید کود شیمیایی :

رواناب کارخانه کود به کانال‌هایی منتقل می‌شود و سپس به آب سطحی راه یافته ویا به آب زیرزمینی نفوذ می‌کند. یادآور می‌شویم که در این کارخانه‌ها غلظت‌ها بسیار بالاست.

کارخانه مواد منفجره :

نیتروژن یک عنصر اصلی در کارخانه مواد منفجره است که درابتدا نیترات آمونیوم و سوخت دیزلی مورد استفاده قرار می‌دهند. نیترات به عنوان عامل اکسیدکننده در تولید مواد منفجره ونیز به عنوان نیترات پتاسیم تصفیه شده برای ساخت شیشه استفاده شده است. همچنین نیترات پتاسیم به عنوان نگهدارنده‌ی غذا مخصوصا در گوشت‌های خام استفاده شده است. نیتریت‌ها نیز عمدتا به عنوان نگهدارنده‌ی غذا مخصوصا در گوشت‌های خام استفاده می‌شوند. (Interstate Technology and Regulatory Cooperation Work Group, 2000)
بدون مدیریت مناسب و انهدام صحیح، جریان‌های پسماندی که حاوی غلظت‌های بالایی نیترات آمونیوم و سوخت دیزلی است، می‌تواند باعث کاهش کیفیت آب زیرزمینی شود. در بعضی موارد این جریان پسماند به موازات با استفاده نامناسب از نیترات آمونیوم، ایجاد آلودگی نیترات کرده است.
در حال حاضر بیشتر کارخانه‌های مواد منفجره دارای مراحل جلوگیری از آلودگی برای کاهش یا حذف این پسماند طبق قوانین یا برای صرفه جویی‌های اقتصادی هستند. جریان‌های پسماند از کارخانه موادمنفجره حاوی غلظت‌های نیتروژن بین 200 تا بیش از 1000 میلی‌گرم در لیتر است. Interstate Technology and Regulatory Cooperation Work Group, 2000)
از ترکیبات اصلی نیتروژن که به عنوان تهدیدی برای محیط‌زیست مطرح می‌شوند، می‌توان 2و4و6 تری نیترو تولوئن(TNT )،2-3و5 تری نیترو-1و3و5تریازین(RDX) و اکسی هیدرو 1و3و5و7 تترا نیترو-1و3و5و7-تترازوسین((HMX را نام برد ((Townsend &Meyers 1996.
این ترکیبات علاوه برآلودگی نیترات، خیلی از نگرانی‌های زیست‌محیطی را به دنبال دارند، اما ممکن است در آلودگی آب زیرزمینی به عنوان یک منبع سهیم باشند. غلظت‌های نیترات در آب زیرزمینی در این مناطق ممکن است از 20 تا بیش از 200 میلی‌گرم در لیترمتفاوت باشد.
در سه چهار دهه اخیر کاهش تدریجی کیفیت ذخایر آب آشامیدنی در بسیاری از کشورهای صنعتی شده در نتیجه افزایش غلظت‌های نیترات مشاهده شده است.
آلودگی نیترات ممکن است نتیجه‌ی استفاده‌ی نامناسب آن باشد و یا از دفع نامناسب پس از استفاده از این ترکیبات و در غلظت‌های متفاوت بسته به منشا آن نتیجه شود Potash Corp. Website, 1999)) . علاوه بر این پسماندهای حاوی نیترات در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مانند کاغذسازی و مهمات‌سازی تولید می‌شوند.
سوزاندن سوخت‌های فسیلی مانند نفت و گاز در نیروگاه‌ها و ماشین‌ها و همه موتورهای با احتراق درون‌سوز نیز به ایجاد اسید نیتریک و آمونیاک می‌انجامد و هوا را آلوده می‌کند. این مواد می‌تواند به صورت باران‌های اسیدی به زمین بازگردند و باعث آلودگی سطح زمین هم بشوند.

2-4-5- چارپایان اهلی:

نیتروژن شسته شده از چمنزار چریده نشده به طور معمول کم است. شستشو از زمین‌های به شدت چریده شده می‌تواند مسئله ساز شود، چراکه 80% از نیتروژن مصرف شده توسط حیوانات چرنده به صورت ادرار یا پشکل به خاک بر می‌گردد(Water Quality Fact Sheet, 2003).
Ryden et al (1984) توضیح دادند که در خاک‌های کالکی مشابه، شستشو و ازدست رفتن برای مراتع چریده شده نسبت به مراتعی که دام در آن چرا نکرده معادل بیش از5 برابر است. همچنین، تخلیه پساب نواحی تمرکز چارپایان اهلی می‌تواند یک منبع معمول آلودگی آب زیرزمینی باشد Cho et al; 2000))

به طور معمول مصرف آب بابیش از 40 میلی‌گرم در لیتر نیترات در کوتاه مدت برای حیوانات قابل قبول است.
2-4-6- دفع پسماند جامد:

شیرابه‌ی حاصل ازدفع پسماند جامد مخلوطی از ترکیبات آلی و غیرآلی معدنی شده است. در شرایط گرمسیری مرطوب، شیرابه می‌تواند تولید شود که منجر به ایجاد ابرهای آلودگی بزرگ در آب زیرزمینی خواهد کرد. شیرابه عموما بی‌هوازی است و می‌تواند حاوی غلظت زیادی از نیتروژن آمونیاکی باشد. چنین نیتروژنی به آسانی توسط کانی‌های رسی در سفره جذب شده و نمی‌تواند فواصل زیادی را طی کند، ولی می‌تواند در سفره اکسید شده و مقادیر زیادی نیترات تولید کند (Water Quality Fact Sheet, 2003).
مثال‌هایی در رابطه با شیرابه و پسماند دفع شده و آلودگی آب زیرزمینی ناشی از آن به قرار زیر است.
طبق مطالعه‌ای که در Thailand , Chiang Mai انجام شد محققین دریافتند حتی ده‌ها سال بعد از بسته شدن محل‌های دفن روبازپسماند و پوشیده شدن با خاک، این مناطق شاهد اضافه شدن آلاینده‌هایی چون نیترات بودند که از منطقه در طول فصل بارش به فاصله‌ی دور حرکت می‌کنند. در طول فصل خشک سفره بی‌هوازی است و نیترات تنها در نقاط کمی تشخیص داده شد ( Water Quality Fact Sheet, 2003).

2-5- تشخیص منابع نیترات:

به علت زیاد بودن منابع نیترات، تشخیص منشا نیترات در آب زیرزمینی می‌تواند مشکل باشد. ساده‌ترین روش تشخیص ازدنبال کردن نسبت غلظت آن در مقایسه با دیگر ترکیبات پسماند مثل کلر حاصل می‌شود. نسبت یون کلر به نیتروژن در آب زیرزمینی زیر سیستم تخلیه فاضلاب لوله کشی نشده اغلب حدود 2:1 است. اگر پسماند مورد نظر فرآیندی که نیتروژن را برای مثلا استفاده در زمین‌های کشاورزی حذف می‌کند متحمل شود، این نسبت افزایش می‌یابد ( Water Quality Fact Sheet, 2003).
مقدار ایزوتوپ N15 می‌تواند برای تشخیص نیتروژن حاصل از کودهای غیرآلی و پسماندهای حیوانی یا فاضلاب استفاده شود Girard &Mareel,1997)). این روش بسیار هزینه بر است.
نیتروژن 2 ایزوتوپ دارد. N14 و 15N که 15N فراوانی کمتری نسبت به اولی دارد.
ردیابی ایزوتوپی نیتروژن 15N δ به این صورت تعریف می شود;
15N0/00=х1000
استاندارد N2اتمسفری است. نتیجه کسر حاصل نیتروژنی است که از منابع مختلف می‌آید و مقدار 15N را مشخص می‌کند. نیترات‌زدایی فرآیندی است که در یک مخزن -NO3 به طور فزاینده‌ای در ایزوتوپ پایدار سنگین تر نیتروژن به صورت نیترات غنی وتوسط باکتری‌ها احیا شده (Kendall , 1998) که به عنوان یک فرآیند Rayleigh با ترکیب ایزوتوپی مخزن اتفاق افتاده است.

2-6- اثرات نیترات و نیتریت بر سلامت:

2-6-1- اثرات نیترات و نیتریت بر سلامت انسان

نیترات یک آلاینده آب در سراسر جهان است که می‌تواند باعث مسائل و مشکلات سلامتی در کودکان و حیوانات گردیده و نیزمنجر به ایوتروفیکیشن (مغذی‌سازی) توده‌های آب شود (Fennessy & Cronk 1997).
نیترات یک نگرانی اصلی برای سیستم‌های آب آشامیدنی عمومی است. قانون آب آشامیدنی سالم ازسال 1974 نیترات را به عنوان یکی از آلاینده‌های اولیه آب آشامیدنی لیست کرده و غلظت بیشینه مجاز آن را 10 میلی‌گرم درلیتربر حسب نیتروژن تعیین نموده است.
تبدیل نیترات به نیتریت در انسان‌ها در بزاق دهان و در کودکان در 3 ماه اول زندگی در معده انجام می‌گیرد. بنابراین کودکان در 3 ماه اول زندگی بسیار حساس‌ترند و 100% نیترات وارد شده به بدن شان را به نیتریت تبدیل می‌کنند؛ در حالیکه این مقدار در بزرگسالان 10% می‌باشد.
به طور کلی غلظت بیش از حد مجاز نیترات در آب زیرزمینی اثرات بد زیادی روی سلامت انسان، حیوان و نیز محیط زیست به شرح زیر می‌گذارد:
1. متهموگلوبینمیا:
Colmy ( 1945) برای اولین بار دریافت که ارتباط بالینی بین وجود متهموگلوبینمیای نوزادان و مصرف آب‌های با غلظت‌های بالای نیترات وجود دارد.
متهموگلوبینمیا معروف به سندروم بچه آبی، بیماری است که عموما نتیجه خوردن مقدار زیادی نیترات به فرم غیرآلی است. در معده و روده‌ی کوچک افراد با فعالیت کم معده، باکتری‌های بومی به طریقه‌ی شیمیایی نیترات را به نیتریت که گونه‌ی واکنش‌پذیرتر این ترکیبات است، می‌کاهند. نیتریت از طریق دیواره‌های روده‌ی کوچک به داخل جریان خون جذب شده وجایی که با هموگلوبین ترکیب