منبع پایان نامه با موضوع نمونه برداری، زیست محیطی، آلودگی هوا، آلاینده ها

دانلود پایان نامه ارشد

زه از ذرات یعنی 〖PM〗_10 و 〖PM〗_2.5 مورد توجه خاص قرار می‌گیرند؛ چرا که قابل تنفس بودن این ذرات و این واقعیت که تقریباً تمام فلزات موجود در جو با این ذرات همراهند (راست منش، 1388) اهمیت بررسی آنها را دوچندان می‌کند. وجود غلظت بسیار بالای عناصر بالقوه سمّی همچون AS,Cd, Pb, Sb, Zn در نمونه غبار دودکش کارخانه ذوب خاتون آباد (جدول4-1)، بررسی اندازه ذرات موجود در غبارهای منتشر شده در هوای اطراف کارخانه را ضروری می‌سازد. با استفاده از دستگاههای نصب شده در کنار دودکشها که بطور دائم غلظت گازها، مقدار غبار آزاد شده و اندازه ذرات (〖PM〗_10) را ثبت می‌کنند امکان بررسی کلی در این ارتباط را فراهم کرد. لازم به یادآوری است که 〖PM〗_10 به گروهی از ذرات گفته می‌شود که قطر آنها کمتر از 10 میکرومتر است. گرچه ذرات با قطر کمتر از 5/2 میکرومتر به دلیل نفوذ در بخشهای درونی ریه از نظر زیست محیطی اهمیت بیشتری دارند (راست منش، 1388). بدیهی است که 〖PM〗_10 این گروه از ذرات را نیز دربرمی‌گیرد.
گازهای خروجی از کوره فلاش در حدود 10% از مواد شارژ شده به کوره را بصورت غبار همراه خود دارند. این گازها دارای دمایی در حدود C˚1340 می‌باشند لذا در انتقال این گاز بایستی اولاً از گرمای آنها برای تولید انرژی بنحو مطلوب استفاده کرد و ثانیاً تا حد امکان غبارهای آن گرفته شود. بنابراین در مسیر انتقال گاز از دیگ بخار بازیافت گرما، الکتروفیلتر و محفظه نشست غبار استفاده می‌شود.
دیگ بخار بازیافت گرما از دوقسمت تشکیل شده است که با گرفتن گرمای گاز و استفاده از آن برای تولید بخار، دمای گاز را از C˚ 1340 به C˚400 کاهش می‌دهد و همچنین در حدود 40% از غبارهای موجود در گاز توسط دیگ بخار جمع آوری می‌شود که معادل ton⁄day50 می‌باشد.
گاز خروجی از دیگ بخار با عبور از یک مجرای گردن غازی (gooseneek) و محفظه نشست غبار (dust settling chamber) که برای گرفتن غبارها تعبیه شده وارد فیلترهای الکتروستاتیک (ESP) می‌شوند تا در آنجا ضمن باردار کردن ذرات غبار با استفاده از میدان الکتریکی، ذرات ریز همراه گاز گرفته شوند، براساس اطلاعات طراحی گاز ورودی به ESP کوره فلاش با دبی (Nm^3)⁄h80000 و دما C˚380 دارای g⁄Nm^3 40 غبار و گاز خروجی از ESP دارای حداکثر g⁄Nm^3 50 غبار می‌باشد. در حدود 9/55% غبار موجود در گاز توسط الکتروفیلتر، محفظه نشست غبار و مجرای گردن غازی گرفته می‌شود که معادلton⁄day 6/74 می‌باشد. 1/0% از غبارها همراه با گاز از دودکش اصلی کارخانه خارج می‌گردد که معادلton⁄day 13/0 می‌باشد.با توجه به این اطلاعات مقدار غبار سالیانه برابر است با :
تن 8/46=360×ton⁄day13/0
عدد بدست آمده که مقدار 8/46تن است به خوبی گویای نقش اساسی ذوب مس در این کارخانه در آلودگی هوا و بوم سامانه‌های اطراف است.
غبارهای جمع آوری شده توسط دیگ بخار، الکتروفیلترها و سایر بخشها ضمن فرآوری، در یک مخزن در بالای کوره فلاش ذخیره می‌شوند و مجدداً همراه با شارژ تازه وارد کوره فلاش می‌گردند میزان غباری که همراه شارژ وارد کوره می‌شود 3/9% شارژ است.
نکته حائز اهمیت اینکه گاز خروجی از کوره دارای 39/8% گوگرددیوکسید است که این امر امکان تثبیت گوگرد موجود در گاز را با استفاده از روش تولید اسید سولفوریک بصورت اقتصادی فراهم می‌سازد.
بررسی اطلاعات مربوط به اندازه گیری 〖PM〗_10 توسط دستگاههای سنجش آلودگی نشان می‌دهد که اندازه ذرات با افزایش فاصله کاهش می‌یابد. در هر حال انتظار می‌رود که در مناطق واقع در جهت وزش باد غالب مقدار این ذرات بسیار بیشتر باشد.
حد مجاز اعلام شده برای 〖PM〗_10 توسط اداره محیط زیست آمریکا (EPA) μg⁄m^3 150 در هر روز و μg⁄m^3 50 برای هر سال است. در بسیاری از موارد مقدار〖PM〗_10 بسیار بیشتر از این اعداد بوده و خطر جدی برای تندرستی افراد به شمار می‌رود. این خطر بویژه برای کارگران کارخانه ذوب بسیار بیشتر است.
زیست دسترس پذیری عناصر به طور عمده توسط ویژگیهای فیزیکوشیمیایی خاک کنترل می‌شود، مقدار pH، درصد رس، و یا بطور کلی بافت خاک، مقدار ماده آلی، حضور اکسی- هیدروکسیدهای آهن و منگنز، ظرفیت تبادل یونی و پتانسیل اکسایش- کاهش، مقدار جذب عنصر از خاک توسط گیاه را تعیین می‌کند (Jung and Thornton, 1996; Golia et al., 2007). در هر حال مهم‌ترین عواملی که بر دسترس پذیری فلز در خاک تأثیر دارند عبارتند از: pH خاک، مقدار رس و مواد آلی (Alloway, 1990; Kabata-Pendias and Pendias, 1992). علاوه بر این در بیشتر شرایط، تأثیر pH خاک برروی انحلال پذیری کاتیونهای جزئی بسیار مهم‌تر از پتانسیل رداکس است (Chuang et al., 1996).
با توجه به اهمیت عوامل یاد شده در تعیین زیست دسترس پذیری عناصر در خاک، مقدار pH و ماده آلی در خاکهای منطقه اندازه گیری شد و بافت خاک نیز به روش هیدرومتری تعیین گردید. در بخشهایی که در پی می‌آیند به طور جداگانه بحث می‌شود.

4-2-1-pHخاک
مهم‌ترین عامل فیزیکوشیمیایی در فرایندهای جذب و رهاسازی فلزات سنگین در خاک می‏باشد. خاک نقش مهمی در انحلال پذیری مواد آلی و غیر آلی، انباشت و زیست دسترس‏پذیری فلزات سنگین و ظرفیت تبادل کاتیونی مواد جامد دارد و همچنین بر روی ریز اندامگانهای خاک، ترکیبات جاذب و انحلال و نهشت کانی تأثیر می‌گذارد (Selinus, 2004; Qishlaqi, 2007). تعداد سطوح باردار منفی باافزایشpH افزایش می‏یابد. به طور کلی زمانی که pH اسیدی است جذب فلزات سنگین کاهش می‏یابد. در pH های قلیایی یونهای فلزی به طور کامل از محلول جدا می‏شوند (Bradle, 2004).
به طور کلی می توان گفت که کاتیونهای فلزی با کاهش مقدارpH خاک، انحلال پذیرتر، متحرک‏تر و ازینرو زیست دسترس پذیرتر می‏شوند (Paralta- Vieda et al., 2002). اما رفتار اکسی آنیونها مانند آرسنیک برعکس است (Alloway, 1995).
pH اندازه گیری شده در خاکهای نمونه برداری شده (مرتعی) در جدول4-2 ارائه شده است. pH خاکهای سطحی گستره ای از 23/ 7 تا 54/10 و میانگین28/8 دارند. همانگونه که ملاحظه می گردد pH خاکهای سطحی از pH خاکهای زیر سطحی کمتر است. این مطلب به ویژه در مورد خاکهای نزدیک به کوره‌ها (نمونه‌هایST5,ST17) مشهودتر است. به نظر می رسد ریزش پیوسته آلاینده های هوا مانند〖NO〗_X , 〖SO〗_X و غبارهای با ماهیت اسیدی که توسط کوره های ذوب مس به هوا گسیل می‏شوند و محدود بودن ظرفیت بافرکنندگی خاک عامل اصلی کاهشpH در خاکهای سطحی، به ویژه خاکهای نزدیک کوره ها باشند. در هر حال با افزایش فاصله از کوره و همچنین با افزایش عمق pH خاک بالا رفته و به مقادیر خنثی و اندکی قلیایی می‏رسد. در این مورد ظرفیت بافرکنندگی خاک توسط عوامل خنثی کننده اسید، مانند کانیهای کربناتی، مانع کاهش pH شود.
جدول4-2- مقادیر pH خاکهای سطحی در منطقه مورد مطالعه
pH
station
7.38
S5
10.54
S8
8.22
S9
7.78
S13
7.23
S17
7.30
S19

در کل چنین پیش بینی می‏شود که با وجود pH های خنثی و تقریباً قلیایی در بیشتر ایستگاهها، تحرک و انحلال پذیری عناصر آلاینده در خاکهای منطقه خاتون آباد در ایستگاههای دور از کوره، محدود باشد (Chopin and Allaway, 2007). اگر چه این روند برای عناصری مانند Mo,As بر عکس است (Kabata-Pendias and Pendius, 2001).
pH خاک در نمونه‌های خاک کشاورزی (S9, S8) به ترتیب مقادیر 54/10 ،22/8 را شامل می‌شوند. نمونه‌های S9, S8 که در فاصله 8 و 10 کیلومتری از کارخانه و در خلاف جهت وزش باد غالب قرار دارند. دارد از آنجا که هیچکدام از ایستگاههای نمونه‌برداری خاک کشاورزی در نزدیکی دودکش قرار ندارند، احتمالاً وجود pH های قلیایی برای ایستگاهها نیز ناشی از این مسئله است.
ولی نمونه S17 (منطقه درختکاری کارخانه) که در فاصله 1کیلومتری از آن و در جهت وزش باد غالب قرار دارد، مشاهده می‌کنیم که pH خاک به میزان قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته و به 23/7 (خنثی تا کمی اسیدی) رسیده است.

4-2-2-ماده آلی خاک
خاک از سنگ بستر توسط حضور مواد آلی و هوموس تشخیص داده می شود. مواد آلی خاک شامل گیاهان و بقایای جانوری و محصولات زیستی می باشد. اقلیم نقش مهمی در مقدار مواد آلی خاک دارد. مواد آلی خاک از 1% در خاکهای کشاورزی یا خاک های مناطق نیمه خشک تا بیش از 10 درصد در خاک های مناطق سرد و مرطوب تغییر می‏کند. به طور کلی، در شرایط آب و هوای گرم و خشک مقدار مواد آلی خاک کمتر از شرایط آب و هوای سرد و مرطوب می‏باشد. عموماً، مواد آلی خاک در افق های سطحی تجمع می یابند. مواد آلی خاک، در جذب کاتیون های فلزات سنگین توسط بار منفی (این بار منفی در اثر پروتون زدایی گروههای فنولی و کربوکسیلی بر روی سطح پلی مرهای هومیک ایجاد می گردد)، تشکیل کمپلکسهای انحلال پذیر از فلزات سنگین (توسط مواد هوموس دار با وزن مولکولی پایین)، تثبیت فلزات در خاک (مواد هوموس دار با وزن مولکولی بالا) نقش دارد. عناصری مانند سرب، جیوه، مس و کبالت توسط مواد آلی خاک کی لیتی می‏شوند. حضور ماده آلی در خاک می تواند مواضع جذب زیادی برای عناصر جزئی فراهم کرده و از این راه تحرک آنها را کم کند (Ross, 1994; Diaz-Barrientos et al., 2003). از سوی دیگر همراهی بسیاری از عناصر همچون مس با ماده آلی مطلبی شناخته شده است و این عنصر ترکیباتی با ماده آلی می سازد که در گستره وسیعی از pH انحلال پذیرند. ماده آلی خاک گروههای عاملی بسیار متنوع و ظرفیت تبادل یونی سطحی را در خاک ارائه کرده و توسط کمپلکس سازی، تبادل یونی و جذب سطحی به نگهداری بیشتر فلزات سنگین در خاک منجر می‏شود (Kalbitz and Wennrich, 1998).
مقدارماده آلی اندازه گیری شده در خاکهای نمونه برداری شده (مرتعی) در جدول4-3 ارائه شده است. ماده آلی در نمونه های خاک سطحی دشت خاتون آباد گستره ای از 15/0تا 89/0درصد و میانگین 41/0 درصد دارد. مقدار ماده آلی برای خاکهای کشاورزی 89/0 (منطقه درختکاری کارخانه) و 38/0 می‌باشد. دلیل بیشتر بودن ماده آلی در خاک کشاورزی احتمالاً حضور مواد گیاخاکی بیشتر و استفاده از کودهای حیوانی می‌باشد. ملاحظه می شود که مقدار ماده آلی به ویژه در خاکهای مرتعی چندان قابل توجه نیست. ازینرو به نظر نمی رسد ماده آلی در تحرک و زیست دسترس پذیری عناصر نقش اساسی داشته باشند. هرچند این نقش در مورد خاکهای سطحی مرتعی و کشاورزی به دلیل بیشتربودن مقدار ماده آلی مهم تر می شود. در هر حال تجزیه به روش استخراج ترتیبی می تواند توزیع عناصر در فازهای مختلف خاک را نشان داده و تصویر روشن تری از میزان تحرک و زیست دسترس پذیری آنها ارائه کند. درباره این موضوع در بخشهای بعد بیشتر بحث می‏شود.

جدول 4-3 مقادیر ماده آلی در خاکهای سطحی منطقه
ماده آلی
station
25/0
S5
28/0
S8
38/0
S9
15/0
S13
89/0
S17
32/0
S19

4-2-3-بافت خاک
خاکهای دانه درشت نسبت به خاکهای دانه ریز تمایل کمتری به جذب فلزات سنگین دارند. جزء ریز دانه خاک دارای ذراتی با مساحت و فعالیت سطحی بالا است. ذراتی مانند کانیهای رسی، اکسی- هیدروکسیدهای آهن و منگنز، اسیدهای هومیک و غیره خواص جذبی افزوده ای دارند.
رسها به خاطر توانایی جمع کردن مؤثر فلزات سنگین از راه جذب سطحی ویژه، و تبادل کاتیونی شناخته شده هستند (Bradl, 2004). خاک درشت بافت نسبت سطح به حجم (سطح ویژه) کمتری نسبت به خاک ریز دانه داشته و ازینرو مواضع جذب کمی دارد. بنابراین می تواند تحرک عنصری را تسهیل کند (Richards et al., 2000).
در کسر ريز دانه خاك مثل رس ،لاي و ماسه خيلي ريز براي اندازه گيري قطر دانه ها از روش هيدرومتري استفاده مي‌شود. اين آزمايش بر اساس استانداردهاي AASHTO T88-70 و ASTM   D422-63  انجام مي‏شود.
ابتدا مقداری خاک (ترجیحاً خاکی که آزمایش دانه بندی خشک بر روی آن انجام شده)  که از الک200 عبور داده شده، با کمک ترازو 50 گرم جدا می‌شود. سپس 1000 میلی‌لیتر آب مقطر ، و 40 گرم پودر هگزا متا فسفات سدیم به آب اضافه می‌شود و کاملاً هم زده می‌شود تا محلولی با غلظت 4% بدست آید

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه با موضوع زیست محیطی، چند متغیره، آزمون های آماری، تحلیل مؤلفه های اصلی Next Entries منبع پایان نامه با موضوع ضریب همبستگی، محیط زیست، نمونه برداری، چند متغیره