طبیعی
1920
003/0
036/0
(هاوتون99 و همکاران، 2001)
مازوت
14/3
1/13
120
(هاوتون و همکاران، 2001)
در رابطه با مزرعه نیشکر، آتش زدن مزرعه به عنوان منبع انتشار گازهای CO2 و CH4 در نظر گرفته شده است. فاکتورهای انتشار اعلام شده توسط سازمانهای مختلف، یا براساس آتش زدن نی گیاه نیشکر هستند و یا براساس آتش زدن تراش نیشکر (برگهای متصل به نی، که هیچگونه کاربردی در کارخانجات تولید شکر ندارند وفاقد مواد قندی هستند) میباشند. در جدول(3-7) عوامل انتشار گازهای CO2 و CH4 مربوط به سوزاندن نی نیشکر در طول دورهی برداشت درمزارع نیشکر بر حسب گرم گاز منتشر شده، به ازای هر کیلوگرم نی سوزانده شده آورده شدهاند (CEPA100, 2010).
جدول 3-7 فاکتورانتشار CO2 و CH4حاصل از سوزاندن نی نیشکر
منبع انتشار
گاز(g/Kg)
فاکتورانتشار
مرجع
سوزاندن نی نیشکر
CO2
66/1
(2009) CEPA
سوزاندن نی نیشکر
CH4
7/2
(2009) CEPA
ضریب انتشار براساس سوزاندن تراش نیشکر فقط برای گاز CH4 داده شده و انتشار گاز CO2 از سوزاندن تراش نیشکر ناچیز بیان شده است. در جدول (3-8) ضریب‌های انتشار گاز CH4 بر حسب کیلوگرم گاز CH4 منتشر شده در میزان تراش سوزانده بر حسب تن و همچنین بر حسب کیلوگرم گاز CH4 منتشر شده در میزان مواد خشک سوزانده شده است (قدرتی، 1391، 101EPA، IPCC102، 2010).
جدول 3-8 ضرایب انتشار مربوط به سوزاندن تراش نیشکر
منبع انتشار
گاز (g/Kg)
فاکتور انتشار
مرجع
سوزاندن تراش نیشکر
CH4
4/2-3/1
(2000 ،EPA)
سوزاندن تراش نیشکر (ماده خشک)
CH4
7/2
(2006 ،IPCC)
سوزاندن تراش نیشکر
NOx
7/5
(کاستلانو103، 2014)
خطر مصرف کودها
برای برآورد آلایندگی کودهای نیتروژنه از شاخص خطر کودهای نیتروژنه (SLNR) استفاده شد که با توجه به سه عامل میزان مصرف کودهای نیتروژنه، تکرار دفعات مصرف و نوع کود مصرفی محاسبه می‌گردد. در تولید نیشکر بهعلت غیرمحرک بودن کود فسفات مصرفی و محرک بودن کود نیتروژن مصرفی خطر مصرف کود نیتروژن حساب شده و مقداری از این کود نیتروژن مصرفی در ساقه نیشکر برداشت شده، وارد کارخانه فرآوری شده که به ازای 765 کیلوگرم ساقه نیشکر خروجی از مزارع یک کیلوگرم نیتروژن خالص خارج می‌گردد (سامی و همکاران، 2014)، مقداری نیز توسط آتش زدن نیشکر در هنگام برداشت آن تبدیل به گاز نیتروژن شده که به ازای هر یک کیلوگرم بقایای آتش زده شده 7/5 گرم اکسید نیتروژن تولید شده که جهت محاسبه نیترژن خالص، این هم ارز در مقدار وزن مولکولی نیترژن ضرب گردیده تا مقدار نیتروژن خالص در دود بقایا تعیین گردد (کاستلانوس104، 2014) و مقداری از این کود نیتروژن مصرف شده در مزارع نیشکر نیز توسط آب شستشو شده و وارد آبها شده که با محاسبه این سه مقدار میزان آلایندگی کودهای نیتروژنه مورد ارزیابی قرار گرفتند.
خطر مصرف سموم
خطر آلودگی محیطی سموم توسط میزان سموم وارد شده به آبهای زیر زمینی یا سطحی بر حسب PPM بیان می‌گردد. برای محاسبه خطر مصرف سموم از رابطه (3-1) استفاده گردید که بر حسب لیتر (گرم) روز سم مصرفی در هکتار بیان می‌گردد نیمه عمر و سمیت سموم مصرفی در جدول (3-9) آمده است (ادواردز105و همکاران ، 2001).
رابطه (3-1) EIQ = C (DT * 5 + DT * P)
که در آن :106EIQمیزان خطر مرتبط با مصرف سم بر حسب کیلوگرم (لیتر) روز سم مصرفی در هکتار، C: میزان مصرف سموم بر حسب کیلوگرم (لیتر) در هکتار، DT: سمیت جذبی (پوستی ) سموم بر حسب لیتر یا گرم بر کیلوگرم ماده موجود زنده، که در این رابطه LD50 به جای آن گذاشته شده و P: میزان پایداری سم یا نیمه عمر107 برحسب روز است. در این محاسبه میانگین میزان خطر مرتبط هر سم طی دوره 4 ساله محاسبه و در نهایت میانگین خطر مصرف مجموع سموم برای دوره مورد نظر محاسبه گردید.
جدول 3-9 نیمه عمر (روز) و سمیت (mg/kg) سموم مصرفی (شیخیگرجان و همکاران، 1391)
نام سم
رانداپ
توفوردی
گراماکسون
سیتوویت
گزاپاکس
سنکور
ارادیکان
تبوسان
کریسمت
دیورون
آترازین
دیازینون
فوکوس
ویدمستر
نیمه عمر
47
10
1000
16
14
21
6
15
10
90
60
40
10
21
سمیت(LD50)
5000˃
764
129-157
3180
1450
2864
1730
5000
3830
3000
1860
1250
5000
4050˃
برای تعیین آلودگی‌های ایجاد شده مربوط به مصرف انرژی داخل کارخانه با محاسبه میزان نهاده استفاده شده و ضرب در شاخص آلودگی آن میزان آلودگی آن محاسبه شد (بنه‌عگبه، 1387).
برای محاسبه میزان آلاینده‌های مربوط به سوخت‌های فسیلی از رابطه (3-2) استفاده شد (عساکره، 1389).
رابطه (3-2) Dki = ∑(Cki Qi) /1000
دررابطه (3-2)، Dki: مقدار انتشار آلاینده k از سوخت مصرفی i بر حسب کیلوگرم به ازای هر تن نیشکر می‌باشد و Cki، شاخص انتشار آلاینده k به ازای هر واحد مصرف سوخت i بر حسب گرم یا لیتر یا متر مکعب گاز است و Qi، مقدار سوخت مصرفی می‌باشد. همچنین با در نظر گرفتن میزان بقایای سوزانده شده و آلودگی ایجاد شده در اثر سوزاندن هر واحد از بقایا شاخص تولید آلودگی آن ماده در واحد بقايا کل آلودگی حاصل از سوزاندن بقایا محاسبه شد.
برای تعیین میزان انتشار آلاینده‌های هوا و گازهای گلخانه‌ای ناشی از مصرف برق از رابطه (3-3) استفاده شد:
رابطه (3-3) Dke= ∑▒C_ke *b*E_e
که در این رابطه، Dke : مقدار انتشار آلاینده k از برق مصرفی بر حسب کیلوگرم به ازای هر تن نیشکر، Cke: ضریب تولید آلایندهی هوای k به ازای هر واحد تولید برق (گرم بر کیلووات ساعت)، Ee: مقدار مصرف برق به ازای هر تن نیشکر بر حسب کیلووات ساعت و b ضریب تبدیل برق مصرفی به معادل تولید می‌باشد.
رابطه(3-4) b = 1+ Le/100
که در این رابطه،Le: درصد کل تلفات که شامل مصرف داخلی نیروگاهها، تلفات انتقال و توزیع برق است. در انجام محاسبات میزان 5/2 درصد تلفات برق در نظر گرفته شد.
پس از جمعآوری دادههای مورد نیاز بخشهای انرژی و زیستمحیطی دو واحد کشت و صنعت مورد مطالعه در دوره 4 ساله به روش آزمون 108t جفت شده با نرم افزار SPSS نسخه 20، تجزیه و تحلیل و نتایج با استفاده از نرم افزار Excel نسخه 2013 در قالب جداول و نمودار ارائه شده است.
فصل چهارم
نتایج و بحث
نتایج مجموعه انرژیهای ورودی
انرژی مصرفی ماشین
در جدول 3-2 محاسبه انرژی ماشین در بخش صنعت (کارخانه تولید شکر) دو واحد مورد مطالعه آمده است. بیشترین انرژی مصرفی ماشین در بخش صنعت مربوط به کوره بخار بوده است.
در جدول 4-1 انرژی در بخش صنعت و کشاورزی و کل انرژی ماشینی صرف شده جهت تولید شکر در هر دو واحد آمده است. میانگین انرژی ماشینی دوره 4 ساله در واحد کارون و میرزا به ترتیب برابر 21/6 و 54/4 گیگاژول در هکتار بوده است. به دلیل عملکرد بیشتر نی، انرژی ماشین در بخش کشاورزی از انرژی ماشین در بخش صنعت بیشتر بوده است. نتایج نشان داد واحد کارون و میرزا جهت تولید شکر به ترتیب 05/0 و 14/0 گیگاژول در هکتار به ازای کل مواد خروجی و 66/0 و 62/0 گیگاژول انرژی ماشینی به ازای هر تن شکر تولیدی صرف کردهاند. تجزیه مقایسه میانگین دادههای انرژی مصرفی به روش آزمون t جفت شده دو واحد نشان داد از لحاظ انرژی مصرفی ماشینی به ازای کل مواد تولیدی دارای تفاوت معنیداری در سطح 5 درصد و از لحاظ انرژی مصرفی ماشین به ازای تن شکر تولیدی فاقد تفاوت معنیدار بودهاند.
جدول4-1 نتایج مقایسه میانگین انرژی ماشینی مصرفی دو واحد در دوره 4 ساله مورد بررسی براساس آزمون t جفت شده
میانگین دوره کارون
میانگین دوره میرزا
میانگین انرژی (بازاء هر تن شکر)
نتایج مقایسه میانگین
واحد
کشاورزی
صنعت
کشاورزی
صنعت
کارون
میرزا
t
sig
انرژی ماشین (GJ/ha)
2/6
0004/0
54/4
003/0
میانگین انرژی ماشین (GJ/ha)
21/6
54/4
052/0
14/0
52/3
*04/0
میانگین انرژی ماشین (GJ/ton)
66/0
62/0
25/0
n.s85/0
n.s و * به ترتیب عدم معنیداری و در سطح 5 درصد معنیداری را بیان میکنند.
در نمودار 4-1 انرژی مصرفی ماشین جهت تولید شکر دو واحد آمده است. در سال 91 انرژی ماشین کمتری نسبت به سال 88 در واحد کارون صرف شده است که عملکرد کمتر نی تولیدی به دلیل سرما و خسارت به نیشکر در سال 91 میتواند یکی از دلایل آن باشد. واحد میرزا در سال 89 نسبت به سال 88 انرژی ماشینی بیشتری مصرف کرده است اما این انرژی مصرفی مجدد در سال 91 کاهش یافته است.
نمودار 4-1 انرژی ماشین دو واحد مورد مطالعه در دوره 4ساله
انرژی سوخت مصرفی
انرژی سوخت مصرفی شامل انرژی سوخت مصرفی در مزرعه (بنزین، گازوییل و روغن) و نیز انرژی سوخت مصرفی در کارخانه فرآوری (مازوت و گاز طبیعی) می‌باشد. در واحد کارون بیشترین سوخت مصرفی مربوط به سال 88 بوده است. انرژی سوخت مصرفی در مزرعه در جدول 4-2 و انرژی سوخت کارخانه فرآوری شکر در جدول 4-3 آمده است. بهطور کلی واحد کارون به دلیل کاربرد بیشتر نیروی انسانی، مصرف سوخت کمتری در قیاس با واحد میرزا دارد. بطور میانگین طی دوره 4 ساله برای تولید هر تن شکر و سایر فرآوردههای حاصل از آن در واحد کارون و میرزا به ترتیب 82/172 و 24/181 لیتر در هکتار سوخت در بخش کشاورزی مصرف شده است. در دو واحد به ترتیب برای تولید هر تن شکر 09/18 و 83/30 لیتر در هکتار سوخت در بخش کشاورزی مصرف شد. طی دوره مورد بررسی در دو واحد به ازای هر تن شکر تولیدی و سایر فرآورههای حاصل از فرآوری شکر به ترتیب 73/9 و 23/10 گیگاژول در هکتار و به ازای هر تن شکر تولیدی 01/1 و 74/1 گیگاژول بر تن شکر تولیدی انرژی سوخت در بخش کشاورزی مصرف شده است. در واحد میرزا به ازای هر تن شکر تولیدی 83/30 لیتر در هکتار سوخت در بخش کشاورزی مصرف و انرژی سوختی معادل 736/1 گیگاژول در هکتار بوده است.
جدول 4-2 نتایج مقایسه میانگین انرژی سوخت مصرفی بنزین، روغن، گازوییل در دوره 4 ساله براساس آزمون t جفت شده
میانگین دوره واحد
میانگین دوره بازاء شکر تولیدی
نتایج مقایسه میانگین
واحد
کارون
میرزا
کارون
میرزا
t
sig
کل سوخت(L)
5016160
3540122
کل سطح (ha)
45/29686
87/19479
مصرف سوخت (L/ha)
82/172
24/181
095/18
83/30
میانگین انرژی سوخت مصرفی (GJ/ha)
73/9
23/10
01/1
73/1
میانگین انرژی سوخت به ازای شکر تولیدی (GJ/ton)
003/1
73/1
99/0
39/0n.s
n.s عدم معنیداری را بیان میکند.
در جدول 4-3 انرژی سوخت مصرفی در بخش صنعت آورده شده است. به دلیل بیشتر بودن تناژ نی ورودی به کارخانه در واحد کارون، سوخت مازوت و گاز طبیعی مصرفی بیشتری نسبت به واحد میرزا داشته است که انرژی این دو نوع سوخت مصرفی بیشتر بوده است. در سال 91 به دلیل هزینه کمتر گاز مصرفی نسبت به مازوت سوخت مصرفی در هر دو کارخانه با مصرف بیشتر گاز طبیعی مواجه شد.
در نمودار 4-2 انرژی سوخت مصرفی در واحد کارون به دلیل عملکرد نی ورودی بیشتر خیلی بیشتر از واحد میرزا می‌باشد. بیشترین سوخت مصرفی در بخش صنعت می‌باشد به دلیل تناژ ورودی بیشتر در سال 91 بیشترین مصرف سوخت را داشته که یکی از دلایل آن وقوع سرما و خسارت به محصول بوده است.
جدول 4-3 انرژی سوخت مصرفی گاز طبیعی و مازوت در دوره 4 ساله مورد بررسی
میانگین دوره کارون
میانگین دوره میرزا
میانگین دوره کارون به ازای تن شکر تولیدی
میانگین دوره میرزا به ازای تن شکر تولیدی
سوخت
(L)مازوت ()
گاز (m3)
مازوت (L)
گاز (m3)
مازوت (L)
گاز (m3)
مازوت (L)
گاز (m3)
سوخت مصرفی
11440985
3/110485820
75/8312158
26566905
کل سطح برداشت (هکتار)
55/13253
55/13253
61/7893
61/7893
