دانلود پایان نامه درباره آبهای زیرزمینی، آلودگی آبهای زیرزمینی، شهرداری تهران، کاهش انتشار

دانلود پایان نامه ارشد

2-8- خواص خاک مؤثر در جذب فلزات 40
2-8-1- اثر کاتیونهای رقیب 41
2-8-2- اثر تشکیل کمپلکس 41
2-8-3- اثر pH 43
2-8-4- اثر پتانسیل ردوکس (اکسایش-کاهش) 44
2-9- اثرات زیستمحیطی آلودگی کادمیم بر موجودات زنده 45
2-9-1- مکانیسمهای اثر 46
2-9-1-1- مکانیسم اثر در گیاهان 46
2-9-1-2- مکانیسم اثر در جانوران 47
2-9-1-3- مکانیسم اثر در انسان 48
2-10- رفتار کادمیم در خاک 49
2-11- مکانیسمهای انتقال مایعات 49
2-11-1- جریان فرارفت 50
2-11-2- جریان انتشار 51
فصل سوم : مواد و روشها
3-1- مقدمه 56
3-2- آزمایشهای شیمی خاک 56
3-2-1- ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)(روش استات سدیم) 56
3-2-2- اندازهگیری pH خاک (روش CaCl2) 57
3-2-3- مواد آلی (کربن آلی) 57
3-2-4- کربنات کلسیم معادل (آهک) (CCE) 57
3-3- آزمایشات مکانیک خاک 58
3-3-1- آزمایش دانهبندی 58
3-3-1-1- دانهبندی با الک ( برای ذراتی با قطر بزرگتر از mm075/0) 58
3-3-1-2- هیدرومتری به روش بایوکاس (برای ذراتی با قطرکمتر از mm075/0) 59
3-3-1-3- هیدرومتری به روش ASTM 59
3-3-2- آزمایش حدود اتربرگ 60
3-3-3- آزمایش چگالی ویژه 63
3-3-4- آزمایش تراکم 63
3-4- آزمایش کانیشناسی (XRD) 64
3-4-1- تیمارهای مقدماتی 64
3-4-1-1- حذف کربنات کلسیم (CaCO3) 64
3-4-1-2- حذف مواد آلی 65
3-4-1-3- حذف اکسیدهای آهن آزاد 65
3-4-2- جداسازی بخش رس 65
3-4-3- اشباع کمپلکس تبادلی 66
3-4-3-1- اشباع با منیزیم 66
3-4-3-2- تیمار با گلیسرول 66
3-4-3-3- اشباع با پتاسیم 66
3-4-4- تهیه اسلایدها 67
3-5- مشخصات لئوناردیت مصرفی 67
3-6- آزمایشات جذب 68
3-6-1-1- تهیه محلول کادمیم برای آزمایش جذب انتخاب نمونه مناسب 68
3-6-1-2- تهیه محلول کادمیم برای آزمایش جذب تیمارهای مختلف لئوناردیت 68
3-7- آزمایش انتشار مولکولی 69
3-7-1- تهیه ستونهای انتشار (مدل لاینری) 69
3-7-1-1- تهیه محلول کادمیم 69
3-7-1-2- آماده سازی خاک مورد استفاده در ستون انتشار 70
3-7-1-3- اضافه کردن محلول آلاینده به ستونها 70
3-7-2- نحوه نمونهبرداری از محلول آلاینده 70
3-7-3- نحوه خارج کردن ستونها از قالب و قطعهبندی 71
3-7-4- دستگاه بادی استحصال آب منفذی از خاک 71
3-7-5- معرفی نرمافزار POLLUTE.V7 75
3-7-6- معرفی نرمافزار Sigma Plot.V12 76
3-1- مدلسازی انتقال کادمیم از طریق لندفیل به آبخوان زیرین 77
فصل چهارم : نتایج و بحث
4-1- مقدمه 78
4-2- انتخاب نمونه مناسب 78
4-2-1- خصوصیات خاک 78
4-2-2- ویژگیهای جذبی کادمیم 81
4-3- کانیشناسی 85
4-4- طبقهبندی خاک مورد مطالعه در سیستم یونیفاید 86
4-5- خصوصیات مکانیکی خاک مختلط با سطوح مختلف لئوناردیت 87
4-6- برآورد ضرایب جذبی خاک در مقایسه با تیمارهای مختلف لئوناردیت 90
4-6-1- محاسبه ضریب تفکیکپذیری در شرایط غیر تراکمی 96
4-7- انتشار مولکولی 97
4-7-1- محاسبه ضریب تأخیری (R) 104
4-7-2- محاسبه ضریب تفکیکپذیری در حالت متراکم 104
4-8- مدلسازی تحرک کادمیم در لاینر 105
فصل پنجم : نتیجهگیری و پیشنهادات
5-1- نتیجهگیری 109
5-2- پیشنهادات 111
منابع ……….. .. 112

فهرست جداول
جدول ‏11: منابع زبالههای کادمیمدار 1
جدول ‏21: فهرست مواد خطرناک در آزمایش TCLP 14
جدول ‏22: گونههای شیمیایی موجود در شیرابه طبق تحقیقات مختلف 16
جدول ‏23: خصوصیات برخی از کانیهای رسی 24
جدول ‏24: آفینیته نسبی فلزات در خاک و اجزای سازنده آن 39
جدول ‏31: مختصات جغرافیایی محل نمونهبرداری 56
جدول ‏32: مشخصات آزمایش پراکتور استاندارد 64
جدول ‏33: مشخصات لئوناردیت مورد استفاده 67
جدول ‏41: خصوصیات فیزیکوشیمیایی نمونه خاکهای مورد مطالعه 78
جدول ‏42: خصوصیات مکانیکی نمونههای خاک 79
جدول ‏43: پارامترهای جذبی فروندلیچ و لانگمویر 84
جدول ‏44: خصوصیات مکانیکی نمونههای خاک 88
جدول ‏45: غلظت تعادلی و مقدار ماده جذب شونده خاک و تیمارهای مختلف لئوناردیت 90
جدول ‏46: پارامترهای جذبی فروندلیچ و لانگمویر 96
جدول ‏47: ضریب تفکیکپذیری نمونههای مورد مطالعه و فاکتورهای وابسته به آن در محاسبات 97
جدول ‏48: فاکتور تأخیری و پارامترهای مؤثر در محاسبه آن 104
جدول ‏49: ضریب تفکیکپذیری کادمیم در ستونهای انتشار 105
جدول ‏410: پارامترهای ورودی به نرمافزار Pollute 106
جدول ‏411: غلظت کادمیم موجود در آبخوان با لاینری متشکل از خاک نمونههای مورد مطالعه 107

فهرست اشکال
شکل ‏11: نقشه زمینشناسی منطقه مورد مطالعه و محلهای نمونهبرداری 4
شکل ‏21: طرح شماتیک یک لندفیل مهندسی- بهداشتی 7
شکل ‏22: لولههای جمعآوری و انتقال شیرابه در لایه زهکش 8
شکل ‏23: نحوه دوختن لایههای ژئوتکستایل در حد فاصل لایه رسی و لایه زهکش 8
شکل ‏24: لایههای مختلف یک لندفیل در حال ساخت 9
شکل ‏25: مخزن جمعآوری شیرابه لندفیل کینگاستون کانادا 10
شکل ‏26: انواع سیستمهای لاینری 12
شکل ‏27: اصول طیف سنجی XRD 20
شکل ‏28: طرح هندسی از ساختار لایه کائولینیت 21
شکل ‏29: چگونگی توزیع بار در لایه کائولینیت 21
شکل ‏210: مکانیسمهای احتمالی جذب آب توسط سطوح رسی 25
شکل ‏211: مکانیسمهای مختلف جذب یون در سطح کانی 27
شکل ‏212: چهار دسته کلی همدماهای جذب سطحی 29
شکل ‏213: مفهوم ترسیمی پارامترهای Kf و n در معادله فروندلیچ 30
شکل ‏214: کنترل کنندههای اصلی غلظت فلزات کمیاب در محلول خاک 37
شکل ‏215: سه مکانیسم جذب کاتیون در سطح سیلیکات (مثل مونتموریلونیت) 38
شکل ‏216: تحرک نسبی کاتیونها در میان خاک 40
شکل ‏217: نمودار حلالیت کادمیم در خاکهای نیبلی با بافت لومی رسی 44
شکل ‏218: انتقال مایعات به طریقه فرارفت 50
شکل ‏219: نمایش ریاضی جریان فرارفت 50
شکل ‏220: انتشار مولکولی املاح 52
شکل ‏31: نمودار انواع رفتار خاک در برابر رطوبت 60
شکل ‏32: دستگاه کاساگرانده برای تعیین حد خمیری خاک 61
شکل ‏33: نحوه آماده کردن فیتیله mm2/3 62
شکل ‏34: ستونهای مدل لاینری آزمایش انتشار مولکولی 72
شکل ‏35: خارج کردن ستون انتشار مولکولی از درون قالب و قطعهبندی آن 73
شکل ‏36: آماده کردن پیستون جهت استحصال آب منفذی 74
شکل ‏37: پانل و گیجهای فشار دستگاه استحصال آب منفذی 75
شکل ‏41: نمودار حد روانی خاکهای مورد مطالعه 80
شکل ‏42: نمودار تراکم خاکهای مورد مطالعه 81
شکل ‏43: همدماهای جذبی خاکهای مورد مطالعه 82
شکل ‏44: همدماهای جذبی فروندلیچ و لانگمویر 83
شکل ‏45: پراشنگاره خاک مورد مطالعه 86
شکل ‏46: منحنی دانهبندی خاک منطقه لندفیل ارومیه 87
شکل ‏47: نمودار حد روانی نمونههای خاک 88
شکل ‏48: نمودار تراکم نمونههای مورد مطالعه 90
شکل ‏49: همدماهای جذبی نمونههای مورد مطالعه 92
شکل ‏410: همدمای جذبی برازش داده شده با معادله فروندلیچ 94
شکل ‏411: همدمای جذبی برازش داده شده با معادله لانگمویر 95
شکل ‏412: نمودار غلظت-زمان خاک منطقه (فاقد لئوناردیت) 98
شکل ‏413: نمودار غلظت-زمان خاک تیمار شده با 5/2 درصد لئوناردیت 98
شکل ‏414: نمودار غلظت-زمان خاک تیمار شده با 5 درصد لئوناردیت 99
شکل ‏415: نمودار غلظت-زمان خاک تیمار شده با 5/7 درصد لئوناردیت 99
شکل ‏416: نمودار غلظت-زمان خاک تیمار شده با 10 درصد لئوناردیت 100
شکل ‏417: نمودار غلظت-عمق نمونه خاک فاقد لئوناردیت 101
شکل ‏418: نمودار غلظت-عمق خاک تیمار شده با 5/2 درصد لئوناردیت 102
شکل ‏419: نمودار غلظت-عمق خاک تیمار شده با 5 درصد لئوناردیت 102
شکل ‏420: نمودار غلظت-عمق خاک تیمار شده با 5/7 درصد لئوناردیت 103
شکل ‏421: نمودار غلظت-عمق خاک تیمار شده با 10 درصد لئوناردیت 103
شکل ‏422: نمودار غلظت کادمیم موجود در آبخوان با لاینری متشکل از خاک 108

فصل اول : مقدمه و کلیات
مقدمه
بیشتر مواد زائد روی زمین در آبگیرها، گودالها، چاههای تزریقی و محلهای دفن زباله ریخته شده که در حال آلودهسازی محیط زیرسطحی هستند. در آمریکای شمالی حدود 17 میلیون تأسیسات دفن زباله وجود دارد که طبق برآوردهای موجود سالیانه 5/6 میلیارد متر مکعب انواع مایعات از آنها به داخل زمین نفوذ میکند که میتواند موجب آلودگی آبهای زیرزمینی آن منطقه شود]1[. اگر چه میتوان با روشهای بازیافت زباله از حجم آن کاست؛ ولی هنوز هم عمدتاً به علت سهولت اجرا، دفن زباله به عنوان روشی بهداشتی جهت دفع آنها انجام میگیرد. آمار منتشر شده از سوی سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداری تهران نشان میدهد که ایران از نظر تولید زباله در مرتبه دهم جهان قرار دارد. بطور متوسط رطوبت اولیه زبالههای خانگی در ایران بالغ بر 60 درصد برآورد گردیده است. غلبه بر حجم بالای شیرابه یکی از مشکلات زیستمحیطی است که همزمان و پس از دفن زباله در نتیجه رطوبت اولیه زباله و همچنین نفوذ بارندگی در محل دفن بوجود میآید. یافتهها نشان میدهد که شیرابه محل دفن محتوی آلایندههای مختلفی از جمله فلزات سنگین است. آبهای اسیدی حاصل از نزولات جوی، میتوانند عناصر موجود در زباله را حل کرده و با نفوذ به سفرههای آبزیرزمینی، سبب آلودگی آنها گردند. آبهای زیرزمینی آلوده به فلزات سنگین، دارای پتانسیل ایجاد خطر برای سلامتی انسان هستند. از جمله فلزات سنگین موجود در شیرابه، کادمیم (Cd) است که به عنوان خطری بزرگ در طول دوران آلودگیهای زیستمحیطی مطرح میشود؛ چرا که تقریباً برای تمامی موجودات زنده سمی است و در هیچ یک از فرآیندهای بیولوژیکی نقش ندارد. کادمیم در بدن انسان در کلیهها تجمع یافته و نیمه عمر بیولوژیکی آن 10 تا 30 سال میباشد. وقتی که این تجمع به مقادیر بالاتر از mg/Kg200 برسد، با ایجاد آسیب در قشر کلیه منجر به افزایش کلسیم در ادرار و فقدان گلوکز میشود ]2[. منابع کادمیم موجود در شیرابه، آزاد شدن آن از زبالههای حاوی کادمیم است. در جدول 1-1 فهرست این قبیل زبالهها آمده است.
جدول ‏11: منابع زبالههای کادمیمدار ]2[
منابع کادمیم در زبالههای جامد خانگی1 (MSW)
مقادیر کادمیم (میلیگرم کادمیم/کیلوگرم MSW)
پلاستیکهای رنگی
2
کاغذ، خاکروبه، مواد فسادپذیر، زبالههای سبزیجات
2- 1
فرآوردههای روی، باتریها، فلزات روکششده
9-8
اگر خاک زیر مکان دفن زباله2 (لندفیل) نسبتاً غیر قابل نفوذ باشد، نفوذ شیرابه به آب زیرزمینی آهسته میگردد؛ بنابراین یکی از روشهای جلوگیری از ایجاد آلودگی توسط شیرابه، پوشاندن کف لندفیل با خاکها یا مواد با نفوذپذیری کم و جذب بالای آلاینده است ]3[. جهت تثبیت و نگهداری کادمیم، در پی لاینر3های رسی لندفیل، از خاکهای رسی که دارای مکانهای جذبی فراوان بوده و باعث کاهش نفوذ آن به لایههای پایین و آبهای زیرزمینی می شوند، استفاده میشود. در واقع عملکرد لاینر رسی کاهش انتشار شیرابه به آبهای زیرزمینی و جلوگیری از تغییر کیفیت این منابع است. جهت ارزیابی رفتار لایهی رسی در پی لندفیل نسبت به آلایندههای موجود در شیرابه، نیاز به اطلاعاتی در مورد ضریب انتشار و همچنین میزان جذب توسط خاک رس است. از آنجا که از خاک رسی در لاينرهای مدفن های زباله استفاده شده و کانيهای رسی با عناصر سنگين موجود در شيرابه زباله از نظر انتشار مولکولی و جذب اندرکنش دارند، تعيين پارامترهای انتقال آلودگی مربوط به اين عناصر در خاک رسی، در طراحی لاينر مناسب مدفن ضروری بوده و مورد توجه طراحان و محققين ميباشد ]4[. در مطالعات گذشته رفتار یون کلر که یونی بیاثر در واکنشهای جذبی با اجزای خاک است، به عنوان آلاینده استفاده میشد ]5[ و ]6[ اما در این مطالعه به خاطر سمی بودن و تحرک زیاد عنصر کادمیم در خاک و همچنین پرمصرف بودن در صنایعی مانند چرمسازی، صنايع الکتریکی و رنگ، ضریب انتشار مولکولی و جذب این عنصر بررسی میشود.
طرح مسئله
سرنوشت فلزات سنگین در محلول موجود در منافذ خاک رس (آب منفذی) بوسیله فعل و انفعالات فاز جامد-مایع کنترل میشود ]7[. انتقال و زمان

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد درمورد خسروپرویز Next Entries دانلود پایان نامه درباره هیدرولیک، نفوذپذیری، آبهای زیرزمینی، آذربایجان غربی