5207310599444

-245561-486

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال پنجم ، شماره اول، پاییز 1394

پایش انتقال نفت سفید و آب عبوري از خاك سبک حاوي نانورس مونتموریلونایت

شکوفه فضلعلی1، سهیلا ابراهیمی2*، مهدي ذاکري نیا3 و سید علیرضا موحدي نائینی4

1) دانش آموخته کارشناسی ارشد؛ گروه مهندسی علوم خاك؛ دانشکده خاك و آب؛ دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی گرگان؛ گرگان؛ ایران
2*) استادیار؛ گروه مهندسی علوم خاك؛ دانشکده خاك و آب؛ دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی گرگان؛ گرگان؛ ایران
sohebrahimi@gmail.com :نویسنده مسئول مکاتبات*
استادیار؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده خاك و آب؛ دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی گرگان؛ گرگان؛ ایران
دانشیار؛ گروه مهندسی علوم خاك؛ دانشکده خاك و آب؛ دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی گرگان؛ گرگان؛ ایران

16106702763

تاریخ دریافت: 29/01/1394 تاریخ پذیرش: 30/09/1394

چکیده
انتقال آب و آلایندههاي آلی در محیط متخلخل خاك بهخصوص در خاكهاي سبک بافت به علت توانایی ترابري بالا و ایجاد منابع ثانویه آلودگی اهمیت ویژهاي دارد .
هدف از انجام این پژوهش، بررسی انتقال نفت سفید و آب از یک خاك سبک بافت حاوي تیمارهاي مختلف نانورس مونتموریلونایت بود. بدین منظور تیمارهاي وزنی صفر ،2، 4 و 6درصد از نانورس مونتموریلونایت – خاك شنی در سیستم قیفهاي حاوي کاغذ صافی مستقر اعمال گردیده، سپس تحت عبور نفت سفید و آب (4 حجم منفذي متناوب) قرار گرفت. بررسی منحنیهاي رخنه نشان داد، عبور آب با لختی (ماند) بیشتر، سرعت کمتر و شیب آرامتر صورت گرفته، لذا حجم نهایی خروجی آن در مقایسه با نفت سفید کمتر بود. به نظر میرسد مولکولهاي آب باقطري کمتر از 3/0 نانومتر به خوبی در فضاي بین لایهاي کوچک نانورس قرار گرفته و ازسوي دیگر با پیوند هیدروژنی قوي نگهداشته میشوند. نفت سفید بدلیل دارا بودن هیدروکربورهایی با مولکولهایی داراي 11 تا 15 اتم کربن، که بسیار درشتتر از آب بوده و از سوي دیگر با دانسیته 78/0 تنها جذب مکانهاي سطحی شده و عبور بیشتري را از محیط متخلخل خاك داشتهاند. در هر دو سیال عبوري، با افزایش درصد نانورس ،نگهداشت نفت سفید و آب افزایش یافت. نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس نیز نشان داد که فاصله لایهاي نانورس از 04/14 آنگستروم به 77/24 آنگسترم در حالت
افزودن آب افزایش یافت.
کلید واژه ها: آب؛ منحنی رخنه؛ نانورس؛ نفت سفید مقدمه
نشت هیدروکربن در طول ذخیره سازي در مخازن ،پرکردن نفت کشها و تصادف کانتینرهاي حامل در جاده-ها یک رویداد متداول محسوب میشود. آلودگی خاكها به هیدروکربن هاي نفتی از یک سو آلودگی زیستمحیطی و نشر به آب هاي زیر زمینی را در پی داشته و از سوي دیگر پتانسیل بالفعل خاك را در تولید محصول و کشت و کار بسیار کاهش می دهد .در این میان با وجودي که نشتهاي عظیم نفتی سهم کمی از آلودگی را به خود اختصاص میدهد، اما به دلیل خسارات زیادي که به محیط زیست وارد میکند مورد توجه بسیار است.
بدینسان، افزایش روزافزون نگرانی در مورد آلودگی محیط زیست تمهیدات زیست محیطی و صنعتی خاص را میطلبد و نیازمند جستجو و یافتن تکنیکهاي جدید حذف یا کاهش آنهاست (2005Inam., ). بررسی منابعنشان داد، در سال 1975 در کارولنیاي جنوبی از یک مخزن نفتخام در حدود هزار گالن نفت به آب دریا نشت کرد. در سال 1988، نشت بنزین از یک پایانه نفتی در ایندیاناي آمریکا گزارش شد که این پایانه با گنجایش 50-100 هزار بشکه بر روي یک سفره آب زیرزمینی با رسوبات ماسه و شن ریز که تامین کننده آب شهري بود ،بنا شده بود. در همین سال، آژانس حفاظت محیط زیست تخمین زد که حدود 3 تا 5 میلیون مخزن زیرزمینی سوخت در ایالت متحده وجود دارد که هر ساله نشت از آنها 01/0 افزایش می یابد (ابراهیمی و همکاران ،1388).
بررسی پایگاه داده بین المللی نشت نفتی، نشان داد که حدود 1.14 میلیون متر مکعب نفت به داخل آبهاي دریایی ایالت متحده آمریکا نشت کرده که این مساله ناشی از 826 حادثه در برگیرنده تانکرها، بشکهها و وسایل انتقال بوده است. از سویی حدود 0.76 میلیون متر مکعب نفت در اثر نشت از لولههاي انتقال نفت، آلودگی خاكها را موجب گردید (ابراهیمی و همکاران ،1388). ایران از کشورهاي نفت خیز جهان محسوب میشود و عوارض ظهور و بروز آلودگیهاي آب و خاك در آن، بهخصوص در دهه اخیر به شدت آشکار گردیده است. در سال 1991 بیش از 5 تن نفتخام در آبهاي خلیج فارس ریخته شد که سبب نابودي گیاهان و اکوسیستمهاي ساحلی خلیج فارس شد. خلیج فارس به دلیل تردد کشتیهاي نفتکش، حفر چاههاي متعدد و استخراج نفت در آن، سالانه حدود 160 هزار تن نفت و مواد نفتی را در خود جاي میدهد و به عنوان یکی از آلودهترین دریاهاي جهان شناخته میشود (ابراهیمی ،1388). در دي ماه 1388 یک چاه نفت در منطقه مارون خوزستان نشت کرد و در اثر آن حدود 20 هزار بشکه نفت وارد منطقه شد و بیش از 100 هزار هکتار زمین را آلوده کرد (راهپیما سروستانی ،1389). به-خصوص بنزین و نفت خام که در اماکن عمومی تخلیه میشوند، تاثیر بسیاري بر جنبههاي گوناگون زندگی ،سلامت و محیط زیست دارند (ارشادي و همکاران ،1389). روشهایی که در ابتدا براي کنترل آلودگی نفتی خاك به کار میرفت، اغلب شامل حفاري و جداسازي خاك آلوده از محل و دفن آن در یک مدفن زباله بود، اما بعدها نیاز به فضا و انتشار مواد موجود در این مدفنها باعث شد که روشهاي موقت دفع آلودگی، نامناسب شناخته شوند (مینایی ،1389). امروزه با رشد فزاینده آلودگیهاي زیست بوم و لزوم برنامه ریزي مدیریتی دقیق پاکسازي زیست محیطی، روشهاي متعددي براي تصفیه خاكهاي آلوده به هیدروکربنهاي نفتی مورد توجه قرار گرفته است. نانو فناوري، یک فناوري نوظهور است که در زمینههاي مختلف علوم و صنایع، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به نظر میرسد، نانو مواد موثر مختلف ،آلودگیهاي زیست محیطی متعدد را با روشهاي پایدارتر و سرعت بیشتري برطرف کند. واژه نانوذره به ذره بسیار کوچک با ابعاد کوچکتر از 100 نانومتر اطلاق میشود (احدیان و همکاران ،1390). اندازه کوچک و نسبت سطح به حجم بالا از مشخصاتی است که میتواند در بازسازي مناطق آلوده به ضایعات خطرناك و کاهش آلودگی مفید باشد( 2009Cook., ). نانوذرات رس، مواد معدنی مهمی هستند که به واسطه خصوصیات جذب سطحی فوق العاده، به طور گسترده در کاربردهاي محیطی استفاده میشوند( 2003 ,.Lee et al ). کانیهاي رسی از مهمترین اجزاي معدنی خاك هستند که با داشتن CEC بالا و با توجه به قدرت جذب قابل توجه، به طور گستردهاي در برنامههاي کاربردي محیط زیست مورد توجه قرار میگیرند(2003 ,.Lee et al).
مونت موریلونایت یک کانی رسی با خواص جانشینی ایزومورفیک ذاتی است. تبادل کاتیون ها در لایه هاي 2:1 بارهاي منفی را با جانشینی ایزومورفیک متعادل می کند.
68859648362611

سال

پنجم

/
شماره

1
/

پاییز

سال

پنجم

/

شماره

1

/

پاییز

نانو رسها نیز موادي با ماهیت رسهاي طبیعی هستند که از سیلیکاتهاي آلومینیوم ساخته شده و داراي ساختاري با صفحات کوچک و منظم در حدود یک نانومتر و قطر چند صد نانومتري می باشند. ساختار کریستالی آنها سبب حفظ رطوبت، افزایش استحکام و ثبات ابعادي در ذره میشود( 2011 ,.Kananizadeh et al). از آنجایی که این ذرات زیست تخریب پذیر بوده و از منابع طبیعی ایجاد میشوند، ادعا شده است که اثر سوء ناچیز بر محیط زیست و سلامتی بشر خواهند داشت( Sharafi
1225296909355

2010Masooleh et al., ). یک روش مهم بررسی چگونگی ترابري آلایندهها در محیط متخلخل، بررسی منحنی رخنه است. بدینسان با تزریق مایعی با غلظت و ترکیب متفاوت از محلول خاك به حجمی از خاك و جمع آوري زهاب خروجی، اگر مقدار املاح خروجی به عنوان تابعی از زمان یا مسافت یا شدت جریان تجمعی رسم شود، منحنی بدست آمده، منحنی رخنه یا عطف خواهد بود (حاج عباسی ،1386). از آنجاییکه ایران یکی از کشورهاي مهم نفت خیز جهان بوده و همواره در معرض آلودگیهاي نفتی قرار دارد، شناخت دقیق چگونگی متاثر شدن و رفتار خاك به هنگام آلوده شدن در مراحل ابتدایی و انتقال جریان آلایندهها در خاك و میزان نگهداشت خاكهاي مختلف، بهویژه خاكهاي سبک بافت به علت توانایی ترابري بالا، براي آلایندههاي هیدروکربنی در یک محیط متخلخل اولیه اهمیت بسیار دارد. در این راستا، در این پژوهش، خاك سبک بافت با نسبتهاي مختلف نانو ذرات رس مونت موریلونایت تحت عبور نفت سفید و آب قرار گرفت، سپس رفتار آب و آلاینده در طی عبور از سیستم خاك- نانوذره پایش گردید.

مواد و روش ها
در این پژوهش که در سال 1392 در آزمایشگاه خاکشناسی دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی گرگان صورت گرفت، یک نمونه خاك سبک بافت از اطراف رودخانه روستاي زیارت شهر گرگان برداشت و پس از هوا خشک شدن از الک دو میلیمتري عبور داده شد .
برخی از ویژگیهاي فیزیکی و شیمیایی خاك مانند بافت خاك به روش هیدرومتري( 1993Carter., )، جرم مخصوص ظاهري به روش سیلندر براي خاك شنی (1966 ,.Brasher et al) و جرم مخصوص حقیقی به روش پیکنومتر ،pH عصاره اشباع خاك توسط دستگاه pH متر، هدایت الکتریکی عصاره اشباع توسط دستگاه
4937767880096

سال

پنجم

/

شماره

1

سال

پنجم



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

پاسخ دهید