مقاله رایگان درمورد آلودگی آبهای زیرزمینی و مشکلات زیستمحیطی

مقاله رایگان درمورد آلودگی آبهای زیرزمینی و مشکلات زیستمحیطی

فصل اول : مقدمه و کلیات
مقدمه
Widget not in any sidebars

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 خانگی (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 زباله (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 لاینرهای 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 لاینرهای مدفن های زباله استفاده شده و کانیهای رسی با عناصر سنگین موجود در شیرابه زباله از نظر انتشار مولکولی و جذب اندرکنش دارند، تعیین پارامترهای انتقال آلودگی مربوط به این عناصر در خاک رسی، در طراحی لاینر مناسب مدفن ضروری بوده و مورد توجه طراحان و محققین میباشد ]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، صنایع 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 ماندگاری فلزها، تابع pH، پتانسیل اکسایش-کاهش و حضور جذبکنندههایی چون کانیهای رسی و اکسیهیدروکسیدها است ]8[. کانیهای رسی به دلیل داشتن سطوح جذب اختصاصی بالا و جایگاههای پیوندی با تعداد بارهای منفی بسیار، ظرفیت بالایی در جذب فلزات سنگین دارند. هزینهی بالای مصالح عایق مصنوعی و غیراقتصادی بودن استفاده از آنها در پروژههای بزرگ باعث شده تا مصالح طبیعی با نفوذپذیری کم و حداکثر راندمان جذب و تثبیت، بیشتر مورد توجه قرار گیرد. سیستم چند لایه رسی لندفیل زبالههای خانگی و صنعتی به عنوان سد ژئوشیمیایی هیدرولیکی، جهت جلوگیری از انتقال فلزات سنگین به آبخوانهای زیرین عمل میکند. تحرک فلزات سنگین در لاینرهای رسی میتواند با مدت زمان تحرک، که شامل فرآیندهای انتشار مولکولی و فرارفت میباشد و بوسیله کندشدگی در طول زمان که برگشتپذیربودن یا برگشتناپذیربودن تثبیتشدگی یونهای فلزات سنگین بر روی ذرات خاک را توصیف میکند، شرح داده شود ]4[. فرایند جذب توسط کانیها شامل جذب سطحی، تبادل یونی، واکنشهای کمپلکسی و رسوب عناصر بوده و ارتباط تنگاتنگ با مقدار و نوع کانیهای رسی دارد. قدرت تثبیت، اهمیت زیادی در امکان تحرک مجدد عناصر داشته و به شدت تحت تأثیر پارامترهای غلظت، قابلیت حل، pH، Eh، کانه آرایی، سطوح ویژه و ظرفیت تبادل کاتیونی میباشد ]7[. برا
ساس مطالعات، در غلظتهای پایین( کمتر از 5-10مولار) تشکیل کمپلکسهای سطحی با کلسیت و اکسیدهای آلومینیم، آهن و منگنز، ممکن است از مهمترین مکانیسمهای جذب برای کادمیم باشند. همچنین مکانیسم کنترلکننده جذب Cd در غلظتهای بالا (بیشتر از 5-10مولار)، محتملاً یک فرآیند جذب غیراختصاصی از قبیل تبادل کاتیونی میباشد ]9[. لذا از روش جذبسطحی با توجه به کارایی و کاربرد آسان آن به عنوان یکی از پرکاربردترین روشهای حذف فلزات سنگین ]10[، در این مطالعه استفاده شده است.
هدف و راهکارها
هدف از انجام این مطالعه، بررسی رفتار انتشار مولکولی و جذب عنصر کادمیم در خاک رسی موجود در منطقهی دفن زبالهی ارومیه، تأثیر کانی لئوناردیت در تغییر این رفتار و تعیین ضرایب مربوطه، جهت پایش و ارزیابی لاینرهای رسی موجود در لندفیل نسبت به این فلز سنگین و سمی و متحرک است. برای ارزیابی تأثیر شیرابه بر سفره آب زیرزمینی منطقهای که در آن دفن زباله انجام میگیرد، لازم است:
ابتدا مکانیسمهای حرکتی انتقال آلودگی مشخص شوند.
مدل نظری مناسب برای مکانیسمهای حرکتی تعریف شود.
پارامترهای مختلف موجود در مدل، تخمین زده شود.
معادلات حاکم بر مدل نظری تعریف و حل شده و میزان آلودگی سفره آب زیرزمینی پیشبینی شود.
مطالعه عنصر سنگین کادمیم از نظر انتشار مولکولی و جذب سطحی در خاک منطقه نازلوی ارومیه و ارائه روشهای آزمایشگاهی تعیین ضرایب برای اولین بار در منطقه انجام شده است.
موقعیت منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه (محل دفن زباله شهر ارومیه)، در محدوده ورقه 1:100000 سرو، به مختصات جغرافیایی “25/50 ,َ39 , ْ37 عرض شمالی و “93/07,َ59 , ْ44 طول شرقی با میانگین ارتفاعی1450 متر در استان آذربایجان غربی، در شمال غربی ایران و در شهرستان ارومیه، 12 کیلومتری جاده سرو واقع شده است. نقشه زمینشناسی منطقه به همراه نقاط نمونهبرداری در شکل 1-1 آمده است.

مدیر سایت