مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقاله بررسی تجمعی آلودگی خاک و گیاه به عناصر سنگین ناشی از کودهای آلی لجن فاضلاب انسانی و کمپوست شهری در اصفهان
علیرضا مرجوی - عضو هیات علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان
چکیده مقاله:
افزایش مواد آلی به هر شکل در خاکهای زراعی نه تنها نگران کننده نمی باشد بلکه باید سرلوحۀ کار هر کشاورزی قرار گیرد. آنچه باعث نگرانی است اضافه شدن بعضی از عناصر سنگین توسط این گونه کودهای آلی است که دست ساخته بشر می باشد. از آنجایی که کودهای لجن فاضلاب و کمپوست زباله های شهری، ترکیبی ناهمگن می باشند احتمال وجود عناصر سنگین در خود را هرچند که ناچیز باشند دوچندان می کنند لذا تجمع بعضی از این عناصر درخاک و گیاه طی دوسال متوالی عرضه این گونه کودها در تحقیق حاضر بررسی گردید. هدف این مطالعه عبارتند از: 1- تعیین میزان عناصر سنگین در کودهای کمپوست شهری و لجن فاضلاب انسانی، 2- بررسی اثرات تجمعی آنها در خاک و گیاه
کلیدواژه‌ها:
آلودگی - خاک - لجن فاضلاب - کمپوست - عناصر سنگین - چغندرقند - ذرت

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه
خاک یکی ازمهمترین منابع طبیعی هر کشور است. امروزه فرسایش خاک بعنوان خطری برای رفاه انسان و حتی برای حیات او به شمار می آید.در مناطقی که فرسایش کنترل نمیشود
خاکها به تدریج فرسایش یافته .حاصلخیزی خود را از دست می دهد.
فرسایش نه تنها سبب فقیر شدن خاک و متروک شدن مزارع می گردد و از این راه خسارت زیاد و جبران ناپذیری به جا می گذارد؛بلکه با رسوب مواد در آبراهه ها ؛مخازن؛سدها؛بنادر و کاهش ظرفیت آبگیری آنها نیز زیانهای فرامانی را سبب می گردد.بنابراین نباید مساله حفاظت خاک وحراست آن را کوچک و کم اهمیت شمرد.
بر حسب قرائن موجود انجام عملیات حفاظت آب و خاک از قرنهای پیش در جوامع بشری ؛هر چند به صورت ابتدایی متداول بوده است ولی گسترش آن در قرن حاضر به ویژه در 40-50 سال اخیر رشد بسیاری یافته و در جهان دانش و فن امری معمول است.
پایین بودن میزان تولیدات کشاورزی در ایران در مقایسه با استانداردهای جهانی به میزان زیادی بعلت کاهش مداوم حاصلخیزی خاک است.با اجرای صحیح برنامه های حفاظت خاک می توان متوسط تولید در واحد سطح را افزایش داد.بنابراین یکی از اساسی ترین و اصولی ترین روشهای دستیابی به خودکفایی ؛اجرای برنامه های حفاظت آب و خاک است.به کار گرفتن روشهای حفاظت خاک باید به صورت مشترک و هماهنگ با همکاری و همیاری مردم به اجرا در آید تا از آب و خاک به نحو مطلوب و بر اساس موازین علمی بهره برداری شود. اجرای طرحهای حفاظت آب و خاک باید متکی به نتایج تحقیقات و بررسیهای علمی باشد.در سالهای اخیر روشهای جدیدی برای کنترل فرسایش در پیش گرفته شده است که با تغییراتی برحسب شرایط منطقه ای در طرحها وبرنامه های اجرایی میتواند به مورد اجرا گذاشته شود

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تخلخل عبارت است از تمام خلل و فرج‌های موجود در رسوب یا سنگ که به دو صورت کل یا موثر بیان می‌شود. تخلخل کل (Total Prosity) شامل تمام منافذ موجود در رسوب یا سنگ است که از نسبت حجم حفره‌های موجود در سنگ به حجم کل سنگ بدست می‌آید و آن را به در صد بیان می‌کنند. تخلخل موثر یا مفید (Effective Prosity) شامل حفره‌های متصل به هم است که قادر است مایعات را از خود عبور دهد. این تخلخل از نسبت حجم حفره‌های متصل به هم به حجم کل سنگ بدست می‌آید. لازم به ذکر است که در سنگ حفره‌هایی وجود دارد که قادر نیستند مایعات را از خود عبور دهند. این حفره‌ها به نام تخلخل غیر مفید نامیده می‌شود و از تفاضل تخلخل مفید از تخلخل کل بدست می آید.

تخلخل‌ها را بر مبنای مختلفی همچون اندازه حفره‌ها و زمان تشکیل آنها طبقه بندی می‌کنند. در طبقه بندی بر مبنای اندازه حفره‌ها ، تخلخل‌ها را به دو نوع ماکروسکوپی و میکروسکوپی تقسیم می‌کنند. در تقسیم بندی بر مبنای زمان تشکیل خلل و فرج موجود در سنگ یا رسوب ، تخلخل را به انواع اولیه و ثانویه تقسیم می‌کنند.
انواع تخلخل بر مبنای اندازه
تخلخل ماکروسکوپی
در این تخلخل قطر منافذ از 8 میکرون بیشتر است. در این منافذ ، آب و مواد سیال دائما و به آسانی جریان پیدا می‌کنند و حرکت آنها تابع نیروی جاذبه می‌باشد. منافذ موجود در این نوع تخلخل در اثر انحلال مواد عملکرد فشارهای تکتونیکی و یا شکستگی‌های ناشی از خشک شدن سنگ و رسوب بوجود می‌آیند. در رسوب‌های آبرفتی و در سنگ‌های با قابلیت انحلال زیاد (مثل آهک) به فراوانی قابل مشاهده هستند. شکستگی‌های ناشی از عمل کوهزایی یا انحلال آهک و رسوبات تبخیری حفر‌ه‌ها و مجاری قابل عبور مواد سیال را فراهم می‌کنند. در نتیجه آب و نفت در آنها جریان پیدا می‌کنند. اگر طبقات بالا و پایین آن غیر قابل نفوذ باشند، مخازن بزرگ آب و نفت در چنین سنگ‌هایی حاصل می‌شود.
تخلخل میکروسکوپی
در تخلخل میکروسکوپی قطر منافذ کوچکتر از 8 میکرون می‌باشد. در این منافذ آب و یا سایر سیالات به آسانی نمی‌توانند حرکت کنند. لذا در این نوع منافذ نیروی جاذبه در عبور و جریان مایعات موثر نیست و حرکت مایعات در این منافذ تابع قانون لوله‌های مویین می‌باشد. تخلخل میکروسکوپی در رسوبات رسی فراوان است. این رسوبات طبقات غیر قابل نفوذ هستند و آب را در منافذ کوچک خود جای داده و به زحمت آن را از دست می‌دهند. در واقع تخلخل موجود در رسوبات رسی از نوع غیر مفید بوده و منافذ و حفره‌های موجود در آنها به هم راه ندارند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تعيين PH  ، E.C ، % S.P خاك ( آزمايشگاه خاك )

PH  را در آزمايشگاه به دو طريق ميتوان اندازه گرفت :

الف- محلول  2.5:1 : يك قسمت خاك 5/2 قسمت آب را در يك بشر ريخته بمدت  نيمساعت  هر پنج دقيقه يك مرتبه بهم ميزنيد و سپس با دستگاه بخوانيد.

ب- خمير اشباع :مقداري خاك را در يك بشر ريخته به آن آنقدر آب اضافه كنيد، تا بصورت خمير اشباع درآيد.

مشخصات خمير اشباع :

1- روي خاك برق بيفتد و ذرات خاك خوب حل شده باشد .

2-  هنگاميكه همزن را در بشر از يك طرف بطرف ديگر ميبريد روي خمير خط بيفتد.

3-  هنگاميكه بشر را سرازير مي كنيد خاك شروع به ريختن كند و يك مرتبه نريزد.

4-  بمدت يك ساعت بشر را بحال خود بگذاريد در اين مدت روي خاك آب جمع نشده باشد.

5-  حدود 12-10 ساعت به آن زمان دهيد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تعيين % Mgco3 % , CaCo3  خاك ( آزمايشگاه خاك )

براي تعيين درصد  % CaCo3 اول بايستي كلسيم كربنات اكيوالانت را حساب كرده و سپس درصد كلسيم كربنات و منيزيم كربنات را بدست آورد.

اندازه گيري كربنات كلسيم اكي والانت   TNV

مواد لازم:

1 - اسيد كلريدريك 5/0 نرمال :

45/41 ميلي ليتر اسيد كلريدريك را به حجم 1 ليتر برسانيد.

2- سود 25/0 نرمال

3- فنل فتالئين :

5/0 گرم فنل فتالئين ( Phenol Phetalein disodium salt) را در cc 50 الكل اتيليك حل نموده و با آب مقطر به حجم cc 100 برسانيد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

شوری و سدیمی بودن خاک

شوری و سدیمی بودن خاک یکی از مشکلات مهم خاک‌های مناطق خشک و نیمه خشک است. در این مناطق بدلیل کمبود بارندگی و اقلیم خشک، املاح در خاک تجمع پیدا می‌کنند و در نتیجه خاکهای شور حاصل می‌شود. این خاک محیط نامناسبی برای رشد و تولید بوده که هم کمیت محصول را پائین می‌آورد و هم کیفیت محصول را کاهش می‌دهد.

طبق آمار %۱۵ سطح کل کشور ما را خاکهای شور و چیزی حدود %۵۰ خاکها قابل بهره‌برداری و آبیاری می‌باشند.

بطور کلی خاک‌های شور دارای مقدار زیادی املاح محلول هستند که این نمک زیاد مشکلاتی را برای گیاه بوجود می‌آورد.

شوری خاک چگونه تعیین می‌شود؟

شوری خاک را براساس پارامتری بنام E.C. یا قابلیت هدایت الکتریکی مشخص می‌کنند. هدایت‌سنج الکتریکی، دستگاهی است که قابلیت هدایت الکتریکی محلول خاک یا E.C. را اندازه‌گیری می‌کند. خاک‌هایی که E.C. آن‌ها بیشتر از Ds/m  ۴ باشد جزء خاکهای شور طبقه‌بندی می‌شوند.

2.تحمل درختچه‌ها و درختان زینتی نسبت به شوری

 

 

حساسیت گیاهان به شوری خاک

گیاهان نسبت به شوری خاک حساسیت متفاوتی دارند و بعضی می‌توانند شوری را تحمل کنند که به آن‌ها اصطلاحاً گیاهان متحمل به شوری گفته می‌شود. بعضی دیگر نسبت به شوری خاک حساس هستند که جزء گیاهان حساس محسوب می‌شوند. گل‌ها و گیاهان زینتی جزء گیاهان حساس به شوری قلمداد می‌شوند.

 3.اثرات شوری روی رشد گیاه

شوری خاک از چند طریق رشد گیاه را دچار محدودیت می‌کند:

1- آب قابل استفاده گیاه را کاهش می‌دهد؛ به عبارت دیگر در خاک‌های شور، گیاهان زودتر دچار پژمردگی می‌شوند که این پدیده را اصطلاحاً خشکی فیزیولوژیکی می‌گویند. زیرا بدلیل شور بودن خاک، گیاهان نمی‌توانند آب درون خاک را جذب کنند.

2-  مسمومیت؛ بعضی از یونها به مقدار زیاد در خاکهای شور وجود دارند و بر اثر جذب زیادشان توسط گیاه، برای آن ایجاد مسمومیت می‌کنند که از مهمترین آن‌ها می توان کلر،سدیم و بر را نام برد.

3- عدم تعادل تغذیه‌ای؛ در خاکهای شور بدلیل وجود زیاد بعضی از یونها تغذیه گیاه، دچار مشکل می‌شود. بعنوان مثال در یک خاک شور، بدلیل غلظت زیاد کلر در محلول خاک و جذب آن بوسیله‌ی گیاه، جذب نیترات و سولفات توسط گیاه کم می‌شود. در صورتیکه نیترات و سولفات از یون‌های بسیار ضروری در تغذیه گیاه هستند. یا بعنوان مثال، جذب زیاد سدیم توسط گیاه، باعث کاهش جذب پتاسیم می‌شود.

نوع دیگری از خاک‌های دارای املاح زیاد اصطلاحاً خاک‌های سدیمی گفته می‌شوند یعنی خاک‌هایی که درصد سدیم تبادلی آن‌ها زیاد است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

خاک هاي شور و قليايي و درجه بندي آنها

وجود املاح در خاک از حد معيني که تجاوز نمايد موجبات محدوديات رشد گياهان درخاک فراهم مي گردد. عليهذا اين گونه خاک هاي بايستي به عنوان خاک هاي شور از ساير خاک هاي بدون عارضه شوري در تهيه نقشه هاي خاکي مجزا گردد. با در نظر گرفتن درجه شوري
خاک ها را از نقطه نظر استعداد زراعي به درجات زير تقسيم کرده اند:
1) درجه صفر: اين گونه خاک هاي عاري از نمک بوده و هيچ گونه محدوديتي از نظر رشد گياه ندارند.

2) درجه 1 : نمک موجود در خاک در حدي است که در وضع رشد گياهان حساس اثر گذاشته ولي در رشد گياهان نمک دوست بي تأثير است.

3) درجه 2 : مقدار نمک خاک در حدي است که از رشد معمولي هر گونه گياهان مي کاهد

4) درجه 3 : نمک خاک زياد است و فقط عده محدودي از گياهان در اين گونه خاک ها مقاومت مي کنند (گياهان مقاوم به شوري)

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

با توجه به اینکه صافی های شنی بخش مهمی از فرایند تصفیه آب و فاضلاب را شامل می شوند و برای اینکه بتوانیم مشخصات یک صافی شنی را به طور کامل بیان کنیم بایدبا اصول مکانیک خاک ، نحوه دانه بندی و اصطلاحات رایج در این عرصه آشنا باشیم ، آشنایی فعالان بخش آب و فاضلاب باعث افزایش شناخت آنها از این تاسیسات شده ، آنها را در کار با این تاسیسات یاری می دهد .
این جزوه حاصل تلاش یک دانشجوی رشته عمران است که در تهیه آن از منابع مختلف استفاده شده است .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب