علوم آب و خاک

کود آبیاری تحت تأثیر زئولیت‌های طبیعی و اصلاح‌شده با سورفکتانت در جهت کاهش آبشوئی نیترات و آمونیوم

جهانگیر عابدی کوپایی

یکی از عوامل مهم تولید محصولات کشاورزی وجود مقدار کافی از عناصر غذایی و قابل استفاده برای گیاه است که در این راستا عنصر نیتروژن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اتلاف کودهای نیتروژنه حاصل از کم بودن کارایی مصرف کود، منجر به مسائل زیست محیطی چون آلودگی آبهای زیرزمینی و سطحی به نیترات و آمونیوم می شود. در این پژوهش تأثیر کود آبیاری به صورت ترکیبی از کودهای نیتروژن دار اوره و نیترات آمونیوم به همراه زئولیت طبیعی سمنان (CP) و اصلاح شده با سورفکتانت (SMZ) در کاهش هدررفت کود بررسی شد. آزمایش ها در دو بخش و در قالب طرح کاملاً تصادفی و با سه تکرار برای هر تیمار، به صورت ستونی برای خاک لومی صورت گرفت. تیمارها شامل چهار سطح کاربرد زئولیت (صفر، 4، 8 و ۱۶ گرم بر کیلوگرم در لایه سطحی خاک) و یک سطح کوددهی با غلظت ۶۰ میلی گرم در لیتر نیترات در سه دوره کود آبیاری و با شش بار آبیاری در هر دور بودند. در بخش اول مطالعه نقش کود آبیاری به صورت ترکیبی از کودهای نیتروژن دار اوره و نیترات آمونیوم (UAN) در خاک معمولی در کاهش غلظت نیترات و آمونیوم زهاب بررسی شد و با کود آبیاری به صورت کاربرد یکی از کودهای مد نظر مقایسه شد. نتایج نشان داد که میزان هدررفت کود به فرم نیترات در دور اول کود آبیاری توسط تیمارهای UAN به میزان ۴۰ درصد کاهش یافت. با توجه به اینکه نتایج حاصل از بخش اول مطالعه نشان داد که غلظت نیترات و آمونیوم زهاب در حد استاندارد آب شرب کاهش نمی¬یابد، در بخش دوم از اصلاح کننده های خاک استفاده شد. بیشترین شدت حذف نیترات با اندازه گیری مقدار نیترات حذف شده مربوط به تیمار خاک مخلوط با ۱۶ گرم در کیلوگرم زئولیت اصلاح شده در لایه سطحی خاک (SM16) و معادل ۹۰ درصد بود و بیشترین شدت حذف آمونیوم مربوط به تیمار خاک مخلوط با ۱۶ گرم در کیلوگرم زئولیت طبیعی در لایه سطحی خاک (CP16) و به میزان ۸۵ درصد بود؛ بنابراین به کارگیری کود آبیاری به صورت ترکیبی از کودهای نیتروژن دار به همراه اصلاح کننده های خاک در شرایطی که پتانسیل آلودگی آبهای زیرزمینی به سبب افزایش آبشویی نیترات زیاد است، توصیه می¬شود.

ارزیابی تطبیقی کارایی شاخص‌های طیفی چندسنجنده‌ای در پایش دینامیک مکانی - زمانی پهنه‌های آبی مناطق نیمه‌خشک: مطالعه موردی سد گلستان

ام البنی محمدرضاپور

پایش پهنه های آبی در مناطق نیمه خشک برای مدیریت منابع آب حیاتی است، اما انتخاب شاخص طیفی بهینه و سنجنده مناسب همچنان چالش برانگیز باقی مانده است. این پژوهش با هدف ارزیابی تطبیقی کارایی نُه شاخص طیفی آب در دو سنجنده لندست-۸ و سنتینل-۲ برای تعیین ترکیب بهینه شاخص - سنجنده در پایش کوتاه مدت (با تمرکز بر دقت مکانی زیاد و تغییرات فصلی) و بلندمدت (با تمرکز بر روندهای سالانه و پوشش زمانی گسترده) پهنه آبی سد گلستان انجام شد. با استفاده از پلتفرم Google Earth Engine (GEE)، 181 تصویر ماهواره ای (107 تصویر لندست-8 طی 2023-2013 و 74 تصویر سنتینل-2 طی 2024-2018) از سد گلستان پردازش شد. پس از تصحیحات اتمسفری با الگوریتم های LEDAPS و Sen2Cor، نُه شاخص طیفی شامل NDWI، MNDWI، ANDWI، AWEI، WI2015، WI1، WI2، LSWI و NDTI محاسبه و با استفاده از شاخص WI2 به عنوان مرجع (به دلیل عملکرد برتر در استخراج دقیق پهنه های آبی نیمه خشک با حساسیت کم به نویز گیاهی و خاکی نشان داده و همبستگی زیادی با داده های میدانی دارد)، کارایی آنها بر اساس معیارهای RMSE، R² و ضریب نش - ساتکلیف ارزیابی شد. نتایج نشان داد MNDWI در سنتینل-2 بهترین عملکرد را با ha 21/42RMSE=، 0/998 R²=و 0/996 NS=ارائه می دهد که به دلیل دقت مکانی ۱۰ متری و دوره بازگشت ۵ روزه، برای پایش کوتاه مدت تغییرات فصلی مانند اوج بهاری k‏m² 9/33 در مارس ایده آل است؛ درحالی که ANDWI در لندست-8 باha 54/54RMSE=، 0/997 R²=و و 0/976 NS=برتری دارد و به دلیل پوشش زمانی بلند (۲۰2۳-۲۰1۳)، برای تحلیل بلندمدت روندهای سالانه مانند کاهش ۳۵% میانگین مساحت مخزن از km² 7/28 در ۲۰۱۴ بهkm² 4/72 در ۲۰۲۱ مناسب است. همبستگی زیاد دو سنجنده (0/933r=) امکان ترکیب آنها را برای پایش چندمقیاسه فراهم می آورد؛ درحالی که LSWI و Normalized Difference Turbidity Index (NDTI) به دلیل بیش برآورد ناشی از رطوبت خاک و پوشش گیاهی، نامناسب تشخیص داده شدند. یافته ها نشان می دهد انتخاب شاخص بهینه به ویژگی های طیفی سنجنده وابسته است و ترکیب MNDWI- سنتینل۲ برای پایش کوتاه مدت و ANDWI - لندست۸ برای تحلیل های بلندمدت توصیه می شود.

بهبود مدل شبیه‌سازی - بهینه‌سازی آبیاری سطحی EDOSIM: واسنجی پارامترهای نفوذ و ضریب زبری

محمود اکبری

تخمین مناسب پارامترهای نفوذ آب در خاک و ضریب زبری مانینگ یکی از عوامل تأثیرگذار در طراحی و ارزیابی صحیح سامانه های آبیاری سطحی است. مدل EDOSIM یک مدل شبیه سازی - بهینه سازی آبیاری سطحی است که از تلفیق شبیه سازی با مدل بیلان حجمی و بهینه سازی فراابتکاری استفاده می کند. در بخش ارزیابی این مدل، از روش دونقطه ای الیوت - واکر برای تخمین پارامترهای معادله نفوذ کوستیاکف - لوئیس استفاده شده است. در این پژوهش ابتدا واسنجی ضریب مانینگ و پارامترهای معادله نفوذ کوستیاکف - لوئیس در ارزیابی آبیاری جویچه ای و نواری با استفاده از داده های پیشروی مشاهداتی صورت گرفت. این مهم از طریق سه مدل بیلان حجمی با ضرایب شکل ثابت (VB-CC)، ترکیب مدل بیلان حجمی و مدل اینرسی صفر (VB-ZI) و مدل بیلان حجمی با ضرایب شکل متغیر (VB-VC) با بهره گیری از مجموعاً 10 سری داده ارزیابی آبیاری نواری و جویچه ای انجام شد. سپس قابلیت واسنجی پارامترهای نفوذ و ضریب زبری به روش برتر به مدل EDOSIM افزوده شد. نتایج نشان داد روش VB-CC با توجه به متوسط شاخص های آماری 0/998R2=، 4%/2NRMSE= و 0/60- MBE= در 10 مزرعه، بهترین صحت و دقت واسنجی را دارا بود. روش های VB-ZI و VB-VC حتی با مقادیر واسنجی شده نیز طول پیشروی را کم برآورد کردند. قرار گرفتن واسنجی به روش VB-CC به جای روش دونقطه ای الیوت واکر در مدل EDOSIM، با کمتر (بهتر) کردن تابع هدف از میانگین 0/34 به 0/13 در آبیاری نواری و از میانگین 0/86 به 0/36 در آبیاری جویچه ای، دقت شبیه سازی و بهینه سازی را افزایش داد؛ ازاین رو استفاده از واسنجی به روش VB-CC در مدل EDOSIM می تواند به عنوان ابزاری کارآمد برای بهره برداری بهینه سامانه های آبیاری سطحی استفاده شود.

ارزیابی مدل یادگیری ترکیبی متا در تخمین عمق آبشستگی گروه‌های شمع

محمدرضا زایری

آبشستگی، چالش اصلی مهندسی رودخانه، با تخریب پل ها در سیلاب ها، هزینه های مالی را به دنبال دارد. این مطالعه با هدف تخمین عمق آبشستگی (Dse/Dp) اطراف گروه های شمع، پارامترهای هیدرودینامیکی و هندسی را بررسی کرد. بدین منظور با جمع آوری 299 داده های آزمایشگاهی از منابع مختلف، داده ها به دو بخش آزمایش و آزمون تقسیم بندی شد. به عنوان ورودی مدل های یادگیری ماشین، شامل شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، بردار پشتیبان (SVR)، الگوریتم تقویت گرادیان شدید (XGboost) و مدل یادگیری ترکیبی متا (Stacking) همچنین برای تنظیم اَبَرپارامترهای مدل از روش جستجوی شبکه ای Gridsearch به منظور ایجاد رگرسیون مؤثر استفاده شد. در ارزیابی عملکرد مدل ها، مدل ANN به مقدار 0/87 R² =و مدل SVR به 0/91 R² =دست یافتند. مدل XGBoost با 0/94 R² =و 0/28 RMSE ≈ توانست عملکرد دقیق تری نسبت به دو مدل دیگر ارائه دهد. درنهایت، مدل ترکیبی Stacking با بهره گیری از خروجی مدل های پایه، بهترین عملکرد را ثبت کرده و مقدار 96/0 R² = و 0/11 RMSE =را به دست آورد که این نتایج به معنی افزایش حدود ۱۵ درصدی دقت نسبت به ANN و ۷ درصد نسبت به XGBoost است. به طور کلی یافته ها نشان می دهد که استفاده از مدل های ترکیبی یادگیری ماشین، به ویژه Stacking، می تواند رویکردی دقیق و کارآمد برای پیش بینی عمق آبشستگی پیرامون گروه های شمع و تحلیل رفتارهای پیچیده جریان در سامانه های هیدرولیکی باشد.

تحلیل مزیت نسبی و بهره‌وری مصرف آب در کشت کینوا در شرایط کم‌آبی استان اصفهان

ابوالقاسم باقری

بحران آب و شرایط اقلیمی ایران ضرورت توجه به کشت محصولات کم آب بر را در اولویت سیاست های سرمایه گذاری کشاورزی قرار داده است. کینوا به عنوان یک شبه غله با نیاز آبی نسبتاً پایین می تواند جایگزین مناسبی برای محصولات آب بر محسوب شود. این پژوهش با هدف بررسی مزیت نسبی تولید کینوا در مقایسه با محصولات زراعی آب بر در شرایط کم آبی استان اصفهان انجام شد. برای سنجش مزیت نسبی از دو شاخص هزینه منابع داخلی (DRC) و نسبت هزینه به منفعت اجتماعی (SCB) استفاده شد. داده ها از طریق پرسش نامه و منابع دولتی گردآوری و در تحلیل ها از قیمت های سایه ای نهاده ها و ستانده ها بهره گیری شد. جامعه آماری شامل تولیدکنندگان کینوا بود. نتایج نشان داد کینوا در استان اصفهان دارای مزیت نسبی است. نقطه سربه سر عملکرد این محصول 653 کیلوگرم در هکتار است؛ به این معنا که تولید بیشتر از این مقدار بیانگر وجود مزیت نسبی است. همچنین سقف مجاز مصرف آب برای حفظ این مزیت، ۱۵۷۹۲ مترمکعب در هکتار برآورد شد. مصرف آب بیش از این مقدار، مزیت نسبی کشت کینوا را از بین می برد. علاوه بر این، بهره وری اقتصادی آب برای کینوا در مقایسه با سایر محصولات زراعی رایج در منطقه بیشتر ارزیابی شد. درمجموع، با توجه به وجود مزیت نسبی برای کینوا و بهره وری آب بیشتر آن نسبت به محصولات آب بر رایج، این محصول پتانسیل لازم برای گنجانده شدن در الگوی کشت استان اصفهان را دارد. بااین حال، توصیه به جایگزینی کامل مستلزم مداخلات هدفمند سیاستی و چندبعدی در سطوح فناورانه، بازاریابی و سیاست گذاری و همچنین انجام پژوهش های تکمیلی در خصوص تحلیل و توسعه زنجیره ارزش و بازار کینوا، بررسی رفتار مصرف کنندگان، طراحی سیاست های حمایتی هدفمند برای دوره گذار و تحلیل جامع تر از مزیت نسبی سایر محصولات است.

مکان‌یابی حوضه‌های تغذیه مصنوعی آب‌های زیرزمینی (مطالعه موردی: حوضه یزد - اردکان)

فریال فراست

پژوهش حاضر با هدف مکان یابی بهینه حوضه های تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی در حوضه آبریز یزد - اردکان با مساحت 116765 هکتار به منظور مقابله با چالش های کمبود منابع آب، افت شدید سطح آب های زیرزمینی و بارندگی کمتر از mm100 انجام شد. مطالعه حاضر با تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و روش های تصمیم گیری چندمعیاره (MCDM) انجام گرفت. 17 معیار مؤثر شامل ارتفاع، شیب، کاربری اراضی، زمین شناسی، خاکشناسی، اقلیم، فاصله از گسل و خطوط هم دما در محیط ArcGIS 10.5 تحلیل شد. وزن دهی معیارها با روش بهترین - بدترین (BWM) و تلفیق لایه ها با روش ترکیب خطی وزن دار (WLC) صورت گرفت. نتایج نشان داد معیارهای شیب (وزن 0/203)، ارتفاع (همبستگی >0/75) و کاربری اراضی (همبستگی ≈0/5) بیشترین تأثیر را در مطلوبیت مناطق دارند؛ درحالی که اقلیم و خطوط هم دما کم اثر بودند. نقشه نهایی مطلوبیت در مقیاسm 900×m900 متر نشان داد مناطق مرکزی و جنوبی دشت، شیب کمتر از 2% و سازندهای آبرفتی نفوذپذیر، به دلیل توپوگرافی مسطح و فاصله مناسب از گسل ها، اولویت بالاتری برای تغذیه مصنوعی دارند. تحلیل حساسیت، 8 معیار کلیدی با ضریب همبستگی >0/5 را شناسایی کرد و با حذف 53% از معیارهای غیرضروری، چارچوبی کارآمد برای مدیریت پایدار منابع آب ارائه شد. مطالعه حاضر علاوه بر کمک به افزایش سطح آب های زیرزمینی، بهبود حاصلخیزی خاک و حفظ اکوسیستم های محلی، راهکاری مؤثر برای مدیریت بحران آب در مناطق خشک ارائه می دهد.

تغییرپذیری مکانی کارایی بهره مندی بارندگی در کشتزارهای دیم گندم در منطقه نیمه خشک، استان زنجان

علی رضا واعظی

کارایی بهره مندی از بارندگی بیانگر میزان عملکرد محصول نسبت به مقدار بارندگی سالانه است. مدیریت بهتر کشتزارهای دیم نیازمند بررسی تغییرات مکانی کارایی بهره مندی از بارندگی و عوامل مؤثر بر آن است. در این پژوهش 298 کشتزار دیم گندم در منطقه خدابنده در جنوب استان زنجان مورد مطالعه قرار گرفتند. کارایی بهره مندی از بارندگی از نسبت عملکرد دانه گندم به مقدار بارندگی به دست آمد. علاوه بر این، ویژگی های اقلیمی و ویژگی های فیزیکی (توزیع اندازه ذرات و نگهداری آب) و شیمیایی خاک ها (واکنش، شوری، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل و غلظت عناصر غذایی پرمصرف و کم مصرف) در کشتزارها مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که کارایی بهره مندی از بارندگی در کشتزارها به طور میانگین 4/43 کیلوگرم در هکتار در میلی متر باران است. مقدار این ویژگی عمدتاً در بخش های شمال شرق و جنوب و غرب منطقه بیشتر است؛ درحالی که این مناطق از عملکرد دانه گندم نسبتآ کمتری برخوردارند. تحلیل زمین آماری نشان داد که تغییرات مکانی متوسطی برای عملکرد دانه گندم و کارایی بهره مندی از بارندگی در منطقه وجود دارد که تحت تأثیر متغیرهای اقلیمی (بارندگی و دما) و متغیرهای زمینی مانند ویژگی های خاک (توزیع اندازه ذرات، ماده آلی و نیتروژن) است. کشتزارهای برخوردار از ذرات ریزدانه و از محتوای ماده آلی و نیتروژن بیشتر، توانایی بهره مندی بیشتری از آب باران دارند. برای افزایش کارایی بهره مندی از بارندگی در کشتزارهای دیم علاوه بر اصلاح جهت شخم (روی خطوط تراز)، استفاده از خاکورزی حفاظتی برای بهبود محتوای ماده آلی و در نتیجه باروری خاک ضروری است.

شناسایی منابع و منشأ انتشار فلزات سنگین در خاک های سطحی اطراف شرکت فولاد خوزستان در شهر اهواز

خوشناز پاینده

صنعت فولاد نقش مهمی در انتشار آلاینده های سمی، از جمله فلزات سنگین به محیط زیست دارد. مطالعه توصیفی ـ کاربردی حاضر در سال 1401 برای شناسایی منابع انتشار فلزات سنگین در خاک های سطحی در مجاورت یک صنعت فولاد با استفاده از مدل های فاکتور ماتریس مثبت و موازنه جرم شیمیایی انجام شد. نمونه های خاک (50 نمونه) به طور سیستماتیک از چهار منطقه در محدوده کارخانه فولاد جمع آوری شدند و یک منطقه شاهد به مساحت 15 کیلومتر ایجاد شد. پنج منبع اصلی، شامل پوسته زمین (فاکتور 1)، وسایل نقلیه (فاکتور 2)، صنعت فولاد (فاکتور 3)، زیست توده (فاکتور 4) و سایر منابع (فاکتور 5)، به عنوان عوامل اصلی فلزات سنگین در مدل فاکتور ماتریس مثبت شناسایی شدند. کبالت، نیکل و روی بیشترین میانگین غلظت به ترتیب با مقادیر 14/5، 1/21 و 0/92میلی گرم بر کیلوگرم را داشتند. کادمیوم و سرب کمترین غلظت را با مقادیر 0/02 و 0/10 میلی گرم بر کیلوگرم به ترتیب در نمونه های محدوده از منطقه شرکت فولاد خوزستان نشان داد. مقایسه سهم منابع مختلف در انتشار فلزات سنگین در عوامل شناسایی شده نشان داد که صنعت فولاد، سایر منابع، پوسته زمین، وسایل نقلیه و زیست توده به ترتیب 24، 23، 19، 18 و 16 درصد در مدل فاکتور ماتریس مثبت و 23، 22، 20، 18 و 17 درصد در مدل موازنه جرم شیمیایی را تشکیل می دهند. مدل های فاکتور ماتریس مثبت و موازنه جرم شیمیایی نشان دادند که سطح زیاد آلودگی خاک با فلزات سنگین در مجاورت شرکت فولاد خوزستان در شهر اهواز داشت.

بررسی آلودگی فلزات سنگین در کرم خاکی (Eisenia fetida) و خاک اطراف کارخانه سیمان آبیک استان البرز

عیسی سلگی

آلودگی خاک به فلزات یکی از مشکلات مهم و اساسی در اکوسیستم های خشکی به خصوص در داخل و نواحی اطراف صنعتی است که به طریق مختلف می تواند سلامت انسان را تهدید کند. بر این اساس در مطالعه حاضر به بررسی تجمع زیستی آلودگی فلزات سنگین در کرم خاکیEisenia fetida در خاکهای اطراف کارخانه سیمان آبیک استان البرز پرداخته شد. به این منظور تعداد 60 نمونه خاک از عمق 20-0 سانتی متری در فواصل 500، 1000 و2000 و در جهت های شمال، جنوب، شرق و غرب برداشت شد. همچنین نمونه های کرم خاکی به صورت تصادفی در جهت های مختلف از این فواصل برداشت شد. به منظور سنجش فلزات سنگین در خاک و کرم خاکی روش هضم تر به کار گرفته شد و به کمک دستگاه جذب اتمی غلظت فلزات سنگین Zn، Cu، Pb، Cr، Ni سنجش شدند. برای بررسی اثر فاصله و جهت از روش های آماریOne-way ANOVA و کروسکال والیس استفاده شد. همچنین برای ارزیابی توانایی کرم خاکی به عنوان شاخص زیستی از شاخص فاکتور تجمع زیستی (BAF) استفاده شد. بر اساس این پژوهش میانگین غلظت فلزات سنگین خاک در اطراف زمین های کارخانه سیمان آبیک برای Zn، Cu، Pb، Cr، Ni به ترتیب 22/20، 10/19، 6/34، 7/63 و135/75 (میلی گرم بر کیلوگرم) و همچنین میانگین غلظت فلزات سنگین کرم خاکی در این منطقه برای فلزات Cr, Pb, Cu, Zn و Ni به ترتیب 57/51، 9/66، 5/18، 5/45 و 106/17 (میلی گرم بر کیلوگرم) به دست آمد و نتایج نشان داد که اثر فاصله تنها در مورد فلز نیکل معنی دار است (0/05(p< و اثر جهت برای همه فلزات سنگین به جز روی (0/05(p> معنی دار بود (0/05 (p< . همچنین روند کاهشی غلظت فلزات سنگین Zn، Cu و Pb با افزایش فاصله از کارخانه سیمان دیده شد که نشان دهنده تاثیر کارخانه سیمان آبیک بر آلودگی فلزات سنگین در خاک کشاورزی اراضی اطراف آن است. بیشترین میزان شاخص تجمع زیستی (BAF) برای عنصر روی و بیشتر از 1 محاسبه شد که نشان دهنده تجمع زیستی روی در کرم خاکی است و می توان نتیجه گرفت که کرم خاکی گونه شاخص زیستی مناسبی برای پایش آلودگی خاک به فلزات سنگین به ویژه روی است.

ارزیابی مدل MPSIAC و اثر تغییر کاربری بر میزان بار رسوب/فرسایش در زیرحوضه گوهرباران، استان چهارمحال‌وبختیاری

مهدی نادری خوراسگانی

فرسایش آبی مسئله مهمی در ایران است و به دلیل نبود داده های معتبر و کافی برای شناسایی مناطق مستعد فرسایش استفاده از مدل ها اجتناب ناپذیر است. این پژوهش برای ارزیابی مدل MPSIAC در زیرحوضه گوهرباران واقع در استان چهارمحال و بختیاری طراحی شده است. برای تحقق این هدف رسوبات مخزن سد گهرباران پس از تخلیه آب نقشه برداری و اندازه گیری شد. با استفاده از تصاویر ماهواره Landsat-8 اثر تغییر کاربری سرزمین بر فرسایش بررسی شد. طی فعالیت میدانی 37 نمونه خاک سطحی (20-0 سانتی متری) برداشته شد و بعد از تیمارهای اولیه برای تجزیه فیزیکی و شیمیایی استفاده شدند. برای تعیین نه عامل مدل MPSIAC از داده های کتابخانه ای، میدانی و آزمایشگاهی استفاده شد. مقایسه زمانی نقشه های کاربری نشان داد طی 20 سال (1393-1373) کیفیت مراتع بهبود یافته و وسعت باغات دو برابر شده است. آزمون حساسیت آشکار کرد که مدل MPSIAC بیشترین و کمترین حساسیت را به ترتیب به عامل فرسایش رودخانه ای و خاک داشت. اندازه گیری رسوب مشخص کرد که رسوب دهی ویژه در دوره ۲۶ساله (1393-1367) t.ha^-1.y^-1 11/6 بود؛ درحالی که رسوب دهی ویژه پیش بینی شده مدل ha^-1.y^-1 5/97 بود. برخلاف دستاورد دیگر پژوهشگران کم برآوردی رسوب توسط مدل لزوم کالیبراسیون مدل MPSIAC را قبل از کاربرد آن در محیط های مشابه را آشکار میکند

مروری بر روش‌های اصلاح بیوچار با مواد معدنی و کاربرد آنها در غیرمتحرک‌کردن آلاینده‌ها

محمد ماله میر چگینی

بیوچار به عنوان یک ماده کربنی پایدار، اقتصادی و سازگار با محیط زیست به دلیل برخورداری از گروه های عاملی اکسیژن دار، ساختار آروماتیک، تخلخل قابل توجه، سطح ویژه زیاد و ظرفیت تبادل کاتیونی مناسب، به طور گسترده در توسعه جاذب های پیشرفته در تثبیت و حذف آلاینده های محیطی از آب و خاک مورد توجه قرار گرفته است. با وجود این، محدودیت های عملکردی بیوچار خالص در حذف آلاینده ها، ضرورت اصلاح و مهندسی آن را آشکار ساخته است. در این راستا، تولید کامپوزیت های بیوچار از طریق ترکیب با مواد معدنی و ترکیبات حاوی آهن به عنوان راهکاری مؤثر برای بهبود ویژگی های ساختاری، شیمیایی و واکنش پذیری سطحی مطرح شده است. در این مقاله مروری، روش های اصلی ساخت کامپوزیت های بیوچار شامل اصلاح پس از فرایند گرماکافت و نیز اختلاط مستقیم با فازهای معدنی بررسی و روش هم افزایی و بارگذاری مستقیم به عنوان روش های نوین معرفی شده اند. همچنین تأثیر نوع زیست توده، شرایط گرماکافت، نوع ماده اصلاح کننده و مسیر سنتز بر ویژگی های فیزیک و شیمیایی نهایی کامپوزیت ها تحلیل شده است. افزون بر این، سازوکارهای حاکم بر عملکرد این مواد در تثبیت و حذف فلزات سنگین، شامل جذب سطحی، رسوب، کمپلکس، تبادل لیگاند، واکنش های اکسایش کاهش، انتقال الکترون، برهم کنش های الکترواستاتیکی و تبادل یونی مورد بحث قرار گرفته اند. نتایج مطالعات نشان می دهد که هم افزایی میان بیوچار و فازهای معدنی و آهن دار می تواند به طور چشمگیری کارایی تثبیت آلاینده ها از جمله فلزات سنگین آنیونی و کاتیونی را افزایش دهد. این بررسی بر اهمیت طراحی هدفمند کامپوزیت های بیوچار بر پایه شناخت دقیق رابطه میان روش ساخت و ویژگی های عملکردی تأکید دارد. همچنین چالش های آینده و چشم اندازهای مربوط به استفاده از کامپوزیت های بیوچار - مواد معدنی در پالایش محیطی و تجاری سازی این فناوری امیدوارکننده نیز مورد توجه قرار گرفته است.

بررسی شاخص‎های انرژی و بهره‎وری آب گندم آبی در استان خراسان رضوی (مطالعه موردی: شهرستان‎های مشهد، تربت جام، تایباد و باخرز)

وحید شمس آبادی

انتشار گازهای گلخانه‎ای و حصول بهره‎وری قابل قبول آب و انرژی از مهم‎ترین چالش‎های پیش رو در بخش کشاورزی است. هدف از پژوهش حاضر بررسی شاخص‎های انرژی و بهره‎وری آب گندم آبی در استان خراسان رضوی است. به منظور بررسی این شاخص ها در این پژوهش از پرسشنامه استفاده شد. پرسشنامه ها به تعداد 200 پرسشنامه (شامل منطقه مشهد: 50، منطقه تربت جام: 50، منطقه تایباد: 50 و منطقه باخرز: 50) بود که اطلاعات جمع آوری شده شامل مقدار مصرف نهاده ها و نیز مقدار تولید بود. نتایج نشان داد که میزان بهره وری فیزیکی آب در دشت های مشهد، تربت جام، تایباد و باخرز به ترتیب برابر با 0/57، 0/72، 0/7 و 0/46 کیلوگرم بر مترمکعب است. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین کارایی مصرف انرژی و بهره وری انرژی به ترتیب به میزان 2/18 و 0/148 کیلوگرم بر مگاژول مربوط به دشت تایباد و بیشترین انرژی مخصوص به میزان 10/92 مگاژول بر کیلوگرم مربوط به دشت باخرز بود. نتایج حاصل برای انتشار گازهای گلخانه ای نشان داد که بیشترین میزان انتشار گازهای گلخانه ای در دشت مشهد و به میزان معادل 1539/68 کیلوگرم در هکتار و کمترین آن در دشت تایباد به میزان معادل 964/79 کیلوگرم در هکتار به دست آمد. نتایج کلی نشان داد که عملکرد محصول در مناطق نسبتاً خشک مانند تربت جام و تایباد نسبت به مناطق با ارتفاع بالاتر از سطح دریا و نیمه خشک، شبیه مشهد و باخرز بیشتر است.