علوم آب و خاک

در بین عناصر سنگین، آرسنیک به‌عنوان یک عنصر سرطان­زا شناسایی ‌شده است و غلظت­های زیاد آن در اکوسیستم می­تواند یک نگرانی بزرگ برای سلامتی عمومی و محیط ‌زیست ایجاد کند. هدف از این مطالعه، تهیه نقشه­ ریسک آلودگی آرسنیک و احتمال ورود آن به زنجیره غذایی با استفاده از روش­ فازی در بخش مرکزی دشت همدان - بهار است. بدین منظور غلظت آرسنیک در 94 نقطه آب زیرزمینی و 49 نقطه خاک سطحی منطقه، اندازه‌گیری و بررسی شد. فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی خاک (درصد رس، مواد آلی و pH)، نقشه احتمال آلودگی خاک، نقشه احتمال آلودگی آب زیرزمینی و نقشه کاربری زمین، به‌عنوان ورودی روش انتخاب شدند. در روش فازی از دو عملگر and و or استفاده شد. جهت استانداردسازی پارامترها نیز توابع خطی فازی استفاده شدند. مقایسه نقشه طبقه‌بندی‌ شده ارزیابی ریسک با استفاده از عملگر and و or نشان می­دهد که نتایج حاصل از عملگر or دارای بیشترین اعتماد است، بنابراین در مناطقی که مقدار غلظت آرسنیک در خاک و آب زیرزمینی بالا است و همچنین پارامترهای فیزیکی و شیمیایی مانند اسیدیته، درصد مواد آلی و درصد رس خاک پایین و کاربری کشاورزی منطقه، دارای محصولاتی با قابلیت جذب بالای فلزات سنگین است، بهتر است از روش فازی با عملگر or استفاده شود.

در مدل‌سازی سد کبودوال با استفاده از نرم‌افزار پلاکسیس، از مدل رفتاری موهر- کلمب استفاده شده است و تأثیر دو عامل استمرار عملیات خاکریزی و آبگیری هم‌زمان روی نشست، مورد بررسی شده است. نشست بدنه سد از سمت جناحین به سمت مقاطع میانی افزایش یافته و بیشترین نشست در مقطع 25-25 و حدود 2200 میلی‌متر ثبت شده است. با بررسی در مقاطع مختلف، بیشترین نشست در حد فاصل تراز 180 تا 185 روی داده است، یعنی تراز خاکریزی در این اعداد بحرانی بوده است. بیشتر نگرانی‌ها در بخش میانی سد است که وضعیت ضعیف‌تری نیز دارد. باتوجه به آنالیز نشست در بخش‌های مختلف سد کبودوال، مصالح تشکیل دهنده پی در جناح راست سد از جناح میانی و چپ سد وضعیت بهتری دارد. در مورد مقطع 19 علاوه بر مدل موهر کلمب، سد با مدل‌های نرم‌شونده و سخت‌شونده مدل شده است. در اینجا مدل سخت‌شونده برازش بهتری را ایجاد می‌کند. مدل سخت‌شونده چون داده‌های بیشتری از خاک را دارا است، رفتار سدهای خاکی را بهتر می‌تواند مدل‌سازی کند. با توجه به اینکه در طول ساخت معمولاً نشست‌های اولیه اتفاق می‌افتد، مدل سخت‌شونده کارایی بهتری می‌تواند داشته باشد.

گرد و غبار هوا یکی از مشکلات زیست¬محیطی در مناطق خشک و نیمه¬خشک دنیا است و در بعضی مناطق تحت تأثیر فعالیت‌های صنعتی، گرد و غبار هوا آلوده به فلزات سنگین است. در این مطالعه گرد و غبار هوای 10 ایستگاه در منطقه کوهدشت استان لرستان در چهار فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان و همچنین خاک سطحی مجاور آن (در مجموع 40 نمونه گرد و غبار و 10 نمونه خاک سطحی) مورد نمونه‌برداری قرار گرفت و تجزیه فلزات سنگین روی، سرب، کادمیم، نیکل، مس و منگنز روی آنها انجام شد. نتایج نشان داد که مقدار روی در گرد و غبار بسیار بیشتر از خاک‌های سطحی منطقه (800 در مقابل 85 میلی گرم بر کیلوگرم) است. شاخص عامل آلودگی گرد و غبار حاکی از آلودگی بسیار زیاد کادمیم و روی، آلودگی قابل توجه نیکل و سرب و عدم آلودگی به مس و منگنز بود. شدت غنی¬شدگی سالیانه عناصر کادمیم (33/9) و روی (24/6) بسیار زیاد، نیکل (11/3) قابل توجه، سرب (6/4) متوسط، منگنز (1) و مس (0/82) کم است. بر اساس نتایج عامل غنی¬شدگی، منشأ عنصر کادمیم، روی و نیکل انسانی، منشأ سرب انسانی و طبیعی توأم و منشأ مس و منگنز طبیعی است.

یکی از مهم‌ترین فرایندهای طبیعی در مناطق خشک و نیمه خشک، فرسایش بادی است. دشت سیستان با اقلیم فرا‌خشک، یکی از مناطق بادخیز کشور بوده که با توجه به خصوصیات خاک منطقه، پدیده فرسایش ‌بادی از شدت زیادی برخوردار است. این پژوهش با هدف بررسی رابطه بین برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با مقدار آستانه فرسایش بادی در پوشش‌های مختلف، در قسمتی از ناحیه مرکزی سیستان و در بازه زمانی اردیبهشت و مرداد 1397 انجام شد. به این منظور، با استفاده از نتایج مطالعات میدانی و طبقه‌بندی تصاویر ماهواره‌ای، نقشه پوشش اراضی منطقه در پنج طبقه تهیه شد. برای بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، در 50 نقطه در عمق 10 سانتی‌متری از خاک نمونه‌برداری و در هر محل آستانه فرسایش بادی، با استفاده از دستگاه تونل باد قابل حمل، تعیین شد. همچنین رابطه میان خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شامل بافت، رطوبت خاک، وزن مخصوص ظاهری، EC، SAR، ESP، Na+، k+، با میزان سرعت آستانه فرسایش ‌بادی بررسی شد. بر اساس نتایج بدست آمده، بیشترین سرعت آستانه در اراضی با کاربری کشاورزی، برابر 8/2 متر بر ثانیه و کمترین آن، در اراضی تپه ‌ماسه‌ای برابر 3/8 متر بر ثانیه بود. مقدار سرعت آستانه فرسایش بادی، در اراضی مختلف در مجاورت نواحی ماسه‌ای، کمتر از میانگین آن پوشش است. همچنین، در منطقه مطالعه در سطح 5 درصد از بین خصوصیات فیزیکی بیشترین اثر معنی‌دار را بافت خاک و از بین خصوصیات شیمیایی بیشترین تأثیر معنی‌دار را EC و SAR بر فرسایش-پذیری بادی خاک دارد.

ردپای آب یک ابزار تحلیلی است که دیدگاه بهتر و جامع‌تری از چگونگی ارتباط بین یک مصرف‌کننده یا تولیدکننده با مصرف آب شیرین ارائه می‌کند. با توجه به بحران آب در کشور و به‌خصوص استان اصفهان، هدف اصلی در این مطالعه، برآورد و مقایسه ردپای آب مستقیم و غیرمستقیم در برخی صنایع بزرگ شامل فولاد مبارکه، ذوب‌آهن، پالایشگاه و نیروگاه مستقر در حوضه آبریز زاینده‌رود است. بعد از تعیین اهداف مد نظر و زمینه‌های مورد مطالعه و نیز قابلیت دستیابی به داده‌های مد نظر، اطلاعات از صنایع منتخب جمع‌آوری شد. سپس از دو روش تجمیع کل زنجیره و حاصل جمع گام‌ها برای محاسبه ردپای آب در صنایع مورد مطالعه استفاده شد. با توجه به محاسبات انجام‌شده، مقدار ردپای آب به صورت مستقیم و غیرمستقیم در صنعت ذوب‌آهن، 9/196 مترمکعب به‌ازای یک تن فولاد در سال است که 4/026 مترمکعب آن مربوط به مصرف مستقیم و 5/17 مترمکعب آن مربوط به مصرف غیرمستقیم است. در پالایشگاه، برای تولید یک بشکه محصول (بنزین یا گازوئیل)، مقدار 18/80 لیتر آب به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم مصرف می‌شود. همچنین ردپای آب مستقیم و غیرمستقیم در نیروگاه اسلام‌آباد برابر با 1198320 مترمکعب بر تراژول و یا به عبارتی 4/31 لیتر بر کیلووات‌ساعت است. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان مصرف ردپای آب غیرمستقیم در صنایع مورد مطالعه، برابر و یا بیشتر از میزان مصرف آب مستقیم است و هر دو به یک اندازه اهمیت دارند. درنهایت گفتنی است که نتایج این پژوهش می‌تواند توسط تصمیم‌گیرندگان و سیاست‌گذاران در صنعت، از جمله صنایع ذوب‌آهن، پالایشگاه و نیروگاه برای مدیریت ردپای آب استفاده شود.