بخشی از مقاله

بررسی برخی پیامدهاي زیست محیطی نظام تولید شکر استان خوزستان
چکیده
اهمیت بخش کشاورزي به عنوان مهمترین بخش در تامین مواد غذایی به خوبی روشن میباشد.کشاورزي داراي اثرات اولیه و ثانویه بر محیط زیست بوده که افزایش انتشار گازهاي گلخانه اي در جهان ناشی از مصرف بیرویه انواع مختلف حاملهاي انرژي است. این مسئله سبب بروز پیامدهاي منفی براي محیط زیست از جمله گرمایش جهانی شده و اثرات زیست محیطی زیادي بر مناطق مختلف داشته است.عمدهترین پیامدهاي زیست محیطی در تولید شکر در مرحله زراعی تولید شکر شامل: تسطیح و آماده سازي زمین، آبیاري اراضی تحت کشت، کاربرد سموم شیمیایی و کود و سوزاندن مزارع جهت برداشت نیشکر از مزارع و نیز فاضلاب کارخانه فرآوري شکر میباشد که افزایش ازت و فسفر در محیطهاي اکوسیستمهاي آبی به تسریع رشد گیاهان آبزي به ویژه پلانکتونهاي گیاهی در رودخانه منجر میشود. علاوه بر تغییرات اکولوژیک رودخانه و افزایش گیاهان آبزي در حاشیه رودخانه، کاهش اکسیژن محلول نیز پدید میآید. به منظور بررسی میزان آلودگی نظام تولید شکر استان خوزستان تحقیقی در دو واحد مختلف تولیدي شکر صورت گرفت که برخی پیامدهاي زیست محیطی تولید شکر همچون الودگی ناشی از مصرف کودها، سموم، دود ناشی از اتش زدن نیشکر در هنگام برداشت و آلودگی پساب کارخانه فراوري شکر بررسی شد که نتایج بررسی آلودگی سموم مصرفی نشان داد که میانگین خطر مصرف سموم واحد A در دو سال 88 و 89 بیشتر از واحد B بوده ولی در دو سال 90 و 91 کمتر بوده است.نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تفاوت معنی داري بین دو واحد تولیدي وجود نداشته است و شاخصهاي مورد بررسی دو واحد تفاوت معنی داري با هم نداشته اند.
کلمات کلیدي:
آلودگی زیست محیطی، کارخانه شکر، رودخانه کارون، نیشکر


مقدمه
کشاورزي بزرگترین و قدیمیترین صنعت جهان است. تولید، فرآوري و توزیع مواد غذایی همگی محیط زیست را تغییر میدهند. به دلیل عظمت و وسعت این صنعت اثرات آن بر محیط زیست غیر قابل اجتناب بوده و میتواند جنبههاي مثبت و یا منفی داشته باشد. براي مثال علفکشها و آفتکشهاي جدید در کوتاه مدت انقلابی در کشاورزي بوجود آوردهاند. امادر دورههاي طولانی اثرات نامطلوب بر محیط زیست ثابت شده است.کشاورزي داراي اثرات اولیه و ثانویه بر محیط زیست بوده که اثرات اولیه آن تاثیراتی است که در محل کشاورزي بهوقوع می پیوندد و اثرات ثانویه در محل صورت نگرفته بلکه توسط باد و جریانهاي سطحی یا زیرزمینی آب بر محیط وارد میگرددکه اثرات کشاورزي شامل سه گروه محلی، منطقه اي و جهانی است. اثرات محلی در مکانهایی که کشاورزي انجام میگیرد، بوجود میآید وشامل فرسایش، از دست رفتن خاك و افزایش رسوبات در رودخانههاي محلی میباشند. اثرات منطقه اي از ترکیبی عملیات کشاورزي در مناطق بزرگ ناشی میشود که شامل بهوجود آمدن بیابانها، آلودگی در مقیاس زیاد، افزایش رسوبات در رودخانههاي اصلی مصب و دهانه رودخانهها و تغییرات در حاصلخیزي شیمیایی خاكها در مناطق بزرگ میباشند. اثرات جهانی آنهاییاند که باعث تغییرات اقلیمی و نیز تغییرات وسیع بالقوه در چرخههاي شیمیایی میگردند.مشکلات اصلی ناشی از کشاورزي در زمینه مسائل زیستمحیطی شامل جنگلزدایی، کویرزدایی، فرسایش خاك، چراي مفرط، تخریب منابع آبی، تجمع فلزات سنگین، تجمع ترکیبات آلی سمی، آلودگی آب و رشد بیش از حد جلبکها میباشند(پاینده،.(1380افزایش انتشار گازهاي گلخانه اي در جهان ناشی از مصرف بیرویه انواع مختلف حاملهاي انرژي است. این مسئله سبب بروز پیامدهاي منفی براي محیط زیست از جمله گرمایش جهانی شده و اثرات زیست محیطی زیادي بر مناطق مختلف داشته است. آثار سوء این پدیده به ویژه در نواحی گرمسیر و نیمه گرمسیر، نظیر ایران نمود بیشتري دارد، مواردي چون گسترش نواحی بیابانی، افزایش نیاز به آب براي کشاورزي و افزونی برخی بیماريها، از جمله پیامدهاي زیستمحیطی آن است
(شاهحسینی،

.(1389اکسیدهاي گوگرد((SOx،اکسید هاي نیتروژن((NOx،مونواکسیدکربن((CO،ذراتمعلق((PM،هیدروکربنها((HC و
دياکسیدکربن((CO2 از جمله گازهاي آلاینده و گلخانه اي هستند که در اثر فعالیتهاي بخش انرژي بهویژه احتراق سوختهاي هیدروکربنی به جو راه مییابند.گازهاي گلخانه اي مانندCO2سبب بروز پدیده تغییر آب و هوا و گرمایش جهانی شده و از بعد جهانی حائز اهمیت میباشند. در صورتی که گازهاي آلایندهاي مانند NOx،SOx و CO سبب بارش بارانهاي اسیدي، بروز مخاطرات بهداشتی و سلامتی براي انسان و سایر موجودات گردیده و عمدتا از دیدگاه منطقه اي و ملی مورد توجه قرار میگیرند(ترازنامه انرژي، .(1391از آنجا که تولید کشاورزي بر پایه محیط زیست بنا شده است همواره بین کشاورزي و محیط زیست رابطه دو طرفهاي وجود دارد که حامل اثرات و پیامدهاي منفی و مثبت متعددي میباشد. از جمله اقدامات تخریبی که نقش بهسزایی در آسیب رساندن به ساختمان خاك، منابع آبی، محیط زیست، میکروارگانیسمها ومواد آلی و معدنی خاك دارد آتش زدن مزارع به منظور نابودي بقایاي گیاهی، مبارزه با علفهاي هرز، آفات و صرف هزینه بهظاهر کمتر اقتصادي و زمانی زمین جهت کشت بعدي میباشد. همه ساله هزاران تن بقایاي کشاورزي در ایران سوزانده و یا دور ریخته میشود. ضایعات اجباري و بقایاي کشاورزي و صنعتی که در اکثر نقاط کشور به وفور یافت میشود شامل بقایاي غلات، دانههاي روغنی، حبوبات، سرشاخههاي درختان، مواد زائد کارخانجات صنایع تبدیلی نظیر چاي، قند، نیشکر و... میباشد (عزیزي، .(1383 آلایندگی ناشی از کودها و سموم شیمیاییکه به عنوان یک عامل کمکی توسط بشر وارد اکوسیستمها گردیده است همیشه بهعنوان یک موضوع مورد بحث مطرح بوده است.تاثیر این عواملرا میتوان از سه بعد تاثیر بر روي هوا و اقلیم، تاثیر بر روي خاك و موجودات آن و تاثیر بر روي آبهاي زیرزمینی و سطحی و در نتیجه موجوداتمصرفکننده آن بررسی کرد(ماکدو1 و همکاران، .(2008حجم عمدهاي از کودها و سموم مصرف گردیده وارد آب میگردد که این آبها مجددا وارد چرخه گردش آب گردیده و از این طریق وارد آب آشامیدنی انسان، دام و موجودات مخصوصا موجودات آبزي گشته کیفیت زندگی آنها را تغییر میدهد (ماکدو و همکاران، .(2008
عمدهترین پیامدهاي زیست محیطی در تولید شکر در مرحله زراعی تولید شکر شامل: تسطیح و آماده سازي زمین، آبیاري اراضی تحت کشت، کاربرد سموم شیمیایی و کود و سوزاندن مزارع جهت برداشت نیشکر از مزارع و نیز فاضلاب کارخانه فرآوري شکر میباشد که در مرحله خاكبرداري و جابجایی مقدار زیادي خاك زراعی، احداث کانالهاي آبرسانی، کانالهاي روباز زهکشی و شستشوي خاك سبب از بین رفتن پوشش گیاهی و فرسایش خاك شده و سبب افزایش مواد معلق در جریانهاي آب منطقه میشود. مصرف انواع کودها جهت جبران مواد شسته شده از خاك ضروري میباشد. کودهاي اوره و نیترات آمونیوم داراي قابلیت انحلال زیاد در آب هستند و باعث افزایش هدایت الکتریکی، PH و کل جامدات محلول در زهابها میشوند. کودهاي فسفره مانند فسفات آمونیوم (با 46 درصد (P2O5 به کندي در آب حل میشوند ولی توسط کلوئیدهاي خاك به خوبی جذب میگردد.
افزایش ازت و فسفر در محیطهاي اکوسیستمهاي آبی به تسریع رشد گیاهان آبزي به ویژه پلانکتونهاي گیاهی در رودخانه منجر میشود. علاوه بر تغییرات اکولوژیک رودخانه و افزایش گیاهان آبزي در حاشیه رودخانه، کاهش اکسیژن محلول نیز پدید میآید.
در کاربرد سموم، چنانچه از ترکیبات کلره نظیر ديآلدرین، انورین و تیودان که از بادوامترین حشرهکشها به شمار میروند، استفاده شود به دلیل خاصیت تجمعی در نسوج چربی بدن انسان و جانوران میتواند باعث ایجاد مسمومیت مزمن و نیز سرطان و مرگ شود. علفکشهاي مورد استفاده شامل توفوردي، لاسویا آلاکلر، ارادیکان 8)لیتر در هکتار)، گزاپریم 5)کیلوگرم در هکتار) و رانداپ میباشد. کودها، اغلب کودهاي اوره46درصد وفسفات آمونیوم 46)درصد فسفر و 18درصد ازت) استفاده میشود (پاینده، .(1380 از دیگر منابع آلایندگی مزرعهاي، دود ناشی از سوزاندن مزارع نیشکر در هوا است که تاکنون تحقیق جامعی در این مورد انجام نشده است که در مجموع خسارات اکولوژیکی، زیباشناسی، بهداشتی و آلودگی هوا را در بر میگیرد و منبع دیگر آلودگی رودخانههاي منطقه ، فاضلابهاي صنعتی تخلیه شده به رودخانه کارون است.سزمریک سانی1، 1994 و ریپولی2 و همکاران، 2000، افزایش قابل ملاحظهاي در میزان مونواکسیدکربن و ازون در اتمسفر اطراف نیشکر در سائوپائولو (برزیل) در زمان سوزاندن پیش از برداشت را گزارش دادند (کایرشهف3 و همکاران، .(1988 در ارتباط با ارائه الگوها توسط ویر4، پارك و همکارانش5 گزارش کردند که سوزاندن نیشکر قبل از برداشت بزرگترین منبع تولید و انتشار گازهاي گلخانه اي در کشت نیشکر استرالیا است.در برزریل، آلایندههاي انتخاب شده در اتمسفر شهر و نیز اطراف مزارع گوتاکازس6 را بررسی کردند، و نتیجه گرفتند که دود وسایل نقلیه و سوزاندن باگاس و بقایاي نیشکر دو منبع بزرگ آلودگی هوا بودند (داسسانتوس7، .(2002کامپوس مارتین8 و همکاران بیان میکنند که سولفور موجود در سوختها و روغنهاي مصرفی در ماشینها موجب ایجاد آلودگی محیط زیست مانند بارانهاي اسیدي و آلودگی هوا میشود. امروزه بسیاري از کشورها در قوانین محیط زیستی خود محدودیتهایی براي وجود سولفور در سوختهاي مورد استفاده در حمل و نقل دارند (میت9و همکاران، .(2003 احتراق سوختهاي فسیلی بزرگترین انتشار دهنده آلایندهها، مصرف آنها رشد سریعی از سال 1970 تا کنون داشته است. انتشار جهانی گاز دي اکسید کربن از سال 1970 تاکنون سریعتر از هر زمان دیگر بوده است (بینام، .(2007کارادمیر(2005) 10 در تحقیقی آلودگی هوا بالقوه از احتراق سوخت در بویلرهاي صنعتی در شهرکاکیلی11 ترکیه در سال 2005 ارزیابی کردند که بیان کردند عوامل انتشار محاسبه شده براي آلایندههایی شامل PM، NO2، SO2، CO و فرمالدهید قابل مقایسه با دادههاي دیگر کشورها میباشد.نوروزي و همکاران (1389) طی تحقیقی نقش چشمهها و چاهکهاي انتشار گاز گلخانه اي متان در پدیده گرمایش جهانی را بررسی کردند و بیان کردند که با توجه به رشد بالاي جمعیت و افزایش نیاز به محصولات کشاورزیبخصوص برنج و همچنین توسعه دامداريها تمرکز متان یکی از مهمترین معضلات جامعه جهانی خواهد.حسینی زارع (1381) طی تحقیقی تاثیر اراضی فاریاب و طرحهاي توسعه نیشکر در خوزستان بر کیفیت آب رودخانه کارون را بررسی کردند که نتایج تحقیق نشان داد آلایندههاي کشاورزي، صنعتی و شهري به ترتیب حجمی معادل 1886/45 و 218/92 و 181/33 میلیون مترمکعب پساب در سال به رودخانه تخلیه مینمایند که از لحاظ بار آلی الایندههاي صنعتی در مرتبه اول و شهري و کشاورزي در رتبه دوم و سوم قرار گرفتند.قدرتی (1391) طی تحقیقی با بررسی میزان انتشار گازهاي گلخانه اي متان و دياکسیدکربن کارخانه خمیرمایه دعبل میزان گاز متان را 1/93 و گاز دياکسیدکربن 124766/17 تن در سال محاسبه کردند.نظري قهرودي (1384) در تحقیقیعوامل انتشار الایندههاي نیروگاههاي با سوخت فسیلی را بررسی کردند که نتیجه گرفتند که عوامل انتشار گاز مونواکسیدکربن در نیروگاههاي با سوخت مازوت از بین نیروگاههاي مورد مطالعه داراي بیشترین مقدار و عامل انتشار SO4 در نیروگاههاي با سوخت گاز طبیعی داراي حداقل مقدار خود بوده و فاکتور انتشار آلاینده NOXدر تمام نیروگاهها بیشترین مقدار را در نیروگاه صرفا با گاز طبیعی و کمترین مقدار را در نیروگاه با سوخت مازوت دارد.در تولید شکر در استان خوزستان تاکنون در زمینه بررسی آلودگیهاي زیست محیطی تولید شکر در طی مراحل اولیه تولید در مزرعهو فرآوري آن در کارخانه تحقیق جامعی صورت نگرفته است.بررسی سیستم تولیدي شکر ازدیدگاهآلایندگیهاي زیست محیطی در راستاي ارائه تصویر شفاف از وضعیت موجود و تعیین شکاف بین وضعیت موجود و مطلوب و همچنین مقایسه بین واحدهاي مختلف تولیدي از اهمیت بسیاري برخوردار است و میتواند زمینه بهبود وضعیت نظام تولید را فراهم آورد. با توجه به دامنه گسترده اجتماعی و اقتصادي، این محصول میتواند به عنوان یکی از عوامل اصلی رشد، پیشرفت و اشتغالزایی در استان خوزستان ایفاي نقش نماید. از این رو در این تحقیق به منظور بررسی میزان آلودگیهاي زیست محیطینظام تولید شکر در استان خوزستان در طی عملیات تولید مزرعهاي و فرآوري در کارخانه، تحقیقی جامع انجام گرفت.

مواد و روشها

آلودگی زیست محیطی در فرایند تولید شکر شامل آلایندگیهاي ایجاد شده در اثر استفاده از سموم و کودهاي شیمیایی، آلودگیهاي ایجاد شده در اثر مصرف سوخت توسط ماشینها، آلودگیهاي ایجاد شده در اثر سوزاندن بقایاي نیشکر و آلودگیهاي کارخانه استحصال شکر شامل آلودگیهاي دودي ناشی از سوخت مصرفی دیگهاي بخار،آلودگیهاي منابع پسابها و آلودگیهاي الکتریسیته در کارخانه میباشد. براي محاسبه میزان آلودگی براي هر بخش، میزان مصرف نهاده مربوطه به ازاي واحد سطح یا واحد محصول تولید شده محاسبه گردیده و با توجه به میزان آلودگی به ازاي هر واحد از نهاده مصرفی (بدست آمده از شاخصهاي موجود)، میتوان کل آلودگی ایجاد شده در اثر مصرف یک نهاده جهت تولید یک واحد از محصول را برآورد نمود. همچنین با در نظر گرفتن میزان بقایاي سوزانده شده و آلودگی ایجاد شده در اثر سوزاندن هر واحد از بقایا، میتوان کل آلودگی حاصل از سوزاندن بقایا را محاسبه نمود (سامی، .(1389


در رابطه با مزرعه نیشکر، آتش زدن مزرعه به عنوان منبع انتشار گازهاي CO2 و CH4 در نظر گرفته شده است. فاکتورهاي انتشار اعلام شده توسط سازمانهاي مختلف، یا براساس آتش زدن نی گیاه نیشکر هستندو یا براساس آتش زدن تراش نیشکر(برگهاي متصل به نی، که هیچگونه کاربردي در کارخانجات تولید شکر ندارند وفاقد مواد قندي هستند) میباشند.در جدول((4 عوامل انتشار گازهاي CO2 و CH4 مربوط به سوزاندن نی نیشکر در طول دورهي برداشت درمزارع نیشکربرحسب گرم گازمنتشر شده، به ازاي هرکیلوگرم نی سوزانده شده آورده شدهاند .(CEPA2, 2010)

جدول .(4) فاکتورانتشار CO2 و CH4حاصل از سوزاندن نی نیشکر

ضریب انتشار براساس سوزاندن تراش نیشکر فقط براي گاز CH4 داده شده و انتشار گاز CO2از سوزاندن تراش نیشکر ناچیز بیان شده است. در جدول (5) ضریبهاي انتشار گاز CH4بر حسب کیلوگرم گازCH4 منتشر شده در میزان تراش سوزانده بر
حسب تن و همچنین بر حسب کیلوگرم گاز CH4 منتشر شده در میزان مواد خشک سوزانده شده از مجموعه مقالات آورده شدهاند(قدرتی، 1391، EPA1، IPCC2، .(2010

پارامترهاي فیزیکوشیمیایی
جامدات معلق((TSS
جامدات میتوانند به دو صورت معلق و محلول در آب پراکنده باشند.جامدات در آب ممکن است شامل ذرات معدنی یا آلی و یا
مایعات مخلوط شونده در آب باشند.

کدورت
میزان جذب یا پراکنده شدن نور در آب به وسیله مواد معلق است(بهعلت اینکه جذب و پراکنده شدن نور بستگی به اندازه و خصوصیات سطحی مواد معلق دارد، کدورت یک معیار کمی از جامدات معلق نمیباشد) واحدهاي اندازهگیري میزان کدورت شامل جکسون،فرمازین((FTU1 و نفلومتري (NTU2) میباشد (پورزمانی و همکاران، .(1390

سختی
سختی به معنی غلظت کاتیونهاي فلزي چندظرفیتی در محلول میباشد. در حالت مافوق اشباع، کاتیونهاي سختی با آنیونهاي موجود در آب واکنش کرده و رسوب جامد تشکیل میدهد. سختی به (سختی کربنات) و (سختی غیر کربنات) بر حسب آنیونی که همراه آن میباشد تقسیم میشود.

کل جامدات محلول((TDS3
موادي هستند که به هنگام فیلتراسیون آب از صافی فایبرگلاس عبور کرده و در صورت حرارت دادن و تبخیر تا دماي 180 درجه سانتیگراد در ظرف نمونه باقی میمانند. طبقهبندي آبها از نظر مواد جامد محلول شامل وضعیت عالی با غلظت کمتر از 300 میلیگرم در لیتر، خوب با غلظت بین 300-600 میلیگرم در لیتر، متوسط با غلظت 600-900 میلیگرم در لیتر و ضعیف با غلظت
900-1200 میلیگرم در لیتر میباشد.

اکسیژن محلول( (DO4
منشا حیات آبزیان اکسیژن محلول در آب بوده که میزان نگهداشت اکسیژن در آب متناسب با میزان درجه حرارت بوده و هر قدر دماي آب بیشتر شود ظرفیت جذب اکسیژن کم شده و از سوي دیگر با اضافه شدن مواد آلی به آب رشد گیاهان آبزي تسریع شده و فعالیت میکروارگانیسمهاي هوازي افزایش یافته و در این فرایند مقدار زیادي از اکسیژن محلول مصرف میشود.معمولا اکسیژن محلول در نمونههاي آب توسط دستگاه اکسیژنمتر دیجیتالی اندازهگیري میشوند و برحسب میلی گرم بر لیتر گزارش میشوند.

اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی((BOD55
BODمقدار اکسیژن موردنیاز باکتريها بوده که تحت شرایط هوازي، مواد آلی قابل تجزیه شدن را تجزیه کنند که در آزمایشها براي تعیین شدت آلودگی آبها مورد استفاده قرار میگیرد. روش مانومتریک در اندازهگیري BODبا استفاده از دستگاه مانومتریک تحت شرایط کنترل شده آزمایشگاهی با روش استاندارد رقیقسازي مقایسه و منجر به حصول نتایج با دقت بالا میگردد. در آزمایشات تعیین BODبایستی نمونه را از مجاورت با هوا حفظ کرد تا میزان اکسیژن محلول در آب تغییر نکند. معمولا آزمایش BODدر 20 درجه سانتیگراد در مدت 5 روز انجام شود و نتیجه را به صورت BOD5نشان میدهند که بر حسب میلیگرم بر
لیتر بیان میشود.

اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD1)
نیاز شیمیایی اکسیژن، مقدار اکسیژن مورد نیاز براي اکسیداسیون شیمیایی کامل مواد آلی قابل اکسیداسیون موجود در یک نمونه آب بوده که یکی از متداولترین آزمایشات براي تعیین شدت آلودگی فاضلابها و مقدار مواد آلی آبهاي طبیعی میباشدکه بر حسب میلیگرم بر لیتر بیان میشود.عموما CODفاضلابهاي صنعتی از BODآن بیشتر است چون مقدار ترکیباتی که بهصورت بیولوژیکی اکسیده میشوند بیشتر است.براي اندازهگیري CODاز روش تقطیر برگشتی باز استفاده میشود.

خطر مصرف کودها
در این مطالعه براي برآورد آلایندگی کودهاي نیتروژنه از شاخص خطر کودهاي نیتروژنه((SLNR استفاده میشود که با توجه به سه عامل میزان مصرف کودهاي نیتروژنه، تکرار دفعات مصرف و نوع کود مصرفی که در تولید نیشکر بعلت غیرمحرك بودن کود فسفات و محرك بودن کود نیتروژن خطر مصرف کود نیتروژن حساب شده و مقداري از این در ساقه نیشکر وارد کارخانه فرآوري شده که به ازاي 765 کیلوگرم ساقه نیشکر خروجی از مزارع یک کیلوگرم نیتروژن خالص خارج میگردد (سامی و همکاران، (2014، مقداري نیز توسط آتش زدن نیشکر در هنگام برداشت آن تبدیل به گاز نیتروژن شده که به ازاي هر یک کیلو گرم بقایاي اتیش زده شده 5/7 گرم اکسید نیتروژن تولید شده که جهت محاسبه نیترژن خالص باید این هم ارز در مقدار وزن مولکولی نیترژ ضرب گردیده تا مقدار نیتروژن خالص در دود بقایا معلوم گردد(کاستلانوس2، (2014 و مقداري از آن نیز توسط آب شستشو و وارد آبها شده که با محاسبه این سه مقدار میزان آلایندگی کودهاي نیتروژنه مورد ارزیابی قرار گرفتند (سامی، .(1389

بررسی برخی پیامدهاي زیست محیطی نظام تولید شکر استان خوزستان
چکیده
اهمیت بخش کشاورزي به عنوان مهمترین بخش در تامین مواد غذایی به خوبی روشن میباشد.کشاورزي داراي اثرات اولیه و ثانویه بر محیط زیست بوده که افزایش انتشار گازهاي گلخانه اي در جهان ناشی از مصرف بیرویه انواع مختلف حاملهاي انرژي است. این مسئله سبب بروز پیامدهاي منفی براي محیط زیست از جمله گرمایش جهانی شده و اثرات زیست محیطی زیادي بر مناطق مختلف داشته است.عمدهترین پیامدهاي زیست محیطی در تولید شکر در مرحله زراعی تولید شکر شامل: تسطیح و آماده سازي زمین، آبیاري اراضی تحت کشت، کاربرد سموم شیمیایی و کود و سوزاندن مزارع جهت برداشت نیشکر از مزارع و نیز فاضلاب کارخانه فرآوري شکر میباشد که افزایش ازت و فسفر در محیطهاي اکوسیستمهاي آبی به تسریع رشد گیاهان آبزي به ویژه پلانکتونهاي گیاهی در رودخانه منجر میشود. علاوه بر تغییرات اکولوژیک رودخانه و افزایش گیاهان آبزي در حاشیه رودخانه، کاهش اکسیژن محلول نیز پدید میآید. به منظور بررسی میزان آلودگی نظام تولید شکر استان خوزستان تحقیقی در دو واحد مختلف تولیدي شکر صورت گرفت که برخی پیامدهاي زیست محیطی تولید شکر همچون الودگی ناشی از مصرف کودها، سموم، دود ناشی از اتش زدن نیشکر در هنگام برداشت و آلودگی پساب کارخانه فراوري شکر بررسی شد که نتایج بررسی آلودگی سموم مصرفی نشان داد که میانگین خطر مصرف سموم واحد A در دو سال 88 و 89 بیشتر از واحد B بوده ولی در دو سال 90 و 91 کمتر بوده است.نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تفاوت معنی داري بین دو واحد تولیدي وجود نداشته است و شاخصهاي مورد بررسی دو واحد تفاوت معنی داري با هم نداشته اند.
کلمات کلیدي:
آلودگی زیست محیطی، کارخانه شکر، رودخانه کارون، نیشکر


مقدمه
کشاورزي بزرگترین و قدیمیترین صنعت جهان است. تولید، فرآوري و توزیع مواد غذایی همگی محیط زیست را تغییر میدهند. به دلیل عظمت و وسعت این صنعت اثرات آن بر محیط زیست غیر قابل اجتناب بوده و میتواند جنبههاي مثبت و یا منفی داشته باشد. براي مثال علفکشها و آفتکشهاي جدید در کوتاه مدت انقلابی در کشاورزي بوجود آوردهاند. امادر دورههاي طولانی اثرات نامطلوب بر محیط زیست ثابت شده است.کشاورزي داراي اثرات اولیه و ثانویه بر محیط زیست بوده که اثرات اولیه آن تاثیراتی است که در محل کشاورزي بهوقوع می پیوندد و اثرات ثانویه در محل صورت نگرفته بلکه توسط باد و جریانهاي سطحی یا زیرزمینی آب بر محیط وارد میگرددکه اثرات کشاورزي شامل سه گروه محلی، منطقه اي و جهانی است. اثرات محلی در مکانهایی که کشاورزي انجام میگیرد، بوجود میآید وشامل فرسایش، از دست رفتن خاك و افزایش رسوبات در رودخانههاي محلی میباشند. اثرات منطقه اي از ترکیبی عملیات کشاورزي در مناطق بزرگ ناشی میشود که شامل بهوجود آمدن بیابانها، آلودگی در مقیاس زیاد، افزایش رسوبات در رودخانههاي اصلی مصب و دهانه رودخانهها و تغییرات در حاصلخیزي شیمیایی خاكها در مناطق بزرگ میباشند. اثرات جهانی آنهاییاند که باعث تغییرات اقلیمی و نیز تغییرات وسیع بالقوه در چرخههاي شیمیایی میگردند.مشکلات اصلی ناشی از کشاورزي در زمینه مسائل زیستمحیطی شامل جنگلزدایی، کویرزدایی، فرسایش خاك، چراي مفرط، تخریب منابع آبی، تجمع فلزات سنگین، تجمع ترکیبات آلی سمی، آلودگی آب و رشد بیش از حد جلبکها میباشند(پاینده،.(1380افزایش انتشار گازهاي گلخانه اي در جهان ناشی از مصرف بیرویه انواع مختلف حاملهاي انرژي است. این مسئله سبب بروز پیامدهاي منفی براي محیط زیست از جمله گرمایش جهانی شده و اثرات زیست محیطی زیادي بر مناطق مختلف داشته است. آثار سوء این پدیده به ویژه در نواحی گرمسیر و نیمه گرمسیر، نظیر ایران نمود بیشتري دارد، مواردي چون گسترش نواحی بیابانی، افزایش نیاز به آب براي کشاورزي و افزونی برخی بیماريها، از جمله پیامدهاي زیستمحیطی آن است
(شاهحسینی،

.(1389اکسیدهاي گوگرد((SOx،اکسید هاي نیتروژن((NOx،مونواکسیدکربن((CO،ذراتمعلق((PM،هیدروکربنها((HC و
دياکسیدکربن((CO2 از جمله گازهاي آلاینده و گلخانه اي هستند که در اثر فعالیتهاي بخش انرژي بهویژه احتراق سوختهاي هیدروکربنی به جو راه مییابند.گازهاي گلخانه اي مانندCO2سبب بروز پدیده تغییر آب و هوا و گرمایش جهانی شده و از بعد جهانی حائز اهمیت میباشند. در صورتی که گازهاي آلایندهاي مانند NOx،SOx و CO سبب بارش بارانهاي اسیدي، بروز مخاطرات بهداشتی و سلامتی براي انسان و سایر موجودات گردیده و عمدتا از دیدگاه منطقه اي و ملی مورد توجه قرار میگیرند(ترازنامه انرژي، .(1391از آنجا که تولید کشاورزي بر پایه محیط زیست بنا شده است همواره بین کشاورزي و محیط زیست رابطه دو طرفهاي وجود دارد که حامل اثرات و پیامدهاي منفی و مثبت متعددي میباشد. از جمله اقدامات تخریبی که نقش بهسزایی در آسیب رساندن به ساختمان خاك، منابع آبی، محیط زیست، میکروارگانیسمها ومواد آلی و معدنی خاك دارد آتش زدن مزارع به منظور نابودي بقایاي گیاهی، مبارزه با علفهاي هرز، آفات و صرف هزینه بهظاهر کمتر اقتصادي و زمانی زمین جهت کشت بعدي میباشد. همه ساله هزاران تن بقایاي کشاورزي در ایران سوزانده و یا دور ریخته میشود. ضایعات اجباري و بقایاي کشاورزي و صنعتی که در اکثر نقاط کشور به وفور یافت میشود شامل بقایاي غلات، دانههاي روغنی، حبوبات، سرشاخههاي درختان، مواد زائد کارخانجات صنایع تبدیلی نظیر چاي، قند، نیشکر و... میباشد (عزیزي، .(1383 آلایندگی ناشی از کودها و سموم شیمیاییکه به عنوان یک عامل کمکی توسط بشر وارد اکوسیستمها گردیده است همیشه بهعنوان یک موضوع مورد بحث مطرح بوده است.تاثیر این عواملرا میتوان از سه بعد تاثیر بر روي هوا و اقلیم، تاثیر بر روي خاك و موجودات آن و تاثیر بر روي آبهاي زیرزمینی و سطحی و در نتیجه موجوداتمصرفکننده آن بررسی کرد(ماکدو1 و همکاران، .(2008حجم عمدهاي از کودها و سموم مصرف گردیده وارد آب میگردد که این آبها مجددا وارد چرخه گردش آب گردیده و از این طریق وارد آب آشامیدنی انسان، دام و موجودات مخصوصا موجودات آبزي گشته کیفیت زندگی آنها را تغییر میدهد (ماکدو و همکاران، .(2008
عمدهترین پیامدهاي زیست محیطی در تولید شکر در مرحله زراعی تولید شکر شامل: تسطیح و آماده سازي زمین، آبیاري اراضی تحت کشت، کاربرد سموم شیمیایی و کود و سوزاندن مزارع جهت برداشت نیشکر از مزارع و نیز فاضلاب کارخانه فرآوري شکر میباشد که در مرحله خاكبرداري و جابجایی مقدار زیادي خاك زراعی، احداث کانالهاي آبرسانی، کانالهاي روباز زهکشی و شستشوي خاك سبب از بین رفتن پوشش گیاهی و فرسایش خاك شده و سبب افزایش مواد معلق در جریانهاي آب منطقه میشود. مصرف انواع کودها جهت جبران مواد شسته شده از خاك ضروري میباشد. کودهاي اوره و نیترات آمونیوم داراي قابلیت انحلال زیاد در آب هستند و باعث افزایش هدایت الکتریکی، PH و کل جامدات محلول در زهابها میشوند. کودهاي فسفره مانند فسفات آمونیوم (با 46 درصد (P2O5 به کندي در آب حل میشوند ولی توسط کلوئیدهاي خاك به خوبی جذب میگردد.
افزایش ازت و فسفر در محیطهاي اکوسیستمهاي آبی به تسریع رشد گیاهان آبزي به ویژه پلانکتونهاي گیاهی در رودخانه منجر میشود. علاوه بر تغییرات اکولوژیک رودخانه و افزایش گیاهان آبزي در حاشیه رودخانه، کاهش اکسیژن محلول نیز پدید میآید.
در کاربرد سموم، چنانچه از ترکیبات کلره نظیر ديآلدرین، انورین و تیودان که از بادوامترین حشرهکشها به شمار میروند، استفاده شود به دلیل خاصیت تجمعی در نسوج چربی بدن انسان و جانوران میتواند باعث ایجاد مسمومیت مزمن و نیز سرطان و مرگ شود. علفکشهاي مورد استفاده شامل توفوردي، لاسویا آلاکلر، ارادیکان 8)لیتر در هکتار)، گزاپریم 5)کیلوگرم در هکتار) و رانداپ میباشد. کودها، اغلب کودهاي اوره46درصد وفسفات آمونیوم 46)درصد فسفر و 18درصد ازت) استفاده میشود (پاینده، .(1380 از دیگر منابع آلایندگی مزرعهاي، دود ناشی از سوزاندن مزارع نیشکر در هوا است که تاکنون تحقیق جامعی در این مورد انجام نشده است که در مجموع خسارات اکولوژیکی، زیباشناسی، بهداشتی و آلودگی هوا را در بر میگیرد و منبع دیگر آلودگی رودخانههاي منطقه ، فاضلابهاي صنعتی تخلیه شده به رودخانه کارون است.سزمریک سانی1، 1994 و ریپولی2 و همکاران، 2000، افزایش قابل ملاحظهاي در میزان مونواکسیدکربن و ازون در اتمسفر اطراف نیشکر در سائوپائولو (برزیل) در زمان سوزاندن پیش از برداشت را گزارش دادند (کایرشهف3 و همکاران، .(1988 در ارتباط با ارائه الگوها توسط ویر4، پارك و همکارانش5 گزارش کردند که سوزاندن نیشکر قبل از برداشت بزرگترین منبع تولید و انتشار گازهاي گلخانه اي در کشت نیشکر استرالیا است.در برزریل، آلایندههاي انتخاب شده در اتمسفر شهر و نیز اطراف مزارع گوتاکازس6 را بررسی کردند، و نتیجه گرفتند که دود وسایل نقلیه و سوزاندن باگاس و بقایاي نیشکر دو منبع بزرگ آلودگی هوا بودند (داسسانتوس7، .(2002کامپوس مارتین8 و همکاران بیان میکنند که سولفور موجود در سوختها و روغنهاي مصرفی در ماشینها موجب ایجاد آلودگی محیط زیست مانند بارانهاي اسیدي و آلودگی هوا میشود. امروزه بسیاري از کشورها در قوانین محیط زیستی خود محدودیتهایی براي وجود سولفور در سوختهاي مورد استفاده در حمل و نقل دارند (میت9و همکاران، .(2003 احتراق سوختهاي فسیلی بزرگترین انتشار دهنده آلایندهها، مصرف آنها رشد سریعی از سال 1970 تا کنون داشته است. انتشار جهانی گاز دي اکسید کربن از سال 1970 تاکنون سریعتر از هر زمان دیگر بوده است (بینام، .(2007کارادمیر(2005) 10 در تحقیقی آلودگی هوا بالقوه از احتراق سوخت در بویلرهاي صنعتی در شهرکاکیلی11 ترکیه در سال 2005 ارزیابی کردند که بیان کردند عوامل انتشار محاسبه شده براي آلایندههایی شامل PM، NO2، SO2، CO و فرمالدهید قابل مقایسه با دادههاي دیگر کشورها میباشد.نوروزي و همکاران (1389) طی تحقیقی نقش چشمهها و چاهکهاي انتشار گاز گلخانه اي متان در پدیده گرمایش جهانی را بررسی کردند و بیان کردند که با توجه به رشد بالاي جمعیت و افزایش نیاز به محصولات کشاورزیبخصوص برنج و همچنین توسعه دامداريها تمرکز متان یکی از مهمترین معضلات جامعه جهانی خواهد.حسینی زارع (1381) طی تحقیقی تاثیر اراضی فاریاب و طرحهاي توسعه نیشکر در خوزستان بر کیفیت آب رودخانه کارون را بررسی کردند که نتایج تحقیق نشان داد آلایندههاي کشاورزي، صنعتی و شهري به ترتیب حجمی معادل 1886/45 و 218/92 و 181/33 میلیون مترمکعب پساب در سال به رودخانه تخلیه مینمایند که از لحاظ بار آلی الایندههاي صنعتی در مرتبه اول و شهري و کشاورزي در رتبه دوم و سوم قرار گرفتند.قدرتی (1391) طی تحقیقی با بررسی میزان انتشار گازهاي گلخانه اي متان و دياکسیدکربن کارخانه خمیرمایه دعبل میزان گاز متان را 1/93 و گاز دياکسیدکربن 124766/17 تن در سال محاسبه کردند.نظري قهرودي (1384) در تحقیقیعوامل انتشار الایندههاي نیروگاههاي با سوخت فسیلی را بررسی کردند که نتیجه گرفتند که عوامل انتشار گاز مونواکسیدکربن در نیروگاههاي با سوخت مازوت از بین نیروگاههاي مورد مطالعه داراي بیشترین مقدار و عامل انتشار SO4 در نیروگاههاي با سوخت گاز طبیعی داراي حداقل مقدار خود بوده و فاکتور انتشار آلاینده NOXدر تمام نیروگاهها بیشترین مقدار را در نیروگاه صرفا با گاز طبیعی و کمترین مقدار را در نیروگاه با سوخت مازوت دارد.در تولید شکر در استان خوزستان تاکنون در زمینه بررسی آلودگیهاي زیست محیطی تولید شکر در طی مراحل اولیه تولید در مزرعهو فرآوري آن در کارخانه تحقیق جامعی صورت نگرفته است.بررسی سیستم تولیدي شکر ازدیدگاهآلایندگیهاي زیست محیطی در راستاي ارائه تصویر شفاف از وضعیت موجود و تعیین شکاف بین وضعیت موجود و مطلوب و همچنین مقایسه بین واحدهاي مختلف تولیدي از اهمیت بسیاري برخوردار است و میتواند زمینه بهبود وضعیت نظام تولید را فراهم آورد. با توجه به دامنه گسترده اجتماعی و اقتصادي، این محصول میتواند به عنوان یکی از عوامل اصلی رشد، پیشرفت و اشتغالزایی در استان خوزستان ایفاي نقش نماید. از این رو در این تحقیق به منظور بررسی میزان آلودگیهاي زیست محیطینظام تولید شکر در استان خوزستان در طی عملیات تولید مزرعهاي و فرآوري در کارخانه، تحقیقی جامع انجام گرفت.

مواد و روشها

آلودگی زیست محیطی در فرایند تولید شکر شامل آلایندگیهاي ایجاد شده در اثر استفاده از سموم و کودهاي شیمیایی، آلودگیهاي ایجاد شده در اثر مصرف سوخت توسط ماشینها، آلودگیهاي ایجاد شده در اثر سوزاندن بقایاي نیشکر و آلودگیهاي کارخانه استحصال شکر شامل آلودگیهاي دودي ناشی از سوخت مصرفی دیگهاي بخار،آلودگیهاي منابع پسابها و آلودگیهاي الکتریسیته در کارخانه میباشد. براي محاسبه میزان آلودگی براي هر بخش، میزان مصرف نهاده مربوطه به ازاي واحد سطح یا واحد محصول تولید شده محاسبه گردیده و با توجه به میزان آلودگی به ازاي هر واحد از نهاده مصرفی (بدست آمده از شاخصهاي موجود)، میتوان کل آلودگی ایجاد شده در اثر مصرف یک نهاده جهت تولید یک واحد از محصول را برآورد نمود. همچنین با در نظر گرفتن میزان بقایاي سوزانده شده و آلودگی ایجاد شده در اثر سوزاندن هر واحد از بقایا، میتوان کل آلودگی حاصل از سوزاندن بقایا را محاسبه نمود (سامی، .(1389


در رابطه با مزرعه نیشکر، آتش زدن مزرعه به عنوان منبع انتشار گازهاي CO2 و CH4 در نظر گرفته شده است. فاکتورهاي انتشار اعلام شده توسط سازمانهاي مختلف، یا براساس آتش زدن نی گیاه نیشکر هستندو یا براساس آتش زدن تراش نیشکر(برگهاي متصل به نی، که هیچگونه کاربردي در کارخانجات تولید شکر ندارند وفاقد مواد قندي هستند) میباشند.در جدول((4 عوامل انتشار گازهاي CO2 و CH4 مربوط به سوزاندن نی نیشکر در طول دورهي برداشت درمزارع نیشکربرحسب گرم گازمنتشر شده، به ازاي هرکیلوگرم نی سوزانده شده آورده شدهاند .(CEPA2, 2010)

جدول .(4) فاکتورانتشار CO2 و CH4حاصل از سوزاندن نی نیشکر

ضریب انتشار براساس سوزاندن تراش نیشکر فقط براي گاز CH4 داده شده و انتشار گاز CO2از سوزاندن تراش نیشکر ناچیز بیان شده است. در جدول (5) ضریبهاي انتشار گاز CH4بر حسب کیلوگرم گازCH4 منتشر شده در میزان تراش سوزانده بر
حسب تن و همچنین بر حسب کیلوگرم گاز CH4 منتشر شده در میزان مواد خشک سوزانده شده از مجموعه مقالات آورده شدهاند(قدرتی، 1391، EPA1، IPCC2، .(2010

پارامترهاي فیزیکوشیمیایی
جامدات معلق((TSS
جامدات میتوانند به دو صورت معلق و محلول در آب پراکنده باشند.جامدات در آب ممکن است شامل ذرات معدنی یا آلی و یا
مایعات مخلوط شونده در آب باشند.

کدورت
میزان جذب یا پراکنده شدن نور در آب به وسیله مواد معلق است(بهعلت اینکه جذب و پراکنده شدن نور بستگی به اندازه و خصوصیات سطحی مواد معلق دارد، کدورت یک معیار کمی از جامدات معلق نمیباشد) واحدهاي اندازهگیري میزان کدورت شامل جکسون،فرمازین((FTU1 و نفلومتري (NTU2) میباشد (پورزمانی و همکاران، .(1390

سختی
سختی به معنی غلظت کاتیونهاي فلزي چندظرفیتی در محلول میباشد. در حالت مافوق اشباع، کاتیونهاي سختی با آنیونهاي موجود در آب واکنش کرده و رسوب جامد تشکیل میدهد. سختی به (سختی کربنات) و (سختی غیر کربنات) بر حسب آنیونی که همراه آن میباشد تقسیم میشود.

کل جامدات محلول((TDS3
موادي هستند که به هنگام فیلتراسیون آب از صافی فایبرگلاس عبور کرده و در صورت حرارت دادن و تبخیر تا دماي 180 درجه سانتیگراد در ظرف نمونه باقی میمانند. طبقهبندي آبها از نظر مواد جامد محلول شامل وضعیت عالی با غلظت کمتر از 300 میلیگرم در لیتر، خوب با غلظت بین 300-600 میلیگرم در لیتر، متوسط با غلظت 600-900 میلیگرم در لیتر و ضعیف با غلظت
900-1200 میلیگرم در لیتر میباشد.

اکسیژن محلول( (DO4
منشا حیات آبزیان اکسیژن محلول در آب بوده که میزان نگهداشت اکسیژن در آب متناسب با میزان درجه حرارت بوده و هر قدر دماي آب بیشتر شود ظرفیت جذب اکسیژن کم شده و از سوي دیگر با اضافه شدن مواد آلی به آب رشد گیاهان آبزي تسریع شده و فعالیت میکروارگانیسمهاي هوازي افزایش یافته و در این فرایند مقدار زیادي از اکسیژن محلول مصرف میشود.معمولا اکسیژن محلول در نمونههاي آب توسط دستگاه اکسیژنمتر دیجیتالی اندازهگیري میشوند و برحسب میلی گرم بر لیتر گزارش میشوند.

اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی((BOD55
BODمقدار اکسیژن موردنیاز باکتريها بوده که تحت شرایط هوازي، مواد آلی قابل تجزیه شدن را تجزیه کنند که در آزمایشها براي تعیین شدت آلودگی آبها مورد استفاده قرار میگیرد. روش مانومتریک در اندازهگیري BODبا استفاده از دستگاه مانومتریک تحت شرایط کنترل شده آزمایشگاهی با روش استاندارد رقیقسازي مقایسه و منجر به حصول نتایج با دقت بالا میگردد. در آزمایشات تعیین BODبایستی نمونه را از مجاورت با هوا حفظ کرد تا میزان اکسیژن محلول در آب تغییر نکند. معمولا آزمایش BODدر 20 درجه سانتیگراد در مدت 5 روز انجام شود و نتیجه را به صورت BOD5نشان میدهند که بر حسب میلیگرم بر
لیتر بیان میشود.

اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD1)
نیاز شیمیایی اکسیژن، مقدار اکسیژن مورد نیاز براي اکسیداسیون شیمیایی کامل مواد آلی قابل اکسیداسیون موجود در یک نمونه آب بوده که یکی از متداولترین آزمایشات براي تعیین شدت آلودگی فاضلابها و مقدار مواد آلی آبهاي طبیعی میباشدکه بر حسب میلیگرم بر لیتر بیان میشود.عموما CODفاضلابهاي صنعتی از BODآن بیشتر است چون مقدار ترکیباتی که بهصورت بیولوژیکی اکسیده میشوند بیشتر است.براي اندازهگیري CODاز روش تقطیر برگشتی باز استفاده میشود.

خطر مصرف کودها
در این مطالعه براي برآورد آلایندگی کودهاي نیتروژنه از شاخص خطر کودهاي نیتروژنه((SLNR استفاده میشود که با توجه به سه عامل میزان مصرف کودهاي نیتروژنه، تکرار دفعات مصرف و نوع کود مصرفی که در تولید نیشکر بعلت غیرمحرك بودن کود فسفات و محرك بودن کود نیتروژن خطر مصرف کود نیتروژن حساب شده و مقداري از این در ساقه نیشکر وارد کارخانه فرآوري شده که به ازاي 765 کیلوگرم ساقه نیشکر خروجی از مزارع یک کیلوگرم نیتروژن خالص خارج میگردد (سامی و همکاران، (2014، مقداري نیز توسط آتش زدن نیشکر در هنگام برداشت آن تبدیل به گاز نیتروژن شده که به ازاي هر یک کیلو گرم بقایاي اتیش زده شده 5/7 گرم اکسید نیتروژن تولید شده که جهت محاسبه نیترژن خالص باید این هم ارز در مقدار وزن مولکولی نیترژ ضرب گردیده تا مقدار نیتروژن خالص در دود بقایا معلوم گردد(کاستلانوس2، (2014 و مقداري از آن نیز توسط آب شستشو و وارد آبها شده که با محاسبه این سه مقدار میزان آلایندگی کودهاي نیتروژنه مورد ارزیابی قرار گرفتند (سامی، .(1389

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید