بخشی از مقاله
خلاصه
آلودگی خاكها به مواد نفتی یکی از مهترین مخاطرات زیست محیطی در سراسر جهان به شمار میآید. امروزه با گسترش صنعت نفت احتمال نشت مواد نفتی به داخل خاك و در نتیجه تغییر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی خاك زیاد است. تا به حال مطالعاتی بر روي تاثیر آلایندههاي نفتی بر روي خاكهاي درشت دانه انجام شده است، اما به دلیل رفتار پیچیده خاكهاي رسی در حضور سیال منفذي مطالعات کمتري بر روي آلودگی این نوع خاكها به مواد نفتی انجام گرفته است.
در این پژوهش، اثر آلاینده گازوئیل بر روي تراکم و تحکیم پذیري خاك رسی، مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور آزمایشهاي تراکم و تحکیم بر روي خاك رسی ایلیت تمیز و همچنین با درصدهاي مختلف آلودگی گازوییل، انجام شده است. نتایج نشان داد که با افزایش درصد آلاینده، وزن مخصوص خشک و رطوبت بهینه کاهش و میزان تحکیم پذیري افزایش مییابد.
.1 مقدمه
محیط زیست همواره در معرض آلودگیهاي مختلف، در اثر فعالیتهاي انسانها قرار دارد. یکی از مهم ترین این آلودگیها انتشار مواد نفتی به طبیعت است که میتواند منجر به آسیبهاي جبران ناپذیري شود. هر روزه مقدار زیادي مواد نفتی استخراج و به شکلهاي مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.
از این میزان چیزي در حدود 10 درصد به روشهاي مختلف از جمله حین حفاري و استخراج، حمل و نقل در خشکی و دریا، نشت از مخازن و لولههاي پوسیده وارد محیط زیست می شود.
آلایندههاي نفتی میتوانند خاك و حتی آبهاي زیر زمینی را آلوده کنند. علاوه بر آسیبهاي وارده بر محیط زیست امکان تغییر خصوصیات ژئوتکنیکی خاكهاي آلوده نیز وجود دارد.
یکی از پارامترهاي ژئوتکنیکی مهم خاكها میزان تراکم پذیري و نشست تحکیمی آنها تحت بارهاي وارده می باشد. آلوده شدن خاك می تواند باعث تغییر ویژگیهاي ژئوتکنیکی و آسیب به سازههاي متکی به خاك گردد. به عنوان مثال مخازن ذخیره سازي مواد نفتی باید داراي نشست محدودي باشند تا تركهاي بیش از اندازه در سطح منابع به وجود نیاید و از نشت منابع جلوگیري شود. در اثر آلوده شدن خاك ممکن است نشستهاي بیش از اندازهاي رخ دهد و باعث نشت از مخازن شود. مطابق با اعلام USEPA - سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده آمریکا - حدوداً از %25 مخازن این کشور مواد نفتی نشت می شود .
لذا ضروري است که اثر آلایندههاي نفتی بر خصوصیات ژئوتکنیکی خاك، مورد بررسی قرار گیرد. تابهحال روشهاي مختلفی براي پاکسازي و اصلاح خاكهاي آلوده معرفی شده است ولی در بسیاري از مواقع استفاده از این روشها به علت هزینه زیاد مقرون به صرفه نبوده و لذا شناخت رفتار ژئوتکنیکی این خاكها ضروري میباشد.
یکی از راههاي مناسب، استفاده از خاكهاي آلوده در سایر پروژههاي عمرانی همچون راهسازي، سدهاي خاکی و خاکریزها می باشد. براي استفاده از این خاكها در سایر پروژها باید به شناخت کافی از رفتار تراکم پذیري و تحکیمی این خاكها رسید. در این رابطه پژوهشهاي قابل توجهی به منظور بررسی تاثیر آلایندههاي نفتی بر پارامترهاي ژئوتکنیکی خاكهاي درشت دانه انجام شده است این در صورتی است که خاكهاي ریزدانه بسیار بیشتر تحت تاثیر سیال منفذي قرار میگیرند.
فانگ - 1997 - پارامتري را تحت عنوان شاخص حساسیت تعریف کرده که این شاخص براي انواع خاكها در محدوده صفر تا یک قرار دارد. این شاخص براي خاكهاي درشت دانه در محدودهي 0.01 تا 0.1 و براي خاك رس در محدودهي 0.6 تا 0.9 معرفی شده است .
لذا در این تحقیق در نظر است با استفاده از آزمایشهاي تراکم و تحکیم، اثر آلاینده گازوئیل که یکی از پرمصرفترین مشتقات نفتی میباشد، بر روي خاك رسی با چسبندگی بالا مورد بررسی قرار داده شود.
تا بحال پژوهشهاي محدودي در زمینه تراکمپذیري و نشست تحکیمی خاكها انجام گرفته است که هر کدام از آنها نتایج متفاوتی را گزارش کردهاند. Al-Sanad و همکاران - 1995 - به این نتیجه رسیدند که وزن مخصوص خشک ماکزیمم با آلوده شدن نمونهها به 2 و 4 درصد نفت خام افزایش مییابد و با افزایش بیشتر میزان آلاینده وزن مخصوص خشک ماکزیمم کاهش مییابد. آنها همچنین با انجام آزمایش تحکیم بر روي ماسه تمیز و آلوده شده به نفت خام سبک و سنگین دریافتند که نشست تحکیمی در اثر آلودگی افزایش مییابد
Meegoda و Ratnaweera - 1994 - بر روي قابلیت فشردگی خاكهاي چسبنده آلوده مطالعه کردند و معتقدند که نشست تحکیمی در اثر آلودگی افزایش مییابد .
خامه چیان و همکاران - 2007 - با انجام آزمایش تراکم، میزان تراکم پذیري خاكهاي ماسهاي و رسی آلوده به نفت خام را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان دهنده آن بود که با افزایش درصد آلودگی وزن مخصوص خشک و رطوبت بهینه کاهش مییابد .
خسروي و همکاران - 2013 - با انجام آزمایش تحکیم بر روي خاك رسی به این نتیجه رسیدند که با آلوده کردن خاك با گازوئیل میزان نشست تحکیمی خاك کاهش مییابد و همچنین شاخص تورم تغییر چندانی نمیکند Estabragh .[6] و همکارن - 2014 - یک سري آزمایش تحکیم بر روي دو نوع خاك رسی CL و CH آلوده به گلیسرول و اتانول انجام دادند و مشاهده کردند که نشست تحکیمی در همه حالات افزایش پیدا میکند
در این مطالعه به منظور درك بهتر رفتار تراکمپذیري و تحکیمی خاكهاي رسی آلوده، بر روي یک نوع کانی خالص رسی، آزمایشات لازم انجام گرفته شد.
2 خصوصیات اساسی خاك مصرفی و گازوئیل:
خاك ایلیت خالص که یکی از فراوان ترین انواع کانیهاي رسی میباشد، به عنوان خاك مورد مطالعه انتخاب گردید. دانه بندي خاك با استفاده از هیدرومتر و بر اساس استاندارد ASTM D422 انجام گرفته و منحنی دانه بندي در شکل 1 رسم گردیده است.
شکل – 1 منحنی دانه بندي خاك مورد مطالعه
سایر مشخات خاك بر اساس استاندارد ASTM مطالعه شده و در جدول شماره 1 آورده شده است. با توجه به نمودار دانه بندي و سایر مشخصات، نام خاك مورد مطالعه بر اساس استاندراد متحد CH - خاك رسی با چسبندگی زیاد - نامگذاري میگردد.
جدول – 1 مشخصات خاك مورد مطالعه
جدول – 2 مشخصات گازوئیل مورد استفاده
.3 نحوه آماده سازي نمونهها
براي یکسان بودن شرایط در آزمایش تحکیم، همهي نمونهها در یک وزن مخصوص مشخص ساخته شدند. از این رو حداکثر وزن مخصوص خشک خاك با وجود %20 گازوئیل، براي ساخت نمونهها در نظر گرفته شد.
براي انجام آزمایشهاي تراکم و تحکیم ابتدا خاك را در دماي 105 درجه سانتیگراد خشک کرده و در کیسههاي ضخیم پلاستیکی قرار داده و سپس به میزان 4، 8، 12، 16و20 درصد وزنی خشک خاك، براي آزمایش تراکم و به میزان 5، 10و20 درصد براي آزمایش تحکیم به نمونه ها گازوئیل اضافه گردید. سپس به صورت دستی نمونهها مخلوط شده تا کاملا به صورت همگن درآیند. سپس نمونههاي آماده شده براي به تعادل رسیدن و انجام فعل و انفعالات شیمیایی به مدت یک هفته در دماي محیط نگهداري شدند. نمونههاي آماده شده قبل و بعد از عمل آوري توزین میشدند تا از عدم تبخیر گازوئیل موجود در خاك اطمینان حاصل شود.
