بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مهمترین مشکلات در کشورهای خاورمیانه به خصوص ایران، ایجاد طوفانهای گرد وغبار است که کنترل این پدیده بسیار ضروری و حائز اهمیت میباشد. روشهای مرسوم برای کاهش طوفان گرد و غبار - به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک - تثبیت کانون مولد ریزگرد با استفاده از پلیمرهای شیمیایی و محصولات نفتی بوده است که در شرایط موجود، با توجه به هزینه بالای آنها واختلاف نظر در خصوص اثرات زیست محیطی مقرون به صرفه نمیباشد.
بنابراین با توجه به مشکلات این نوع خاکپوشها، استفاده از پلیمرهای زیستی جهت تثبیت ریزگردها در سالهای اخیر بعنوان جایگزین مناسب توصیه شده است. هدف از این مطالعه ارزیابی رفتار خاکپوشهای زیستی با پایههای مختلف به عنوان تثبیت کننده گرد و غبار، در شرایط آزمایشگاهی و همچنین تعیین شرایط بهینه افزایش ماندگاری تاثیر آنها در خاک میباشد.
به منظور بررسی اثر این خاکپوشها در تثبیت ریزگردها پارامترهای مختلفی از جمله تنشهای نور و دما بر قوام خاکدانهها و ارزیابی کیفی تغییرات گروههای عاملی تیمارهای خاکپوش با روش طیف سنجی مادون قرمز - - FTIR، مقاومت فشاری و تعیین مقاومت در برابر فرسایش بادی در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از شبیه ساز فرسایش بادی در سرعت 25/6 متر بر ثانیه به مدت 15 دقیقه انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که بر اساس آزمایشهای تونل باد، مقاومت فشاری و پایداری خاکدانهها، تیمارهای S4, S8, S9 بهتر از تیمارهای دیگر در کنترل ریزگرد در قسمت آزمایشگاهی عمل میکنندنتایج. آزمون صحرایی کاملاً متفاوت از آزمون آزمایشگاهی میباشد.
نتایج همپنین نشان داد که زمانی خاکپوش زیستی در سطح خاک پاشیده میشود قسمتی از آن در بین ذرات و قسمتی دیگر در سطح خاکدانه قرا میگیرد. بنابراین پیوند قوی واندروال، هیدروژنی و یونی بین سطح منفی ذرات رس و گروه پلی الکترولیت پلیمر تشکیل شده، که نتیجه آن افزایش مقاومت فشاری و مقاومت در برابر فرسایش باد در سرعت 25/6 میباشد. تیمار شاهد به دلیل نبودن پیوند بین ذرات خاک، مقاومت فشاری پایین بوده و خاک مستعد تولید ریزگرد است.همپنین نتایج این مطالعه نشان دهنده تفاوت فاحش در نتایج قسمت آزمایشگاهی و صحرایی را نشان میدهد.
.1 مقدمه
مطالعات نشان میدهد که به منظور کنترل فرسایش بادی و جلوگیری از حرکت ماسه و ایجاد ریز گرد، همواره نمیتوان از روش-های زیستی - توسعه پوشش گیاهی - استفاده نمود، بلکه تلفیقی از روشهای زیستی و مکانیکی بدین منظور لازم است بهویژه اگر کاهش هزینه اجرایی و نگهداری و افزایش سرعت اجرایی تثبیت خاک از اولویت برخوردار باشند، در این راستا باید اقدامات نوینی به کار بست.
استفاده از خاکپوشهای نفتی در کنترل فرسایش بادی و تثبیت خاک و بهویژه در سالهای اخیر استفاده از مواد مصنوعی، به منظور افزایش پایداری و قطر خاکدانهها و تثبیت خاک مورد توجه جدی قرار گرفته است
مواد مصنوعی باعث اتصال ذرات به یکدیگر شده و خاکدانههای درشتتری را ایجاد میکند و باعث افزایش پایداری خاکدانه میگردند. در واقع خاکپوشهای مصنوعی پس از رقیق شدن در آب، روی خاک پاشیده شده و در معرض هوا تشکیل شاخههای گسترده پلیمری میدهد که در نتیجه میتواند با ایجاد پیوند بین ذرات خاک، موجب افزایش مقاومت ذرات در مقابل فرسایش باشد. با این حال انتخاب یک ماده پلیمری به عنوان تثبیت کننده خاک در برابر فرسایش بادی امری ساده نبوده و مسائل مهمی در این مورد میبایستی مورد توجه و بررسی قرار گیرد که از آن جمله میتوان به تعیین موثرترین پلیمر در کنترل فرسایش بادی، بررسی موثر بودن آن در کنترل فرسایش آبی، میزان غلظت پاشش، چگونگی افزایش به خاک، اثر کیفیت خاک، دوام در برابر عوامل محیطی - تغییرات دما، اشعه ماوراء بنفش خورشید، مواد شیمیایی محلول در آب و.. - و نیز اثرات زیست محیطی آن اشاره نمود
با توجه به ویژگیهای مختلف پلیمرها به خصوص بیوپلیمرها، این مواد با اهداف و اشکال مختلف جهت افزایش نگهداری خاک و نیز کنترل ریزگرد مورد استفاده قرار میگیرند. یکی از پلیمرهایی که مورد توجه است پلیمر زیستی بوده که به صورت رزین جامد قابل پراکنش در آب عرضه میشود. در این تحقیق ارزیابی تاثیر پلیمرهای زیستی بر روی کنترل ریزگردها در خاکهای مختلف به صورت آزمایشگاهی و صحرایی مورد بررسی قرار گرفت.
.2 مواد و روش انجام تحقیق
آزمایشهای فیزیکو-شیمیایی
در این تحقیق ابتدا نسبت به تهیه نمونههای خاک مناسب برای آزمایش اقدام گردید. خاک به میزان کافی - حدود 2 تن - با بافت سبک از منطقه گرمسار استان سمنان برداشت و به آزمایشگاه منتقل گردید. تعیین درصد اجزاء رس، سیلت و شن به روش هیدرومتری - جی و بادر، - 1986، اسیدیته خاک در عصاره 1:1 خاک-آب مقطر توسط pH متر - مک لین، - 1982 هدایت الکتریکی در عصاره گل اشباع توسط هدایتسنج - میلر، - 2006 تعیین شد. کربنات کلسیم معادل با روش تیتراسیون - نلسون وسامرز، - 1982، کربن آلی با روش والکلی و بلاک اصلاح شده - نلسون و سامرز، - 1982 تعیین شد.
همچنین اندازهگیری کلسیم و منیزیم به روش کمپلکسومتری و تیتراسیون با EDTA، سدیم و پتاسیم قابل استفاده با استفاده از استات آمونیوم یک نرمال - نادسن و پترسون، - 1982 با استفاده از دستگاه فلیم فوتومتر اندازهگیری شد - هوسنر،;1986 هلمیک، . - 1986 برای اندازهگیری توزیع اندازه ذرات خاک، از دستگاه سونیک سیفتر1، ساخت امریکا استفاده شد. برای آزمایش مقاومت فشاری و پایداری خاکدانهها، از دستگاه نفوذسنج مدل - H-4134 - 2 استفاده شد.
آزمایش تونل باد
به این منظور یک تونل باد آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده در دانشگاه تربیت مدرس مورد استفاده قرار گرفت. این دستگاه مشابه با تونل باز از جنس پلکسی گلاس با ضخامت 6 میلیمتر با ابعاد 9/24 ×80×80 سانتیمترساخته است. کف تونل در بخش مرکزی به ابعاد 80×80 سانتیمتر به عنوان محل قرارگیری نمونهها در نظر گرفته شده است.
نمونههای آزمایشگاهی در ظرفهای فلزی به ابعاد 80×80 سانتیمتر تهیه شدند. پس از پر نمودن خاک رد شده از الک 2 میلی-متری - در هر سینی مقدار 23 کیلوگرم خاک - و صاف نمودن سطح خاک، خاکپوش مورد نظر به میزان 2 لیتر در متر مربع توسط یک پاشنده دستی روی نمونهها اسپری شد. نمونهها پس از آماده سازی، در محوطه آزاد به مدت 180 روز قرار داده شدند. شروع آزمایش با گذشت 48 ساعت و 180 روز پس از آماده سازی نمونهها انجام شد - شکل . - 1 با گذشت 48 ساعت تست مقاومت فشاری و طیف سنجی مادون قرمز از تیمارها انجام شد. به منظور ارزیابی تیمارها در برابر فرسایش بادی سرعت حداکثر 25/6 متر بر ثانبه با سرعت سنج هات ویر3 در محور مرکزی تونل - 30 سانتی متری - مد نظر قرار گرفت.
همچنین به منظور بررسی اثر باد با ضربات شن بر میزان فرسایش-پذیری تیمارهای مختلف، از همان خاک به عنوان ساینده استفاده شد. در ابتدای آزمایش از نمونه ها تست FTRI انجام گرفت و پس از 180 روز نمونهها در دستگاه تونل باد قرار گرفتند مقدار گرد و غبار با استفاده از دستگاه غبار سنج 4 - Model of HB3275-07 - در فاصله زمانی 15 دقیقه اندازهگیری شد. در انتها تیمارهایی که در برابر سرعت باد مقاومت داشتند برای تست پایداری خاکدانه و مقاومت فشاری همچنن FTRI, SEM انتخاب شدند. به منظور بررسی آماری تاثیر پلیمر بر میزان فرسایش در برابر باد، نتایج آزمایشات انجامشده در این بخش به صورت یک آزمایش فاکتوریل و آزمون توکی برای غبار تولید شده از سینیها با نرمافزار SPSS 21 مورد بررسی قرار گرفت.
