بخشی از مقاله
چکیده
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 گرد و غبارها 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 S3, S4, S5, S6, S7,S8, S9, S10, S12, S14 بهتر از تیمارهای دیگر در کنترل گرد و غبار در قسمت آزمایشگاهی عمل میکنند. نتایج آزمون صحرایی کاملاً متفاوت از آزمون آزمایشگاهی میباشد.
مقدمه
مطالعات نشان میدهد که به منظور کنترل فرسایش بادی و جلوگیری از حرکت ماسه و ایجاد گرد و غبار، همواره نمیتوان از روشهای 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 غیره - 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 گرد و غبار 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 گرد و غبار در خاکهای مختلف به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روشها 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، اسیدیته خاک در عصاره 1:1 خاک-آب مقطر توسط pH متر - McLean, 1982 - هدایت الکتریکی در عصاره گل اشباع توسط هدایتسنج تعیین شد
کربنات کلسیم معادل با روش تیتراسیون - Nelson and Sommers, - 1982، کربن آلی با روش والکلی و بلاک اصلاح شده - Nelson and Sommers, 1982 - تعیین شد. برای اندازهگیری توزیع اندازه ذرات خاک، از دستگاه سونیک سیفتر1، ساخت امریکا استفاده شد. برای آزمایش مقاومت فشاری از دستگاه نفوذسنج مدل - H-4134 - 2 استفاده شد.
آزمایش تونل باد
نمونههای آزمایشگاهی در ظرفهای فلزی به ابعاد 80×80 سانتیمتر تهیه شدند. پس از پر نمودن خاک رد شده از الک 2 میلیمتری - 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. پس از 180 روز نمونهها در دستگاه تونل باد قرار گرفتند مقدار گرد و غبار با استفاده از دستگاه غبار سنج 3 - 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 با آزمون توکی برای غبار تولید شده از سینیها و با نرمافزار SPSS 21 مورد بررسی قرار گرفتند.
نتایج و بحث نتایج آزمایش تونل باد
بر اساس نتایج تجزیه آماری انجامشده مشاهده میشود که، تفاوت معنیداری بین تیمارهایS1,S2, S11,S13,S15,S16,S17 ,S18,S19 با شاهد در سطح 5 درصد وجود ندارد و همچنین بین تیمارهای S3, S4, S5, S6, S7,S8, S9, S10, S12, S14 و شاهد تفاوت معنیداری در سطح 5 درصد مشاهده میشود. لازم به توضیح است که پس از خشک شدن سطح خاک ماچپاشی شده، یک سطح کاملاً صاف بر روی خاک تشکیل شد که عاری از هرگونه درز و شکاف بوده و بهراحتی دچار گسیختگی نشد
بررسیها در این تحقیق نشان داد که به دلیل تغییر پیهاش در چند فرمولاسیون، امولسیون پلیمری تا عمق 2/2 تا 2/7 سانتیمتری نفوذ کرده، که بعد از خشک شدن تشکیل دولایه میدهد. لایه اول عاری از هرگونه درز و ترک بوده و سطح یکپارچهای را تشکیل میدهد این لایه ضخامتی کمتر از 0/5 سانتیمتر دارد زیر این لایه به دلیل کم بودن میزان پلیمر، تنها ذرات به یکدیگر متصل هستند و تراکم بالای زنجیره پلیمری که در لایه سطحی وجود دارد در اینجا دیده نمیشود که نسبت به لایه فوقانی راحتر قابل گسیختگی است در نهایت تیمارهای S3, S4, S5, S6, S7,S8, S9, S10, S12, S14 برای آزمودن پایداری خاکدانه و انتخاب سه تیمار برتر انتخاب شدند -
شکل 2 مقدار غبار ایجاد شده - میلیگرم بر مترمکعب - در 19 تیمار
نتایج آزمون مقاومت فشاری و پایداری خاکدانه
بر اساس نتایج تجزیه آماری بهدستآمده از پایداری خاکدانه مشاهده شد که بین تکرارها در سطح 1 درصد ازنظر آماری تفاوت معنیداری وجود ندارد اما بین خاکهای تیمار شده با خاکپوش تفاوت معنیداری در سطح 5 درصد از لحاظ پایداری
