بخشی از مقاله
چکیده
تاکنون روشهای زیادی برای رفع آلودگی ترکیبات نفتی از خاک ارائه شده است که یکی از مهمترین آنها، اصلاح زیستی به کمک میکروارگانیسمها میباشد. اما خاک با درصد بالای رس، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. روشی که در این مطالعه جهت پاکسازی خاکهای آلوده به هیدروکربنهای نفتی استفاده شد، خاکشویی میباشد. خاک رسی آلوده به مواد نفتی گرفته شده از انبار نفت باغین - با حدود %5 آلودگی نفتی - در ستونهایی ریخته شده و با چند نوع محلول شسته شد. محلول اول آب شهری به همراه نمکهای معدنی، محلول دوم یک محلول معدنی حاوی نمکهای مورد نیاز میکروبها همراه با میکروبهای تجزیه کننده مواد نفتی و محلول سوم شامل محلول معدنی حاوی نمکها، پودر شوینده تجاری و میکروبهای تجزیه کننده مواد نفتی بود. محلولها به ستون اضافه شده و هر دو روز یک بار خاک موجود در ستونها به هم زده میشد. فرآیند به مدت دو ماه ادامه یافت. محتویات خاک با دستگاه سوکسله استخراج شده و با مقایسه مواد نفتی استخراج شده در ابتدا و انتهای فرآیند درصد حذف ترکیبات نفتی از خاک تعیین شد. نتایج حاصل نشان داد که شستن خاک با محلول دوم منجر به حذف بیش از %62 از آلودگی نفتی خاک شد.
کلید واژه: حذف میکروبی، خاکشویی، آلایندههای نفتی، خاک رس، شوینده
-1 مقدمه
در کشور نفت خیزی همچون ایران، آلودگی خاک با ترکیبات نفتی یکی از مشکلات مهم زیست محیطی است. در میادین اکتشافی نفت، پالایشگاهها و ... به دلایلی از جمله نشت آلایندههای نفتی از مخازن نگهداری آنها، نشت از خطوط انتقال به دلیل پوسیدگی و خرابی لولههای انتقال فرآورده های نفتی و ...، خاک اطراف این مکانها دچار آلودگیهای نفتی میشود. در سالهای اخیر بررسی انتشار این آلودگیها و همچنین پاکسازی خاکهای آلوده به فرآوردههای نفتی یکی از حساسترین و حیاتیترین مسائل محیط زیستی به شمار میرود . - Abedi-Koupai, et al. 2007:242 - هیدروکربنهای خطی شامل آلکانها، آلکنها و آلکینها هستند که در این میان آلکانهای با طول متوسط از مهمترین آلایندههای موجود در خاک به شمار میروند، از طرفی تولیدات نفتی مانند سوخت دیزل، نفت سنگین و پسماندهای تقطیر از آلایندههای متداول خاکهای آلوده هستند . - Stroud, et al. 2008:474 -
روشهای متنوعی جهت پاک سازی خاکهای آلوده به نفت خام و سایر آلایندهها وجود دارد. به طور کلی این روشها در سه طبقه فیزیکی - مانند استخراج بخارات آلاینده از خاک - ، شیمیایی - مانند شستشوی خاک - و زیستی - مانند گیاه پالایی - تقسیم می شوند که گاه ممکن اسست ترکیبی از این روشها به کار گرفته شود. در گذشته بیشتر از روشهای فیزیکی و شیمیایی مانند استخراج با حلال، افزودن اکسیدکنندههای شیمیایی برای پاک سازی خاکهای آلوده استفاده میشد. در سال 2001 آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا - EPA - شستشوی خاک را تکنولوژی سالم کردن خاکهای آلوده به نفت شناخت. شستشوی خاک از سایر روشهای سالم سازی خاک سریعتر است . - Anderson, et al. 1999:89, Bhadari, et al. 1994:1151 -
شستشوی خاک میتواند برای حذف ترکیبات نفتی از ذرات بزرگ خاک مانند ماسه و شن استفاده شود. این روش اغلب برای ذرات ریز مانند سیلت - قطر ذرات 5 تا 75 میکرون - و رس - قطر ذرات کمتر از 5 میکرون - کمتر استفاده میشود که دلیل آن نیز جذب شدن ترکیبات نفتی بر سطح ذرات ریز به دلیل سطح ویژه بالای آنهاست. این پدیده جدا شدن ترکیبات نفتی را از خاک ضمن فرآیند شستشو با مشکل مواجه میکند. لذا خاکهای رسی به فرآیندهای بیشتری برای پاک سازی نیاز دارند. در مجموع، روش-های پاک سازی حرارتی، فیزیکی و شیمیایی آلایندههای نفتی به دلیل خواصی مانند پایین بودن حلالیت، غیر قطبی بودن و آب-گریز بودن همواره با مشکلاتی مواجه بودهاند. از طرفی با توجه به اینکه ذرات رسی 20 تا 50 درصد عمده خاکهای آلوده راتشکیل میدهند و پاکسازی آنها با روشهای فیزیکی و شیمیایی به راحتی ممکن نیست، نقش فرآیندهای زیست سالم سازی در حذف آلایندههای موجود در خاکهای ریز آشکار میشود - پرتوی نیا، نعیم پور . - 3:1387
خاک شویی از جمله روشهایی است که نه تنها جهت آلودگیهای نفتی بلکه برای فلزات سنگین نیز کاربرد دارد - Baziar, et al. .2013:456, Urum, et al. 2004:456 - این روش نسبت به روشهای بیولوژیکی معمول زمان کمتری نیاز داشته و به اندازه آن تحت تاثیر شرایط آب و هوایی نمیباشد. مطالعات نشان میدهد که این روش قابلیت انجام در محل و خارج از محل آلوده را دارا میباشد
. - US EPA 1998:133 - ساز و کار خاک شویی در حقیقت خارج سازی آلایندهها از درون خاک، با افزودن موادی خاص به آب شستشو میباشد.این مواد زمان تصفیه آلایندهها را نسبت به زمانی که فقط از آب جهت تصفیه استفاده میشود کاهش میدهند. افزودنیها شامل شورفاکتانتها، اسیدهای آلی و معدنی، هیدرواکسید سدیم و ... میباشند که میتوانند آلایندههای قابل انحلال را پاک سازی نمایند . - Abdul, et al. 1990:286 -
روش خاک شویی در خاکهای با نفوذپذیری بالا بازده بهتری دارد. انحلال پذیری آلایندهها و این نکته که آلاینده به طور کلی قابلیت انحلال بالایی در آب داشته باشد از نکات مهم در خاک شویی میباشد. استفاده از شویندهها جهت پاک سازی خاک سالها است که انجام میگیرد، ولی به علت مشکلات بسیار از جمله گرفتگی و کاهش نفوذپذیری و هدایت هیدرولیکی، پاک سازی در محل نیازمند تحقیقات بیشتری میباشد. این مشکلات ناشی از واکنش بین شویندهها و مواد آلی و رس و ژلهای شدن سطح خاک میباشد و به این علت که کاهش نفوذپذیری باعث کاهش میزان نفوذ مواد شوینده میشود، مدت پاک سازی افزایش یافته و بازده عملیات پایین میآید.
نفوذپذیری خاک از مهم ترین پارامترهای مورد نظر جهت انجام خاک شویی در محل میباشد که جهت انجام عملیات، قبل از شروع پاک سازی و با توجه به شرایط محل باید به طور دقیق مورد مطالعه قرار گیرد. مطالعات زیگنفوس و همکاران در سال 1987 نشان دادند که گرفتگی حفرات خاک در اثر استفاده از شویندهها از مهم ترین عوامل موثر بر بازده عملیات میباشد . - Ziegenfuss 1987 - مطالعات انجام شده توسط کینگزلی در سال 2004 نشان میدهد که پاک سازی خاکهای آلوده به ترکیبات نفتی با میزان آلودگی کمتر و ذرات درشت دانهتر در شرایط یکسان با بازده بالاتری نسبت به خاکهای دارای آلودگی بیشتر و ذرات ریز دانهتر انجام می-گیرد . - Mulligan, et al. 2003:269 -
بر اساس گزارشها، خاکهای آلوده به مواد نفتی میتوانند بازدهی 90% تا 98% در تصفیه با روش خاک شویی خارج از محل و محلول شستشوی اصلاح شده داشته باشند . - Lee, et al. 2004:319 - سورفاکتانتها ترکیبات دوگانه دوستی هستند، که باعث پراکنده شدن ترکیبات نفتی در آب شده و راحتتر در اختیار میکروارگانیسمها قرار می گیرند. در حال حاضر استفاده از شویندهها، کاربرد وسیعی در صنعت پیدا کرده است. در مصارف صنعتی اغلب شویندهها بر اساس باری که هنگام انحلال در آب pH خنثی دارند، طبقه بندی میشوند. که این طبقه بندی شامل شوینده-های آنیونی، کاتیونی، غیریونی و آمفوتری است. هر مولکول شوینده دارای یک بخش آب گریز و یک بخش آب دوست است.
