بخشی از مقاله
مقدمه
استحصال، بهره برداری، پالایش، ذخیره و انتقال فرآوردههای منابع نفتی به خصوص در کشور نفت خیز ایران با مشکلات متعدد زیست محیطی روبروست. نشت آلایندگی هیدروکربنی در طول ذخیره سازی مخازن، پرکردن نفتکشها و تصادف کانتینرهای در حال ترابری یک رویداد متداول محسوب میشود. بدینسان، افزایش روزافزون نگرانی در مورد آلودگیها، تمهیدات زیست محیطی و صنعتی خاص را میطلبد و نیازمند جستجو و یافتن تکنیکهای جدید حذف یا کاهش آنهاست - اینام، . - 2005
در سال 1988، نشت بنزین از یک پایانه نفتی در ایندیانای آمریکا گزارش شد که این پایانه با گنجایش - 50 100 هزار بشکه بر روی یک سفره آب زیرزمینی با رسوبات ماسه و شن ریز که تامین کننده آب شهری بود، بنا شده بود - ابراهیمی، . - 1388 در همین سال، آژانس حفاظت محیط زیست تخمین زد که حدود 3 تا 5 میلیون مخزن زیرزمینی سوخت در ایالت متحده وجود دارد که هر ساله نشت از آنها 0/01 افزایش مییابد - ابراهیمی و همکاران، . - 1388 در کشور ایران، برای مثال در دی ماه 1388یک چاه نفت در منطقه مارون خوزستان نشت کرد و در اثر آن حدود20 هزار بشکه نفت وارد منطقه شد و بیش از 100 هزار هکتار زمین را آلوده کرد - راهپیما سروستانی، . - 1389 به خصوص بنزین و نفت خام که در اماکن عمومی تخلیه میشوند، تاثیر بسیاری بر جنبه-های گوناگون زندگی، سلامت و محیط زیست دارند.
نانو تکنولوژی یک فناوری نوظهور است که در زمینههای مختلف علوم و صنایع، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به نظر میرسد، نانو مواد موثر مختلف، آلودگیهای زیست محیطی متعدد را با روشهای پایدارتر و سرعت بیشتری برطرف کند. واژه نانوذره برای ذره با ابعاد کمتر از 100نانومتر استفاده میشود. اندازه کوچک و نسبت سطح به حجم بالا از مشخصاتی است که میتواند برای پاکسازی منطقه از ضایعات خطرناک و کاهش آلودگی مفید باشد - کوک، . - 2009 نانوذرات رس، مواد معدنی مهمی هستند که به واسطه خصوصیات جذب سطحی فوق العاده، به طور گسترده در کاربردهای محیطی استفاده میشوند - لی و همکاران، . - 2003 از آنجایی که این ذرات زیست تخریب پذیر بوده و از منابع طبیعی ایجاد میشوند، ادعا میشود که اثر سوء ناچیز بر محیط زیست و سلامتی بشر خواهند داشت - شرفی ماسوله و همکاران، . - 2010
خاک رس یک پالایشگر طبیعی و توانا در کاهش بسیاری از آلایندههاست. کانیهای رسی از مهمترین اجزای معدنی خاک هستند که با داشتن CEC بالا و با توجه به قدرت جذب قابل توجه، به طور گستردهای در برنامه-های کاربردی محیط زیست مورد توجه قرار میگیرند - لی و همکاران، . - 2003 نانو رسها موادی با ماهیت رس-های طبیعی هستند که از سیلیکاتهای آلومینیوم ساخته شده و دارای ساختاری با صفحات کوچک و نامنظم در حدود یک نانومتر و قطر چند صد نانومتری میباشند. ساختار کریستالی آنها سبب حفظ رطوبت، افزایش استحکام و ثبات ابعادی در ذره میشود - کنعانی زاده و همکاران، . - 2011 در این راستا، هدف از انجام این پژوهش، مقدار TPH1 باقیمانده در ستونهای حاوی خاکهای با درصدهای مختلف نانورس، در اثر عبور آلاینده نفت سفید با غلظت های مختلف در شرایط ضربه مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روشها
در این پژوهش منطقه اطراف رودخانه زیارت واقع در استان گلستان برای برداشت خاک سبک بافت انتخاب و نمونهها جمع آوری شد. پس از همگن سازی خاکهای مذکور، نمونهها هوا خشک و از الک 2 میلیمتری گذرانده شدند و برخی از ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مانند بافت خاک به روش هیدرومتری - کارتر، - 1993، وزن مخصوص ظاهری به روش سیلندر - براشر و همکاران، - 1966 و وزن مخصوص حقیقی به روش پیکنومتر، اسیدیته عصاره اشباع توسط دستگاه پی اچ متر، هدایت الکتریکی عصاره اشباع توسط دستگاه هدایت سنج - پیج و همکاران، - 1987 و درصد تخلخل خاک با استفاده از جرم مخصوص ظاهری و حقیقی خاک اندازه گیری شد.
آلایندهی هیدروکربنی در این پژوهش، نفت سفید انتخاب شد که به دلیل فراوانی و پرمصرف بودن این آلاینده در کشور ایران بود. نفت سفید یا کروزن2 ، برشی از نفت خام است که حدود نقطه جوش آن 180 تا 275 درجه سلسیوس می باشد. قسمت اعظم نفت سفید شامل هیدروکربورهایی است که مولکول آنها دارای 11تا 15 اتم کربن است. این مطالعه بصورت پایلوت و در محیط آزمایشگاه صورت گرفت. برای مطالعه انتقال آلایندهها در محیط متخلخل خاک، سیلندرهایی شامل ستون های پی وی سی با طول 30 سانتیمتر و قطر 10 سانتیمتر، با 5 سانتی متر فیلتر کنترل کننده خروج زه آب به صورت شن و ماسه و توری مشبک نازک تعبیه شد. نانو پودر رس مونتمویلونایت از شرکت نانو مواد ثانی واقع در مشهد خریداری شد.
پودر نانورس به صورت همگن با خاک الک شده مخلوط شد. تیمارهای نانورس به کار برده شده با درصدهای 6،4،2،0 درصد وزنی در سه تکرار بود. به منظور همگنسازی محیط متخلخل خاک، با توجه به مقدار محاسبه شده وزن مخصوص ظاهری خاک، سیلندرهای مذکور را به ارتفاعهایی مشخص تقسیم و با در نظر گرفتن ارتفاع و جرم مخصوص ظاهری بدست آمده، وزن مشخصی از مخلوط خاک و نانورس را درون سیلندر ریخته و با ضربههایی آرام با پتک چوبی کوچک، خاک به وزن مخصوص معین مورد نظر رسانده شد.
در این پژوهش 48 سیلندر برای بررسی اثر متقابل آلاینده نفت سفید و نانورس در نظر گرفته شد و سپس تیمارهای آلودگی با 4 نسبت آلاینده و آب:0-100، 30-70، 50-50، 70-30 در سه بخش با فاصله 24 ساعت با شرایط ضربه و هر بار به میزان یک حجم منفذی، با توجه به تخلخل کل محاسبه شده، از بالا به ستون خاک اضافه شد و به هر بخش افزوده شده 24 ساعت زمان داده تا با خاک واکنش دهد و زهآب خروجی از انتهای ستون جمع آوری شد. مقدار کل آلاینده هیدروکربنی خاک طبق روش استاندارد آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا - EPA., 2000 - محاسبه شد.
نتایج و بحث
نتایج اندازهگیری خصوصیات خاک مورد مطالعه در جدول 1 نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود، خاک مورد نظر دارای بافت لوم شنی - با چیزی حدود 70 درصد شن - بود. با توجه به وزن مخصوص ظاهری و حقیقی به صورت خاک سبک بافت و از نظر اسیدیته در محدوده خنثی بود. تخلخل خاک 52 درصد بوده، همچنین هدایت الکتریکی خاک نشان داد که این خاک شوری کمی داشته و در محدوده خاکهای شور نبود.
