بخشی از مقاله
طراحي و ساخت مالچ هاي سنتزي زيست سازگار با استفاده ازامکانات بومي مناطق ايران در کنترل فرسايش بادي و کانون هاي ريزگرد
چکيده :
تکيه بر دانش نوين مهندسي در کنترل فرسايش بادي و جلوگيري از شکل گيري گرد و غبار و ميتواند در ارتقاي سرعت و کيفيت اقدامات تثبيت شن - هاي روان و رفع معضلات فرامنطقه اي ريزگردها نقشي بسزا و موثرتر از روش هاي سنتي ايفا نمايد. طراحي و ساخت مالچ هاي سنتزي زيست سازگار با استفاده از منابع زيستي و تکنولوژيهاي بومي مناطق کويري به عنوان يک راهکار عملياتي در تفويض فعاليت هاي دولتي به تشکل هاي مردم نهاد، علاوه بر افزايش بهروري، سطح زندگي مردمان مناطق کويري را بهبود بخشيده و از وسعت اثرات مخرب کوتاه مدت و درازمدت ريزگردها بر سلامت همه گروه هاي سني جامعه خواهد کاست .
در روشي جديد براي مبارزه با پديده گردوغبار و حرکت شن هاي روان ، ترکيبي زيست سازگار با قابليت ژل شوندگي تکرار پذير از منابع سلولزي محلي طراحي و توليد شد که به عنوان يک جايگزين طبيعي و ارزان قيمت تر نسبت به مالچ هاي نفتي ميتواند به شيوه اي بسيار آسان و سريع در فرايندهاي تثبيت بکار گرفته شود. اين ترکيب به دليل سازگاري کامل با طبيعت ، به صورت نوعي پيوند دهنده زيستي باعث اتصال و بهم چسبيدن ذرات شن و خاک شده و بدون آسيب زدن به بافت طبيعي محيط ، آب و مواد مغذي مورد نياز گياهان و درختچه هاي بياباني را براي مدت هاي طولاني حفظ و نگهداري مينمايد تا شرايط براي کاشت گياهان و درختچه هاي بياباني مناسب تر شده و برقراري مجدد چرخه هاي زيستي در خاک بارور شده تسريع گردد. از آنجا که توليد اين ترکيبات در مکان هاي نزديک به مناطق بياباني انجام ميشود علاوه بر کاهش ٣٠ درصدي در هزينه هاي مالچ پاشي سنتي، سرعت تثبيت به دو برابر افزايش يافته و ضمن ايجاد مشاغل محلي و بکارگيري افراد بومي، ميتواند از خسارت هاي هنگفت به اقتصاد، زيرساخت هاي صنعتي، کشاورزي و سلامت افراد کشور جلوگيري نمايد.
کلمات کليدي :مالچ هاي سنتزي زيست سازگار، فرسايش بادي، گرد و غبار، شن هاي روان ، ريزگرد
.1 مقدمه
فرسايش بادي و آسيب هاي زيست محيطي در مناطق بياباني به عنوان يک معضل رو به تزايد آثار مخرب متعدد اقتصادي، سياسي، اجتماعي و فرهنگي را باعث شده و مناطق مسکوني، تاسيسات زيربنايي صنعتي، اراضي کشاورزي، راه هاي ارتباطي و منابع زيستي کشورها را به نابودي کامل مي کشاند. حضور ذرات جامد به صورت معلق در جو زمين و تراکم اين ذرات خسارت زا و خطرناک است . آثار کوتاه مدت ريزگردها بيشتر شامل حساسيت چشم ها، بيني و حلق ، عفونت هاي دستگاه تنفسي، سردرد، تهوع و واکنش آلرژيک است . اما در درازمدت بيمارهاي مزمن تنفسي، سرطان ريه ، بيماري قلبي و حتي آسيب به ساير ارگان هاي بدن را ايجاد مينمايد .
تلاشهاي بين المللي، فعاليت هاي سازمان ملل متحد و پيوستن ١٧٠ کشور دنيا به کنوانسيون بيابانزدايي در سال ٢٠٠٢ نشان از گستردگي اين بحران دارد.
سياست گذاري، تحقيقات علمي، اقدامات محلي موثر، ابداع راهکارهاي کارآمدتر و ارتقاء فعاليت هاي احياء و اقدامات پيشگيرانه صورت طرح هاي نوآورانه و هم افزايي فعاليت هاي حمايتي بين المللي مهم ترين اهداف اين کنوانسيون معرفي شده است . اولين فعاليت هاي مبتکرانه ايرانيان براي کنترل فرسايش بادي و حرکت شن هاي روان ، ابداع و اجراي مالچ پاشي نفتي در عرصه هاي بياباني بوده است . با پيشرفت تکنولوژي و افزايش مصرف فراورده هاي نفتي امروزه ديگر مالچ هاي نفتي ديگر ترکيباتي پسماند محسوب نشده و به فراورده هاي ارزشمندتر تبديل ميشوند بطوري که بکارگيري آن در فرايند تثبيت را با ابهامات زيادي مواجه نموده است . عليرغم تخصيص اعتبارات قابل توجه ملي براي مالچ پاشي، به دليل عدم پيش بيني قيمت مالچ و اجبار وزارت نفت براي ارائه دستوري و تحويل مجاني اين فراورده به سازمانهاي مسئول ، پالايشگاههاي توليدکننده از تحويل مالچ امتناع ورزيده و فروش آن در بازار داخلي و يا جهاني به شکل محصولات قيري متنوع از جذابيت اقتصادي بسيار بيشتري براي آنها برخوردار بوده است . در واقع با وارد نمودن قيمت مالچ نفتي در هزينه ها، بودجه مورد نياز براي برنامه هاي تثبيت عملا دو برابر خواهد شد. از طرف ديگر مشکلات زيست محيطي ناشي از بکارگيري مالچ هاي نفتي ضرورت استفاده از ترکيبات و روش هاي کارآمدتر و ارزان تر را بسيار ضروري نموده است [٦].
٢. اهميت طرح
تکنيک هاي مالچ پاشي با استفاده از ترکيبات متنوع آلي و معدني به طور گسترده اي در دنيا توسط بسياري از دانشمندان و محققان مورد بررسي قرار گرفته است [٢، ٣و ٥]. با تحول در شيوه هاي تثبيت و استفاده از مواد، ترکيبات جديد و تکنولوژيهاي برتر علاوه بر حفظ منابع آب ، خاک، محيط زيست ، افزايش حاصلخيزي و بهبود شرايط بهداشتي، اقليمي و زيستي افراد جامعه ، ميتوان از آن به عنوان فرصتي براي صدور تکنولوژي به کشورهاي کويري دنيا استفاده نمود. در سطح دنيا و کشورهاي در معرض خطر، راه کارهاي چندان مناسبي براي مبارزه فروسايي زمين و فرسايش بادي عموميت نيافته و افزايش قيمت نفت و همچنين عدم دسترسي بسياري از کشورهاي دنيا به مالچ هاي نفتي امکان استفاده از مالچ هاي نفتي را تقريبا کهنه و غير عملي نموده است . لذا دستيابي به روش ها و مواد پيشرفته جايگزين و ارزان قيمت از اهميت فوق العاده اي برخوردار بوده و تاثيري بسزا در بهبود شرايط اقليمي و آب وهوايي کل دنيا و حفظ سلامت و بهداشت جوامع انساني از خود به جاي خواهد گذارد. شيوه هاي عمده بيابان زدايي را مي توان در دو چارچوب عمده شامل اقدامات بيولوژيک و اقدامات ترکيبي مهندسي و بيولوژيک دسته بندي نمود بازده و عملکرد هر کدام از اين اقدامات بستگي به شرايط خاص هر منطقه ، امکانات ، اهميت اقتصادي، ميزان بارندگي، نوع و جنس خاک، عوارض طبيعي و ديگر ويژگيهاي منطقه دارد. فعاليت هاي مبارزه با بيابان همگي با هدف تثبيت شن هاي روان و مهار طوفان هاي گردوغبار و همچنين تامين شرايط لازم براي رشد گياهان مناسب در کوير صورت مي گيرد. اقدامات مختلف صورت گرفته نهايتا بايد به تغيير اقليم منطقه منجر شده و شرايط طبيعي رشد و نمو گياهان و زندگي جانوران را برقرار نمايد. در اکوسيستم کوير تغييرات شديد آب و هوايي به همراه کمبود رطوبت ، نقصان نزولات جوي و بادهاي شديد به مرور زمان باعث تضعيف خاک و از بين رفتن قدرت باروري و نهايتا شکل گيري شن زارهاي بدون پوشش ميگردد که به سرعت با باد به مناطق ديگر دست درازي کرده و باعث گسترش کوير مي شوند. از آنجا که منشاء بسياري از فرايندهاي بياباني شدن به فعاليتهاي انساني نسبت داده ميشود و اقداماتي مانند فعاليتهاي صنعتي و آلودگي هوا، استفاده بيرويه از منابع آب ، خاک و مراتع و بسياري لطمات زيست محيطي ديگر باعث نابودي قدرت باروري زمين گرديده به نظر ميرسد که مهمترين نکته در تمامي اقدامات مبارزه با بيابان بايد بازگرداندن قدرت باروري خاک و کمک به شکل گيري گياه خاک باشد. به مفهوم کامل تر فقر کربن در بيابان آغاز شکل گيري تمامي معضلات زيست محيطي، اقتصادي و حتي اجتماعي و فرهنگي در بيابان و حاشيه هاي آن تا هزاران کيلومتر آنسوتر مي گردد. روش هاي متداول در بيابان زدايي مانند مالچ پاشي نفتي، سنگ چيني و ريختن قلوه سنگ هاي تثبيت کننده و يا ايجاد بادشکن تنها باعث تثبيت موقت شن هاي روان و ريزگردها شده و تنها با کاشت درختچه هاي مناسب فرايند احياء و بارورسازي خاک مجددا آغاز و تقويت مي شود. هيچکدام از روش هاي تثبيت موقت شن در تقويت گياه خاک و ترسيب کربن نقش نداشته و طراحي روش - هاي جديدي که همراه با فرايند تثبيت شن به تقويت خاک و فراهم نمودن مواد مغذي براي رشد گياهان نيز کمک کند امري ضروري بوده و ميتواند باعث افزايش اثربخشي کشت گونه هاي گياهي گردد.
در پروژه حاضر با تکيه بر دانش مهندسي کامپوزيت هاي طبيعي و زيست سازگار، روش هاي پيشرفته تر و در عين حال اقتصاديتري براي تثبيت شن و ريزگردها ارائه شده است . در اين طرح از يک محلول پايه آبي حاوي مقادير قابل توجهي مواد مغذي رشد به صورت همزمان براي تثبيت ريزگردها و شن هاي روان استفاده ميشود که شرايط مناسب و مساعدتري براي رشد گياهان فراهم نموده و به عنوان يک جايگزين طبيعي و ارزان قيمت تر نسبت به مالچ هاي نفتي ميتواند به شيوه اي بسيار آسان تر و سريع تر در مديريت بيابان زدايي و پديده ريزگردها بکار گرفته شود.
در شکل ١کانون هاي شکل گيري ريزگردهاي ورودي به ايران از سمت کشورهاي عربي نشان داده شده است .
شکل ١.کانون هاي شکل گيري ريزگردهاي ورودي به ايران
٣. مواد و روش ساخت
ترکيبات زيست سازگار تثبيت کننده از طريق غنيسازي شيميايي باقيمانده هاي سلولزي و تبديل آن ها به ترکيبات داراي قابليت ژل شدن در آب تهيه شد.
پليمر زيست سازگار در طي واکنش هاي تراکمي ترکيبات پايه سلولزي با ترکيبات نيتروژن دار به روش پليمريزاسيون امولسيوني ساخته شد. سلولز اصلاح شده پس از خشک شدن به ترکيبي با حفظ قابليت ژل شوندگي ولي در عين حال نامحلول در آب مطابق شکل ٢تبديل ميشود.
شکل ٢ .ترکيب زيست سازگار پايه سلولزي با قابليت ژل شوندگي
اين ترکيب به صورت نوعي پيونددهنده زيستي باعث اتصال و بهم چسبيدن ذرات شن و خاک شده و بدون آسيب زدن به بافت طبيعي محيط ، آب و مواد مغذي مورد نياز گياهان و درختچه هاي مقاوم را براي مدتهاي طولاني حفظ مي نمايد. ساختار مولکولي ترکيب تثبيت و تغذيه در شکل ٣ نشان داده شده است .
ترکيب توليد شده به صورت ماده اي بيخطر و دوستار محيط زيست ، با استفاده از افشانه بر روي سطح خاک و شن هاي روان پاشيده شده و به سرعت ذرات خاک و شن را به همديگر متصل نموده و يک سطح محکم و مقاوم در برابر آفتاب و باد را به وجود مي آورد. ترکيب تثيبت و تغذيه ميتواند با ايجاد يک کامپوزيت طبيعي ضمن انجام فرايندهاي برگشت پذير ژلاتيني شدن با جذب سريع آب و رهاسازي آرام آن ، مانع از هدر رفت سريع آب به صورت سيلاب و يا تبخير شده از شسته شدن آبرفت ها و خاک ضعيف مناطق بياباني جلوگيري نمايد.
شکل ٣.ساختار مولکولي ترکيب تثبيت و تغذيه
