بخشی از مقاله
چکیده
امروزه به دلیل رشد روز افزون جمعیت از یک سو و کمبود منابع آب شرب از سوی دیگر استفاده از آب های بازیافتی رشد چشمگیری داشته است. استفاده از تالاب مصنوعی یکی از روشهای تصفیه فاضلاب است که پساب خروجی آن می تواند بدون مشکل وارد محیط زیست شده و یا در کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد. مسئله ی مهم در این گونه سیستم ها، آگاهی دقیق و شناخت صحیح از نوع گونه ی گیاهی مورد استفاده در سیستم می باشد.
در این پژوهش راندمان حذف مواد مغذی توسط گیاه جگن مورد بررسی قرار گرفته است تا امکان استفاده از این گیاه در سیستم تالاب مصنوعی مشخص شود. به این منظور برای این گونه گیاهی چهار سلول در نظر گرفته شد. شرایط در تمامی سلول ها کاملا یکسان بود، یک سلول نیز در نظ ر گرفته شد که دوره رشد خود را با آب معمولی طی کرد - سلول کنترل - . بعد از گذشت 6 ماه، از گیاه نمونه برداری شد و اندام روزمینی و زیرزمینی جداگانه مورد آزمایش قرار گرفت و راندمان حذف مواد مغذی مشخص شد. درصد حذف مواد مغذی توسط گیاه و توسط کل سیستم سلول برای جگن، به ترتیب %58/6N و%35/71 P، %73/64N و%56/25 P، بود.
-1 مقدمه
به طور کلی تالاب به زمین هایی اطلاق می شود که بیشتر اوقات یا در همه طول سال مرطوب بوده و در آب قرار دارند. در همه تالاب ها یک اصل کلی حکمفرما است که به علت مرطوب بودن خاک به مدت زیاد تغییرات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک در خواص خاک اتفاق می افتد به طوری که گیاهانی که در زمین های مرطوب نمی توانند رشد کنند از بین می روند. آب فراوان اهمیت زیادی در تشکیل و ازدیاد گیاهان و میکروارگانیسم های خاکدارد.
به همین دلیل تالاب ها نسبت به اکوسیستم های دیگر دارای فعالیت بیولوژیک بیشتری هستند و می توانند پارامتر های آلودهکنندهآب را توسط مکانیسم های مختلف حذف کنند. تالاب ها به طور معمول جهت تصفیه فاضلاب کشاورزی، صنعتی، شهری و شیرابه ناشی از دفع زباله و آب های جاری حاصل از توفان و باران به کار می روندمعمولاًبرایتصفیهفاضلابهایشهریوآبهایجاریغیرمتمرکزاستفادهازتالابها.به عنوان سیستم های کم هزینه با سرمایه گذاری کم، که از تکنولوژی و انرژی طبیعی استفاده می کنند، مناسب است.
در تالاب های مصنوعی انسان شرای طی را برای رشد گیاهان فراهم می آورد و گیاهان ریشه در خاک داشته و کنترل بهتری بر شرایطی از قبیل زمان ماند، نوع گیاه و نوع بستر دارد. این سیستم به دو نوعسطحی و زیرسطحی تقسیم می شود که در نوع سطحی سطح جریان سیال روی بستر خاک است و در نوع زیرسطحی سطح سیال زیر بستر خاک است.
محتویات نیزارهای مصنوعی در چهار بخش اصلی ذکر می شود که عبارتند از:بسترهایی با توان متفاوت در نگهداری آب، گیاهان سازش یافته با بسترهای غیرهوازی، ستونی از آب که وارد بستر می شود، میکروب های هوازی و بی هوازی2] و.[1 گیاهان مورد استفاده در یک سیست م طبیعی تصفیه پساب به طور کلی به دو دسته علفی و چوبی تقسیم می شوند.
گیاهان علفی آنهایی هستند که ساقه نرم و فاقد بافت چوبی دارند و اغلب یکساله هستند. براساس انواع شکل زندگی، گیاهان علفی تقسیم می شوند به گیاهان آبزی که به خاک یا لایه های رسوب متصل می شوند و آنهایی که به طور آزاد معلق اند. گونه های متصل شامل گونه های سطحی، گیاهان برگ دار شناور و گیاهان زیر سطحی می شوند. گیاهان سطحی گونه ای هستند که حداقل بخشی از شاخ و برگ آنها در بالای سطح آنها قرار دارد. انواع معروف این گیاهان شامل لویی1F0 وجگن2F1 هستند.
گونه هایسطحی معمولاً در آبهای کم عمق یا خاکهای اشباع یافت می شوند. گیاهان برگ دار شناور، برگهای شناور در سطح آب دارند اما به کف به وسیله ساقه های بلند اتصال دارند. این گونه معمولاً درآبهای کم عمق - حدود 12 تا 40 اینچ - یافت می شود.از انواع معمول این گونهنیلوفر آبی 3F2 است. گیاهان زیر سطحی آن گونه ای هستند که همه شاخ و برگ آنها در زیر آب قرار داردکه علف شاخی 4F3 نمونه ای از آن ها است. گیاهان آبزی شناور هم گونه ای هستند مانند عدسک آبی5F4 که روی سطح آب شناورند و هیچ اتصالی به لایه های زیرین ندارند.
گونه های چوبی به طور کلی به درختان - بلند تر از 20 فوت - و بوته ها - ft 20-3 - تقسیم می شوند .درختان و بوته ها به طور کلی در خاک های اشباع یافت می شوند البته با استثنائات کم که می توان آنها را در آبهای دائمی یافت. گونه های چوبی به کار رفته در این سیستم به طور کلی با خصوصیات شکل فیزیولوژیک مثل زانوها، ریشه های نابه جا، ریشه های نگهدارنده ، منفذهای باز و منبسط - که تبادل اکسیژن در شرایط اشباع و بی هوازی را ممکن می سازند - مشخص می شوند. بعضی از گونه های چوبی درخت و بوته معمول عبارتند ازافرا6F5 و بید 7F6 و اکالیپتوس8F7 اگر چه در تالاب های طبیعی گونه های چوبی جزء مهمی به حساب می آیند اما در سیستم مصنوعی به طور معمول استفاده نمی شوند.[3]
-1-1 نقش ماکروفیت ها در تالابهای مصنوعی وجود ماکروفیت ها یکی از آشکارترین ویژگیهای تالابهاست و حضور آنها در تالابهای مصنوعی از خاکها یا لاگونهای بدون پوشش تشخیص داده می شود. رشد ماکروفیت ها در تالابهای مصنوعی چندین ویژگی در رابطه با فرآیند تصفیه دارد که آنها را یک جز مهم از طراحی می کند.[4] وجود پوشش گیاهی در تالابهای مصنوعی، شدت آب را پخش می کند و کاهش می دهد این موضوع شرایط بهتری برای رسوب گذاری جامدات معلق ایجاد می کند و خطر دوباره معلق شدن را کاهش می دهد.
وجود ماکروفیت های بیرونی در واقع سرعت باد نزدیک سطح آب و خاک را در مقایسه با سرعت آن در بالای پوشش گیاهی کاهش می دهد5]و .[6 این مسئله شرایط مناسبی برای استقرار جامدات معلق ایجاد می کند و از معلق شدن آنها جلوگیری می کند، بنابراین حذف جامدات معلق در تالابهای مصنوعی با سطح آزاد آب، بهبود می یابد. به عبارت دیگر، سرعت پایین تر باد هوادهی در ستون های آب را کاهش می دهد.
ماکروفیت ها نفوذ نور به درون آب را کاهش می دهند و بنابراین رشد جلبک ها را محدود می کنند. انتظار می رود سایه ماکروفیت ها بر روی فیتوپلانکتون ها به ویژه در زیستگاههای کم عمق که پوشش ماکروفیت ها وسیع است، مهم باشد. در مورد ماکروفیت های شناور آزاد، از قبیل سنبل آبی یا عدس آبی، که می توانند به طور کامل سطح تالابها را بپوشانند، رشد جلبک به دلیل کمبود نور به حداقل می رسد. این موضوع در تالابهای مصنوعی مطلوب است و رشد فیتوپلانکتون به دلیل افزایش جامدات معلق در جریان خروجیاحساس نمی شود.
دیگر اثر مهم گیاهان عایقی است که این پوشش در طول زمستان به ویژه در مناطق معتدل و با اقلیم سرد فراهم می کند 6]و .[7 هنگامی که لایه لاشبرگ با برف پوشیده می شود یک عایق کامل ایجاد می کند[8]، این لایه همچنین در حفاظت خاک از یخ زدن در طول زمستان کمک می کند اما از طرف دیگر خاک را در طول بهار خنک تر نگه می دارد.این عایق به ویژه در تالابهای مصنوعی با جریان زیر سطحی مهم می باشد. در جریان عمودی تالابهای مصنوعی، جایی که آب به سطح بستر می رسد، وجود ماکروفیت ها به جلوگیری از مسدود شدن کمک می کنند.[9] حرکت گیاهان در نتیجه باد و غیره، سبب تصفیه آب توسط حفره های حلقوی ایجاد شده در سطح اطراف ساقه می شود.
-2 مواد و روشها
-1-2 آماده سازی سلول ها
برای گونه گیاهی انتخابی چهار سلول در نظر گرفته شد. شرایط در تمامی سلول ها کاملا یکسان بود،.یک سلول نیز برای گیاه در نظر گرفته شد که دوره رشد خود را با آب معمولی طی کرد - سلول کنترل - ، تا با مقایسه آن با میانگین نمونه ای که برای تصفیه پساب به کار رفت، اثر گیاه روی میزان تصفیه بهتر مشخص گردد. به منظور بررسی اثر خود سلول و مواد داخلی آن روی تصفیه، یک سلول بدون گیاه در نظر گرفته شد، که از خروجی این سلول در چند نوبت نمونه برداری شد تا میانگینی از غلظت مواد مغذی در آن بدست آید.
برای آماده سازی سلول ها ابتدا زمین از گیاهان و مواد زاید تخلیه شد سپس با گچ محل سلول ها به صورت مستطیل های 2 در 0/7 متر علامت گذاری شد و همه آنها به عمق 0/5 متر حفر گردید.بعد از انجام عملیات حفر یک لایه خاک نرم کف سلولها ریخته و طوری متراکم شد که شیب 1 درصد بدست آید، سپس اقدام به عایق بندی کف و دیواره های سلول ها به کمک پلاستیک ضخیم وگونی گردید.بعد از آن، داخل همه سلول ها با شن نخودی - 2-6 میلی متر - پر شد، در این مرحله لوله هایی جهت ورود آب به درون سلولها وکنترل مقدار افت سطح آب در سلول ها در قسمت ابتدایی سلول ها تعبیه شد.برای سلولی که بدون گیاه در نظر گرفته شد یک خروجی نیز قرار داده شد.
-2-2 کاشت گیاه
به منظور کشت گیاه داخل سلول ها، اوایل اسفند ماه از مناطقی که قبلا شناسایی شده بودند گیاهان به همراه ریزوم برداشت شدند و به محل طرح انتقال داده شدند. سپس داخل سلولها به فاصله 20 سانتی متر از یکدیگر و در عمق 20 سانتی متری کشت شدند. بعد از کشت گیاهان به مدت یک ماه همه سلول ها با آب معمولی آبیاری شدند و سپس به جز سه سلول اول به بقیه سلول ها پساب وارد شد.
