بخشی از مقاله
چکیده
در بیشتر نقاط ایران، دوره خشکی طولانی، کمبود بارش، گسترش شهرها، رشد جمعیت، نیاز به غذا و ارتقاء کیفی زندگی و توسعه کشاورزی برای بهره برداری بیشتر آب، سبب محدودیت کمی و کیفی در منابع آبی گردیده است. با توجه به مصرف 90 درصد آب در بخش کشاورزی و کاهش این رقم در آینده، کاربرد فاضلابهای تصفیه شده، باعث تغذیه مجدد سفره های آب زیرزمینی و کاهش بهره برداری از آنها، حفظ منابع آب و تأمین نیاز آبی می شود. فاضلابهای شهری دارای عناصر غذایی مورد نیاز گیاه بوده، مصرف انواع کودها را کاهش داده، با تأثیر بر محیط خاک ممکن است موجب شوری، سختی، کلوخه ای شدن و تنزل کیفیت خاک گردد که از نظر زیست محیطی و اقتصادی اهمیت دارند.
با توجه به تمرکز 20 درصد جمعیت کشور در تهران و حومه، کمبود شدید آب و حجم بسیار بالای فاضلابهای شهری، پژوهشی برای بررسی تأثیر پسابها بر کیفیت خاک اراضی کشاورزی جنوب تهران - شهر ری - در قالب طرح بلوک کامل تصادفی، شامل 3 تیمار - پساب تصفیه شده، تصفیه نشده و آب چاه - با سه تکرار اجرا شد. نمونه های خاک از اعماق -30 0 و 30-60 سانتی متر هر تیمار تهیه و آزمایشات تجزیه شیمیایی بر روی آنها انجام شد.
نتایج نشان داد آبیاری با پساب تصفیه نشده، موجب افزایش معنی دار عناصر غذایی خاک گردیده ولی آبیاری با پساب تصفیه شده باعث تفاوت معنی دار در مقایسه با سایر تیمارها نشد. با نظارت، کنترل و مدیریت مطلوب، استفاده از پسابهای تصفیه شده خروجی از تصفیه خانه اگر مطابق استاندارد باشد، جایگزین مناسبی برای آب آبیاری است و راهکاری برای کاهش آلودگی زیست محیطی در خاک، گیاه و منابع آب است.
مقدمه
در بسیاری از کشورهای خشک و نیمه خشک، منابع آبی با محدودیت مواجه است و این موضوع برنامه ریزان را بر آن داشته تا برای فراهم کردن منابع آبی جدید چاره اندیشی کنند که در اقتصاد و در توسعه کشاورزی مؤثر باشد. مصرف آب در ایران روزبروز افزایش می یابد و چون مقدار آب شیرین محدود است لذا تحقیقات در مورد کاربرد انواع آبهای نامتعارف و فاضلابها در آبیاری اراضی کشاورزی به خصوص تأثیر پساب ها بر کیفیت خاک، گیاه و محیط زیست اهمیت زیادی دارند.
استفاده از فاضلاب از هزاران سال قبل به عنوان منبع آبی در کشاورزی مطرح بوده است. از سال 1960 در کلیه ایالات آمریکا کاربرد فاضلاب تصفیه شده در کشاورزی و صنعت متداول گردید و از سال 1956 مصرف فاضلاب تصفیه شده در آبیاری زمین های کشاورزی کویت شروع و تا به حال ادامه یافته است.
در تحقیقی اثر پساب فاضلاب های شهری بر عملکرد تعدادی گیاه علوفه ای مطالعه شد نتایج نشان داد که تأثیر پساب در مقایسه با کاربرد کود شیمیایی نیترات آمونیوم از نقطه نظر تأمین نیاز گیاه قابل مقایسه است
استفاده از فاضلاب تصفیه شده به منظور آبیاری گیاهان زراعی در گوجه فرنگی بررسی و نتیجه گرفته شد که استفاده از پساب تصفیه شده فاضلاب های شهری برای آبیاری اراضی کشاورزی، باعث افزوده شدن بعضی از یون های قابل تبادل، املاح، مواد آلی و معدنی به خاک گردیده و بر خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آن تأثیر میگذارد
سودمندی روش های شیمیایی و فیزیکی را که در تصفیه فاضلاب به کار می روند بر حسب احتیاجات کیفی زراعی ارزیابی می شود، پساب خروجی تصفیه خانه فاضلابها بیشتر ازحد استانداردهای مجار برای امور زراعت است
در مناطق خشک و نیمه خشک که دمای هوا بالا، رطوبت نسبی کم، تبخیر و تعرق سالیانهنسبتاً زیاد است، مقدار املاح باقی مانده در لایه سطحی نیمرخ خاک، افزایش می یابد که بر خصوصیات و کیفیت خاک مؤثر است. تأثیر پذیری و واکنش خاک بستگی به کیفیت فاضلاب و درجه تصفیه آن دارد. استفاده از فاضلاب علاوه بر تأمین نیاز آبی گیاهان و صرفه جوئی در منابع آبی، یک منبع کودی بوده که سرشار از عناصر تغذیه ای مورد نیاز گیاه است
قبل از استفاده از فاضلاب برای کشاورزی بایستی بعضی از شاخص های و نمایه های فیزیکی و شیمیایی مهم آن ارزیابی شوند -1 نسبت جذب سدیمی - SAR - ، چون سدیم تبادلی بر خصوصیات فیزیکی به ویژه ساختمان خاک به علت پراکنده کردن ذرات خاک از یکدیگر و کاهش نفوذپذیری آب، ایجاد سله و سخت لایه سطحی و کمبود تهویه تأثیر نامطلوبی دارد. افزایش قابل توجه SAR در پساب خانگی منجر به کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک می گردد. سدیم موجود در فاضلاب در حین تصفیه باقی می ماند ولی کلسیم و منیزیم به وسیله فرآیند ترسیب از فاضلاب جدا می شوند لذا نسبت جذب سدیمی در پساب تصفیه شده در مقایسه با فاضلاب تصفیه نشده افزایش می یابد
شوری - EC - یا غلظت املاح، در SAR معینی با افزایش شوری، سرعت نفوذ آب در خاک افزوده می شود. اما وجود ذرات معلق معدنی و آلی - درجه کدورت و تیرگی رنگ - در فاضلاب تصفیه نشده می تواند نفوذپذیری و هدایت هیدرولیکی خاک را کاهش دهد و اثر نامطلوبی بر خواص فیزیکی خاک بگذارد - سپاسخواه و همکاران، . - 2011 استفاده مجدد از فاضلاب به جای آب آبیاری موجب بهبود نفوذپذیری، افزایش تخلخل و توسعه ساختمان اسفنجی در خاک شده است. فاضلاب حاصله از مصرف آب در زندگی، حدود 99 درصد محتوی آب و %1 مخلوطی از مواد معلق معدنی و آلی و گازها است
فاضلاب های شهری و خانگی %80 مواد آلی معلق داشته که محیط خاک به عنوان یک صافی مناسب از طریق بیولوژیکی در حذف آنها عمل می کند. ماده آلی موجب اصلاح ساختمان خاک می شود، اصلاح نفوذپذیری خاک نسبت به آب و هوا و بهبود شرایط زهکشی داخلی خاک از اثرات بالا بودن مواد جامد معلق و مواد آلی معلق در فاضلابها است
کاربرد فاضلاب شهری در اراضی کشاورزی موجب افزایش مقدار غلظت عناصر سنگین در خاک شده و با جذب آنها توسط ریشه گیاه، احتمال افزایش میزان و غلظت این عناصر در اندامهای گیاهی به طور چشمگیری وجود دارد
غلظت عناصر سنگین در خاک آبیاری شده با پساب فاضلاب بیشتر از خاک آبیاری شده با آب چاه است. زیادی نیترات و کادمیوم درخاک، سرطان زا بوده و استفاده دراز مدت انسان از گیاهان دارای غلظت بالای فلزات سنگین، سبب تجمع تدریجی این عناصر در بدن شده و به سیستم عصبی، کلیه ها آسیب رسانده و با ایجاد جهش تولید تومور می کند
هدایت الکتریکی و اسیدیته خاک پس از چهار سال آبیاری با فاضلاب کاهش یافت، هدایت الکتریکی، pH و نسبت جذب سدیمی با شوری آب مصرفی، ارتباط نزدیکی دارد
از راهکارهای موجود برای کاهش فشار بر روی منابع آب شیرین، استفاده مجدد از فاضلابهای تصفیه شده برای آبیاری اراضی است. با توجه به اینکه 80 درصد آب مصرفی شهروندان تهران به فاضلاب تبدیل شده و چون حجم فاضلاب های تولیدی بسیار زیاد است، استفاده از فاضلاب تصفیه شده برای امور کشاورزی، فضای سبز شهری و تغذیه آبهای زیر زمینی ضرورت دارد. با توجه به راه اندازی فاز اول تصفیه خانه جنوب تهران و استفاده از پساب تصفیه شده برای حدود 70 هکتار از اراضی مجاور آن، این تحقیق با هدف بررسی کاربرد پساب تصفیه شده شهری و تأثیر آن بر کیفیت خاک، در منطقه شهر ری در سال 1390 انجام شد.
مواد و روش ها
موقعیت جغرافیایی محل تحقیق واقع در جنوب تهران - منطقه شهرری - شامل َ51 23 تاَ51 35 طول شرقی و َ35 30تاَ35 37 عرض شمالی بوده که ارتفاع آن 1000 متر از سطح دریا است. جهت بررسی شرایط آب و هوائی منطقه از میانگین ده ساله امار و اطلاعات هواشناسی ایستگاه سینوپتیک تهران - مهرآباد - استفاده شده است. متوسط درجه حرارت سالیانه 13/5 درجه سانتی گراد، متوسط بارنگی سالیانه 232/35 میلی متر، طول دوره خشکی 7/5 ماه که براساس جدول تقسیمات اقلیمی آمبرژه، منطقه دارای اقلیم نیمه خشک با زمستان های نیمه سرد می باشد.
در این پژوهش، 3 منطقه که دارای شرایط ظاهری طبیعی و وضعیت بافتی نسبتا" یکسان و مشابهی بوده انتخاب گردیده است. برای سه نوع تیمار مختلف که شامل آبیاری با آب چاه، آبیاری با فاضلاب تصفیه نشده و آبیاری با آب تصفیه شده - از تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران - بوده آزمایش انجام شده است. برای هر تیمار 3 تکرار در نظر گرفته شد. در خاک هر مزرعه سه پروفیل قبل و بعد از اجرای طرح فوق الذکر حفر گردیده که از اعماق 0-30 و 30- 60 سانتی متری خاک توسط مته نمونه بردار خاک - اوگر - نمونه برداری شد. برای هر تیمار - 3 تکرار - فقط میانگین آزمایشات تجزیه خاک و آب ارائه شده است.
نمونه های خاک در آزمایشگاه در هوای آزاد خشک و بعد از خرد کردن مکانیکی کلوخه ها، ذرات خاک از الک 2 میلیمتری عبور داده شدند. برای تعیین بافت خاک از روش هیدرومتری، اسیدیته خاک به وسیله دستگاه pH متر دیجیتالی در عصاره اشباع خاک، شوری - EC - با استفاده از دستگاه هدایت الکتریکی سنج دیجیتالی، کربن آلی از روش سرد والکی-بلک، ازت کل از روش کجلدال، برای اندازه گیری فسفر از روش اولسن و با دستگاه اسپکتروفتومتر ، برای تعیین کلسیم و منیزیم از روش تیتراسیون، پتاسیم و سدیم با فیلم فتومتر و عناصر سنگین با دستگاه جذب اتمی اندازه گیری گردیدند. برای تجزیه و تحلیل نتایج اطلاعات حاصله از مراحل تحقیق از نرم افزار Exel و SPSS استفاده گردید.
نتایج و بحث
نتایج میانگین تجزیه بعضی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکهای مورد مطالعه قبل از اجرای تحقیق - عمق 0-35 سانتی متر - نشان داد، میزان رس 29-45 درصد، سیلت 33-40 درصد، شن 20-35 درصد، بافت لوم - لومی رسی، 7/5 - 7/7 pH، 1/4 - 2/6 ECe دسی زیمنس بر متر، کربنات کلسیم 14/2 - 12/1، کربن آلی - 0/04 0/01 و ازت کل 0/02 - 0/15 - درصد - ، فسفر و پتاسیم قابل جذب به ترتیب 10/7 - 26/3 و 88 - 250 میلیگرم در کیلوگرم است. نتایج برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی فاضلابهای شهری جنوب تهران - تصفیه نشده و تصفیه شده - و آب چاه معمولی، قبل از انجام آبیاری بر روی خاک اراضی مورد مطالعه، در جدول -1 نشان داده شده است. غلظت کاتیونها و آنیونهای محلول آب، در جدول -1 بر حسب میلی گرم در لیت - - mg.l-1است.
