بخشی از مقاله
چکیده
رشد روز افزون جمعیت، ارتقای کیفی زندگی مردم ، افزایش مصرف سرانه عمومی و توسعه کمی و کیفی کشاورزی باعث شده است تا منابع آب قابل استفاده از لحاظ کمی به خطر افتد . علاوه بر این در 50 سال آینده حدود40 درصد از جمعیت جهان در مناطقی زندگی می کند که با کمبود آب مواجه می شوند . بنابراین با وجود این چالش ها ، نیاز فوری به بهبود روش های مصرف آب و نیز افزایش مقدار منابع آب فعلی با گزینه های بسیار مناسب می باشد .
با فشار کاربران بخش های کشاورزی، صنعتی و خانگی بر منابع آب، استفاده سودمند از پساب فاضلاب در جهان یک ضرورت محسوب می شود. راهکارهای زیادی به صورت جدید و پیشرفته در دنیا وجود دارد که از میان این راهکار ها استفاده از پساب فاضلاب در قالب سیستم های هیدروپونیکی به طور چشمگیری از دیدگاه مدیریت منابع آب و هم از نظر زیست محیطی و هم از نظر اقتصادی اهمیت یافته است . در واقع بازیافت آب و استفاده دوباره از آن به عنوان بخ ش های کلیدی مدیریت پساب فاضلاب محسوب می شود . در این مقاله، مروری بر کاربردهای پساب فاضلاب در کشاورزی در قالب سیستم های هیدروپونیکی جهت تولید گیاهان زینتی مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
با افزایش جمعیت انسانی رقابت بیشتری بین کاربران بخش های خانگی، صنعتی و کشاورزی برای تامین آب شیرین بوجود آمده است. سازمان بهداشت جهانی تخمین زده که بیش از 40 درصد از جمعیت جهان در مناطقی زندگی می کنند که در 50 سال آینده با کمبود آب مواجه می شوند . این نگرانی ها باعث شده در بسیاری مناطق خشک و نیمه خشک برنامه ریزی هایی جهت حفظ و نگهداری آب شیرین به مرحله اجرا در آید
پژوهشگران این کمبود را در رابطه با مصرف بیش از حد آب در بخش کشاورزی، تغییرات در محیط زیست و آب و هوا دانسته اند . یکی از آبهای در دسترس پساب حاصل از فعالیت های انسانی ، کشاورزی، دامی و غیره می باشد که در بسیاری از کشورها مورد استفاده مجدد قرار می گیرد . پساب، آبی است که در یک چرخه مورد استفاده انسان قرار گرفته است و سپس در تصفیه خانه های فاضلاب تصفیه شده است تا برای اهداف گوناگون در کشاورزی و صنعت مورد استفاده قرار گیرد
اکثر کشورها پساب تصفیه شده خود را به اقیانوس و یا به منابع آبی دیگر تخلیه می کنند - منگاکی و همکاران . - 2007 کاهش بارشها، افزایش جمعیت و نیاز به تولید بیشتر ، موجب آن گردیده است که استراتژی های مدیریتی جدی در عرصه مصرف آب در کشاورزی به وجود آید
یکی از اهداف اصلی برخی کشورها در حال حاضر ارزیابی پتانسیل استفاده مجدد از پساب است . استفاده مجدد از فاضلاب در گذشته نیز مطرح بوده، اما با توجه به نگرانی های بهداشتی این عمل محدود شده بود. در برخی از کشورها استفاده از پساب بدون تیمار رخ داده که موجب ایجاد خطرات برای سلامت و مشکلات زیست محیطی گردیده است
دفع فاضلاب یکی از مشکلات زیست محیطی است که جوامع امروزی با آن مواجه اند از طرفی این ماده سرشار از مواد مغذی مورد نیاز گیاهان مثل نیتروژن و فسفر بوده که می تواند با مدیریتی صحیح اثرات مثبتی بر عملکرد گیاهان و برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک داشته باشند
فاضلاب ها عموما دارای باکتری ها، ویروس ها و سایر میکرو ارگانیسم های مولد بیماری ویا فلزات سنگین و ترکیبات آلی سمی نیز می باشد که استفاده مستقیم از آن می تواند سبب آلودگی محصولات و تهدید سلامت انسان و حیوان شود
یکی از مشکلات استفاده از پساب فاضلاب ورود فلزات سنگین به خاک و آلودگی آب های زیرزمینی توسط این فلزات می باشد که وابس ته به غلظت کل آنها در محلول خاک، ممکن است قابلیت های جذب گیاهی متفاوتی مشاهده شود که این امر به دلیل تفاوت در توزیع گونه های فلزات در محلول خاک است
غالبا فاضلاب های صنعتی و آب های باران زهکشی شده از خیابان و معابر به مجاری جمع آوری فاضلاب وارد می شوند . بنابراین فاضلاب علاوه بر مواد آلی حاوی میزان کمی از آلایندهایی است که در جوامع مدرن استفاده می شوند که این عناصر شیمیایی می توانند دارای اثرات مفید و مضر باشند . بنابراین لازم است که میزان آنها کنترل شود زیرا از عوامل مهم و تعیین کننده کیفیت پساب برای مصارف مختلف هستند .
به طورکلی یکی از عوامل اصلی آلودگی در فاضلاب ها حضور بیش از حد مواد مغذی می باشد . پساب های سطحی در مناطق کشاورزی، فاضلاب کارگاه های مختلف، مزارع پرورش آبزیان و دام وطیور دارای مقادیر قابل توجهی نیتروژن و فسفر می باشد . همچنین استفاده از این دو عنصر به عنوان کود شیمیایی وسموم دفع آفات نیز باعث آلودگی آب می شود که این موضوع می تواند اکوسیستم های خشکی وآبی را تحت تاثیر قرار دهد . ورود این آلاینده ها به منابع آبی باعث وقوع پدیده پر غذایی - - Eutrification - - می شود که همگی از موارد مشخص مخاطرات محیط زیستی به شمار می آیند
استفاده صحیح از پساب های شهری در بخش کشاورزی علاوه بر گسترش سطح زیر کشت و افزایش تولید محصولات به زراعی، از آلودگی محیط زیست نیز جلو گیری می کند . این در حالی است که تجمع و عدم استفاده از آب های زائد،سبب زه دار شدن محل ویا رهایی آنها در منابع آب جاری شده و مشکلات بهداشتی و زیستی در پی خواهد داشت.
به رغم جنبه های مفید کاربرد پساب شهری در کشاورزی به عنوان منبع غنی از عناصر غذایی، در نتیجه وجود مقادیری از فلزات سنگین و عناصر کمیاب در آن، کاربرد دراز مدت پساب در خاک های زراعی مشکل ساز خواهد بود و باعث انباشتگی بیش از حد این عناصر مانند سرب، کادمیوم، مس، روی و غیره در خاک می گردد . آلودگی خاک به عناصر سنگین موجبات ورود آنها به زنجیره غذایی از ط ریق جذب به وسیله گیاه و ایجاد سمیت را فراهم می آورد
تجمع عناصر سنگین در خاک یکی از مسائل عمده ای است که در هنگام استفاده از پساب شهری در اراضی کشاورزی باید مورد توجه قرار گیرد - سازمان حفاظت محیط زیست ایران . - 1378 همچنین در گیاهان چگونگی توزیع و محل انباشتگی این عناصر در بین اندام های گیاهی حائز اهمیت می باشد، زیرا توزیع آنها در
اندامهای مختلف یکنواخت نیست. معمولا تجمع این عناصر در دانه و میوه کمتر از برگ و ریشه گیاهان است
توانمندی جابجایی عناصر سنگین درگیاه بستگی به نوع عنصر، اندام گیاهی و سن آن دارد
در صورت کاربرد فاضلاب،میزان انباشتگی عناصر در گیاه به نوع اقلیم، خاک، گونه گیاهی و مدیریت کشاورزی وابسته است
شبانیان و همکاران - 1384 - در بررسی تاثیرآبیاری با پساب کارخانه پلی اکریل اصفهان بر روی گیاهان گندم، چمن، گل میمون و قرنفل گزارش کرد ند که غلظت عناصر سنگین در اندام هایی هوایی در حد زیر سمیت بود به طورکلی غلظت عناصر ریز مغذی و فلزات سنگین در ریشه گیاهان مزبور در اثر استفاده از پساب و لجن فاضلاب بیش از شاهد بود که این امر را می توان در غلظت بالاتر نیترات، سولفات و کلر در خاک نسبت داد که باعث کاهش اسیدیته خاک و ایجاد ترکیبات محلول سولفات و نیترات شده و جذب عناصر ریز مغذی و فلزات سنگین را افزایش می دهد . غلظت بالای سدیم در پساب ها می توا ند یک رقیب جدی برای خنثی کردن بارهای منفی در مقابل عناصر کم مصرف باشد که در نتیجه آن غلظت عناصر کم مصرف در محلول خاک افزایش یافته و جذب آن به وسیله گیاه افزایش می یابد
استفاده مجدد از فاضلاب در کشاورزی به یک شیوه پایدار نیاز دارد . در کشورهایی مانند فلسطین اشغالی، اردن و تونس، پساب تصفیه شده به عنوان بزرگترین منبع آب آبیاری محسوب می شود . فلسطین اشغالی در استفاده مجدد از پساب با بیش از60 درصد وکالیفرنیا با بیش از63 درصد درکشاورزی رتبه اول را به خود اختصاص داده اند.
· استفاده از پساب فاضلاب
درک پتانسیل آب برای استفاده مجدد برای رفع کمبود آب تازه؛ در تمدن Minoan یونان باستان وجود داشته است، جایی که نشانه هایی برای استفاده پساب برای آبیاری کشاورزی به حدود 5000 سال پیش بر می گردد. واژه ،""Recycled Water به مفهوم آبی است که از قبل استفاده شده است و کیفیت آن به مقدار زیادی کاهش یافته است اما مجددا کارهایی روی آن صورت گرفته تا بتواند دوباره مورد استفاده قرار گیرد.
موارد کلی استفاده از پساب فاضلاب
اولین استفاده مستقیم مجدد از آب برای تامین آب شرب در سال 1968 در Windhoek در نامیبیا صورت گرفت، در حالی که سیستم های استفاده غیر مستقیم آب شرب در حدود 30 سال قبل از آن در آمریکا انجام شد. پروژه های موفق استفاده مجدد آب به صورت مستق یم و غیر مستقیم در کشورها یی مانند سنگا پور، فلسطین اشغالی ، نامیبیا، آمریکا، استرالیا و چندین کشور اروپایی حالت اجرایی پیدا کرده است . از سال 2001 ، شهروندان در سیدنی استرالیا ازآب باز یافتی برای دستشو یی، باغبانی - آبیاری باغچه شخصی - و برای موارد خاموش کردن آتش استفاده می کنند.
بزرگترین استفاده باغبانی از آب باز یافتی در استرالیا در جنوب استرالیا در Bolivar دیده می شود. این پروژه در
حدود 20 میلیارد لیتر آب آبیاری را در سال برای استفاده باغبانی تامین می کند. در حدود 120 باغ برای استفاده از
این آب قرارداد بسته اند . سنگاپور یک کشور کوچک و جز یره ثروتمند است که به شدت برای منابع خود به و یژه آب، وابسته به کشورهای همسا یه است. پروژه باز یافت آب در سنگاپور که به نام NewWater نامیده می شود یکی از گزینه های راهبردی - استراتژیک - برای استفاده مجدد از آب در دسترس است . دولت سنگاپور امیدوار است که تا چند سال دیگر در حدود 20درصد از یازمند ی های آب کشور را از طریق این پروژه تامین کند
· هیدروپونیک
هیدروپونیک از واژه یونانی Hydro به معنی آب Ponos به معنی کار و کار کردن به دست آمده است و با هم به معنی کار کردن در آب می باشد . این واژه اولین بار در منابع علمی در سال 1937 توسط دبلیو . اف. جریک به چاپ رسیده است. در سال 2003 ، دوریز کشت هیدروپونیک گیاهان را به این صورت شرح نمود :"کشت بدون خاک گیاهان برای تولید گل یا محصولات قابل عرضه به بازار به صورتی که تمام مواد غذایی از طریق آب آبیاری برای گیاه تامین شده و بستر رشد، عاری از خاک باشد"
