مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حفاظت از آب، خاک و هوا در مقابل عوامل آلوده کننده یکی از مهمترین موارد مورد توجه در کشورهای جهان در قرن بیست و یکم است. انواع مواد شیمیایی، کودها و ضد آفات گیاهی و نباتی، ذرات مایع و یا جامد زیان آور متصاعد از صنایع و معادن، گازهای مخرب حاصل از سوخت وسایط نقلیه از جمله منابع مختلف آلودگی هاست. امروزه ردیابی و خنثی سازی این آلوده کننده ها و جلوگیری از به وجود آمدن موارد جدید آلودگی، مبحث جدیدی است که به طور جدی پیگیری می شود. مشکلات و محدودیت های مالی از جمله موارد بازدارنده حفاظت از محیط زیست و بهبود کیفیت آب، خاک و هوا به حساب می آید. در مقابل این مشکلات و موانع بزرگ گوناگون، کاربرد ذراتی کوچک می تواند راهکار بسیار موثری باشد.

علم جدیدی بنام نانو تکنولوژی با دستکاری و تغییرات در اندازه ابعاد اتمها و ملکولهای عناصر، از۱۱ الی۱۰۰ میلیاردم متر، انقلاب نوینی را در شیمی، فیزیک، بیولوژی و مهندسی بوجود آورده است. این تغییرات نه تنها در اندازه و ابعاد عناصر، بلکه در بوجود آوردن ویژگی های جدید و پراهمیتی در آنها تاثیر داشته است. نانو تکنولوژی با ایجاد مواد جدید، امید جدیدی برای مهندسین محیط زیست در بهبود آلودگی محیط زیست محسوب می شود. ولی نباید از نظر دور داشت که این تکنولوژی نیز می تواند مواد جدید زیان آور ناشناخته ای را در محیط زیست وارد کند که پیش از این وجود نداشته است. محققان توانسته اند با آزمایش های گوناگون، ساختار ترکیبی متفاوت بعضی از ذرات را شناسایی کنند.

برخی از این مواد دارای قدرت خودسازی و یا تکثیر مجدد هستند و این ویژگی یکی از مهمترین خواص مواد نانو به شمار می رود. در سال۱۹۹۱، کشف ویژگی های بسیار منحصر بفرد مکانیکی، الکترونیکی وشیمیایی

لوله های کربنی نانو که توسط »سومیو ایجیما« صورت گرفت، توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرد. لوله های کربنی نانو شامل شبکه های مارپیچ شش وجهی اتمهای کربن است که به صورت کریستالهای بسیارمنظم قرار گرفته اند. قطر لوله های تک جداره، SWNTs ، در حدود۱/۴ نانومتر، چند جداره MWNTs ،شامل۲ ۳۰ نانومتر و لوله متخلل در حدود۵۰ ۳۰ نانومتر است. این لوله ها از فولاد سخت تر وعلی رغم سختی بسیار، انعطاف پذیر و بسیار سبک هستند. لوله های نانو می توانند از مواد دیگری به غیر از کربن (مانند برون و نیتروژن) ساخته شوند و لوله هایی که از این مواد ساخته می شوند، عایقهای بسیار خوبی هستند. تاکنون بسیاری از کشورهای پیشرفته جهان موفق به ساخت این لوله ها شده اند ولی قیمت بالای آنها، کاربردشان را محدود کرده است.

مصرف و دورریزی مواد نانو کمترین زیان را به محیط زیست وارد می سازد و به همین دلیل استفاده از آنها یکی از روشهای موثر در جلوگیری از آلودگی است. برای مثال استفاده از سیستم های روشنایی که از مواد نانو ساخته شده اند می تواند باعث۱۰ درصد صرفه جویی در مصرف برق به ارزش۱۰۰ میلیارد دلار در سال و کاهش گازهای زیان آور ترکیبات کربن به میزان۲۰۰ میلیون تن در سال در آمریکا شود. استفاده از کاتالیزورهای نانو که در ساخت مواد شیمیایی به کار می روند موجب بهبود و تسریع در واکنشها شده و کمترین مواد زاید را تولید می کند. با به کارگیری از علم نانو تکنولوژی میتوان برای انواع مواد سمی یک جایگزین بی خطر تولید کرد. برای مثال مانیتورهای جدید می توانند جایگزین سیستم های نمایشگر CRT که دارای مواد سمی بسیاری هستند شوند. استفاده از لوله های کربن نانو در نمایشگرهای کامپیوتر می تواند از انتشار ترکیبات فلزات سنگین سمی در محیط زیست جلوگیری کرده و کیفیت بسیار ممتاز تصویری را برای نمایشگر به ارمغان آورد. ساخت سیستم های جدید نمایشگرهای FEDs با استفاده از لوله های کربنی نانو، آخرین تکنولوژی ساخت نمایشگرهاست که تا سال آینده توسط بسیاری از شرکتهای سازنده به بازار عرضه خواهد شد. هر چند میزان سمی بودن لوله های کربنی نانو تاکنون مشخص نشده ولی میزان مصرف آن در ساخت نمایشگرهای FEDs در مقایسه با مدلهای امروزی، نیم گرم به یک کیلوگرم سرب است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

و من الماء کل شیء حی
همه اشیاء از آب زنده اند
● مقدمه
الف) همان طور که می دانید آب بیش از سه چهارم سطح کره زمین را پوشانده است. ۲/۹۷ درصد از آب های موجود در این سیاره در اقیانوس ها و دریاها انباشته شده اند، لیکن تنها حدود ۸/۲ درصد از آب های موجود قابل شرب می باشد. مقدار قابل توجهی از کل آب های سطح کره زمین به صورت مناطق قطبی، یخچال های طبیعی، رطوبت هوا و خاک می باشد که عملاً غیرقابل دسترسی است و تنها ۶۲/۰ درصد از آن در رودخانه ها جاری بوده و یا به صورت دریاچه های آب شیرین و منابع زیرزمینی قرار گرفته اند و انسان ها آب آشامیدنی خود را از این منابع تأمین می نمایند.

ب) امروزه این منابع محدود آب شیرین قابل دسترس در معرض انواع آلودگی های میکروبی و شیمیائی قرار گرفته ، و آلاینده های فراوانی از طریق فاضلاب های صنعتی و کودهای شیمیائی منابع حیاتی انسان ها را به طور جدی تهدید می نماید.

۱) متأسفانه با توسعه تمدن جدید و صنعتی شدن جوامع، فاضلاب های صنعتی، مواد سمی، (فلزات سنگین) و آلودگی های مضر که برای سلامتی موجود تهدید به حساب می آید، از قبیل اسیدیته آزاد، مواد قلیائی، گازهای سمی، مواد رادیواکتیو، میکروارگانیسم های بیماری زا، چربی و روغن و ... را وارد آب های شیرین قابل دسترس می نمایند.

۲) مواد شوینده که در عصر ما بسیار توسعه یافته و حجم وسیعی را تشکیل می دهد، هر روز و هر ساعت از طریق چاه های فاضلاب وارد آب های زیرزمینی گردیده و مولکول های کربن دار حلقوی (هیدروکربورها) موجود در آن که به آسانی قابل استحاله و تغییر نیستند، را وارد آب های زیرزمینی می گردانند و آلودگی شیمیائی ایجاد می نمایند. متأسفانه با تمام تلاشی که به عمل آمده در حال حاضر فقط ۲۵ درصد از پاک کننده ها (دترجنت ها) در شرایط معمولی تجزیه می گردند (جزء انواع تجزیه شونده می باشند) و ۷۵ درصد آنها استحاله نمی گردد و مولکول های حلقوی کربن دار آنها شکسته نمی شوند.

۳) تصفیه خانه های آب شرب جهت مبارزه با آلودگی ها با اضافه کردن مقداری کلر که ارزان ترین و قابل دسترس ترین آنتی اکسیدان است، میکروب ها و ویروس ها را در شرایطی خاص (نه به طور کامل) از بین می برند. هنگامی که کلر به عنوان گندزدائی کننده در تصفیه آب به کار می رود، در اثر ترکیب کلر با مواد آلی مثل اسید هیومیک تولید تری هالومتان ها THMs یا هالوفرم ها را می نماید، تری هالومتان های اصلی عبارتند از: کلروفرم (CHCL۳)، برمودی کلرومتان (CHBrCL۲)، دی برموکلرومتان (CHBr۲CL) و برموفرم (CHBr۳). شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان زائی دارند، که برای سلامتی انسان ها جداً مضر تشخیص داده شده اند. در شکل تصفیه آب به صورت رایج این گونه مواد هم چنان در آب باقی می مانند و کلر اضافی باقی مانده نیز اثر زیان آور خود را بر سلامتی انسان ها وارد می سازد. در هر حال تصفیه های اولیه تأثیر زیادی در رابطه با مقابله با آلودگی شیمیائی و عناصر محلول در آب نمی توانند انجام دهند. فلزات مضر و نمک های زیان آور هم چنان از طریق آب آشامیدنی وارد بدن انسان ها می گردند و اثرات تخریبی خود را به جای خواهند گذاشت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بسیاری از آبادبوم های مرکزی و حاشیه کویر ما، موجودیت، مدنیت و ماندگاری خود را در طول تاریخ دراز و دیرینه خویش مدیون سازه ای هستند به ظاهر ساده، امّا بسیار ارزشمند و کاملاً بومی سازه ای که نام ایران و ایرانی را به واسطه آفرینشش در تاریخ صنعت آب جهان، بلندآوازه و پرتکرار کرده است.

آن سازه چیزی نیست جز «کاریز» یا قنات؛ ابزاری که بیشترین خدمت را به امنیت غذایی ایرانیان در طول سه هزار سال گذشته ارائه داده است. در مقاله ای که در پی می آید نویسنده کوشیده است ضمن تشریح مختصر ویژگی قنات های ایرانی، نسبت به نامهربانی هایی که درباره این سازه گرانبها روا شده هشدار دهد.

قنات یا کاریز سازه ای است متشکل از چاه های متوالی که به وسیله مجرایی زیرزمینی به هم می پیوندند. جریان آب قنات از درون این مجرای زیرزمینی عبور می کند و در نهایت به سطح زمین می رسد. قنوات در گذر از تاریخی چندهزار ساله، شریان زندگی را بر دل سوزان نواحی بیابانی و حاشیه کویر مرکزی در دست داشته اند، چرا که در واقع اسباب ضروری برقراری و استمرار تمدن را در مناطق کم آب (drylands) به وجود آورده اند. فرهنگ کشاورزی دیرپای ایرانی به همراه وجود بیابان های پهناور در این سرزمین کهن، سبب شده تا ایرانیان از دیرباز جایگاه و احترام ویژه ای را برای آب و آبادانی لحاظ کنند.

اجداد ما با تفکری تحسین بر انگیز حیات خود را مرهون دست بخشش گر ساقی ازلی و ابدی می دانستند. آنها هر گوشه ای را که درختی برافراشته و سبز می یافتند، قدمگاهی مقدس می خواندند؛ بر درخت دخیل می بستند و هرگز آب پاک و پاکیزه را آلوده نمی کردند. سازه های آبی بدیع و شگفتی آفرین تاریخی، نمایانگر ابتکار و ذوق ایرانی است و از مفاخر ملّی ما محسوب می شود. به جرأت می توان گفت که قدیمی ترین و شناخته شده ترین این سازه ها، قنات است.

چنین است که اغلب دیرین شناسان در حوزه صنعت آب، ایران را خاستگاه اصلی به وجود آمدن قنات می دانند و معتقدند کشورهای دیگر جهان به تدریج در این فن از ایرانیان الگو گرفته اند.

از طرفی، آشکار است که در هزاره سوّم، بحران آب، یکی از اصلی ترین نگرانی های انسان آینده نگر امروزی است که سبب شده کشور های مختلف با توجه به جایگاه محوری آب در توسعه، به سوی مدیریتی جامع برای حفظ، احیاء، اصلاح، توسعه و بهره برداری از اندوخته های آبی روی آورند؛ دریافتی که لزوم توجه جدی تر به احیا و روزآمد کردن این صنعت یا شگرد بومی را دوچندان می سازد.

یکی از مزیت های قنات که در سایر طرح های آبی کمتر مشاهده می شود، مشارکت در مدیریت بر قنوات و بهره برداری از آنها است. تا دهه چهل شمسی، بحث ارباب و رعیتی در میان بود. ارباب مدیریت سیستم قنات را در اختیار داشت و رعایا بهره برداری می کردند. ارباب ها از بضاعت مالی خوبی برخوردار بودند و هزینه ای را هم برای مرمت، احیا و لایروبی صرف می کردند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

با شروع بحران کاهش منابع آبی که عاملی محدودکننده بر رشد تولید مواد غذایی به حساب می آید به تلاش دنیا مبنی بر افزایش بهینه سازی آب بیشتر نیازمندیم. یعنی همان کوشش هایی که در نیمه آخر قرن بیستم بر تشدید قابلیت های زمین و بهره برداری بهینه، صورت گرفته بود. در سراسر دنیا، متوسط آب مصرفی برای آبیاری به طور تقریب یک کیلو غلات نیازمند یک تن آب است. از آنجایی که برای آبیاری یک تن غلات هزار تن آب مصرف می شود، پس جای تعجب نیست که بگوییم ۷۰درصد منابع آب دنیا به آبیاری کشاورزی اختصاص می یابد.

در نتیجه به طور کلی افزایش کیفیت روش های آبیاری در افزایش قابلیت های منابع آب بسیار حائز اهمیت است. در پروژه های آب های سطحی همانند سدها که وظیفه آبرسانی به مزارع کشاورزی را از طریق شبکه ها و کانال های آبی بر عهده دارند، هیچ گاه بهره وری از منابع آبی برای محصولات کشاورزی به طور صد درصد، درست مصرف نمی شوند. به دلایل متعددی همچون بخار شدن یا اینکه در حین مسیر خود جذب لایه های سطحی زمین شده یا اینکه در بخش هایی از مسیر اصلی خارج می شوند. کارشناسان سیاست های منابع آبی «سندرا پوستل» و «امی ویکرز» پی بردند که درصد بهینه بودن آب مصرفی در آبیاری کشاورزی در کشورهای هند، مکزیک، پاکستان ، فیلیپین و تایلند بین ۲۵ تا ۴۰ درصد و در کشورهای مالزی و مراکش بین ۴۰ و ۴۵ درصد و در ژاپن و تایوان بین ۵۰ تا ۶۰ درصد است. بهینه شدن آب های مصرفی در آبیاری کشاورزی نه تنها تحت تاثیر نوع و شرایط سیستم های آبیاری قرار دارد، بلکه نوع خاک، دما /درجه، حرارت و رطوبت در آن موثر است. در مناطق خشک و گرم، هدر رفتن آب های کشاورزی نسبت به مناطق سرد و مرطوب بسیار شدیدتر است.

سال ۲۰۰۴ وزیر منابع آبی کشور چین طرحی در خصوص افزایش درصد بهینه سازی منابع آبی کشاورزی ارائه داد که براساس این طرح افزایش بهره وری در سال ۲۰۰۰ از ۴۳ درصد به ۵۱درصد در سال ۲۰۱۰ و همچنین این میزان از ۵۱ درصد به ۵۵ درصد در سال ۲۰۳۰ رسید. روش هایی که او ارائه داده بود شامل افزایش قیمت آب، ایجاد انگیزه های لازم در استفاده بیشتر از فناوری های بهینه شده در امر آبیاری و توسعه موسسات محلی در مدیریت این مراحل بوده است. او معتقد است با رسیدن به این اهداف، امنیت تامین منابع غذایی چین را در آینده تضمین می کند. افزایش بهینه سازی آب های کشاورزی به طور معمول به معنای تغییر در شیوه نادرست مصرف، همچون سرازیرکردن حجم زیادی از آب یا سیستم آبیاری از طریق جوی ها به سمت مصرف درست همچون اسپری کردن آب یا قطره یی کردن آبیاری که همان روش استاندارد طلایی بهینه شدن مصرف آب است. این تغییر روش آبیاری، یعنی از سرازیر شدن حجم زیادی از آب جلوگیری شده و آب مورد استفاده به اسپری شدن تغییر وضعیت می دهد. این شیوه سبب کاهش ۳۰ درصدی مصرف آب شده و با قطره یی شدن روش آبیاری، این مصرف حتی به نصف آن می رسد. روش آبیاری قطره یی همچنین سبب افزایش تولید می شود. به این دلیل که میزان ثابتی از حجم آب با حداقل هدررفتگی را فراهم می کند.

از آنجایی که سیستم آبیاری قطره یی هم به نیروی کار بیشتر و هم در مصرف آب بهینه تر است برای کشورهایی مناسب است که هم از نیروی کار بیشتری برخوردارند و هم از کم آبی رنج می برند.کشورهای کوچکی همچون قبرس، فلسطین اشغالی و سودان به آبیاری قطره یی بسیار وابسته هستند. در بین سه تولیدکننده بزرگ محصولات کشاورزی دنیا این نوع روش بهینه آبیاری در کشور هند و چین یک تا سه درصد و در کشور امریکا تقریباً چهار درصد است که در آبیاری زمین های کشاورزی خود مورد استفاده قرار می دهند.در سال های اخیر از سیستم آبیاری قطره یی در مقیاس کوچک برای آبیاری باغ های سبزی کوچک که به طور تقریبی شامل ۱۰۰ اصله گیاه (حدوداً ۲۵ مترمربع) است، استفاده می شود. این نوع سیستم شامل یک تانکر حجیم پر آب است که با استفاده از نیروی جاذبه آب را از طریق لوله پلاستیکی انعطاف پذیر پخش می کند. جای تعجب است که سیستم های آبیاری با بشکه های بزرگ ۱۲۵ مترمربع را آبیاری می کند. همچنین سیستم های آبیاری قطره یی در مقیاس بزرگ تر که از خطوط پلاستیکی قابل حمل استفاده می کنند هم اکنون بسیار متداول شد ه اند. این نوع سیستم های ساده ظرف یک سال خرج خود را در می آورند.با کاهش هزینه های آب و افزایش تولید کشاورزان دارنده این نوع سیستم های آبیاری قطره یی کوچک به طور محسوسی بر درآمد خود می افزایند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آبهای زیرزمینی بطور طبیعی ، و بطور کلی تحت اثر وزن خود از نقاط مرتفع به سوی نقاط پست حرکت می کنند. حرکت افقی آب در زیر زمین اغلب بسیار آهسته تر از رودخانه هاست، به نحوی که سرعت آب در رودخانه ها را با متر در ثانیه می سنجند در حالی که سرعت آبهای زیرزمینی با سانتیمتر در روز و حتی متر در سال سنجیده می شود

● جابجایی آب در زیر زمین

در تجزیه و تحلیل حرکت آب زیرزمینی ، مسیر واقعی پرپیچ و خم مولکولهای آب از خلال منافذ رسوبات و درز و شکاف سنگها را به صورت مسیرها صافی در نظر می گیرند، بطوری که گویی مولکولهای آب مستقیما از درون ذرات جامد عبور می کند. خطوط صاف مسیر حرکت مولکولهای آب را اصطلاحا «خط جریان» می گویند. جریان آب زیرزمینی معمولا به صورت یکنواخت و ماندگار است. با استفاده از ارتفاع سطح آب در چاههایی که در یک سفره حفر شده اند می توان «نقشه خطوط تراز ایستایی» را تهیه کرد.

این گونه نقشه ها از نظر مطالعه حرکت آب در زیر زمین و کسب اطلاعات در مورد سفره آب زیرزمینی بسیار مفید است. خطوط تراز ابهای زیرزمینی را خطوط هم پتانسیل نیز می گویند. جهت جریان آب زیرزمینی و نحوه ارتباط آب زیرزمینی با رودخانه ها و دریاچه ها را مشخص کرد، جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی را همچنین می توان بوسیله «رویابها» نیز مشخص کرد. به این منظور مقداری مواد رنگی ، مواد نمکی یا مواد رادیواکتیو را به آب چاه افزوده و زمان دریافتشان را در چند چاه مجاور مشخص می کنند. به این وسیله ، با در دست داشتن فاصله چاهها از یکدیگر جهت و سرعت حرکت آب زیرزمینی معلوم می شود.

● عوامل موثر در سرعت آب زیرزمینی

▪ شیب آبی :

شیب آبی یا گرادیان هیدرولیک بین دو نقطه از سطح ایستایی عبارت از نسبت بین اختلاف ارتفاع دو نقطه به فاصله بین آن دو نقطه است و منعکس کننده کاهش بار ناشی از اصطکاک در طول حرکت آب بین آن دو نقطه می باشد

▪ نفوذپذیری :

نفوذپذیری به معنی قابلیت عبور آب از زمین است. نفوذپذیری علاوه بر اندازه فضاهای خالی سنگ و خاک به ارتباط بین آن فضاهای خالی با یکدیگر نیز بستگی دارد. سنگی که تخلخل زیادی دارد، اگر منافذ آن به هم ، راه نداشته باشند، غیر قابل نفوذ خواهد بود. نفوذپذیری خاک و سنگ را به روشهای مختلفی در صحرا و آزمایشگاه می توان تعیین کرد. رایجترین روش صحرایی تعیین نفوذپذیری استفاده از آزمایش پمپاژ و در آزمایشگاه بکارگیری آزمایشهای «بار ثابت» ، «بارافتادن» یا «بارخیزان» است. در خاکها ، یکنواخت نبودن و حالت لایه لایه تاثیر مهمی بر نفوذپذیری دارد. به نحوی که معمولا نفوذپذیری افقی مصالح به مراتب بیشتر از نفوذپذیری قائم در آنهاست

در اغلب شرایط ، نفوذپذیری سنگها تابعی از وضعیت درزها و شکستگیهایشان ، از جمله فاصله آنها از یکدیگر ، مقدار باز شدگی و پر شدگی آنها و بالاخره اندازه حفرات و نحوه توزیع آنها است. به دلیل نامنظم بودن این اشکال و عدم تداومشان در سنگ ، اغلب ممکن است برآورد نفوذپذیری سنگ با خطای قابل ملاحظه ای همراه شود. نفوذپذیری یکی از مهمترین پارامترهای تعیین کننده ویژگیهای مصالح است. بالارفتن آب به خلاف نیروی گرانشی و بر اثر نیروی موئینه ، شسته شدن رسوبات ریز از میان رسوبات درشت و ایجاد پدیده رکاب و بالاخره از دست رفتن مقاومت برخی خاکها بر اثر بارگذاری ناگهانی به روی آنها ، هم در ارتباط با نفوذپذیری مصالح ایجاد می شود.

● تخلیه طبیعی آب از زیر زمین

آبی که در زیر زمین حرکت می کند سرانجام بطور طبیعی از زیر زمین خارج می شود. با نزدیک شدن سطح ایستایی به سطح زمین ، آب زیرزمینی مستقیما از طریق خاک تبخیر می شود یا جذب گیاهان شده و بر اثر عمل تفریق به اتمسفر باز می گردد. در پاره ای از نقاط ، با نزدیک شدن سطح ایستایی به سطح زمین و تبخیر آب یک منطقه تبخیری و شوره زار بوجود می آید. بخش مهمی از آبهای زیرزمینی مستقیما وارد آبهای سطحی ، یعنی رودخانه ها ، دریاچه ها و دریاها می شود. رودخانه هایی که آب زیرزمینی را زهکشی می کنند «رود زاینده» یا آبزا نامیده می شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می شوند؟ منشا این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می دهد؟

معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود ۶/۵ می باشد. پس نزولاتی که به مقدار ملاحظه ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از ۵ باشد، باران اسیدی تلقی می شوند.

● تاریخچه

پدیده باران اسیدی در سالهای پایانی دهه ۱۸۰۰ در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه ۱۹۶۰ به دست فراموشی سپرده شد. «اسمیت» در سال ۱۸۷۳ واژه باران اسیدی را برای اولین بار مطرح کرد. او پی برد که ترکیب شیمیایی باران تحت تاثیر عواملی چون جهت وزش باد ، شدت بارندگی و توزیع آن ، تجزیه ترکیبات آبی و سوخت می باشد. این محقق متوجه اسید سولفوریک در باران شد و عنوان نمود که این امر ، برای گیاهان و اشیا واقع در سطح زمین خطرناک است.

«موتا» و «میلو» در سال ۱۹۸۷ عنوان داشتند که دی اکسید کربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن آب باران هستند، چرا که در یک فاز آبی به صورت یونهای نیترات و سولفات در می آیند و چنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی می بخشند.

● عوامل موثر در اسیدیته باران

آب باران هیچگاه، کاملا خالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصی های آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی باران بطور عمده ناشی از نمک های دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان در فرآیند ابرها دخالت می کنند.

آتش سوزی جنگل ها نیز، از جمله عواملی است که در میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی، آتشفشانی و فعالیت های انسان، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی، منطقه ای و جهانی در فضا منتشر می کنند. به عنوان مثال، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی، مواد خارج شده از دودکش های کارخانه ها در سطح وسیعی در فضا پراکنده می شوند.

● اسیدهای موجود در باران اسیدی

اسیدهای عمده در باران اسیدی، اسید سولفوریک و اسید نیتریک می باشند. بطور کلی این اسیدها به هنگام حمل توده هوایی که آلاینده های نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود می آیند. از این رو معمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلاینده ها می باشد. باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلاینده های هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایی نمی شناسد.

● منابع تولید دی اکسید گوگرد

بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتر بوسیله آتشفشان ها و توسط اکسایش گازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید می شود. این دی اکسید گوگرد طبیعی معمولا در قسمتهای بالای جو انتشار می یابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیز می باشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغالسنگ می باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه

قنات تکنیکی است که آبادی، عمران، جمعیت پذیری و معیشت بخش عمده ای از کشور ایران و بخش هائی از مناطق نیمه خشک و خشک جهان در طول قرن ها وابسته به آن بوده است. به عبارت دیگر حفر قنات اگرچه با هدف استحصال آب برای مصارف شرب، کشاورزی و دامپروری صورت گرفته، اما در کنار این هدف اصلی، اهدافی هم چون رونق اقتصادی و شکوفائی فعالیت های صنعتی نیز تحقق می یافته است. احداث قنات و بهره برداری از آن، یکی از روش های سنتی و دیرینه تأمین آب بوده و نمونه ای از ابداع و ابتکار نیاکان ما و موقعیت آنان در بهره برداری از منابع آب های زیرزمینی است. این سازه با فرهنگ و تمدن بخش های مهمی از جهان و کشور ما آمیخته شده و امروزه به عنوان نمادی از هویت فرهنگی کشور قلمداد می شود.

اصولاً این فن آب رسانی با شرایط خاص اقلیمی فلات ایران و به ویژه مناطق گرم وخشک مطابقت داشته و به جرأت می توان گفت که ایران زادگاه قنات در دنیا می باشد.

از مهمترین ویژگی قنات، آن است که استخراج آب بدون استفاده از انرژی و وسائل مکانیکی صورت گرفته و لذا وابستگی به سوخت های فسیلی و سایر منابع انرژی وجود ندارد.

طبق آمار یونسکو حدود ۶۰ درصد قنوات موجود در ۳۵ کشور جهان، متعلق به ایران است. هم چنین بیشترین قنوات کشور به ترتیب در استان های خراسان رضوی، خراسان جنوبی، یزد، اصفهان، مرکزی، کرمان و همدان قرار دارندو بر طبق آخرین اطلاعات جمع آوری شده توسط وزارت جهاد کشاورزی، در حال حاضر حدود ۳۷۴۹۰ رشته قنات در کشور وجود دارد، که آب دهی سالیانه آنها متجاوز از ۳/۸ میلیارد متر مکعب می باشد. لذا حدود ده درصد آب های مصرفی در بخش کشاورزی از طریق قنوات استحصال می شود که سهم آن در تولید بخش، حدود ۱۴ درصد می باشد.

متأسفانه در سالیان گذشته به دلیل حفر چاه های عمیق و نیمه عمیق و حتی بعضاً بدون مجوز و بهره برداری بی رویه از منابع آب های زیرزمینی، با کاهش شدید سطح آب سفره ها در دشت های مختلف کشور روبه رو بوده ایم و این مسئله، موجب از دست رفتن و خشک شدن تعداد زیادی از قنوات کشور شده است و (افزون بر ۴۰ هزار رشته) به عبارت دیگر تعادل بیلان آب های زیرزمینی که طی سالیان متمادی توسط قنوات حفظ شده بود، به یکباره در طی چند سال به هم خورده و امروزه شاهد معضلات زیادی در بخش آب های زیرزمینی کشور هستیم.

نکته مهم دیگر این که فعالان در امر لایروبی و مرمت قنوات کشور، افرادی سالخورده و قدیمی می باشند که متأسفانه با توجه به تحولات سال های گذشته و تغییرات به وجود آمده در روش های استحصال آب، اقدامی جهت انتقال تجربیات آنان به نسل جوان صورت نگرفته و بیم آن می رود که با از دست دادن آنها، این شاهکار استحصال آب نیز به فراموشی سپرده شود.

جمع بندی مطالب فوق از یک سو و ضرورت وارد نمودن تکنولوژی روز در امر بازسازی و مرمت قنوات به منظور حفظ این سرمایه های ملی و افزایش طول عمر بهره برداری از قنوات از سوی دیگر، ایجاب می کند که تغییر نگرش اساسی در سطح ملی نسبت به قنوات صورت گیرد. به عبارت ساده تر، امروز می بایست به قنوات نیز بمانند سایر پروژه های استحصال آب، فنی نگریست. این سازه از پیچیدگی های خاص برخوردار بوده و ضرورت دارد جهت آن مطالعات شناسائی و مطالعات تکمیلی صورت گیرد از طرف دیگر زمان اجراهای سنتی مرمت و لایروبی گذشته و امروز مقرون به صرفه نمی باشد.

در یک کلام، در پهنه کویر ایران با نزولات آسمانی اندک، فقر منابع آب و دشواری های آب و هوای حاکم بر آن، بهترین و منطقی ترین شیوه استحصال آب، قنات است. لذا با توجه با اهمیت و نقش ارزنده قنوات در تأمین آب کشاورزی و توسعه پایدار این بخش و با توجه به مزایای استحصال آب از طریق قنوات که ذیلاً به آنها اشاره می شود، لازم است که در حفظ و نگهداری آنها از طریق انجام مطالعات شناسنامه و مطالعات جامع قنوات تلاش همه جانبه ای به صورت ملی صورت پذیرد.

الف) مزایای استحصال آب از طریق قنوات

از مزایای عمده قنوات به موارد زیر می توان اشاره کرد:

۱) با توجه به این که حفر قنات و سرمایه گذاری آن به زمان های گذشته برمی گردد، این سازه ها در حال حاضر فقط نیاز به نگهداری و مرمت دارند. لذا در صورت به کارگیری شیوه های اصولی و مناسب بهره برداری و نگهداری، عمر قنوات نسبت به سایر تأسیسات آبی بیشتر است.

۲) استخراج آب در قنوات، توسط نیروی ثقل وبدون استفاده از انرژی و وسائل مکانیکی صورت پذیرفته و با دانش و آگاهی محلی مطابقت دارد، لذا هزینه استحصال آب ونیز قیمت تمام شده آب نسبت به روش چاه ارزان تر است.

۳) استحصال آب بر اساس توازن طبیعی لایه های آبدار صورت گرفته و متناسب با بیلان آبی منطقه می باشد و مانع از افت سطحی ایستابی در منطقه می شود.

۴) هزینه نگهداری قنات نسبت به چاه کمتر است.

۵) قنات در تقویت و تثبیت و پرورش روحیه همکاری و تعاون و مشارکت نقش بسیار مثبتی دارد با توجه به وجود نظام بهره برداری از آب قنوات بر اساس رضایت عموم بهره برداران، تجارب گذشته و انطباق آن با فرهنگ بومی، این سازه نقش بسیار مثبتی در تثبیت و پرورش روحیه همکاری و تعاون و مشارکت و قابلیت الگوبرداری از بعضی از سازه های مدرن را دارد.

۶) اغلب آب های قنوات شیرین هستند، لذا در آب شوئی خاک های شور پائین دست نیز نقش مؤثری ایفا می کنند.

۷) چون در عملیات قنات اغلب از ابزار آلات ساده و به خصوص نیروی کاگری بهره برداران سهیم در قنات استفاده می شود، لذا با امکانات محلی قابل نگهداری می باشد.

۸) در مناطق کوهستانی و کوهپایه ها، قناتت منطقی ترین و اصولی ترین و بالاخره تنهاترین طریقه استحصال آب است.

۹) قنات موجب اشغال زائی در منطقه شده، از این طریق نیز به رونق اقتصادی منطقه و توسعه پایدار کمک می کند. اهمیت فرهنگی وجود قنات در روستا و حس تعاون در بین بهره برداران قنوات از شاخص های قنوات است.

۱۰) به عنوان یکی از میراث های فرهنگی بازمانده از گذشتگان در کشور تلقی می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب