سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...
امیرحسین ستوده بیدختی
,.
ردیابی شکاف ها در سازه های آبی با استفاده از جلبک ها
۱۳۸۹/۰۹/۲۹
12:0
|
| ● مقدمه: همه می‌دانیم که هرکجا آب باشد، آبادانی نیز هست و اگر واقعاً چنین باشد، بخش اعظم سیاره زمین از دیر زمان آباد بوده و هست! البته چنین تصوری فقط به مناطق خشک و بیابانی محدود می‌شود زیرا اغلب، تداعی مفهوم آبادانی همواره با مشاهده بناهای غیر طبیعی و به اصطلاح انسان ساخت همراه بوده و هست! بدون شک، شناخت فرآیند انواع تخریب‌ها در چنین آثاری و همچنین چگونگی مهار آنها از وظایف اصلی ساکنین آن آبادی محسوب می‌گردد. شاخه‌های مهندسی در این زمینه بیش از همه مسئولیت دارند و از ابتدا یعنی طراحی، ساخت و تولید تا مراحل راه‌اندازی، نگهداری و توسعه، نقش مهمی را ایفاء می‌کنند. علاه بر این، آب به‌عنوان شاخص آبادی می‌تواند در زمینه‌های متعدد و متنوعی کار آفرین باشد. به‌عنوان مثال: نهادهای خدمات فنی برای سازه‌هائی از قبیل مخازن آب، کانال‌های آبرسانی، پل‌ها، سدها، سیستم‌های برودتی، تصفیه خانه‌ها، اسکله‌ها، شناورها و بسیاری موارد دیگر، به‌طور مستقیم و یا غیر مستقیم با مدیریت و مهندسی آب در ارتباط هستند. بنابراین، نگرش فراگیر در این مؤلفه حیاتی، پیش از آنکه جالب باشد، اجتناب ناپذیر خواهد بود. جلبک‌ها، نخستین ساکنین مولد این زیست کره هستند و تقریباً در هر نقطه‌ای از سیاره که نشانی از حیات وجود داشته باشد، به‌طور فعال حضور خواهند داشت. اگرچه آثار تخریبی جلبک‌ها در چنین سازه‌هائی برای بشر کم و بیش شناخته شده است ولی در این نگارش مختصر، امید و تلاش بر این بوده که ضمن آشنائی بیشتر از سازوکار چنین موجوداتی و با عنوان جلبک‌های نشانگر (Indicator Algac) در این‌جا و همچنین گسترش انواع شکاف‌ها و خوردگی‌ها، بتوان رویکردهای منطقی و مهندسی را برای مهار چنین ناهنجاری‌ها فراهم نمود. ● شواهد جلبکی: به‌طور کلی، برای بازرسی انواع سازه‌ها خصوصاً در مقاطع بهره‌برداری، معمولاً زمان و هزینه‌های قابل ملاحظه‌ای مصرف می‌شود. از سوی دیگر براساس مشاهدات میدانی، امکان برآورد وسعت و میزان خسارت بسیار دشوار می‌باشد. تعدادی از جلبک‌ها با عرصه انتشار وسیع (جهان وطن) وجود دارد (شکل ۱) که با قابلیت چسبندگی فوق‌العاده زیاد روی انواع دیواره‌ها می‌توانند به‌طور مستقیم شکاف‌هائی را ایجاد نمایند و یا آنکه بستری مناسب برای سایر جلبک‌ها و همچنین دیگر عوامل تخریبی فراهم نمایند. در بسیاری از موارد، چنین جلبک‌هائی علاوه بر اتلاف آب از طریق نشت، برای تخم‌ریزی برخی حشرات آبزی و همچنین تجمع و تراکم غلظت آلاینده‌ها نیز محط مطلوبی ایجاد می‌کنند که در نهایت موجب تغییرات کیفی آب در مدت کوتاهی گاهی کمتر از ۴۸ ساعت، خواهند شد. معمولاً فرایند تخریب به‌صورت فیزیکی/شیمیائی و یا تلفیقی و هم‌زمان می‌باشد. در مراحل نخست، با ایجاد مجازی موئینه میزان فشار اسمزی در بافت سازه‌ها افزایش پیدا می‌کند و به‌تدریج و در مراحل گسترش همین شکاف‌های ظریف و براساس قانون برنولی در سیالات بر اثر کاهش سرعت جریان آب، مقادیر فشار ماتریسی افزایش می‌یابد و در نتیجه عمق و میزان خورندگی به‌طور قابل ملاحظه‌ای گسترش خواهد شد. علاوه بر این، ترشحات مواد شیمیائی مختلف در چنین محیط چسبناکی، ضمن استقرار هرچه بیشتر و بهتر جلبک‌ها در شیب‌های بسیار تند، باعث تداوم و توسعه فرایند تخریب نیز خواهد شد. چنین فرایندی اگرچه کند و آرام است ولی به‌دلیل وجود این‌سری فزاینده و همچنین فعالیت بدون وقفه، آثاری قابل ملاحظه‌ای روی سازه‌ها خواهند داشت و می‌دانیم که در طبیعت، روندهائی از این قبیل برگشت ناپذیر هستند. گاهی اوقات گسترش این جلبک‌ها به حدی است که می‌توان گفت که برای جلبک‌ها عمارتی ساخته‌ایم! یکی از این نمونه‌ها، پلی با نام پل جلبک‌ها (Algae Bridge) واقع در کشور چین می‌باشد (شکل ۲). تاکنون، صدها هزار گونه از جلبک‌ها شناسائی و رده‌بندی شده‌اند و به‌طور کلی می‌توان آنها را در ۱۲ شاخه طبقه‌بندی نمود. عمده‌ترین جلبک‌های مورد بحث در این بررسی، به انواع جلبک‌ها در شاخه جلبک‌های سبز (Chlorophta) و شاخه جلبک‌ەای زرد طلائی (Chrysophyta) تعلق دارند. این جلبک‌ها دارای ریختار متنوعی و در اندازه‌های گوناگون (از پنج میکرونی تا سی متری!) وجود دارند. علاوه بر این، رفتار هر یک از آنها در رویشگاه‌های مختلف و همچنین در مقاطع زمانی نیز قابل تأمین می‌باشد. بدین ترتیب، با مشاهده چنین جلبک‌هائی می‌توان به سهولت و به نوعی گواهی بر شروع و یا توسعه شکاف‌ها و خوردگی‌ها در سازه‌ها را صادر نمود. البته برآورد میزان پوشش‌دهی و همچنین موقعیت‌یابی مسیر انتشار آنها تا حدودی به تجربه احتیاج دارد که با راهنمائی مختصر، هر کارشناسی حتی در سطح مبتدی نیز می‌تواند از این دستورالعمل فنی استفاده نماید. نگارنده طی ۱۵ سال اخیر نمونه‌هائی ارزشمند از این جلبک‌ها را از استان‌های شمالی کشور و همچنین استان‌های تهران، اصفهان، فارس، خوزستان و هرمزگان، جمع‌آوری نموده و در هر باریوم ”IRAN“ نگهداری می‌شود. ● بحران جلبکی: وقتی به عظمت انواع سازه‌های دریائی (شکل ۲) فکر می‌کنیم، این موضوع به شیوه‌ای گسترده و تا حدودی به نوعی بحرانتبدیل می‌گردد. در این چالش، انواع شناورها، دکل‌ها، اسکله‌ها، پل‌ها، سدها، انواع کارخانه‌های تصفیه، فرآوری و شیرین‌کن‌ها و حتی تجهیزات فنی برای اکتشاف و استخراج نفت، نیز از چنین فرایندی مستثنی نخواهند بود. خوشبختانه، با پیشرفت علوم و فنون نوین این مشکل خصوصاً در زمینه‌های طراحی و تولید، تا حدودی مرتفع شده است ولی هزینه‌های نگهداری و همچنین مرمت چنین سازه‌هائی برای بهره‌برداری و بهینه‌سازی، همچنان ارقام نجومی را به خود اختصاص می‌دهند. بدون شک، بهره‌گیری از انواع رنگ‌ها برای افزایش عمر مفید در مقابل زنگ‌زدگی و همچنین خوردگی بسیاری از سازه‌ها، نوعی مرهم محسوب می‌شود. البته یادآوری این نکته ضروری است که در این نوع رنگ‌ها اغلب از دیاتومه‌های فسیلی (خاک دیاتومیت) که خودشان از گروه جلبک‌های قاب‌سیلیسی (Bacillariophyceae) می‌باشند، استفاده می‌شود زیرا جین کریستال‌هائی با کمترین هزینه ممکن، بیشترین مقاومت را در مقابل فرسایش ایجادمی‌نمایند. بنابراین، با استفاده از انواع بقایا و فسیل جلبک‌ها به‌صورت غشائی بسیار نازک می‌توان در مقابل آثار تخریبی و ناهنجاری‌های سایر جلبک‌های زنده، نوعی امنیت مصالح ساختمانی را فراهم نمود. برای انتقال چنین مفاهیمی نیازی به سفر به دریا و اقیانوس‌ها نیست. برای مثال می‌توان انبوهی از جلبک‌های تک یاخته‌ای را روی دیواره و پایه‌های پل‌ها و دکل‌ها مشاهده و ردیابی نمود و یکی از نمونه‌های جالب در این زمینه پل دروازه طلائی (Golden Gate) در سانفرانسیسکو می‌باشد (شکل ۴ الف). بنابراین، مسیرهای آبرسانی اعم از کانال‌ها، لوله‌ها، خطوط انتقال و حتی چاه‌های عمیق، جایگاه خاصی را به‌خود اختصاص می‌دهند (شکل ۴ ب). این موضوع برای بخش کشاورزی و همچنین انواع دستگاه‌های تبرید کارخانه‌ها خیلی مهم خواهد بود به‌ویژه آنکه چنین آب‌هائی به انواع فاضلاب‌های شهری و یا صنعتی نیز آلوده باشند. (شکل ۴ ج). بدین ترتیب، فاکتورهای تنوع و تراکم جلبک‌ها در سامانه‌های تخریبی سازه‌ها نقش مهمی ایفاء می‌کند. از سوی دیگر رفتار فیزیکی و شیمیائی سازه‌ها نقش مهمی ایفاء می‌کند. از سوی دیگر رفتار فیزیکی و شیمیائی هر یک از انها می‌تواند الگوئی مناسب برای تغییر روند تخریب نیز باشد. دلیل عمده که چنین جلبک‌هائی را می‌توان به‌عنوان نشانگر (Indicator) تلقی نمود این است که با نمونه‌برداری‌هائی که از موقعیت‌های گوناگون به‌عمل می‌آید، نتایج حاصل را می‌توان با روش قیاسی بسط داده و به اصطلاح می‌توان از آنها به‌عنوان اندیس‌هائی (Indices) قابل استناد در سایر نقاط جغرافیائی نیز استفاده نمود. به‌طور کلی، سدها به‌دلیل دارا بودن ساختاری ویژه، موقعیت بسیار مطلوبی را برای جلبک‌ها فراهم می‌نمایند. با توجه به شکل ساختمانی سدها و حتی آب‌بندهای ساده و به‌دلیل ایجاد اختلاف پتانسیلی در توده سیال آب و از سوی دیگر رفتار حرکتی انواع جلبک‌ها از لحاظ شناور یا معلق بودن، حالات بسیار متنوعی پدیدار می‌شود و گاهی با هجوم برخی ازگونه‌های جلبک، این موضوع به‌صورت بحرانی و جدی خواهد بود که یکی از موارد در این زمینه، صرف هزینه‌های هنگفت برای لایروبی انبوهی از جلبک‌ها در پشت سدها واقع در ایالات متحده آمریکا می‌باشد (شکل ۵). این قبیل جلبک‌ها به‌طور مستقیم یا غیر مستقیم خسارت زیادی به صنایع گوناگون خصوصاً در ارتباط با منابع آبی وارد می‌سازند. مبارزه با برخی از این جلبک‌ها علاوه بر صرف وقت و هزینه قابل ملاحظه، حتی گاهی در تصمیم‌سازی مسئولان ذیربط نیز اختلالاتی محسوس ایجاد می‌کنند. رودها، دریاچه‌ها و حتی استخرها و آبگیرهای مناطق فاضلابی، رویشگاه‌های اصلی برای تکثیر چنین جلبک‌هائی خصوصاً در بخش آبهای شیرین محسوب می‌شوند. حضور چنین جلبک‌هائی در محیط‌های آبی، اشکالات متعددی را برای انواع توربین‌ها و حتی پره‌های موتور قایق‌ها و کشتی‌ها ایجاد می‌کنند و در این میان، جلبک سبز رشته‌ای کارا (Chara) برای بسیاری از افراد کاملاً شناخته شده است. این جلبک با چسبندگی فوق‌العاده زیاد در صنایع شیلات نیز مشکلات فراوانی را ایجاد کرده و سالانه هزینه زیادی برای لایروبی آن مصرف می‌شود (شکل ۶). ● رهیافت‌ها و رویکردها: چنانچه مروری به مطالب داشته باشیم، ملاحظه می‌شود که بخش عمده‌ای از آنها بدیهی و تقریباً برای همگان آشکار است ولی این پرسش به‌وجود می‌آید که چنین موضوعی مهم، چرا و چگونه اغلب به بوته فراموشی سپرده می‌شود؟! شاید یکی از پاسخ‌ها! این باشد که چنین مقوله‌ای بیش از حد عادی است و تقریباً بخش جدائی‌ناپذیر طبیعت تلقی می‌گردد (شکل ۷). اگرچه بسیاری از موارد مورد بررسی، ارتباط مستقیمی با شاخه‌های مهندسی عمران و مکانیک دارند ولی بایستی اذعان نمود که در این خصوص، نظریات کارشناسی زمینه‌های تخصصی آب و فاضلاب، نقش کلیدی را خواهند داشت. بنابراین، گستره مدیریت بهینه و همچنین بهره‌مندی منطقی از سازه‌ها و همچنین افزارها به‌ویژه در محیط‌های آبی بدون برخورداری از تجربیات و آموزه‌های هیدرولوژی امکان‌پذیر نخواهد بود. از سوی دیگر، با توجه به اهمیت خوردگی سازه‌ها و کاهش عمر مفید آنها که برای هیچ مدیری و یا مسئولی پوشیده نیست، چنین امری موجب پیوستگی و توسعه ارتباط فنی میان شاخه‌های گوناگون مهندسی خواهد شد. نگرش و خاستگاه اجرائی پیرامون چنین جلبک‌هائی، با چگونگی مبارزه و یا مدارا همراه است ولی در این نگارش مختصر تأکید اصلی بر مشاهدات می‌باشد زیرا شرط لازم و کافی برای بهره‌مندی کافی از هر نوع نهادهای، بهبود کمی و کیفی پایگاه داده‌ها می‌باشد لذا ثبت، بازیابی و ارزیابی همین مشاهدات اگرچه گام نخست و دشوار می‌باشد ولی در تصمیم‌سازی مدیران از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. معمولاً کارشناسان دفع آفات با عنایت به حفظ محیط زیست، سموم جلبک‌کش را زیاد توصیه نمی‌کنند زیرا به لحاظ ویژگی‌های محیط‌های آبی، باقیمانده سموم و بازدهی ناچیز خصوصاً در وسعت زیاد را به ارمغان خواهد آورد. استفاده از سولفات مس (کات کبود) از سال ۱۹۰۴ میلادی تاکنون، در استخرها و یا مناطق محدود از قبیل استخرها متداول بود ولی کاربرد صحیح آن به‌ویژه محاسبه غلظت و همچنین زمان مورد استفاده نه تنها پیچیده می‌باشد بلکه به‌صورت متمرکز و خصوصاً به‌دلیل تنوع و پایداری جلبک‌های چسبنده، چنین توصیه‌ای کارآمد نخواهد بود. امروزه در گیاه پزشکی نوین، اغلب از مدیریت و روشهای تلفیقی با کاربرد ابزار پیشرفته، استقبال می‌شود. نتایج حاصل از تحقیقات در زمینه‌های کاربرد امواج ماوراء صورت با تواتر قابل تنظیم، پروهای لیزری، ریز تراشه‌های هوشمند (Expert Microchips) و همچنین فن‌آوری نانو با عنوان نانوچک (Nanocheck) حتی در مراحل مقدماتی نیز بسیار ارزشمند بوده و تصور بر این است که حداکثر در دهه آینده چنین تسهیلاتی به‌طور وسیع در اختیار حافظان آب و همچنین مدیریت سازه‌های آبی قرار گیرد. بدون شک، با انجام امور مربوط به ردیابی، مشاهده دقیق و سپس ارزیابی فنی میزان و موقعیت خسارات، ضمن افزایش عملکرد چنین شیوه‌ها و افزارهائی، موجب موفقیت هرچه بیشتر در شکار چنین جلبک‌هائی خواهد شد. بدین‌ترتیب مفهوم جامع‌تری از چگونگی مبارزه به‌همراه مدارا، فراهم می‌گردد. البته شایسته و بایسته است که همواره به‌خاطر داشته باشیم: این ما هستیم که در حریم جلبک‌ها بنا نهاده‌ایم! |
|
کاظم دادخواهی‌پور
عضو هیئت علمی مؤسسه تحقیقات آفات و بیماری‌های گیاهی، بخش تحقیقات ورستنی‌ها
منابع:
۱) دادخواهی‌پور، ک. ۱۳۸۴ دیاتومه‌ها، یاور صنعت آب در فناوری نانو، مهرآب، شماره ۲۰ ص. ۳۴ ـ ۳۶.
۲) دادخواهی پور، ک. ۱۳۸۴. نشانی جلبک‌های نشانگر. مهرآب، شماره ۱۸. ص. ۳۷ ـ ۴۰.
۳) .(Azo Nanotechnology - New Product: ۲۰۰۴. NanoCheck AlgaePreventionfrom Altair (www.azonano.com
۴) Lancar, L.andKrake, K.۲۰۰۲.Aquatic weedsandtheir management. International Commission on Irrigation & Drainage - ICID.
۵) Potapova, M.& D.F.Charles. ۲۰۰۴. Potential use ofrare diatomsas environmentalindicatorsin USA
۶) Sprouffske, K.۲۰۰۳. Phyco - AIDE Program: algalindicatorsanddata exploration, Presentedas NAWQA CyberSeminar مطالب تصادفی: کمپوست Compost و اثرات زیست محیطی آن - سه شنبه دوم فروردین 1390 چشم انداز مطلوب بخش آب و فاضلاب در افق بیست سال آینده - دوشنبه یکم فروردین 1390 تاریخچه روز جهانی آب - دوشنبه یکم فروردین 1390 تبریک عید نوروز - دوشنبه یکم فروردین 1390 ﺗﻪ ﻧﺸﻴﻨﻲ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ چیست؟ - یکشنبه بیست و نهم اسفند 1389 محل های نمونه‌برداری - یکشنبه بیست و نهم اسفند 1389 اتوکلاو - یکشنبه بیست و نهم اسفند 1389 دانلود کتاب هیدرولیک سدها و سازه های رودخانه ای - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389 ميكروسكوپ و طرز كار آن - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389 هیدرولیک - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389 آلودگی آبهای سطحی با مواد رنگزای آلی - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389 تصفیه خانه های فاضلاب در ایران - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389 34درصد جمعيت شهري کشور از شبکه فاضلاب بهره مند هستند - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389 لجن - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389 واحد های تصفیه فاضلاب صنعتی - شنبه بیست و هشتم اسفند 1389 حذف سرب از فاضلاب با خاک اره و خاکستر - جمعه بیست و هفتم اسفند 1389 مشکلات زیست محیطی ناشی از دترجنتها - جمعه بیست و هفتم اسفند 1389 کشت باکتری و روشهای متداول آن - جمعه بیست و هفتم اسفند 1389 روش رنگ آمیزی گرم - پنجشنبه بیست و ششم اسفند 1389 سیستم و تفکر سیستمی در منابع آب - پنجشنبه بیست و ششم اسفند 1389 ضوابط انتخاب نوع و موقعیت شیر آلات صنعت آب - پنجشنبه بیست و ششم اسفند 1389 آب معدنی و سرچشمه های آن - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 آب های زیرزمینی - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 چشمه - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 خطر جیوه در ماهی‌های اقیانوسی بیشتر از ماهی‌های آب شیرین است - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 منابع آبی تهدید می‌شوند - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 آب و اهمیت آن از منظر ادیان و آئین ها - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 چقدر آب بر روی کره زمین وجود دارد؟ - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 نشت آلاینده های هیدروکربوری - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 راهبرد آب مجازی در بحران آب کشاورزی - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 جنگ آب - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 منابع تامین آب - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 عوامل مؤثر در آلودگی فاضلاب و پس آبها - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 حوزه های آبخیز ایران - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 حال «كارون» خوب نيست - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 آب چاه‌های تهران به فاضلاب آلوده است - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 سبزی‌های جنوب تهران به علت آبیاری با فاضلاب کلی ویتامین دارند! - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 سیستم آب و فاضلاب شهری تهران بحران زاست - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 حل مشکل روان آبهای جنوب تهران با افتتاح تصفیه‌خانه فاضلاب - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 ضرورت بازسازي هزار کيلومتر از شبکه آبرساني روستايي بوشهر - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 اتصال تصفيه خانه سد كمال صالح به خط انتقال كمربندي غربي اراك - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 منحصر به فردترين سيستم آبرساني خاورميانه در شهر خمارلوي - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 برداشت آب خام از رودخانه گرگر به رامهرمز متوقف شد - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 شبكه فاضلاب روستايي براي روستاهاي حاشيه زاينده رود - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 پوشش مناسب تاسيسات آب براي مقابله با سرما - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 تصفيه آب روستايي با حرارت مازاد نيروگاه سبلان - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 مصرف آب در ایران 4400 لیتر برای هر نفر!!! - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 مهندسی بهداشت - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 چرا آب، عجیب‌ترین مایع جهان است؟ - چهارشنبه بیست و پنجم اسفند 1389 655 روستاي كرمان شبكه آب آشاميدني ندارند - سه شنبه بیست و چهارم اسفند 1389 فاضلاب و پس آبهای مراکز صنعتی - جمعه سوم دی 1389 بررسی اهمیت و لزوم به سازی مسیل های شهری - جمعه سوم دی 1389 نقش آب در انتقال بيماريها - جمعه سوم دی 1389 آب بدون درآمد از دیدگاه بودجه - جمعه سوم دی 1389 فاضلاب چيست ؟ - پنجشنبه دوم دی 1389 |