مقالات محیط زیست
بسم الله الرحمن الرحیم
فاضلاب کشتارگاه ها :
مقدمه :پساب ناشی از کشتار حیوان و شستشوی لاشه گوسفند و گاو دارای چربی و خون و مایعات و جامدات داخل بدن حیوان می باشد که در مجموع از بار آلودگی نسبتا بالایی برخوردار است. فاضلاب کشتارگاهی بسیار شبیه به فاضلاب خانگی است و لیکن از غلظت بیشتری برخوردار می باشند.این نوع از فاضلابها به طور کلی از مواد آلی تشکیل شده اند و حاوی مواد معلق و جامد بسیار زیادی هستندو همچنین از بی اودی بالایی برخوردارند.
این فاضلابها اگر وارد مجرای آبهای سطحی شوند به سرعت تولید بوی نامطبوعی خواهند کرد لذا در تثبیت این چنین فاظلابهایی احتیاج به اکسیژن می باشد که آلودگی شدیدی را متوجه محیط زیست و موجودات آن می کنند.چنانچه خون حیوان در مرحله اولیه جدا شده و بطور مجزا خشک گردد و وارد فاضلاب نشود مشخصات آنها به شرح جدول ذیل خواهد بود.
پارامتر
مقدار(میلی گرم/لیتر)
PH
7/7-6
مواد معلق و شناور
800-500
BOD
2700-1500
COD
4000-2000
مشخصات فاضلاب تولیدی بر حسب ساده و پیچیده بودن آنها متفاوت است.فاضلاب کشتارگاه بسیار قوی بوده و با داشتن بار آلی بسیار بالا شامل خون،پروتئن و ... باعث ایجاد مشکلات حاد در منطقه می گردد.فاضلاب های تولید شده در این صنایع وارد مسیل ها رودخانه ها و مزارع مجاور می گردد و باعث آلودگی شدید در این منابع شده و خطر آلودگی سطحی و زیر زمینی را به دنبال دارد.
از مهمترین شاخصهای آلودگی فاضلاب این صنایع بالا بودن میزان BOD،COD،TDS،رنگ و کدورت و آلاینده های میکروبی می باشد.
مقدار فاضلاب در کشتارگاه های مختلف تابعی از نحوه کشتار و صرفه جویی در مصرف آب می باشد. ولی معمولا در حدود 7 الی 9 مترمکعب به ازای هرتن گوشت برآورد شده است.
در کشتارگاه ها مقدار پساب ایجاد شده در حدود 10 الی 15 لیتر به ازای هر راس مرغ برآورد گردیده است.
بدلیل شرایط خاص و کیفیت کاملا بیولوژیکی این فاضلاب روشهای تصفیه گوناگونی قابل اعمال است. روشهای لاگونی-بیولوژیکی هوازی ترکیبی از این روشها با موفقیت بکار برده شده است.
روشهای کم هزینه از قبیل سیستمهای لاگونی نیاز به زمین در وسعت زیاد داشته و فقط در مواردی که زمین ارزان در اختیار باشد و منطقه دور از شهر می باشد قابل اعمال محسوب می شود.
به عنوان مثال برای کشتارگاههای با تعداد 100 راس گوسفند و 200 راس گاو در روز زمین مورد نیاز حدود 7 هکتار بالغ می شود.
هزین اجرای سیستم لاگونی بدون احتساب ارزش زمین معمولا کمتر از سایر روشها بوده و نیاز به اپراتور متخصص نیز در کمترین حد می باشد.
روشهای متداولی از قبیل لجن فعال شده و یا فیلترها با موفقیت بسیار زیادی در تصفیه خانه های این نوع فاضلابها بکار برده شده اند.
این روشها هزینه تاسیساتی و نیاز به متخصیصن در حد بیشتری دارند و در مقابل زمین کم و کیفیت تصفیه بسیار بالا است.
در نقاط نزدیک به شهر و مراکز جمعیت استفاده از روشهای مکانیکی بیولوژیکی تقریبا اجتناب ناپذیر است و کاربرد تلفیقی از روشهای بی هوازی و هوازی بسیار متداول می باشد.
تکنیکهای تصفیه بی هوازی از جمله بیوفیلترهای بی هوازی،هاضم های دو مرحله ای و غیره برای تصفیه پساب کشتارگاهی بطور وسیعی به کاربرده شده اند ولی هریک از این روشها به تنهایی برای تصفیه این فاضلابها کافی نیست و لذا نیاز به تصفیه مرحله دوم که هوازی می باشد برای رسانیدن کیفیت پساب تصفیه شده به استانداردهای قابل قبول ضروری است.
کمیت فاضلاب کشتارگاه ها :
میزان فاضلاب کشتارگاه ها را در رابطه با فاضلابهای صنعتی اعداد مختلفی ذکر کرده اند به عنوان مثال در گزارش مهندسین مشاور اعداد 12 لیتر برای هر کیلو گرم گوشت تولیدی ذکر کرده اند و یا 3/0 تا 4/0 متر مکعب برای هر دو گوسفند ذکر کرده اند ولی این اعداد که توسط بیشتر شرکتهای مهندسین مبنای طراحی قرار می گیرد بر اساس کار کشتارگاه های خارج از کشور است.
بدیهی است که روش و سیستم کشتار در کشورهای مختلف متفاوت است و نحوه بررسی کار و صنعتی بودن یا نبودن در میزان فاضلاب تولیدی بسیار موثر است و این اعداد نمی تواند الگوی مناسب جهت طراحی در ایران قرار گیرد .
نخستین میزان فاضلاب تولیدی کشتارگاه ها را می توان از دو روش برآورد میزان آب مصرفی و اندازه گیری توسط سرریز مثلثی شکل که در مسیر کانالهای خروجی فاضلاب کارگذاشته می شود اندازه گرفت.
کیفیت فاضلاب کشتارگاه ها :
به طور کلی منشاء فاضلاب صنعتی کشتارگاه موارد زیر می باشد:
1- فاضلاب مرحله ذبح که شامل مقدار زیادی خون با BOD بسیار بالا می باشد.
2- فاضلاب عملیات قبل از پوست کنی که هنگام جداسازی سر و پاچه بوجود می آید.
3- فاضلاب بوجود آمده هنگام باز کردن شکم و محتویات آن که شامل خونابه،ذرات چربی و مواد جامد می باشد.
4- فاضلاب قسمت تخلیه محتویات روده.
5- فاضلاب قسمت تمیز کردن شکمبه که حاوی مواد جامد و نیز مواد شناور مثل ذرات کاه می باشد.
6- فاضلاب شستشوی سالنها.
7- فاضلاب شستشوی سکوی باربری و کف کامیون.
روش تصفیه فاضلاب کشتارگاه ها:
روش تصفیه این نوع فاضلاب ها به طور عمده روش تصفیه بیولوژیکی است.استفاده از تهنشین سازی مقدماتی برای کاهش ضایعات و مواد معلق و شناور مفید می باشد ولی به طور عمده روش تصفیه بیولوژیکی بر کاهش بار آلی فاضلابها مطرح خواهد بود.
به دلیل بالا بودن غلظت BOD فاضلاب استفاده از سیستم های دو مرحله ای برای رسیدن به استانداردهای قابل قبول تقریبا ضروری است.
انتخاب روش تصفیه مناسب:
به طور کلی عواملی که در انتخاب روش تصفیه موثر می باشند عبارتند از:
1- هزینه کلی شامل اجرا و بهره برداری.
2- قابلیت اجرا از نظر تکنولوژی به کار رفته و شرایط محیطی.
3- مشخصات بهره برداری .
4- تجهیزات مورد نیاز.
5- سطح تکنولوژی محل.
6- تاثیر تغییرات ظرفیت فاضلاب و توسعه آینده سیستم.
7- درجه تصفیه.
ا توجه به موارد بالا و شرایط فعلی کشور و به خصوص شهرداریهای کشور بایستی تصفیه خانه ای راه اندازی شود که با توجه به غلظت بالای فاضلاب کشتارگاه راندمان بسیار بالایی داشته باشد و عملیات نگهداری و بهره برداری آن ساده باشد.
به طور کلی با دو کارگر معمولی بتوان آنرا نگهداری و بهره برداری کرد و تا حد ممکن نیاز به هزینه های ارزی و ریالی بالا نداشته باشد و جهت نیل به این اهداف بایستی سعی کرد تا حد امکان تصفیه خانه نیازمند تجهیزات مکانیکی و ماشین آلات پیشرفته نبوده و در صورت نیاز از تجهیزات و وسایلی استفاده شود که بهره برداری و نگهداری آن ساده باشد و امکان ساخت و تعمیر و تهیه لوازم یدکی آن در داخل کور فراهم باشد و ساخت و تعمیرات آن در سطح وسیعی از کشور انجام گیرد.
روشها از نظر تجهیزاتی به گونه ای دسته بندی شده اند که روشهای هوا دهی ممتد و انواع آن در اولویت قرار دارند یعنی نیاز به این روش به تجهیزات در کمترین حد نسبت به سایر روشها می باشد.
اثرات فاضلاب و ضایعات دامی بر محیط زیست:
فاضلاب این منابع به دلیل پراکنده شدن باکتریها و ویروسهای بیماریزا و همینطور آلوده شدن آبهای سطحی و زیرزمینی و تجمع حیوانات موذی تهدید کنند سلامت افراد جامعه می باشد.
فاضلاب کشتارگاه ها به دلیل داشتن رنگ و کدورت جلوه زشت و ناپسندی را ایجاد می کند.میزان مواد ایجاد کننده بو ممکن است به حدی باشد که اثرات نامطلوبی را به محیط زیست انسانی وارد آورد.
خوشبختانه اخیرا در کشتارگاه های طیور ضایعات بازیافت شده و با عملیات پخت به صورت پودر گوشت برای درست کردن غذای طیور آبزیان و دامداری به کار می رود.
استخوان دامها نیز برای تهیه پودر اتخوان به کار می رود ولی این روش به دلیل سوزاندن استخوان باعث آلودگی هوا شده و حتی بوی آزار دهنده آن منطقه اطراف را تحت شعاع قرار می دهد.
با توجه به موارد بالا اینگونه می توان استنباط کرد که با توسعه اطلاعات فن آوری می توان اغلب مشکلات زیست محیطی این صنایع را مهار کرده و یک توازن معقول بین تکنولوژی و حفظ محیط زیست برقرار نمود.
پیشنهادات :
روشهای ذیل جهت کم کردن بار آلی فاضلاب کشتارگاه پیشنهاد می شود که :
1- جداسازی و بازیافت خون.
2- جداسازی واحد تمیز کردن شکمبه و تهنشین کردن فاضلاب آن در یک حوضچه مجزا با زمان کوتاه.
3- بکار بردن شبکه ها روی کانالهای کف سالن و جلوگیری از ورود تکه های گوشت و چربی به کانال.
خون و مساله بازیافت آن:
یکی از عواملی که بار آلی فاضلاب کشتارگاه را بسیار بالا برده خون مرحله ذبح است به دلیل داشتن مواد آلی زیاد دارای BOD خیلی بالاست امروزه در کشتارگاه های صنعتی به هیچ عنوان خون را وارد فاضلاب نکرده بلکه آنرا جداسازی و بازیافت می کنند.به هرحال خون در هنگام بازیافت به صورتهای زیر به مصرف می رسد.
1- خشک کردن در شرایط خاص و به عنوان یک ماده افزودنی جهت خوراک دام و طیور.
2- تلخیص و جداسازی پروتین.
3- استاده از آن در کودسازی به روش سنتی.
4- استفاده از خون در فرایند کمپوست.
5- استفاده از خون امعاء و احشاء به عنوان غذا در حوضچه های پرورش بعضی از انواع ماهی مثل قزل آلا.
اقدام دیگری که می توان جهت جداسازی خون و کم کردن بار آلی فاضلاب انجام داد این است که خون را جداسازی نموده و دریک واحد مجزا ترقیب و ترسیب شیمیایی نموده که البته خود نیاز به یک تاسیسات جداگانه داشته که بسیار گران تمام می شود.
با توجه به اینکه معمولا مدیریت اداره کشتارگاه ها با شهرداری ها می باشد شهرداری می تواند در صورتیکه در برنامه آتی دفع زباله کمپوست سازی نیز وجود دارد از خون در فرایند کمپوست استفاده نماید که به نظر می رسد بهترین روش خواهد بود.
جهت جداسازی و بازیافت خون بایستی اقدامات زیر انجام شود:
1- تخصیص دادن یک قسمت از کشتارگاه جهت ذبح دامها.
2- احداث کانال جهت هدایت خون به مخزن مربوطه.
3- تهیه و نصب یک مخزن در محل مناسب جهت جمع آوری خون.
منابع:
1- حسینیان،مرتضی،1360،شناسای فاضلاب و مصرف مجدد پسآب،فاضلاب و آبهای آلوده،انتشارات دانشگاه تهران
1- 2- خلدانی،آصف،1348،تصفیه فاضلاب،مهندسان مشاور سانو انتشارات دانشگاه تهران
2- 3- دکترمنزوی، محمد تقی ،1385،فاضلاب شهری وجمع آوری فاضلاب( جلد اول)،انتشارات دانشگاه تهران
3- 4- دکتر منزوی،محمدتقی،1386،فاضلاب شهری و جمع آوری فاضلاب (جلد دوم)، انتشارات دانشگاه تهران
4- 5- دکتر ریاحی،1389،جزوه درسی دانشگاه آزاد همدان مقطع کارشناسی ارشد،انتشارات دانشگاه آزاد همدان
5- 6- آرام ،حمیدرضا،1388،مقاله تحقیقی،اداره کل حفاظت محیط زیست لرستان
6- 7- دبیری،مینو،1384،آلودگیهای آبو هوا و خاک ،انتشارات دانشگاه تهران
8- بررسی پرونده های کشتارگاه دام موجود در اداره حفاظت محیط زیست بروجرد.
مفهوم خاك
مفهوم خاك يا soil از زبان قديمي فرانسوي و ريشه لاتين solum به معني كف يا زمين مشتق شده است. در نزد عامه مردم لفظ خاك به مواد خاکی خرد شده پوسته زمين اطلاق مي شود و بدين ترتيب از مواد سنگي محكم زيرين متفاوت است. از منظر يك مهندس راه وساختمان خاك را به منزله موادي مي دانند كه براي شالوده ساختمانها، راه ها و باند فرودگاه ها مورد استعمال قرار مي گيرد حال آنكه از نظر يك كشاورز خاك به محيطي گفته مي شود كه گياهان در آن رشد و نمو مي كنند و ماده اي است كه تغذيه و حمايت از گياهان را بر عهده دارد. از نظر علم خاك شناسي خاك محيط زنده اي است كه از تركيب مواد معدني، ماده آلي، آب، هوا و موجودات زنده شامل ميكروارگانسيم ها و كرم ها حاصل شده و همواره بواسطه اثر پنج عامل فيزيكي سازنده آن ( مواد مادري، زمان، آب و هوا، موجودات زنده و توپوگرافي) و مديريت در حال تغيير و تحول است(Hunt and Gilkes, 1992).
خاک مخلوط پیچیده ای از مواد معدنی، آلی و موجودات زنده است. خاک یکی از محصولات محیط است که دائماً در معرض تغییر و نمو قرار دارد. خاک همیشه و در همه حال توسعه می یابد حال یا به آهستگی در مناطق خشک و یا سریع در مناطق مرطوب.
خاک مخلوط پیچیده ای از مواد معدنی، آلی و موجودات زنده است. خاک یکی از محصولات محیط است که دائماً در معرض تغییر و نمو قرار دارد. خاک همیشه و در همه حال توسعه می یابد حال یا به آهستگی در مناطق خشک و یا سریع در مناطق مرطوب. تصور هر شخص از خاک بر اساس استفاده ای است که از آن می کند.
یک مهندس عمران، از خاک بعنوان زیر بنا و مهد ساختمان، جاده و بزرگراه نگاه می کند.
یک مهندس معدن، خاک را پوششی می بیند که باید آنرا بردارد تا به معادن و کانی های گرانبها دست پیدا کند.
یک طراح فضای سبز به خاک بعنوان منبعی برای ساخت یک پارک یا باغ زیبا می نگرد.
و بالاخره، مهندسین کشاورزی و منابع طبیعی به خاک بعنوان منبعی برای تولید محصولات کشاورزی و جنگل نگاه
استفاده از ازن در تولیدات کشاورزی
مقدمه:
با توجه به روند افزايش جمعيت دنيا و نياز روزافزون به مواد غذايي كه سهم عمده آن از طريق كشاورزي حاصل ميگردد ، نياز به استفاده از تكنولوژي و روش هاي جديد در كشاورزي آبي براي نيل به این منظور بيش از پيش احساس مي گردد. اين امر به آن علت است كه كشاورزي آبي همچنان در تأمين توليدات كشاورزي براي نسل حال و آينده از اولويت خاصي بويژه براي توليد محصولات راهبردي به شمار مي آيد و جايگاه منحصر به فرد خود را حفظ كرده است. ميزان افزايش سطح كشت آبي در دنيا از سالهاي 1800 كه جمعيت جهاني به يك ميليارد نفر مي رسيد، حدود 8 ميليون هكتار بوده است ( 8هكتار براي 1000 نفر ) كه تا سال 1979 به مقدار بيشينه خود (209 ميليون هكتار ) رسيد و اين در زماني بود كه جمعيت جهان به 38/4 ميليارد بالغ گشت ( 8/47 هكتار براي 1000 نفر ) و از آن پس سير نزولي را طي كرده است . به طوري كه در سال 1994 به ميزان 2/44 هكتار براي 1000 نفر از ساكنان جهان رسيده است ( كاهش متوسط نيم درصد در هر سال) ( به نقل از رودز 1999 ). به عبارت ديگر جمعيت جهان كه در سال 1800 يك ميليارد نفر بوده به 4/5 ميليارد نفر در سال 1991 و به 4/6 ميليارد نفر در سال 2001 رسيد و پيش بيني مي شود به 5/8 ميليارد نفر در سال 2025 افزايش يابد و اين افزايش عمدتا" متوجه كشورهاي در حال توسعه خواهد بود . بنابر اين اگر توليد مواد غذايي در حد خودكفايي مدنظر باشد، ميزان افزايش سطح زير كشت آبي بايد 25/2 درصد در هر سال افزايش يابد و حال آن كه در حال حاضر اين افزايش در حدود 2/1 درصد است كه آن نيز به طوري كه در بالا اشاره شد، سير نزولي دارد.يكي از روش هاي جديدي كه در آمريكا و كشورهاي اروپايي در حال استفاده روزافزون ميباشد، بحث استفاده از ازن در آبياري ميباشد .
ازن و قابليت های آن:
ازن را همه به عنوان ماده ای که در بالای جو زمين انباشته شده و لايه محافظی در مقابل اشعه زيان آور ماوراء بنفش خورشيد است، می شناسند . ازن (O3)، آلوتروپ سه اتمی اکسيژن يا « اکسيژن فعال» ، يکی از اجزاء طبيعی هوايی است که ما هر روزه تنفس میکنيم. اين گاز زمانی تشکيل میگردد که مولکول های O2 توسط پرتودهی فرا بنفش خورشيد و يا قوس الکتريکی به دو اتم اکسيژن تفکيک میشود. اتم های آزاد در گروه های سه اتمی ترکيب مجدد شده و ازن را به وجود میآورند. ازن اکسيد کننده ای قوی و در عين حال ناپايدار به شمار می رود. گاز ازن به دليل کوتاهی نيمه عمر، قابل ذخيره کردن در مخازن نمیباشد. از اين رو استفاده از ازن منوط به توليد آن در محل مصرف میباشد .
ازن سبب اکسيد شدن مواد ارگانيکی خاک و بقايای گياهی و در نتيجه سبب رها شدن و پخش مواد غذايي مورد نياز گياه میگردد. اکسيد شدن مواد ارگانيکی روی ذرات رس سبب تغييراتی در سطوح اين ذرات و جمع شدن آن ها شده، در نتيجه سبب افزايش نفوذپذيری خاک و مانع از پراکندگی ذرات و بالطبع کاهش نفوذ پذيری مي گردد. همچنين عمل ازن زنی به آب ، سبب تجمع اسيد نيتريک (HNO3) که منبعی از نيتروژن است، برای گياهان می گردد.
نقش ازن در تصفيه آب و خاک و همچنين پساب به عنوان يک عامل اکسيد کننده و يک ترکيب ميکروب کش حائز اهميت بوده و دارای دو خاصيت بسيار مهم در ارتباط با محيط اطراف خود میباشد.
فواید ازن:
1- قدرت گندزدايی بالا :
تحقيقات نشان می دهد که گندزدايی توسط ازن حاصل اثر مستقيم آن بر باکتری ها و تجزيه ديواره سلولی باکتری ها میباشد،که از اين نظر با مکانيسم عمل کلر در فرآيند گندزدايی متفاوت است. باتوجه به قدرت بالای گندزدايی ازن در مقايسه با ساير گندزداها زمان کمتری جهت تکميل فرآيند گندزدايی مورد نياز میباشد. بررسی ها همچنين بيانگر توانايی بيشتر ازن در از بين بردن ويروس ها در مقايسه با ساير گندزداها است.
2- ازن به عنوان اکسيد کننده قوی :
با توجه به خاصيت الکترون کشندگی اکسيژن، ازن تمايل بسيار زيادی به کاهش عدد اکسايش يکی از اکسيژن های خود دارد. می توان گفت ازن اکسيدکننده ای بسيار قوی است، به طوری که پتانسيل کاهش آن رقم بالای mv 07/2 است. قدرت اين اکسيدکننده در شفاف سازی محيطی با کيفيت بالا فوق العاده با اهميت و مهم است. ازن مواد معدنی را به طور کامل اکسيد نموده و موجب ته نشينی و حذف آن ها میگردد. ازن در بر طرف نمودن ترکيبات آلی و رنگی، اهمیت دارد، به طوري که به عنوان يک جلا دهنده مناسب برای سطوح مختلف و حذف کننده کدورت مواد آب کاربردهای فراوانی دارد. ازن همچنين قادر است ترکيبات فنوليک و ديگر ترکيبات و ميکروارگانيسم های مولد بيماری را در خاک از بين ببرد و محيطی فرح بخش با قابليت بالا جهت تنفس به وجود آورد. ازن تمايل بسياری به واکنش با ترکيبات غير اشباعی يعنی ترکيباتی که دارای پيوندهای دوگانه و سه گانه هستند دارد. از جمله می توان به پيوندهای C=C ، C=N و N=N اشاره کرد. با توجه به اين ويژگی، ازن توانايی فوق العاده ای در اکسيد کردن چربی ها دارد.
شکل شماتيک از تبديل اکسيژن به ازن
قابليت ازن در اکسيدکنندگی به همين جا ختم نمی شود، بلکه ترکيبات ساده قابل اکسايش از قبيل S-2 (مانند ترکيب ( ) را به گونه هايی با عدد اکسايش بالاتر مانند و تبديل می کند . اکسايش اين ترکيبات به حدی راحت است که به محض تماس ازن شروع به اکسيد شدن می کنند و واکنش آن ها از لحاظ سينتيکی با سرعت بالايی رخ می دهد.
کاربردی های ازن : ازن به عنوان يک اکسنده بسيار قوی، قابليت های زيادی در مصارف صنعتی و خانگی دارد و اثرات زيست محيطی زيان بار ندارد. از جمله کاربردهای آن می توان به موارد زير اشاره کرد :
1- تصفيه آب
2- تصفيه هوا
3- تصفيه فاضلاب
4- از بين برنده انگل خاک
5- استفاده در ضدعفونی سبزيجات و ميوه جات
6- کاربرد در انبارهای مرکبات، ميوه جات، غلات و دانه های خوراکی
7- استفاده به عنوان علفکش در کشاورزی
8- استفاده در آب استخر
9- ضد عفونی وسايل بيمارستانی
10 - بازيابی روغن های صنعتی
11- کاربرد در دامداریها و کشتارگاهها
12- استفاده در صنايع غذايی
13- استفاده در صنايع نساجی
14-استفاده در برج های خنککننده و چيلرها
15-رنگ سازی
16- تصفيه پساب کمپوست
کاربردهای ازن در کشاورزی:
ازن در کشاورزی پيشرفته امروزی، يک عامل حياتی و مفيد محسوب میگردد که دارای اثرات سود بخش زيادی میباشد. کاربردهای ازن در کشاورزی بسيار وسيع بوده که از آن جمله می توان به موارد زير اشاره نمود :
1- تصفيه آب زهکشی برای استفاده دوباره کشاورزی
2- رفع آلودگی های خاک و جايگزين مناسب برای متيل برمايد
3- آزاد کردن اکسيژن در محيط ريشه
4- رفع اثر H2S و کاهش مصرف کود
5- رفع اثر عنصر سمی کلر بر گياهان
6- کنترل علف های هرز
7-کاهش pH آب
8- افزايش طول عمر نگهداری گل های زينتی
9- افزايش عملکرد محصولات
1- تصفيه آب زهکشی برای استفاده دوباره درکشاورزی
از آنجا که در بسياری از مناطق شاهد کمبود آب در کشاورزی هستيم، يکی از راه های اساسی در افزايش راندمان آبياری، تصفيه دوباره آب های مصرفی در کشاورزی به وسيله ازن و يا اشعه UV است که در بسياری از کشورها از اين کار در گلخانه برای کاهش مصرف آب استفاده میکنند.
تزريق ازن به داخل پساب به منظور تصفيه آن در آلمان
2- رفع آلودگی های خاک و جايگزين مناسب برای متيلبرمايد
خاک يکي از منابع مهم و ارزشمند طبيعت است. بدون داشتن خاک سالم، حيات و زندگي روی زمين امکان پذير نخواهد بود. 95% غذاي انسان از زمين حاصل مي شود. برنامه ريزي براي داشتن خاکي سالم و توليدکننده ،لازمه بقاي انسان است. ورود مواد، ارگانيسم هاي زيستی يا انرژي به درون خاک سبب تغيير کيفيت خاک مي شود. همين مسئله باعث مي شود که خاک از حالت طبيعي خود خارج شود. خاك مي تواند موجب انتقال عوامل بيماريزاي بسياري از امراض عفوني شود. تعداد ميکروب هايي كه از طريق فضولات به خاك اضافه ميشوند، به وسعت آلودگي هاي خاك ميافزايند. بررسي خصوصيات فيزيكي و شيميايي مواد افزودنی از جمله متيل برمايد نه تنها سبب تغيير خواص فيزيکي و خواص شيميايی خاک میگردد بلکه خواص زيستمحيطی آن نيز دستخوش تغيير میگردد. از آنجاکه ازن قابليـت حذف و نابودی عوامل بيماری زا و پاتوژن های خاک را دارد، با جايگزين شدن ازن به عنوان گندزدا می توان اين اطمينان را ايجاد کرد که نه تنها عمل پاکسازی خاک به نحو احسن انجام مي گردد , بلکه حاصلخيزی آن را نيز به همراه دارد.
3- آزاد کردن اکسيژن در محيط ريشه
هر يک از گياهان برای داشتن رشد مطلوب به طور معمول نيازمند اکسيژن میباشند. اکسيژن در کنار دی اکسيد کربن(CO2 ) برای گياهان، کاربردی معادل استفاده از موادغذايی را پيدا کرده است. با توجه به اين اصل امروزه در کشورهای اروپايی جهت تأمين اکسيژن مورد نياز گياه از ازن استفاده می کنند زيرا ازن اين قابليت را دارد که پس از اثرگذاری خود تبديل به اکسيژن میشود و بدون هيچ گونه اثر جانبی در کنار CO2 راندمان محصول را بالا میبرد و منجر به توليد محصول سبز میگردد . باروری محصولات به وسيله غنی سازی با اکسيژن و دی اکسيدکربن افزايش داده می شود همچون گلدهی قبل از موعد، بازده ميوه دهی بالاتر، کاهش جوانه های ناقص در گل ها، بهبود استحکام ساقه گياه و اندازة گل.
4- رفع اثر H2S و کاهش مصرف کود
از آنجا که در مناطق اطراف شهرها و بخصوص در پايين دست شهرهای بزرگ ، عموما ً کشاورزی نيز صورت ميگيرد و با نفوذ گاز H2S به منابع آب زيرزمينی، اين آب ها به گاز مذکور آلوده می شوند. در نتيجه در پائين دست شهرها با پمپاژ آبهای زيرزمينی و استفاده از آب چاهها در کشاورزی، از آنجا که نفوذ اين گاز در آب مانع از جذب کودهای شيميايي میگردند، لذا مصرف کودها را به ميزان قابل توجهی بالا میبرند که از لحاظ صرفه اقتصادی، هزينه بالايي را به کشاورزان تحميل مینمايد.
5- رفع اثر عنصر سمی کلر بر گياهان
گاز ازن قادر است اثر خوب و قابل توجهی بر روی گاز کلر گذاشته و از اثرات سمی آن بر روی گياهان به ميزان قابل توجهی بکاهد.
6- کنترل علف های هرز
درفصل قبل از کشت میتوان با دادن دز بالائی از اين گاز و زير و رو کردن خاک بوسیله شخم، به خوبی علف های هرز و سطح بذر آن ها را اکسيد نموده و از رشد آن ها تا حد زيادی کاست.
7- کاهش PH آب
از آنجا که اين گاز دارای خاصيت اکسيد کنندگی بالايي است ، در اکثر موارد سبب اسيدی شدن محلول آب گشته و با پائين آوردن PH آب بخصوص در آب های حاوی سديم، سبب فراهمآمدن محيطی مناسب برای رشد و نمو گياهان میگردد.
8- افزايش طول عمر گل های زينتی تحليل های تجربی نشان داده اند که استفاده از ازن در آب نه تنها باعث افزايش عملکرد ، بلکه سبب افزايش مقاومت و طول عمر نگهداری گل های زينتی نيز گرديدهاند که اين امر به خصوص برای کشاورزانی که در کار پرورش گل زينتی هستند امری مهم و قابل توجه به شمار میآيد.
9- افزايش عملکرد گياهان
از آنجا که آب حاوی ازن به داخل خاک نفوذ مینمايد اولا ً سبب اکسيد شدن بقايای گياهی می شود که سبب می گردد اکسيد آنها برای گياه کاشته شده راحت تر در دسترس قرار گیرد ، ثانيا ً با تبديلشدن خود گاز ازن به اکسيژن ، شرايط مطلوب برای رشد گياه در خاک را فراهم مینمايد. در نتيجه افزايش عملکرد و قدرت گياه در مقابل بيماري ها برای اکثر گياهاني كه با آب حاوي ازن آبياري شدهاند امری قابل پيشبينی است.
مروری جامع تر بر مهم ترين کاربردهای ازن در کشاورزی:
با توجه به اهميت موضوع نياز به استفاده از آب تصفيه شده در كشاورزي به عنوان يك منبع جديد آب و کشت گوجهفرنگی به عنوان يك محصول استراتژيك در كشور و نياز روزافزون به یافتن جایگزینی مناسب برای متيل برمايد به عنوان ضد عفونیکننده خاک از بيماری ها در ذيل به اين سه موضوع به صورت مفصلتر پرداخته شده است:
1- استفاده از ازن در فرآيند و کشت گوجهفرنگی
گوجه فرنگی از معدود گياهان زراعی است که در حال حاضر به عنوان مواد اوليه کارخانجات متعدد صنايع و فرآورده های غذايی مورد استفاده قرار میگيرد. اين گياه از حيث اشتغال زايی و ارزش افزوده کاملاً مناسب بوده و روز به روز بر اهميت اقتصادی آن افزوده میشود. به طوري که کشور ما نيز يکی از صادرکنندگان فرآوردههای آن به کشورهای ديگر گرديده است. استفاده از تکنولوژی ازن با هدف ايجاد فن آوريهای جديد در مورد کاشت، داشت و برداشت اين گياه باعث شده است که اولاً محصولاتی با کیفیت و کمیت بالاتر و ثانياً مقاوم تر به بيماري های مختلف قارچی و باکتريائی بعمل آيد.
مزايای استفاده از ازن در کشت گوجهفرنگی:
1. بهترينPH برای گوجهفرنگی بين 5/8 تا 5/5 می باشد؛ با توجه به اينکه محيطهای کشت در ايران اغلب قليايی می باشد، ازن اين قابليت را دارد PH محيط را تا حد مورد نیاز پائین نگه داشته و شرايط مناسبی را جهت رشد صحيح گوجه فرنگی فراهم نمايد.
2. افزايش عملکرد به ميزان قابل توجه
3. کاهش بيماري های گياه و خاک.
2- استفاده از ازن برای تصفيه فاضلاب شهری در کشاورزی
امروزه با توجه به افزايش جمعيت در جهان و نياز روزافزون به مواد غذايي، بالطبع با مسأله افزايش نياز به آب در بخش کشاورزی به خصوص در دو منطقه شمال آفريقا (North Africa) و خاور ميانه که بر اساس گزارش بانک جهانی، فقط يك درصد از منابع آب شيرين دنيا را در اختيار دارند، مواجه هستيم. به طوری که تأمين آب کشاورزی در اين دو منطقه در حال تبديل شدن به يک بحران عظيم میباشد. در نتيجه استفاده از آب فاضلاب شهری يک روش اساسی به منظور کاستن از اين نياز روز افزون به منابع آبهای شيرين در دسترس است.
همانطور که می دانيد فاضلاب تنها منبع آبی است که به تناسب افزايش جمعيت و نياز به آب تازه، افزايش می يابد و به عنوان يک منبع مطمئن می توان بر روی آن حساب کرد. استفاده از منابع آب های نامرسوم در کشورهايي که با کمبود آب مواجه هستند يک فرصت ايده آل برای تأمين امنيت غذايي در اين کشورها است .
در اين آب ها اين پتانسيل وجود دارد که از مواد غير آلی (معدنی) حاضر در آن ها ، به عنوان منبع کود شيميايي استفاده نمود . همچنين فعالينت ميکروارگانيسمهای خاک پس از انتشار و استفاده از فاضلاب در آبياری در فعاليت های متابوليسمی افزايش میيابد.
از طرف ديگر در صورت بیتوجهی، استفاده از فاضلاب می تواند سبب افزايش مشکلات بهداشتی نيز گردد (ريسک عفونت و سرايت به محيط طبيعی ) که می بايستی اين آبها را ابتدا ضد عفونی نمود و سپس از آن ها در آبياری کشاورزی و فضای سبز استفاده نمود، چرا که در صورت استفاده از اين آب ها بدون ضدعفونی نمودن آن ها ، شاهد خواهيم بود که محيط خاک به مرور آلودهتر و مستعدتر برای بيماریهای ويروسی و باکتريائی می گردد. لذا لازم است که اين کار را به بهترين نحو به انجام رساند تا به منبعی از آب پاک و عاری از آلودگی دسترسی پيدا کنيم. بهترين راه برای اين کار نيز استفاده از گاز ازن برای ضدعفونی آب میباشد.
در شکل بالا، يکی از ابتدائی ترين روشهای تزريق ازن به اين گونه آب ها نشان داده شده است.يک نکته مهم در استفاده از اين آب ها اين است که در صورتی که آب فاضلاب در سيستم قطره ای زير سطحی در خاک داده شود، خاک نيز در فعاليت فيلتر و ضدعفونی شرکت مینمايد که در نتيجه می توان از شدت تصفيه در بالادست سيستم کاست. دليل آن نيز نداشتن تماس مستقیم آب با اندام های هوايي گياه و کشاورزان و فعاليت اوليه خاک به عنوان فيلتر است. همچنين افزايش عملکرد گياهان در هنگامی که از آب فاضلاب در روش زير سطحی (قطرهای) استفاده شده است دیده شده است.
در نتیجه با استفاده توأم از گاز ازن به عنوان ضدعفونیکننده آب و خاک و نیز تأمینکننده اکسیژن اضافه در محیط ریشه ، به همراه آب فاضلاب شهری به عنوان منبعی غنی از آب و مواد غذائی، می توان به آینده غذائی مطمئنتری برای کشور امیدوار بود.
3- ازن به عنوان بهترين جايگزين برای متيل برمايد:
ضدعفونی خاک کشاورزی قبل از فصل کشت به منظور از بين بردن ميکروارگانيسمهای زيادی که در خاک تولید می شوند ، سال هاست در ايالات متحده آمريکا مورد استفاده قرار میگيرد. بسياری از گياهان مستعد حمله از سوی بعضی باکتري ها، قارچ ها و نماتدها هستند و در نتيجه هر سال ميلياردها دلار خسارت از بابت تلفات محصولات به بار می آيد. بزرگترين و مشهورترين ضدعفونی کننده خاک را می توان متيل برومايد دانست ، در حالي که اين ماده به شدت سمی است. متيل برومايد ، وسيع ترين عامل ضدعفونی کننده خاک در طيف وسيعی از عوامل بيماریزای خاک می باشد . مصرف آن در تمام دنیا به صورت يک تابع نمايي در حال افزايش بود که آخرين رقم آن در آمريکا برابر کيلوگرم در يک سال بوده است. اخيرا ً اين ماده به صورت خيلی سريع در حال خروج از عمليات کشاورزی می باشد. دليل اين کار نيز ادعای بسیاری از محافل علمی در مورد تأثيرات منفی اين ماده در دراز مدت بر روی لايه ازن اتمسفر و سلامتی بشر که ناشی از نازک شدن لایه ازن است میباشد.
از آنجا که آمريکا نيز مانند بسياری از کشورهای دیگر امضاء کننده پروتکل مونترال می باشد، از سال 1999 تا 2005 پرونده استفاده از متيل برومايد به عنوان ضدعفونی کننده خاک در اين کشورنیز بسته شد.
در حال حاضر ماده ای که از آن بتوان به صورت وسيع به عنوان جايگزين متيل برومايد نام برد، وجود ندارد. اکثرا مواد شيميايي جايگزين متيل برومايد دارای اثرات جنبی و خطرات قابل توجهی بر روی سلامت افراد بشر و يا مشکلات سمیکردن محیط پس از استفاده هستند. از تلون (Telone) (ترکيب 1 و 3 دی کلروپروپن و کلروپيکرين) و وی پم (Vapam) (حاوی سديم متام)، به عنوان جايگزين متيل برومايد نام برده می شود. حال آنکه استفاده از تلون (Telone) در سراسر کاليفرنيا بواسطه پتانسيل بالای آن در آلودگی هوا محدود شده است. همين محدوديت در مورد وی پم (Vapam) نيز در آينده ای نزديک قابل پيش بينی است.
ديگر مواد ضدعفونیکننده نيز دارای بوی خيلی بد در هنگام استفاده هستند که همين عامل سبب می گردد که از آن ها در محلهای نزديک به مناطق مسکونی استفاده نشود. همچنين بعضی از آن ها نيز دارای ترکيباتی هستند که پس از استفاده به عنوان ضدعفونیکننده خاک دچار دگرگونی(تجزیه) نمیگردند و سبب مشکلات Phitotoxicity در خاک می گردند.
بعضی روش های ديگر ضدعفونی خاک نظير استريليزاسيون از راه بخار (نياز به حجم آب زياد) و یا تابش آفتاب بر روی پلاستيک های مالچ (نياز به زمان زياد و همچنين مشکلات پلاستيکهای آلوده پس از مصرف) و . . . نيز هر يک دارای مشکلات خاص خودشان هستند. در مقابل اينها فرآيند ازن زنی يک عمل نسبتا ً ساده و بدون عوارض جنبی بر روی اتمسفر است. اين تکنولوژی را می توان به راحتی در سيستم های کشاورزی جاری جای داده تا ديگر مشکلاتی همچون حمل و نقل به محل، ذخيره، اداره کردن و يا نشت مواد شيميايي سمی و خطرناک را نداشته باشيم.
سابقه استفاده از ازن در کشاورزی
استفاده از ازن در کشاورزی بيشتر به دو دهه اخير مربوط میشود. حال آنکه استفاده از ازن در مقياس تجاری برای اولين بار در سال 1906 برای ضد عفونی آب آشاميدنی در شهر نايس (فرانسه) به وقوع پيوست .
پری ير ((pryor, 1996 پس از آزمايش های فراوان، به استفاده از ازن برای از بين بردن ارگانيسمهای خاک و نیز از بين بردن عوامل بيماري زای خاک تأکيد نموده است.
ساندرمن ((sanderman , 1996 نيز به تغيير کيپسيدهای ويروس و حتی شکستن پروتئين با استفاده از ازن اشاره نموده است.
هرمانHerman, 2002) ) نيز به از بين رفتن باکتری های خاک در اثر تزريق ازن به داخل لوله های آبياری اشاره نموده است.
در سال 1992 کشور هلند استفاده از متيل برومايد را به عنوان ضد عفونی کننده خاک به دليل زيان های ناشی از آن بر روی اتمسفر ممنوع اعلام کرد و پس از آن نيز کشورهای دانمارک ، آلمان و سوئيس تصميم به انجام اين کار گرفتند. سميت اين ماده (MB) به حدی است که سازمان EPA (سازمان حفاظت از محيط زيست) آن را در کلاس 1 مواد سمی که کشنده ترين مواد است قرار دادند. اما اکنون پس از 60 سال استفاده از اين ماده، استفاده از آن در سرتاسر دنيا ممنوع شده و به عنوان بهترين جايگزين برای آن، از ازن نام برده میشود.
همچنين تحقيقات نشان می دهد که ازن باعث افزايش رشد و مقاومت گياهانی نظير گوجه فرنگی و توت فرنگی در مقابل بيماری ها در کاليفرنيا شده است.(alan prior (530) 758 – 5173 fax 758-5173) .
تحقيقات ديگر توسط ( Ted Rich and Knueve, 2002) نشان داد که آب بسياری از چاهها در مناطق نزديک به مناطق شهری دارای سولفيد هيدروژن (H2S) است که اين ماده به نوبه خود سبب می شود که گياه از کودهای شيميايی به صورت کامل استفاده نکند و لذا مصرف کود بالا می رود. لذا پس از مصرف ازن در آب و اکسيد کردن گوگرد موجود در (H2S) ميزان کود مصرفی به ميزان 50 % کاهش يافت.
همچنين ازن قادر خواهد بود ميزان اکسيژن موجود در آب را افزايش داده و بدين وسيله از رشد باکتري های بیهوازی جلوگيری نمايد.
ضمن اينکه ازن قادر است که PH آب را نيز پائين آورد و با توجه به اينکه آب در بعضي مناطق كشور دارای PH بالايی می باشد سبب پائينآوردن آن میگردد.
همچنين در آزمايشهای (Ted Rich and Knueve, 2002) شاهد افزايش عملکرد گوجه فرنگی به ميزان 3 برابر بوده ايم که رقم قابل توجهی می باشد (کشت هيدروپونيک) .
همچنين در يک کار تحقيقاتی وسيع که در کشور کره جنوبی انجام پذيرفته نتايج زير در نتيجه استفاده از گاز ازن برای ضدعفونی کردن 8 نوع خاک حاصل شده است Heryong jung et al,2007) ):
1- ميکروارگانيسم های مضر خاک بسيار به گاز ازن حساس و آسيب پذير هستند. نکته جالب آنکه بيشترين تلفات آنها در 30 دقيقه نخست تزريق ازن به خاک صورت پذيرفته است.
2- رشد دوباره ميکروارگانيسم های مضر خاک بستگی به زمان تزريق اين گاز به داخل خاک دارد. هرچه اين زمان تزريق بيشتر باشد، رشد دوباره آن ها کمتر بوده است، به نحوی که نمونهای که 360 دقيقه ازن به داخل آن تزريق شده بود نسبت به نمونه ای که فقط 60 دقيقه ازن به آن تزريق شده بود، با گذشت 4 هفته از تزريق شاهد رشد دوباره کمتری از اين ميکروارگانيسمهای مضر بود.
در يک کار تحقيقاتی ديگر که با نظارت دکتر وسترهالد (Dr.Becky Westerhald) در سال های 1997 و 1998 در کاليفرنيای آمريکا صورت پذيرفت اثر گاز ازن را بر روی گوجهفرنگی و توتفرنگی و سيبزميني شيرين و چغندرقند و هويج و درختان ميوه از لحاظ افزايش عملکرد و کاهش عوامل بيماریزای خاک مورد تحقيق و بررسی قرار داد. نتايج حاصل، نشان از تأثير قابل ملاحظه اين گاز بر افزايش عملکرد و کاهش بيماریهای خاک بود ، به نحوی که به طور مثال پس از تزريق ازن به خاک شاهد افزايش عملکرد گياه به ميزان 56% در سال 1997 و 2/44% در سال 1998 بر روی گوجه فرنگی بود. همچنين تلفيق گاز دی اکسيد کربن (CO2) با ازن (O3) تأثير بسيار خوبی بر کاهش بيماری های قارچی داخل خاک داشت. اثرات مشابهی در مورد بقیه گياهان نيز مشاهده شده است.
نتايج آزمايشگاهی آناليز شده از آزمايش ازن بر روی آب مصرفی در فضای سبز(چمن) در تگزاس آمريکا در سال 2004 حاکی از آن است که ازن سبب افزايش EC آب زهکشی و افزايش نيتروژن در آب زهکشی نمونه های آزمايشگاهی گردیده و کاهش PH آب در همان نمونه ها نيز مشاهده شده است.(Raub et al,2001) نيز گزارش شده است که PH کمتر و EC بالاتر در نمونه های ازنزنی شده مشاهده شده است. در نمونههايي که با ازن آبياری شده اند ميزان کلروفيل نيز بيشتر بوده است و از آنجا که میزان کلروفيل مدرک و دليل خوبی بر سلامتی عمومی گياه است می توان استنباط نمود که ازن اثر بسيار موثری بر روی سلامت گياه دارد. همچنين در اين تحقيق ثابت شده است که ميزان مواد ارگانيکی خاک تغيير زيادی نکرده بود که با نتايج ( Roub et al,2001) نيز مطابقت میکرد.
همچنين در کشورهای پيشرفته از اين گاز به منظور ضدعفونی و استفاده دوباره از فاضلابهای شهری و کشاورزی استفاده وسيعی میشود.
مزايای استفاده از ازن در آب کشاورزی:
1. قوی ترين اکسنده در دسترس ميباشد.
2. موجب نابودی و غير فعال شدن ميکروارگانيسم ها میگردد.
3. ازن دوازده بار انحلال پذيرتر از اکسيژن در آب است.
4. به آسانی از ميان لايه های خاک عبور میکند.
5. به صورت on-site (در محل) تهيه می شود و هيچ نيازی به انتقال و يا انبار مواد شيميايي خطرناک ندارد.
6. ترکيبات پيچيده آلی موجود در خاک را به دی اکسيدکربن و يا مولکول هايي با سميت کم تر تبديل میکند (ميشكند) که به مصرف گیاه می رسند.
7. پس از انجام واکنش ها، باقی مانده مضر برجا نمیگذارد.
8. با انجام عمل ازناسيون، باقی مانده ازن تبديل به اکسيژن می گردد که موجب بالا رفتن ميزان اکسيژن در دسترس ريشه شده و باعث طراوت و قويترشدن گياه میگردد.
نمای داخلی دستگاه ازن ژنراتور
- نتيجهگيری
با توجه به منافع و مزاياي زياد اين دستگاه در دراز مدت و کاهش هزينه های فراوان پس از استفاده از اين دستگاه و نیز آلودهشدن روزافزون خاک های کشاورزی به انواع بیماری های باکتریائی، ویروسی و ...توصيه می گردد که در مسير انتقال آب به زمين يکی از اين دستگاهها با ميزان توليد نسبتاً بالا برای فصل قبل از کاشت به منظور ضدعفونی خاک استفاده شود و سپس در طول فصل رشد، ازن با دبی کمتری به داخل سيستم تزريق نمود تا بدين ترتيب آبی نسبتاً تصفيه شده و عاری از ميکروب وارد آن شده و پس از مدت بيست الی سی دقيقه که ازن تبديل به اکسيژن می شود، اکسيژن کافی در اختيار ريشه قرار گيرد.
LITERATURE CITED
Amirsardari, Y., Q. Yu, and P. Williams. 1998. Effects of pre-ozonation of high humic content waters on direct filtration in a pilot plant. Environ. Technol. 19:1103-1110.
2. Gracia, R., J.L. Araguees, and J.L. Ovelleiro. 1996. Study of the catalytic ozonation of humic substances in water and their ozonation byproducts. Ozone Sci. & Eng. 18:195-208.
Greenberg, A.E., L.S. Clesceri, A.D Eaton. Ozone (Residual). In Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. p. 4-105. American Public Health Assoc. Washington,DC.
Maier, D. 1984. Microflocculation by ozone. In R.G. Rip and A. Netzer (Ed.) Handbook of Ozone Technology and Aplications, Vol. II, Ozone for Drinking Water Treatment. Butterworth Publishers, Boston, MA. p.123-140.
Raub, L., C. Amrhein, and M. Matsumoto. 2001. The effects of ozonated irrigation water on soil physical and chemical properties. Ozone Sci. & Eng. 23:65-76
Runia, W.T. 1994b. Disinfection of recirculation water from closed cultivation systems with ozone.Acta Horticulturae 361:388-396.
Taylor, R. H., Falkinham, J. O., Norton, C. D.,and Lechevallier, M. W. 2000. Chlorine, chloramine, chlorine dioxide, and ozone susceptibility of Mycobacterium avium. Appl.Environ. Microbiol. 66:1702-1705.