بررسی پارامتریک نفوذ برخی آلاینده‌های نفتی نامحلول در آب به خاک

Abstract

سابقه و هدف: آلودگی زیست بوم، به‌ویژه خاک از چالش‌های مهم عصر کنونی است فعالیت‌های انسانی باعث ایجاد آلودگی‌های فراوانی در محیط زیست شده اند. هرچند که این آلاینده‌ها را می‌توان به دو گروه بزرگ معدنی و آلی تقسیم‌بندی کرد، لیکن آلاینده‌های مایع آلی نامحلول در آب (NAPL) از مهمترین آلاینده‌های آلی زیست محیطی به‌شمار می‌آیند و به عنوان یکی از آلاینده‌های بالقوه طبیعت آسیب‌هایی فراوان به زیست بوم وارد کرده اند. خاک آلوده افزون ‌بر اینکه آلاینده‌ها را از راه چرخه‌‌ غذایی وارد بدن انسان می‌کند، خود نیز می‌تواند به‌عنوان منبع آلودگی آب‌های زیر زمینی و آب‌ آشامیدنی باشد. خاک‌های آلوده، گستره‌ی استفاده از اراضی‌ را نیز محدود ‌می‌سازند. آلاینده‌های مایع آلی نامحلول در آب (NAPL) سهم بزرگی از کل آلاینده های زیست محیطی را تشکیل می دهند. درک چگونگی نفوذ NAPLها به خاک از اهمیّتی ویژه برخوردار است. زیرا با درک آن، می‌توان خاک‌های آلوده به NAPLها را اصلاح و اقداماتی مدیریتی برای جلوگیری از نفوذ آنها به سفره‌های آب زیرزمینی به‌کار گرفت. هدف از این پژوهش، ارزیابی کمّی فرآیند نفوذ برخی ترکیبات نفتی شامل نفت خام و نفت سفید به خاک بود. مواد و روش‌ها: خاک مورد آزمون از اطراف پالایشگاه نفت تهران با بافت لوم شنی تهیه شد. با‌ استفاده از مدل‌های نفوذ فیلیپ، کوستیاکوف و گرین امپت پارامترهای نفوذ و با استفاده از قانون دارسی هدایت هیدرولیکی اشباع برآورد و با مقادیر اندازه‌گیری شده مقایسه گردیدند. به منظور ارزیابی کمّی تخمین‌های حاصل از مدل‌ها، از آماره‌های ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین استفاده شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که با گذشت‌زمان‌، طول جبهه‌ی رطوبتی و نفوذ تجمعی NAPLها همانند آب ‌به صورت غیر خطی افزایش می‌یابد. بیشترین نرخ نفوذ برای این ترکیبات، همچون آب در زمان‌های ابتدایی نفوذ رخ داد. مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع برای نفت خام و نفت سفید به ترتیب 0٠58/0 و 280/0 سانتی‌متر بر دقیقه بدست آمد. به دلیل لزوجت بیشتر نفت سفید و کشش سطحی کمتر نسبت به آب، نگهداشت این سیال نسبت به آب کمتر و نرخ نفوذ آن بیشتر بود. نتیجه‌گیری: نتایج ارزیابی کمّی فرآیند نفوذ نفت خام به خاک نشان داد که برای ترکیبات NAPLs هنگامی که زمان به سمت بی‌نهایت میل می‌کند، شدت نفوذ پایه آنها با هدایت هیدرولیکی اشباع این ترکیبات برابر نیست. زیرا در اواخر نفوذ، ضریب ثابت (S) تاثیر زیادی بر نفوذ این ترکیبات به خاک دارد. با توجه به نتایج، مدل نفوذ گرین- امپت و کوستیاکوف با در نظر گرفتن آماره RMSE، برآورد بهتری از نفوذ NAPLبه خاک ارائه می‌دهند. ویژگی‌های NAPLها همچون نوع ترکیب، ساختار شیمیایی، گرانروی، کشش سطحی و چگالی تاثیری به سزا بر نفوذ این ترکیبات به خاک دارند.

Keywords

• آلودگی خاک
• قانون دارسی
• مدل‌های نفوذ
• هدایت هیدرولیکی اشباع
• napl