دوره و شماره: دوره 16، شماره 4 - شماره پیاپی 47، زمستان 1401 
آبیاری

اندازه گیری حجم آب آبیاری و بهره‌وری آب مزارع پیاز در سه منطقه استان فارس

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.13937.2412

محمد علی شاهرخ نیا، مهدی اکبری، فریبرز عباسی

چکیده پیاز یکی از محصولات مهم تولیدی در استان فارس می‌باشد. تاکنون اطلاعات اندکی در خصوص وضعیت آبیاری و بهره‌وری آب مزارع پیاز منتشر شده است. از این رو، میزان عملکرد، آب آبیاری، آب کاربردی و بهره‌وری آب در 30 مزرعه در سه شهرستان عمده تولید پیاز در استان فارس اندازه‌گیری و بررسی شد. برای مقایسه آماری نتایج بدست آمده از آزمون تی استفاده شد. میانگین حجم آب آبیاری پیاز در سه شهرستان مورد نظر به‌ترتیب 15848، 14888 و 10507 مترمکعب در هکتار به دست آمد. میانگین کل حجم آب آبیاری مزارع 13880 مترمکعب در هکتار بود. تفاوت حجم آب آبیاری دو شهرستان شیراز و سپیدان از نظر آماری در سطح 5 درصد معنی‌دار نبود. اما تفاوت حجم آب آبیاری شهرستان کازرون با هر دو منطقه دیگر بیشتر از 4000 مترمکعب در هکتار بوده که در سطح 1 درصد معنی دار شد. از نظر عملکرد محصول نیز تفاوت دو شهرستان شیراز و سپیدان کمتر از یک تن در هکتار بود که معنی‌دار نشد. اما عملکرد شهرستان کازرون حدود 16 تن در هکتار کمتر از عملکرد شهرستان‌های سپیدان و شیراز بود که این تفاوت ها در سطح 1 درصد معنی‌دار گردید. تفاوت بهره‌وری آب آبیاری در مناطق مورد بررسی در سطح 5 درصد معنی‌دار نگردید. مقایسه حجم آب آبیاری با نیاز آبی ناخالص نشان داد که سامانه‌های آبیاری قطره‌ای بیشترین تطابق را با نیاز آبی ناخالص داشته و به طور متوسط 5 درصد بیشتر آبیاری انجام شده بود. اما در مزارع تحت آبیاری بارانی و سطحی به‌ترتیب 17 و 45 درصد آب کمتر از نیاز آبی ناخالص داده شده بود. میزان عملکرد در مزارع پیاز تحت آبیاری سطحی حدود 28 درصد کمتر از عملکرد در مزارع تحت سامانه آبیاری قطره‌ای بود. تفاوت بهره‌وری آب آبیاری بین سامانه‌های آبیاری قطره‌ای و سطحی معنی‌دار نبود.

هیدرولوژی

ارزیابی خطر سیل‌خیزی در حوضه آبخیز رودخانه زشک شاندیز با استفاده از مدل‌سازی بر مبنای سنجش‌ازدور و روش تحلیل سلسله‌مراتبی-فازی

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.13882.2401

حمیرا شامکوئیان، کامران داوری، محمد فرشته پور

چکیده در این تحقیق، به‌منظور ارزیابی خطر سیل‌خیزی حوزه آبخیز زشک شاندیز در استان خراسان رضوی، از مدل تلفیقی تحلیل سلسله مراتبی-فازی استفاده گردید که دربرگیرنده مراحل مختلف نظیر شامل امتیاز‌دهی زوجی معیارها و زیرمعیارها بر اساس نظرات کارشناسی، فازی‌سازی امتیازات، اختصاص وزن‌های فازی و تلفیق نهایی عوامل می‌باشد. بدین‌منظور، 15 شاخصِ مورفومتریک (ارتفاع، شیب، جهت شیب، انحنای طولی و عرضی دامنه، شاخص RSP، شاخص TRI)، توپوهیدرولوژیک (جریان تجمعی، فاصله از آبراهه، شاخص HAND، شاخص TWI، شاخص SPI)، ادافیکی (شماره منحنی)، پوشش گیاهی (شاخص NDVI) و اقلیمی (شاخص بارش) تولید و در فرآیند مدلسازی مورد استفاده قرار گرفت. در نتیجه این تحقیق، از بین عوامل موثر در سیل‌خیزی، آبراهه‌ها به عنوان بستر اصلی رخدادهای سیل، عامل بارش به عنوان کلیدی‌ترین محرکه اقلیمی سیل و متغیرهای هیدرولوژیک، ادافیک و بوتانیک حاکم بر حوزه آبخیز نظیر جریان تجمعی، شماره منحنی و شاخص تفاضل نرمال شده پوشش گیاهی، به ترتیب با وزن‌های فازی شده 072/0، 071/0، 07/0، 068/0 و 067/0، به عنوان مهم‌ترین عوامل در محدوده مطالعاتی شناسایی شدند. نتایج پهنه‌بندی پتانسیل مکانی سیل‌خیزی در محدوده مطالعاتی حاکی از آن است که حدود 5/27 درصد (1873 هکتار) از سطح حوضه در کلاس‌های خطر سیل‌خیزی زیاد و خیلی‌زیاد قرار گرفته‌اند. توزیع مکانی کلاس‌های خطر بالای سیل‌خیزی در بالادست و پایین‌دست بیانگر لزوم اجرای توأم اقدامات مدیریتی نرم در بالادست (بیولوژیک و بیومکانیکی) و سخت (مکانیکی) در پایین‌دست حوضه است. همچنین، آموزش ساکنین در مورد مفاهیم خطر و ریسک سیل در کلیه مناطق اعم از کلاس‌های خطر خیلی‌کم تا خیلی‌زیاد پیشنهاد می‌گردد.

منابع آب

مدل طراحی بهینه مبتنی بر قابلیت اعتماد سدهای تاخیری پاره سنگی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی چندهدفه خودتطبیق

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.14015.2441

محمد مهدی ریاحی، حسین ریاحی مدوار، ایمان بهرامی چگنی

چکیده در این مقاله با استفاده از مدل شبیه‌ساز-بهینه‌ساز به طراحی بهینه مبتنی بر قابلیت اعتماد سدهای تاخیری پاره سنگی پرداخته شده است. مطالعه موردی در تحقیق حاضر حوضه آبخیز رودخانه کرگانرود در غرب استان گیلان است که براساس آمار هیدرومتری سالهای 1336-1396 طراحی بهینه سدتاخیری پاره‌سنگی جهت کاهش پیک سیلاب ورودی به شهر تالش با رویکرد طراحی اولیه مبتنی بر بهینه‌سازی تک هدفه و تدقیق طراحی براساس بهینه‌سازی چندهدفه انجام شده است. ابتدا با استفاده از معادلات حاکم، مدل شبیه‌سازی سدتاخیری پاره سنگی تهیه شده است و سپس طرح اولیه سد برای انواع مختلف شیب دیواره سد(70، 75 ،80 و 90 درجه) به دست آمده است. در ادامه هر یک از طرح‌های اولیه به دست آمده با استفاده از بهینه‌سازی به گونه باز طراحی می‌شوند که قیود اطمینان تامین گردند. در نهایت نیز براساس طراحی اولیه به دست آمده، طراحی بهینه مبتنی بر قابلیت اعتماد با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو و الگوریتم ژنتیک چندهدفه خود تطبیق انجام می شود. نتایج حاصل از طراحی اولیه نشان دهنده‌ی این موضوع است که در این حالت ضرایب اطمینان برای طرح ارائه شده تامین نمی گردند و نیاز به استفاده از ابزار بهینه ساز برای تامین قیود اطمینان است. در نتیجه از ابعاد به دست آمده از طراحی اولیه به عنوان کران پایین برای مسائل بهینه سازی استفاده شده است. همچنین نتایج حاصل از بهینه سازی چندهدفه برای حالات مختلف سد تاخیری نشان دادکه بهینه‌ترین حالت سد تاخیری برای حالتی است که زاویه دیواره‌ی سد برابر با 80 درجه باشد که در این حالت کمترین هزینه اتفاق می افتد و هزینه در این حالت حدود 20 درصد کمتر از سایر حالات است. همچنین نتایج نشان دهنده‌ی این موضوع است که با کاهش مقدار زاویه در سدتاخیری پاره سنگی هزینه‌ی ساخت سدتاخیری پاره سنگی حدود 40 درصد کاهش می‌یابد. مدل توسعه یافته در این تحقیق امکان بازطراحی و تدقیق طرح اولیه براساس مفاهیم عدم قطعیت، بهینه‌سازی و اعتمادپذیری را فراهم می‌کند و می‌تواند در مطالعات کاربردی مورد استفاده قرار گیرد.

آب های زیرزمینی

ارزیابی توسعه‌یافتگی توده‌های کارستی دیمه و ‌ پیرغار براساس تحلیل هیدروگراف چشمه

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.13956.2420

فاطمه گراوند، سید موسی حسینی، مهران مقصودی، مجتبی یمانی، راضیه لک

چکیده شکل هیدروگراف چشمه کارستی، بازتاب مستقیم همه فرآیندهای فیزیکی است که در داخل آبخوان، جریان آب زیرزمینی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. به‌ویژه شکل و روند فروکش، اطلاعات مهمی را در مورد ذخیره و ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژیکی توده آبخوان تأمین کننده چشمه، فراهم می‌آورد. در این پژوهش، تحلیل کمّی از رفتار هیدروژئولوژیکی چشمه‌های کارستی دیمه و پیرغار در استان چهارمحال و بختیاری واقع در زون‌های مرتفع و چین‌خورده زاگرس در طول دوره آماری مشترک (از سال 1379 تا 1398) مورد تحلیل کمی قرار گرفته‌اند. این تحلیل شامل طبقه‌بندی آبخوان کارسـتی، مدل‌سازی منحنی فروکش آبدهی و تخمین حجم آب ذخیره شده در بخش اشباع و غیر‌اشباع آبخوان کارستی به روش مانجین بوده است. برآورد ضرایب فروکش جریان سریع (αf)، جریان انتقالی (αif) و جریان پایه (αb) چشمه‌ها بر اساس تحلیل 18 منحنی فروکش بدست آمده αf = 0.004، αif = 0.016 و αb = 0.042 برای چشمه دیمه و αf = 0.007، αif = 0.038 و αb = 0.125 برای چشمه پیرغار نشان داد که درجه‌ توسعه‌یافتگی چشمه پیرغار 7 و چشمه دیمه برابر 5.5 می‌باشد؛ آنالیز نتایج سری زمانی نشان دهنده تخلیه چشمه دیمه عمدتاً تحت تأثیر شکاف‌های بهم متصل است و کمتر از سیستم مجاری تأثیر می‌پذیرد اما چشمه پیرغار دارای توسعه کارستی شدگی آبخوان بواسطه گسل‌های بزرگ تکتونیکی آزاد است و توسط مجرا‌های کارستی تخلیه می‌گردد. بالا بودن میزان جریان انتقالی چشمه پیرغار، تغذیه نقطه‌ای و سیستم مجرایی کارست منطقه را نشان می‌دهد.

آبخیزداری

بهبود دقت در مدل‌سازی عمق برف مبتنی بر اثربخشی انتخاب ویژگی‌های شاخص در رگرسورهای پارامتریک و غیرپارامتریک

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.14028.2445

مصطفی آصفی، علی فتح‌زاده

چکیده دستیابی به توزیع مکانی عمق برف می‌بایست از راه مشاهده‌ای و در مقیاسی فشرده صورت گیرد. لیکن به دلیل محدودیت‌های عملی، جمع‌آوری اطلاعات، به‌ویژه در مقیاس‌های مذکور، دشوار و گاهی غیرممکن می‌باشد. باتوجه ‌به مشکلات موجود، استفاده از رویکرد یادگیری ماشین و انتخاب ویژگی می‌تواند سبب افزایش کاربردپذیری پهنه‌بندی عمق برف در مناطق مرتفع گردد. در این پژوهش اثربخشی کاهش ویژگی‌های غیر مؤثر در یادگیری مبتنی بر مدل‌های پارامتریک و غیر پارامتریک بررسی شده‌ است. نمونه‌های استفاده شده برای بررسی فرضیه‌ها از منطقه چلگرد ایران برداشت شده است. به همین منظور ابتدا با استفاده از روش هایپرکیوب محل 100 نقطه مشخص و طی یک عملیات صحرایی داده‌های عمق برف در نقاط مورد نظر و همچنین در 195 نقطه دیگر به صورت تصادفی و با نمونه‌بردار مدل فدرال برداشت گردید. سپس با استفاده از مدل رقومی ارتفاع، 25 پارامتر ژئومورفومتری استخراج گردید و همراه با 6 باند تصاویر ماهواره لندست 8 و شاخص NDSI به عنوان ورودی‌های مدل‌ها انتخاب گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که روشهای پارامتریک و ناپارامتریک دقت قابل قبولی در مدل‌سازی عمق برف نداشتند اما مدل رگرسیون خطی با روش انتخاب ویژگی حریصانه پیش‌رو و بهینه ساز جمعیت ذره‌ها با میانگین مربعات خطا برابر با 22.17 و 22.19 توانستند با دقت بهتری تغییرات عمق برف را مدل کنند.

استفاده از پساب برای آبیاری

تصفیه آلودگی های پساب شهری با استفاده از گیاهان وتیور و گل اختر

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.14054.2451

مرتضی محمدی دیلمانی، محدثه مومن زاده، صاحبه حاجی پور، منصور افشار محمدیان

چکیده حذف آلاینده‌ها از خاک و آب‌های آلوده به کمک گیاهان از طریق جذب و انباشت در ریشه و ساقه و برگ به عنوان یکی از روش‌‌های پالایش جهت حذف آلاینده‌های فلزی مطرح است. در این فرآیند، انتخاب گیاه مناسب، نقش بسیار مؤثری در میزان پالایش آلاینده‌ها دارد. در این راستا، آزمایشی در قالب طرح کامل تصادفی با سه تکرار در گیاه وتیور و گل اختر انجام شد. گیاهان تحت تیمار با پساب شهری و گیاهان شاهد با آب شهری آبیاری شدند. همچنین گلدانی فاقد گیاه جهت سنجش میزان عناصر جمع شده در خاک در نظر گرفته شد و به طور منظم همراه با گلدان‌های دیگر با پساب شهری آبیاری شد. سپس فلزهای روی و کروم در گیاهان وتیور و گل اختر، تحت طی یک دوره شش ماهه آبیاری با پساب شهری، ارزیابی شدند. فاکتورهای انتقال و تجمع که دو فاکتور مهم در سنجش توانایی گیاه برای گیاه پالایی محسوب می‌شوند، مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که از بین بیشترین فلزات سنگین موجود در پساب شهری که شامل روی و کروم بودند، بیشترین انباشت هر دو عنصر در ریشه و سپس در بخش‌های هوایی گیاه وتیور بود و بیشترین انتقال عناصر روی و کروم به بخش‌های هوایی گیاه گل اختر صورت گرفت. بررسی فاکتور‌های انتقال و تجمع زیستی نیز نشان داد که گیاه وتیور، توانایی جذب فلزات روی و کروم را از طریق تثبیت گیاهی دارد و گیاه گل اختر این دو فلز را از طریق استخراج گیاهی جذب می‌کند. نتایج بررسی‌های فیزیولوژیکی نشان داد که میزان قندهای محلول برگ در گیاهان وتیور و گل اختر به ترتیب نسبت به شاهد به طور معنی‌داری کاهش نشان داد. همچنین غلظت مالون دی آلدهید و محتوای پرولین در گیاهان وتیور و گل اختر نسبت به شاهد به طور معنی‌داری افزایش یافت. نتایج مطالعات آناتومیکی ریشه در گیاهان وتیور و گل اختر نیز نشان داد که تحت تیمار پساب شهری، قطر ریشه، تعداد دستجات آوندی، قطر استوانه مرکزی، قطر متازایلم و پروتوزایلم نسبت به شاهد به طور معنی-داری کاهش یافت. در مجموع، نتایج این تحقیق نشان داد که در فرآیند جذب فلزات سنگین، تغییراتی در برخی از عملکردهای آناتومیکی و فیزیولوژیکی گیاهان تحت تیمار ایجاد شد.

رابطه آب و خاک و گیاه

تأثیر کاربرد زغال‌زیستی پوسته برنج و سطوح مختلف کاربرد آب بر پتانسیل ماتریک خاک، ویژگی‌های بیوشیمیایی و کارآیی مصرف آب گیاه گوجه‌فرنگی در خاک آلوده شده به کادمیوم

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.14007.2439

تارا جمیلی، افسانه عالی نژادیان بیدآبادی، عباس ملکی، محمد فیضیان، امید علی اکبرپور

چکیده زغال‌زیستی به‌عنوان ماده آلی اصلاح‌کننده‌ی خاک، می‌تواند در کاهش آثار جانبی کمبود آب و تغییر فعالیت آنزیم‌های گیاه رشد کرده در محیط آلوده به فلزات سنگین به‌ویژه کادمیوم مؤثر باشد. هدف این تحقیق تاثیر زغال‌زیستی سبوس برنج و کم آبیاری بر پتانسیل ماتریک و برخی ویژگی‌های بیوشیمیایی گیاه گوجه‌فرنگی در خاک آلوده به کادمیوم بود. در این راستا آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با دو فاکتور سطوح آبیاری (L) بر پایه‌ی تخلیه رطوبتی خاک در هفت سطح شامل سطح 50 تا سطح 110 درصد (L50 تا L110) و زغال‌زیستی (B) در سه سطح شاهد (B0)، 3 (B3) و 6 (B6) تن بر هکتار با چهار تکرار به‌صورت گلدانی با انجام شد. بررسی پتانسیل ماتریک خاک تحت تأثیر تیمارهای زغال‌زیستی نشان داد که پتانسیل ماتریک با افزایش مصرف زغال‌زیستی در تیمار B6 در رطوبت‌های ظرفیت مزرعه‌ای و نقطه پژمردگی دائم افزایش نشان داد. مقدار کادمیوم قابل جذب خاک با کاربرد زغال‌زیستی و در سطوح رطوبتی بالا کاهش یافت. نتایج نشان داد که ویژگی‌های مواد جامد محلول و ویتامین ث میوه گوجه فرنگی با کاهش سطوح آبیاری و افزایش کاربرد زغال‌زیستی بصورت معنی‌داری افزایش یافتند. در مقابل، فعالیت آنزیم کاتالاز با افزایش سطوح آبیاری و کاربرد زغال‌زیستی به‌صورت معنی‌داری کاهش یافتند. بیشترین مقادیر کلروفیل کل و کاروتنوئید برگ در L110B6 مشاهده شدند که نسبت به L110B0 به ترتیب 4/29 و 8/93 درصد بیشتر بودند. بهترین کارآیی مصرف آب با 23/65 و 14/63 کیلوگرم بر مترمکعب، به ترتیب در تیمارهای L90B6 و L100B6 مشاهده گردید که با یکدیگر اختلاف معنی‌داری نداشتند. بنابراین کاربرد زغال‌زیستی می‌تواند راه‌حل خوبی جهت بهبود نگه‌داشت آب در خاک، ویژگی‌های بیوشیمیایی گیاه و کارآیی مصرف آب در شرایط کم‌آبی در مناطق خشک و نیمه‌خشک و خاک آلوده شده به کادمیوم باشد.

آبیاری

اثر روش های آبیاری تناوبی و غرقابی بر عملکرد و بهره وری آب آبیاری برنج در شهرستان آمل

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.14086.2456

مهسا رحیمی پول، داود اکبری نودهی، رضا اسدی، علی باقری، فضل شیردل شهمیری

چکیده کشت برنج در ایران دارای اهمیت اقتصادی و اجتماعی زیادی است و بعد از گندم، دومین غله مهم در سبد غذایی مردم است. استان مازندران یکی از قطب های اصلی تولید برنج کشور است. در سال های اخیر، کاهش نزولات جوی، وقوع کم آبی و تقلیل منابع آب سطحی در استان به ویژه در شرق و مرکز مازندران که عمده زمین های شالیزاری را به خود اختصاص دادند، موجب بروز مشکلاتی در کشت برنج شده است. برای ارزیابی روش های مختلف کشت و آبیاری و با هدف کاهش مصرف آب در کشت برنج، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار با چهار تیمار (رقم طارم هاشمی) طی سال زراعی 1399 در معاونت موسسه تحقیقات برنج کشور-آمل اجرا شد. تیمارها شامل: کشت نشایی در بستر گلخراب شده با آبیاری تناوبی (T1)، کشت نشایی در بستر گلخراب شده با آبیاری غرقابی (کشت رایج) (T2)، کشت نشایی در بستر گلخراب نشده با آبیاری غرقابی (T3) و کشت مستقیم با آبیاری غرقابی (T4) بود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده ها نشان داد اثر روش های کشت و آبیاری بر ارتفاع، عملکرد، آب کاربردی، آب آبیاری، بهره وری آب کاربردی و بهره وری آب آبیاری موثر بود و از نظر آماری در سطح یک درصد معنی دار بود. بیشترین و کمترین عملکرد به ترتیب متعلق به تیمارهای T2 و T4 با 4079/2 و 2941/7 کیلوگرم در هکتار بود. بیشترین و کمترین آب آبیاری به ترتیب متعلق به تیمارهای T4 و T1 با 10301 و6537 مترمکعب در هکتار بود. بیشترین و کمترین بهره وری آب آبیاری به ترتیب متعلق به تیمارهای T1 و T4 با 0/61 و 0/29 کیلوگرم در مترمکعب بود. براساس نتایج این آزمایش، کشت رایج با آبیاری تناوبی (T1) کاهش عملکرد زیادی نسبت به تیمار کشت رایج با آبیاری غرقابی نداشت و با کاهش ورودی آب، میزان بهره وری آب را افزایش داد؛ از این رو به عنوان تیمار برتر در این پژوهش شناخته شد.

محیط زیست

بررسی اثر آلودگی کادمیم و آبیاری با آب مغناطیس بر رشد و آنتی‌اکسیدان‌های گیاه وتیور

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.13986.2432

الهه جعفری هفشجانی، مهران هودجی، فائزه قناتی، یعقوب حسینی، ولی علیپور

چکیده کادمیم یک آلاینده‌ی مهم زیست‌محیطی محسوب می‌شود که سلامت عمومی را بطور جدی تهدید می‌کند. به منظور کنترل ورود این آلاینده‌ها به زنجیره‌های غذایی و همچنین بهبود رشد و عملکرد گیاهان در شرایط آلودگی، از روش‌های مختلف مدیریتی استفاده می‌شود. یکی از روش‌های جدید در این زمینه استفاده از آب مغناطیس به منظور افزایش مقاومت گیاه به شرایط آلودگی و همچنین کنترل ورود این آلاینده به بافت‌های گیاهی می‌باشد. با هدف ارزیابی قابلیت گیاه وتیور در برداشت کادمیم در شرایط آبیاری با آب مغناطیس، این مطالعه بصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار بصورت گلدانی در محل نهالستان مرکزی سازمان پارک‌ها و فضای سبز شهرداری بندرعباس اجرا شد. در این تحقیق پارامترهایی مانند خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، غلظت کادمیم در اندام هوایی و ریشه گیاه وتیور، شاخص تجمع و فاکتور انتقال، و برخی از صفات رشدی و آنزیمی گیاه وتیور مطالعه شدند. تیمارهای مورد مطالعه شامل کادمیم در چهار سطح (0، 5/0، 1 و 2 میلی‌گرم در لیتر) و آبیاری در سه سطح (کاملاً مغناطیس، نیمه مغناطیس و غیرمغناطیس) بودند. نتایج نشان داد که استفاده از آب مغناطیس در آبیاری به طور معنی‌داری پاسخ‌های آنتی‌اکسیدان و برداشت کادمیم توسط گیاه را تحت تأثر قرار داد. بطوری‌که بیشترین غلظت کادمیم ریشه و شاخساره، فاکتور انتقال و شاخص تجمع زیستی به تیمار آب کاملاً مغناطیس اختصاص داشت و با تغییر غلظت کادمیم، اثرگذاری آب مغناطیس بر پاسخ‌های گیاهی نیز تغییر کرد. فعالیت آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی و غیرآنزیمی نیز با افزایش آلودگی کادمیم افزایش یافت. بطورکلی، یافته‌های این تحقیق نشان داد که استفاده از آب مغناطیس برای افزایش تحمل گیاهان به تنش آلودگی کادمیم مفید بوده و روشی کارآمد برای کاهش آلودگی کادمیم در محیط زیست محسوب می‌شود. با این وجود، برای تأیید این نتایج انجام مطالعات بیشتر بر روی سایر گیاهان و در سطوح بیشتر آلودگی پیشنهاد می‌شود.

کیفیت آب

حذف ناپیوسته سرب و کادمیم از محلول‌های آبی با استفاده از نانولوله‌های کربنی چند دیواره

https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.14016.2442

محمد جواد امیری، صابر جمالی، حسن زنگنه

چکیده آلودگی منابع آب به فلزات سنگین یکی از معضلات زیست‌محیطی در سطح جهانی است. به دلیل بالا بودن سطح سمیت سرب و کادمیم و تمایل آن‌ها به تجمع در بافت‌های زنده، حذف آن‌ها از آب‌های آلوده ضروری است. امروزه جاذب‌های نانو مواد نظیر نانولوله کربن چند دیواره به دلیل سطح مخصوص بالا، اندازه کوچک، و پایداری شیمیایی کاربرد وسیعی در محیط‌زیست دارند. بدین منظور، عملکرد این جاذب در حذف فلزات سنگین سرب و کادمیم با استفاده از روش ناپیوسته مورد ارزیابی قرار گرفت. به‌منظور بررسی فرآیند جذب، اثر متغیرهای مختلف مانند زمان تماس، دما، غلظت اولیه، دوز جاذب و pH محلول مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور ارزیابی داده‌های سینتیک جذب، داده‌های آزمایشگاهی به مدل‌های شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم برازش داده شد و همچنین به‌منظور ارزیابی داده‌های ایزوترم جذب مدل‌های لانگمویر، فروندلیچ و فروندلیچ-لانگمویر مورد استفاده قرار گرفت. خصوصیت جاذب توسط روش‌های مختلفی نظیر طیف‌سنج مادون‌قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی، سطح مخصوص و بار صفر بستر تعیین گردید. نتایج بررسی‌ها نشان داد که بیشترین جذب فلزات سرب و کادمیم توسط جاذب موردمطالعه در pH 8-6، زمان تماس 5 دقیقه و دوز جاذب برابر 05/0 گرم است. مدل شبه مرتبه دوم (1=R2) داده‌های سینتیک آزمایشگاهی را بهتر توصیف می‌کند. همچنین معادلات ایزوترم جذب نشان می‌دهد که ایزوترم فروندلیچ-لانگمویر فرآیند جذب را بهتر توصیف می‌کند و مطابقت بیشتری با داده‌های آزمایشگاهی دارد (برای فلز سرب 42/4= SEE و 984/0=R2 و برای فلز کادمیم 27/5= SEE و 969/0=R2). حداکثر میزان جذب سرب و کادمیم در آزمایش‌های ناپیوسته 86/137 و 82/110 میلی‌گرم بر گرم به دست آمد. نتایج بدست آمده از تکنیک طیف‌سنج مادون‌قرمز نشان داد که گروه های عاملی O-H بر روی سطح جاذب نانولوله کربن چند دیواره دارای نقش مهمی در جذب فلزات سنگین دارد.