img

فناوری‌های احیای بیابان گزارشی از فعالیت‌های موسسه تحقیقات بیابان امریکا (DRI)

فناوری‌های احیای بیابان

گزارشی از فعالیت‌های موسسه تحقیقات بیابان امریکا (DRI)

 

مسئله بیابان‌زایی از جمله بحران‌هایی است که در بسیاری از کشورها مانند افغانستان، چین، ایالت‌های آمریکا و . . . به وجود آمده و در آینده تشدید خواهد شد [1]. به همین دلیل تلاش‌ها و تحقیقات زیادی در این زمینه صورت گرفته است. در ادامه برخی از فعالیت‌های مؤسسه تحقیقات بیابان امریکا در راستای بیابان‌زدایی و جلوگیری از ریزگردها ارائه می‌شود.

شناسایی جنس خاک، اندازه ذرات و ترکیبات شیمیایی منابع ایجاد غبار، اولین گام در مبارزه با این پدیده است. به عنوان مثال در تحقیقی که برای یافتن علت بلند شدن غبار در چند سایت نظامی آمریکا صورت گرفت، مشخص شد بلند شدن غبارهای با اندازه کمتر از 10 و 5/2 میکرومتر (به ترتیب PM10 و PM2.5)، در یکی از مناطق نظامی به خاطر بالا بودن درصد سیلت و کم بودن مقدار رس است. علاوه بر این، مشخص شد در منطقه دیگر نیز علت ایجاد غبار فرسایش ذرات میکروسکوپی رس بوسیله دانه های معدنی سیلیکاتی است [2].

مرکز تحقیقات بیابان، پژوهش های بسیار گسترده‌ای روی جنس، خواص و رفتار ذرات غبار در مناطق مختلف و نیز شبیه‌سازی‌های فراوانی برای پیش‌بینی رفتار غبار در تماس با باد انجام داده است. محققان مدل‌های ریاضی گوناگونی برای پیش‌بینی این رفتارها ارائه و میزان صحت آن‌ها را نیز در عملیات‌های میدانی و تونل‌های شبیه‌سازی بادی بررسی کرده‌اند [3, 4].

با روش‌های فیزیکو‌شیمیایی و روش‌های مکانیکی می‌توان با پدیده غبار مبارزه کرد. برخی از روش‌های فیزیکو‌شیمیایی شامل استفاده از مواد تثبیت کننده خاک است. به عنوان مثال مالچ پاشی با استفاده از محصولات آلی نفتی (قیر و ...) و محصولات آلی غیر نفتی (چربی حیوانات، روغن گیاهان) و نیز ترکیب آن ها با موادی همچون شن یا درصد مختلف سیمان و آهک می تواند غبارهای سبک را روی سطح تثبیت کند. البته این روش‌ها هزینه‌بر بوده و سالانه باید تکرار شوند [1].

مالچ پاشی نیز مشکلات مربوط به خود را دارد. در تحقیق کاووراس و همکاران [5] به مدت 14 ماه انتشار غبارهای با قطر کمتر از 10 میکرومتر (PM10) از سطح آغشته با مالچ نفتی و سطح بدون مالچ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که 2 تا 3 ماه بعد از استفاده از تثبیت کننده نفتی، انتشار غبارهای کمتر از 10 میکرومتر کاهش قابل ملاحظه‌ای داشت؛ اما بعد از این مدت انتشار غبار مجدداً افزایش یافت. در واقع، در طولانی مدت با تخریب لایه مالچ انتشار غبار افزایش می یابد. انتشار غبار از سطحی که در آن از مالچ استفاده نشده بود، به مرور زمان کاهش یافت؛ چرا که یک پوسته طبیعی روی آن ایجاد می‌شود.

استفاده از پلیمرهای سنتزی در مالچ پاشی راهکار دیگری است که در برخی از پروژه های ارتش آمریکا در عراق و افغانستان اجرا شده است. ارتش آمریکا در افغانستان و عراق از ترکیب پلیمری به نام Envirotac II برای مقابله با بلند شدن گرد و خاک در عملیات‌های هوایی استفاده کرده است. استفاده از آن در ایالت آریزونا، تنها یک سال و نیم جوابگوی کنترل غبار بود. از پلی اکریل آمید نیز در خاک‌های کشاورزی استفاده می‌شود تا آب را بهتر در خاک نفوذ داده و نگهداری کنند. استفاده از لجن‌ها و جامدات زیستی روش دیگری برای تثبیت غبار است. لجن فاضلاب‌ها سبب کاهش فرسایش زمین و افزایش نگهداری آب می‌شود. البته با این روش، محیط اسیدی شده و ممکن است این اسید رسوبات فلزات سنگین را مجدداً در خود حل و منتقل کند [1].

استفاده از گلیسرین، محصول جانبی صنایع دیزل زیستی، برای سرکوب غبار به صورت محلول در آب و نیز به شکل ترکیب با دیگر مواد و پلیمرها و همچنین عوارض جانبی ناشی از استفاده از آن روی محیط زیست بررسی شده است. استفاده از درصدهای مختلف گلیسرین در آب برای کنترل غبار، تأثیر چند هفته‌ای در کنترل غبار دارد. این مورد وقتی با استفاده از آب خالی برای مرطوب کردن منابع غبار مقایسه می شود، بسیار مؤثر و به‌صرفه به نظر می‌آید. علاوه بر این پیشرفت صنایع تولید سوخت‌های زیستی، سبب کاهش قیمت گلیسرین خواهد شد. البته عوارض جانبی استفاده از گلیسرین نیز باید در نظر گرفته شود. بر اساس گزارش آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا، در یک مورد مطالعاتی، گلیسرین سبب از بین رفتن درختان و مرگ بیش از 25 هزار قطعه ماهی شده است [6].

بخش قابل توجهی از تحقیقات مرکز تحقیقات بیابان روی انجام محاسبات تئوری برای امکان‌سنجی برخی از راه‌کارهای پیشنهادی برای مقابله با غبار متمرکز می‌شود. دریاچه اونز در کالیفرنیا، بعد از انحراف ایجاد شده در رودهای تأمین‌کننده آب آن، به بزرگ‌ترین منبع تولید غبارِ فرّار در شمال آمریکا تبدیل شده که در اثر فعالیت‌های انسان ایجاد شده است. برای جبران این اتفاق سالیانه 100 میلیارد مترمکعب آب شیرین برای کنترل 100 کیلومتر مربع از این منطقه اختصاص یافته تا با خیس شدن زمین، از انتشار غبار جلوگیری شود. در مجاورت منطقه عملیاتی، یک حوضچه تبخیر آب و رسوب نمک وجود داشت. با توجه به اینکه این استخر هیچ گونه انتشار غباری نداشت، ویژگی های این استخر به عنوان یک گزینه برای کنترل غبار بررسی شد [7].

رسوبات استخر نمکی از لایه های رسوبی سدیم کربنات و سولفات تشکیل شده که با شورآب (شورآب که غالب آن سدیم کلرید باشد) پوشیده شده است. یک لایه نمک دائمی به شکل شناور روی خود شوراب نیز تشکیل شده بود. نرخ تبخیر از لایه نمکی شناور اندازه‌گیری شد. بر اساس نتایج، میزان تبخیر سالانه این حوضچه نمکی بسیار کمتر از بارش‌های سالانه است. به همین دلیل لایه‌های نمکی که به صورت طبیعی رسوب کرده‌اند، در طول سال مرطوب هستند. بنابراین، رسوبات استخر نمکی می تواند گزینه مناسبی برای استفاده در کنترل غبار باشد، به‌طوری‌که مصرف آب تقریباً به صفر می رسد [1, 7].

بر اساس محاسبات انجام شده، برای خیس نگه داشتن رسوبات نمکی آب باران به تنهایی کافی است و نیازی به تأمین آب شیرین برای خیس کردن منطقه و کنترل غبار وجود ندارد. نویسنده پیشنهاد می‌کند که برای کنترل غبار، کافی است روی دریاچه هم یک لایه نمکی ایجاد کرد. به این ترتیب که ابتدا حقابه آب شیرین که برای دریاچه در نظر گرفته شده است (سالیانه 100 میلیارد مترمکعب آب شیرین برای کنترل 100 کیلومتر مربع)، از حوضچه نمکی عبور کرده و نمک را با خود به دریاچه منتقل کند. بعد از تأمین نمک مورد نیاز، همان آب شور که وارد دریاچه شده، کافی است تا برای همیشه بلند شدن غبار را کنترل کند. در سال‌های آتی نیز به تأمین آب شیرین برای دریاچه نیازی نیست، چرا که میزان تبخیر از این آب شور به حدی کم است که بارش‌های سالانه می تواند آن را جبران کند. ضمناً به خاطر رسی بودن خاک دریاچه، نمک به خاک نفوذ نمی‌کند. اگر به هر دلیلی نمکِ شورآب از دست رفت، هر چند وقت یکبار باید نمک مورد نیاز تأمین شود [7].

برخی از مدل‌سازی ها و محاسبات پژوهشگران این مرکز، روی علت تجاوز آب‌های شور دریا به حوزه‌های آبگیر ساحلی تمرکز دارد. به عنوان مثال، محاسبات و شبیه‌‌سازی فام و همکاران [8] در سال 2015 روی عوامل مختلفی همچون گرمایش زمین، برداشت آب‌های زیرزمینی، مدل جریان آب‌های سطحی و . . . نشان داد که مهم‌ترین عامل در ورود آب‌های شور دریا به حوزه‌های آبی ساحلی، برداشت بیش از حد از آب های زیر زمینی است؛ هر چند عوامل دیگری به صورت ناچیز روی این پدیده مؤثر هستند.

مهم‌ترین و جذاب‌ترین کارهای مرکز تحقیقات بیابان بررسی ایجاد پوشش گیاهی یا ساختاری شبیه به آن برای مبارزه با سرعت باد در راستای غلبه بر غبار است. تنش ناشی از باد روی خاک به عواملی چون سطح، خاصیت جهندگی ذاتی سطح خاک برای انتشار، ناهمواری سطح و درجه پوشش گیاهی بستگی دارد [5]. بر اساس استاندارد کیفیت هوای کالیفرنیا، غلظت ذرات جامد هوا باید کمتر از µg/m3 50 باشد. تلماسه کیلر[1] یکی از مواردی است که کارهای عملی مبارزه با ریزگرد روی آن اجرا شده است. پژوهش های قبلی آژانس کنترل آلودگی هوای گریت بیسین[2] برای کنترل ریزگرد مربوط به تلماسه کیلر تعیین کرده بود که برای کنترل ریزگرد منطقه کافی است با ایجاد موانعی، شار جریان ماسه‌ای 85 تا 95 درصد کاهش یابد تا استاندارد کیفیت هوا تأمین شود [9].

گیلیس و همکاران، پژوهش های زیادی در زمینه مبارزه با غبار با استفاده از موانع انجام داده‌اند [9-13]

مجموع نظرات این خبر : 0 نظر

درج نظر