دانشگاه صنعتي اصفهان
دانشکده کشاورزي

اثر سطوح مختلف آبشويي با پساب بر بيلان املاح خاک

پايان‌نامه کارشناسي ارشد آبياري و زهکشي

محمدعلي عرب

استاد راهنما

دکتر بهروز مصطفيزاده فرد

1393

دانشگاه صنعتي اصفهان
دانشکده کشاورزي

پايان‌نامه‌ي کارشناسي ارشد رشته‌ي آبياري و زهکشي آقاي محمدعلي عرب
تحت عنوان

اثر سطوح مختلف آبشويي با پساب بر بيلان املاح خاک
در تاريخ 21/10/1393 توسط کميته‌ي تخصصي زير مورد بررسي و تصويب نهايي قرار گرفت.
1- استاد راهنماي پايان‌نامهدکتر بهروز مصطفيزاده فرد
2- استاد مشاور پايان‌نامهمهندي اسماعيل لندي
3- استاد مشاور پايان‌نامهدکتر محمدرضا مصدقي
3- استاد داور دکتر مهدي قيصري
4- استاد داور دکتر مهران شيرواني
سرپرست تحصيلات تکميلي دانشکدهدکتر محمد مهدي مجيدي
سپاس و قدرداني

سپاس را خداوندي سزاست که درياي الطاف بي‌کرانش را ساحلي و ژرفاي مهربانيش را انتهايي نيست. امروز که با استعانت از کرامات نامتناهيش دوره‌اي ديگر از زندگي‌ام با تمام خوشي‌ها و شيريني‌هايش به پايان رسيد و نقطه‌اي ديگر بر پايان خطي ديگر از کتاب زندگي‌ام گذاشته شد تا خطي جديد در زندگي‌ام آغاز شود، وظيفه خود مي‌دانم تا از تمام کساني که در ساختن خاطراتم در اين دوره نقش داشته‌اند، صميمانه سپاس‌گزاري کنم.
از خانواده بسيار عزيز و بزرگوارم که ارزش‌هاي زندگي را به من آموختند، همواره پشتيبان من بودند و اکنون نيز وجودشان استوار کننده قدم‌هايم است صميمانه سپاسگزاري مي‌کنم، باشد که در آينده بتوانم گوشه‌اي از زحمات ايشان را جبران کنم.
از استاد ارجمند جناب آقاي دکتر مصطفي‌زاده فرد، استاد راهنما، که با راهنمايي‌هاي عالمانه و بجايشان، سکاندار شايسته‌اي در هدايت اين پايان‌نامه بوده‌اند کمال تشکر را دارم.
از اساتيد گرامي جناب آقايان دکتر مصدقي و مهندسي لندي، اساتيد مشاور، که با سعه صدر مشاوره اين پژوهش را پذيرفتند و در طول به انجام رسانيدن اين پژوهش همواره از نظرات کارشناسانه‌شان بهره جستم بسيار سپاسگزارم.
از اساتيد محترم آقايان دکتر قيصري و دکتر شيرواني که زحمت بازخواني و داوري اين پايان‌نامه رو تقبل نمودند صميمانه قدرداني مي‌کنم.
از دوستان عزيزم جناب آقايان مهندس احسان قاسمي و مهندس سينا مظفري در انجام اين امر از هيچ کمکي دريغ نکرده‌اند از صميم قلب ممنون و سپاسگزارم و برايشان سلامت، سعادت و پيروزي را از درگاه خداوند متعال خواستارم. از آقاي عشقي مسئول آزمايشگاه آب که در طي انجام اين پايان نامه همواره ياري دهنده بنده بودند بسيار سپاسگزارم. در خاتمه از دوستان ارجمندم آقايان دادگستر، رئيسي و صالحي و خانم‌ها کبيري و مختاري و ديگر دوستاني که مرا در انجام اين تحقيق ياري نموده‌اند، تشکر و قدرداني مي‌کنم.
محمدعلي عرب
زمستان 1393

تقديم به خانواده عزيزم
مهربان فرشتگاني که:
لحظات ناب باور بودن، لذت و غرور دانستن، جسارت خواستن، عظمت رسيدن و تمام تجربه هاي يکتا و زيباي زندگيم، مديون حضور سبز آنهاست.

فهرست مطالب
عنوان….. صفحه
فهرست مطالب…………………………………………………………………………………………………………………..هشت
فهرست اشکال…………………………….ده
فهرست جداول….دوازده
چکيده ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1
فصل اول: مقدمه و بررسي منابع
1-1- مقدمه2
1-2- استفاده از پساب3
1-3- تصفيه فاضلاب4
1-4- منابع تأمين کننده فاضلابهاي شهري5
1-5- شوري و پ-هاش پساب6
1-5-1- يونهاي شور کننده آب و خاک7
1-6- طبقه بندي کيفي آب آبياري9
1-7- آثار شوري10
1-7-1- اثر شوري بر گياه10
1-7-2- اثر شوري بر خاک14
1-7-3- اثر شوري بر نفوذپذيري خاک15
1-7-4- حرکت آب و املاح16
1-7-5- توزيع نمک در نيمرخ خاک17
1-8- آبشويي18
1-9- اهميت انجام اين تحقيق21
فصل دوم : مواد و روشها
2-1- خصوصيات خاک مورد استفاده22
2-2- خصوصيات آب آيياري23
2-3- طرح آزمايشي و تيمارها24
2-4- تهيه ستونها25
2-5- تعين زمان آبياري25
2-6- جمع آوري زه‌آب25
2-7- نمونه برداري از خاک در پايان فصل26
2-8- روند انجام محاسبات و تجزيه تحليل نتايج26
فصل سوم: نتايج و بحث
3-1- بررسي صفات اندازه گيري شده براي زه آب32
3-1-1- آبياري اول32
3-1-2- آبياري پنجم35
3-1-3- آبياري نهم37
3-2- بررسي صفات اندازه گيري شده براي نمونه‌هاي خاک39
3-2-1- عمق 0-15 سانتيمتر39
3-2-2- عمق 15-30 سانتيمتر41
3-2-3- عمق 30-45 سانتيمتر43
3-3- بررسي و مقايسه تغييرات شوري زه آب در طول فصل آبياري46
3-3-1- شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 10 درصد46
3-3-2- شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 20 درصد 47
3-3-1- شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 30 درصد48
3-3-2- شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 10 درصد49
3-3-3- شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 20 درصد50
3-3-4- شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 30 درصد51
3-3-5- شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 10 درصد52
3-3-6- شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 20 درصد53
3-3-7- شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 30 درصد54
3-4- مقايسه و بررسي تغييرات شوري عمق‌هاي خاک در پايان فصل آبياري55
3-4-1- شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 10 درصد55
3-4-2- شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 20 درصد56
3-4-3- شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 30 درصد56
3-4-4- شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 10 درصد57
3-4-5- شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 20 درصد58
3-4-6- شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 30 درصد58
3-4-7- شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 10 درصد60
3-4-8- شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 20 درصد60
3-4-9- شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر – آبشويي 30 درصد60
فصل چهارم: نتايج و پيشنهادات
4-1- نتيجهگيري62
4-2- پيشنهادات64
مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….65
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل ‏1-1- طبقه‌بندي آب آبياري بر اساس استاندارد آزمايشگاه شوري آمريکا11
شکل ‏2-1- نمايي از انتهاي ستون مورد آزمايش و محل خروج زه آب26
شکل ‏2-2- نحوه قراري گيري قيف و پايه ستون‌ها27
شکل ‏2-3- اشباع کردن ستون‌هاي خاک27
شکل ‏2-4- پوشاندن روي ستون‌ها28
شکل ‏2-5- اندازه گيري رطوبت به روش وزني28
شکل ‏2-6- بطري‌هاي جمع آوري زه آب حاصل از آبياري29
شکل ‏2-7- پلاستيک‌هاي محافظ براي جلوگيري از بارندگي29
شکل ‏2-8- نمونه‌برداري از خاک در انتهاي فصل30
شکل ‏3-1- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با پساب در شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10درصد46
شکل ‏3-2- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10 درصد46
شکل ‏3-3- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با پساب در شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد47
شکل ‏3-4- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد47
شکل ‏3-5- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با پساب در شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد48
شکل ‏3-6- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد48
شکل ‏3-7- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با پساب در شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10 درصد49
شکل ‏3-8- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10 درصد49
شکل ‏3-9- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با پساب در شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد50
شکل ‏3-10- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد50
شکل ‏3-11- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد51
شکل ‏3-12- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد51
شکل ‏3-13- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10 درصد52
شکل ‏3-14- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10 درصد52
شکل ‏3-15- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با پساب در شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد53
شکل ‏3-16- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد53
شکل ‏3-17- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد54
شکل ‏3-18- تغييرات شوري زه آب در اثر آبشويي با آب معمولي در شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد54
شکل ‏3-19- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10 درصد55
شکل ‏3-20- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد56
شکل ‏3-21- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 1 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد57
شکل ‏3-22- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10 درصد58
شکل ‏3-23- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد59
شکل ‏3-24- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 5/3 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد59
شکل ‏3-25- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 10 درصد60
شکل ‏3-26- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 20 درصد61
شکل ‏3-27- نيم‌رخ شوري خاک براي دو تيمار آب معمولي و پساب با شوري 6 دسي‌زيمنس بر متر و آبشويي 30 درصد61

فهرست جدول‌ها
عنوانصفحه
جدول ‏1-1- طبقه‌بندي آب شور براي مصارف کشاورزي در شرايط 20% LF= و خاک با بافت متوسط [23]12
جدول ‏2-1- ويژگي‌هاي فيزيکي خاک مورد استفاده22
جدول ‏2-2- ويژگي‌هاي شيميايي خاک مورد استفاده (0-30 سانتي‌متر)23
جدول ‏2-3- ويژگي‌هاي شيميايي آب مورد استفاده24
جدول ‏3-1- تجزيه واريانس اثر تيمارهاي آزمايشي ويژگي‌هاي شيميايي زه‌آب در آبياري اول34
جدول ‏3-2- مقايسه ميانگين ويژگي‌هاي زه آب در آبياري اول34
جدول ‏3-3- تجزيه واريانس اثر تيمارهاي آزمايشي ويژگي‌هاي شيميايي زه‌آب در آبياري پنجم36
جدول ‏3-4- مقايسه ميانگين ويژگي‌هاي زه آب در آبياري پنجم36
جدول ‏3-5- تجزيه واريانس اثر تيمارهاي آزمايشي ويژگي‌هاي شيميايي زه‌آب در آبياري نهم38
جدول ‏3-6- مقايسه ميانگين ويژگي‌هاي زه آب در آبياري نهم38
جدول ‏3-7- تجزيه واريانس ويژگي‌هاي شيميايي خاک در عمق 0-15 سانتيمتري خاک39
جدول ‏3-8- مقايسه ميانگين ويژگي‌هاي شيميايي خاک در عمق 0-15 سانتيمتري خاک40
جدول ‏3-9- تجزيه واريانس ويژگي‌هاي شيميايي خاک در عمق 15-30 سانتيمتري41
جدول ‏3-10- مقايسه ميانگين ويژگي‌هاي شيميايي خاک در عمق 15-30 سانتيمتر42
جدول ‏3-11- تجزيه واريانس ويژگي‌هاي شيميايي خاک در عمق 30-45 سانتيمتري43
جدول ‏3-12- مقايسه ميانگين ويژگي‌هاي خاک در عمق 30-45 سانتيمتر44

چکيده
در مناطق خشک و نيمه‌خشک، تصفيه پساب و استفاده مجدد از آن به عنوان يک عامل مهم در برنامه ريزي منابع آب به شمار مي رود. برخي پژوهش‌گران بر اين باور هستند که استفاده از پساب تصفيه‌شده در کشاورزي يک راه‌کار بسيار مناسب است زيرا هم عناصري که از خاک توسط گياهان خارج شده به خاک باز‌ گردانده مي‌شوند و هم خطر آلودگي محيط زيست و منابع آب کاهش پيدا مي‌کند. امکان استفاده از پساب به عنوان آب آبياري نياز به بررسي فاکتورهايي مانند شوري خاک دارد. شوري خاک يکي از فاکتورهاي مهمي است که علاوه بر کاهش محصولات کشاورزي به تدريج سطح زيرکشت را کاهش مي‌دهد. يکي از مشکلات عمده در رابطه با آبياري در مناطق خشک و نيمه خشک، تجمع املاح در نيمرخ خاک مي‌باشد. با توجه به محدوديت آب قابل دسترس براي کشاورزي، استفاده از آب ‌هاي با کيفيت نامطلوب روز به روز در حال افزايش است. يکي از روش‌هاي موثر در کاهش شوري خاک، آبشويي و مديريت آبشويي مي‌باشد. پژوهش‌هاي زيادي در رابطه با آبشويي خاک‌هاي آبياري شده با پساب وجود ندارد. از اين رو، ضرورت دارد که نياز به آبشويي خاک‌ها تحت تاثير پساب بررسي شود. در اين پژوهش اثر دو تيمار آب آبياري شامل آب معمولي و پساب در سه سطح شوري 1، 5/3 و 6 دسي‌زيمنس بر متر و سه سطح آبشويي 10، 20 و 30 درصد بر ويژگي‌هاي شيميايي زه‌آب و خاک در ستون‌هاي آزمايشي خاک با بافت لومي شني مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش در گلخانه دانشکده کشاورزي دانشگاه صنعتي اصفهان به صورت طرح آزمايشي فاکتوريل و با 3 تکرار اجرا شد. رسانايي الکتريکي و غلظت کاتيو‌ن‌هاي زه آب‌ و خاک هر دو تيمار آب آبياري در ابتدا، وسط و انتهاي دوره آزمايش مورد بررسي قرار گرفتند. در شوري هاي 1 و 5/3 دسي‌زيمنس برمتر، رسانايي الکتريکي زهآب هر دو تيمار آب آبياري براي اول، وسط و انتهاي دوره آزمايش اختلاف معني‌داري نداشتند. در شوري 6 دسيزيمنس بر متر، در سطوح آبشويي 10، 20 و 30 درصد، با رسيدن به انتهاي دوره آزمايش، اختلاف رسانايي الکتريکي زهآب دو تيمار آب آبياري معني‌دار شد. در انتهاي دوره آزمايش از عمقهاي 15، 30 و 45 سانتيمتري از سطح خاک نمونه‌برداري انجام شد و ويژگي‌هاي شيميايي نمونههاي خاک با عصاره‌گيري مورد تجزيه قرار گرفت. در شوري‌هاي 1 و 5/3 دسيزيمنس بر متر، رسانايي الکتريکي خاک دو تيمار آب آبياري در هيچ يک از سطوح آبشويي اختلاف معنيداري با يکديگر نداشتند. در شوري 6 دسي‌زيمنس برمتر، در سطوح آبشويي 10 و 20 درصد، اختلاف رسانايي الکتريکي خاک دو تيمار آب آبياري معنيدار بود ولي در سطح آبشويي 30 درصد اين اختلاف معنيدار نبود. کاربرد پساب براي آبياري نيازمند مديريت درست مي‌باشد تا از تجمع نمک در خاک جلوگيري شود.
واژه‌هاي كليدي: پساب، آب شور، آبشويي، بيلان املاح
1
فصل اول
فصل اول: مقدمه و بررسي منابع
1-1- مقدمه
محدوديت منابع آب شيرين وکاهش روزافزون آن به دليل افزايش جمعيت جهان و به تبع آن فعاليت‌هايي ‌که در جهت پاسخ‌گويي به نيازهاي اين جمعيت صورت مي‌گيرد، درآينده نه چندان دور انسان را با چالش بزرگي به نام کم‌آبي روبه‌رو خواهد ساخت. افزايش تقاضاي آب از يک طرف و از طرف ديگر افزايش فعاليت‌هاي صنعتي و ازدياد گازهاي گلخانه‌اي موجود در جوّ و پديده تغييراقليم سبب کاهش منابع آب به ويژه در مناطق خشک و نيمه‌خشک شده است. به دليل توزيع نامتوازن جمعيت، آب دردسترس و ثروت، تقسيم متعادل و مساوي منابع آب دشوار است. حدود 1/1 ميليارد از مردم دنيا (18 درصد) به آبهاي پاک دسترسي ندارند [53]. حجم کل آب تجديدپذير در چرخه‌ي هيدرولوژي جهان، چندين برابر نياز جهان است. هر چند به علت عوامل جغرافيايي و اختلاف دماي فصلي مربوط به آب تجديدپذير، تنها 31 درصد از اين آب براي مصارف انسان قابل دسترس است [42]. در مقياس جهاني آب‌هاي برداشتي سالانه براي آبياري بيش از 65 درصد از کل مصارف انسان را تشکيل ميدهد. آب مصرفي صنعت حدود 20 درصد و مصرف شهري حدود 10 درصد است [1]. بهينه‌سازي و افزايش بهره وري مصرف آب در بخش کشاورزي (به عنوان بزرگترين مصرف‌کننده آب) در مناطق خشک و نيمه‌خشک، براي داشتن کشاورزي پويا و پايدار و تأمين بدون دغدغه نيازها در آينده امري ضروري است.
در طي چند سال اخير پژوهشگران زيادي در بخشهاي مختلف، راهکارهاي زيادي به منظور مقابله با مشکل کم‌آبي و همچنين بهينه‌سازي مصرف آب ارائه داده‌اند. برخي از مواردي که مربوط به بخش کشاورزي مي‌شود، عبارتند از: استفاده از پساب‌هاي تصفيه‌شده درآبياري مزارع، بکارگيري سيستم‌هاي ‌آبياري‌ تحت فشار و اجراي‌ مديريت کم‌آبياري.
1-2- استفاده از پساب
محدوديت منابع آب، رشد روز افزون جمعيت و همچنين توليد حجم عظيمي از فاضلاب شهري و لزوم دفع آن باعث شده است که بهره‌گيري مجدد از فاضلاب ضروري شود. برخي پژوهش‌گران بر اين باور هستند که مناسب‌ترين راه دفع فاضلاب خانگي استفاده از آنها در کشاورزي مي‌باشد زيرا هم عناصري که از خاک توسط گياهان خارج شده به آنها بازگردانده مي‌شود و هم خطر آلودگي محيط زيست و رودخانه‌ها و ساير منابع آب کاهش مي‌يابد [25]. واژه آبياري با پساب به معناي آن است که از پساب به عنوان يک منبع جايگزين آب معمولي در آبياري استفاده شود [40]. استفاده از پساب تصفيه‌شده در کشاورزي باعث کاهش استفاده از آب‌هايي مي‌شود که علاوه بر کشاورزي مي‌توانند به مصارف ديگر نظير شرب برسند [40]. با گسترش پيدا کردن روش‌هاي تصفيه فاضلاب، توجه به استفاده از پساب بدست آمده از تصفيه‌ خانه‌هاي فاضلاب شهري در کشاورزي افزايش پيدا کرده است.
کاربرد وسيع فاضلاب تصفيه‌شده خانگي در سيستم‌هاي آبياري همراه با پژوهش‌هاي گسترده در اروپا و آمريکا از اوايل سال‌هاي 1900 آغاز گرديد. براي اولين بار در آمريکا در سال 1889 پساب فاضلاب جهت آبياري و کوددهي به فضاي سبز در پارک مشهور (گلدن کيت) در شهر سانفرانسيسکو بکار رفت. پس از آن در سال 1929 در شهر پانوما (کاليفرنيا) استفاده اصولي از پساب تصفيه‌شده جهت آبياري باغ‌ها و فضاي سبز شروع شد. با وجود امتيازات عالي فاضلاب تصفيه‌شده، موارد نامطبوع و زيان‌‌آوري چون بوي بد آن و غلظت زياد عنصر ميکرو و نادر، استفاده از آن را محدود مي‌‌کند. بنابراين کشاورزان تمايل کمتري به استفاده از آن دارند. آلودگي ميکروبي موجود در فاضلاب خانگي تصفيه‌شده و انتقال آن به اندام‌‌هاي گياهي ديگر، کاربرد آن را کاهش مي‌‌دهد. از جمله آلودگي‌‌هاي ميکروبي موجود در اکثر فاضلاب‌‌ها مي‌‌توان به ويروس‌‌ها، باکتري‌‌ها، پرتوزوآها و جلبکها اشاره نمود. پخش و عدم استفاده درست از فاضلاب تصفيه‌شده خانگي در سطح مزارع، شيوع انواع بيماري‌‌ها را افزايش مي‌‌دهد. استفاده از فاضلاب‌‌هاي خانگي تنها زماني پيشنهاد مي‌‌گردد که از اثرات متقابل عنصر سمي و فعاليت‌‌هاي ميکروبي با عوامل محيطي حاکم بر منظقه مانند دما، رطوبت، pH خاک و ويژگي‌هاي فيزيکي و شيميايي خاک آگاهي کاملي در دست باشد. از نقطه نظر پژوهش‌گران زراعي، پيامد‌هاي سوء سمّيت عناصر ميکرو در حالت محلول به مراتب بيشتر از غلظت کل آن‌‌ها در خاک است زيرا که اکثر واکنش‌‌هاي شيميايي و حداکثر جذب توسط گياه در فاز محلول انجام مي‌‌شود [4، 13 و 16].

1-3- تصفيه فاضلاب
در حال حاضر در غالب کشورهاي صنعتي مانند آمريکا، آلمان، استراليا و حتي ترکيه، حدود 60 درصد فاضلابهاي صنعتي را تصفيه نموده و مجدداً مورد استفاده قرار ميدهند. اگر فاضلابهاي صنعتي به روش مناسبي تصفيه شوند، ميتوان آنها را به عنوان منابع مطمئن و پرارزش در کشاورزي به کار برد. جالب توجه است که کاربرد آن نه تنها از نظر آبياري تمام فصلي و يا آبياري تکميلي زراعتها ميتواند موثر باشد بلکه از نظر ميزان مواد غذايي مورد نياز گياه (عناصرغذايي اصلي و کم مصرف) غني و با ارزش ميباشد. البته فاضلاب تصفيه‌شده بايد شرايط لازم براي استفاده در کشاورزي را دارا باشد. زيرا در غير اين صورت هم محصول و هم زمين کشاورزي آلوده خواهد شد. چگونگي تصفيه فاضلابها با توجه به نوع منشاء و امکانات استفاده شده متفاوت است و در نهايت فاضلاب تصفيه‌شده بايد داراي کيفيت محصول استاندارد شدهاي باشد. اين استانداردها در کشورهاي مختلف متفاوت است. مشخصات فاضلاب
مصرفي در زمينهاي کشاورزي تابع کيفيت خاک، مدت زمان آبياري و نوع محصول کشاورزي ميباشد [4].
بهرهگيري مجدد از فاضلاب ميتواند داراي مزايا و معايبي باشد [7، 13 و 22].
محاسن استفاده از فاضلاب عبارتند از:
1. ارزان بودن قيمت تهيه فاضلاب تصفيه‌شده نسبت به آب تميز در امر آبياري
2. کاستن از محدوديت منابع آب
3. کاهش آلودگي آبهاي سطحي و زيرزميني و استفاده بهينه از اين منابع
4. در دسترس بودن آب مورد نياز در مواردي که ميتوان از آب‌هايي با کيفيت نازلتر استفاده نمود
5. استفاده در تغذيه سفره‌هاي آب زيرزميني
6. غني‌بودن از مواد غذايي و کاهش هزينه مصرف کود شيميايي
معايب استفاده از فاضلاب عبارتند از:
1. استفاده از آب شهري و بدنبال آن توليد پساب در تصفيهخانهها فرآيندي پيوسته و دائمي در سال ميباشد، اما آبياري مزارع بستگي به فصول سال و شرايط آب و هوايي و نياز آبي گياهان دارد.
2. کاربرد پساب در سيستمهاي آبياري تحت فشار باعث مسدود‌شدن نازل‌ها ميگردد
3. مسدود‌شدن فيزيکي منافذ خاک و در نتيجه کاهش نفوذ‌پذيري که بواسطه آبياري با فاضلاب اتفاق ميافتد
4. در مواردي که مواد محلول در فاضلاب از حد استاندارد بگذرد موجب آسيب به گياه و مسموميت آن ميگردد
5. برخي از ميکروارگانيسمها موجب آلودگي محصولات و برخي ديگر باعث ايجاد بيماريهايي در انسان و دام ميگردند
مقادير زياد مواد آلي در فاضلاب، تاثير مثبت اين مواد بر ويژگي‌هاي فيزيکي مختلف خاک و نيز در دسترس بودن زمين (نسبت به آب) مهمترين دلايل اهميت دفع فاضلاب در خاک مي‌باشند [27]. مواد مغذي موجود درپساب تصفيه‌شده شهري نياز کودي محصولات کشاورزي و يا فضاي سبز را فراهم مي‌کند. مواد مغذي موجود در آب تصفيه‌شده که براي کشاورزي و فضاي سبز مهم‌اند عبارت هستند از نيتروژن، پتاسيم، روي، بر و سولفور [32].
در بسياري از مناطق کمبود منبع آب که بتوان براي آبياري استفاده کرد وجود دارد. استفاده از پساب در کشاورزي به عنوان يک منبع حياتي براي افزايش توليد محصول مي‌باشد. علاوه بر آن پساب داراي فوايد ديگري نيز هست که از آن جمله مي‌توان به ارزان قيمت بودن پساب، افزايش توليد محصول، کاهش استعمال کودهاي شيميايي و افزايش مقاومت در برابر سرمازدگي اشاره کرد. در مناطق خشک مانند تونس و مصر، استفاده مجدد از آب به عنوان يک منبع آب نقش مهمي در توليد محصولات کشاورزي دارد. در حال حاضر از پساب در کشاورزي و فضاي سبز به طور گسترده‌اي در سراسر دنيا استفاده مي‌گردد [27]. همچنين کشور ما ايران جزو مناطق نيمه خشک محسوب مي‌شود که در اين صورت استفاده مجدد از پساب مي‌تواند وسيله‌اي براي جبران کمبود آب باشد [12].

1-4- منابع تأمين‌کننده فاضلابهاي شهري
فاضلاب‌‌ها را مي‌‌توان بسته به شکل پيدايش و خواص آن‌‌ها به فاضلاب‌‌هاي خانگي، فاضلاب‌‌هاي صنعتي، فاضلاب‌‌هاي سطحي و فاضلاب‌‌هاي اراضي کشاورزي تقسيم‌بندي نمود.
فاضلاب اصولاً به ضايعات حاصل از مصرف آب در زندگي روزمره انسان با ترکيبي حدود 9/99 درصد آب و 1/0% مخلوطي از ساير مواد معلق، معدني، آلي و گاز‌‌ها گفته مي‌‌شود. فاضلاب‌‌هاي خانگي از فاضلاب دستگاه‌‌هاي بهداشتي خانه‌‌ها مانند توالت، دستشويي، حمام، ماشين لباسشويي و ظرف‌‌شويي، پساب آشپزخانه‌‌ها و يا فاضلاب بدست آمده از هر نوع شست و شوي خانگي تشکيل شده است. به اينگونه پساب‌‌ها، هرزآب‌‌هاي ناشي از برف و باران و يک مقداراز فاضلاب‌‌هاي حاصله از واحد‌‌هاي کوچک صنعتي مانند جوشکاري‌‌ها، تعميرات اتومبيل، کارگاه‌‌ها، مغازه‌‌ها، فروشگاه‌‌ها رستوران‌‌ها و موسسه‌‌هايي مانند آن‌‌ها افزوده مي‌‌شوند. لذا با توجه به تعداد و نوع اين مؤسسه ها ممکن است کيفيت فاضلاب شهري تغيير کند. چنين فاضلاب‌هايي را فاضلاب شهري مي‌‌نامند. ويژگي‌هاي فاضلاب شهري در سطح يک کشور تقريباً يکسان است و تنها غلظت آن‌‌ها بسته به مقدار مصرف سرانه آب در شهر‌‌ها تغيير مي‌‌کند. ميزان به کارگيري سرانه آب بستگي به بالا و پائين بودن سطح بهداشت همگاني و برخي ويژگي‌‌هاي فرهنگي مردم دارد [7، 12، 13 و 22].

1-5- شوري و پ-هاش پساب
از آنجايي که تصفيه فاضلاب عمدتاً بر پايه فعاليت‌‌هاي ريزجانداران قرار دارد، تغييرات pH تاثير زيادي در اين ارتباط خواهد داشت. شدت رنگ يک نمونه بستگي زيادي به pH آن دارد و بطور يکنواخت با افزايش pH‌ افزايش مي‌‌يابد. هر مرحله از تأمين آب و تصفيه فاضلاب مانند خنثي سازي اسيد-باز، سختي‌‌گيري، ته‌‌نشيني، انعقاد، گند زدايي و کنترل خوردگي وابسته به pH است [21،29].اسيديته فاضلاب‌‌هاي خانگي تازه معمولاً حالت خنثي و يا متمايل به قليايي و بيشتر از 7 مي‌‌باشد. در اثر ماندن و شروع گنديدگي گازهاي اسيدي توليد گرديده و درجه قلياييت فاضلات کاهش پيدا کرده و حالت اسيدي پيدا مي‌‌کند. هرچه درجه گرماي محيط بيشتر باشد عمل گنديدن و تعفن زودتر رخ مي‌‌دهد [27].
رسانايي الکتريکي (EC) نشانگر خوبي در مورد کيفيت آب براي آبياري محصولات کشاورزي مي‌‌باشد. رسانايي الکتريکي آب که در رابطه با دما دو ميزان املاح موجود در آن است، هميشه معيار دقيقي از کل مواد محلول را نشان نمي‌‌دهد. در نمونه‌‌اي که غلظت مواد محلول در آن کم است رابطه بين قابليت هدايت و کل مواد محلول مشخص است (کل مواد محلول بطور تقريب برابر نسبتي از رسانايي الکتريکي بر حسب دسي‌‌زيمنس بر متر است) ولي هرچه غلظت زيادتر شود اين رابطه پيچيده-تر مي‌‌گردد. دليل اين اثر آن است که EC نمونه آب در اثر يونيزاسيون نمک‌‌هاي محلول در آن حاصل مي‌‌شود. در محلول‌‌هاي رقيق هم يونيزاسيون EC محلول زيادتر مي‌‌شود و در حاليکه در محلول‌‌هاي غليظ، از يونيزاسيون جلوگيري مي‌‌شود و EC نيز به طور نسبي کاهش مي‌‌يابد [27 و 32]. اندازه‌‌گيري رسانايي الکتريکي براي اغلب موارد سريعتر و دقيقتر از اندازه‌‌گيري کل جامدات محلول است زيرا قابليت رسانايي الکتريکي آب معياري از مواد محلول است که تنها بخش يونيزه آب را مي‌‌سنجد، حال آنکه در اندازه‌‌گيري کل جامدات محلول، کل مقدار مولکول‌‌هاي آلي و معدني غير‌يونيزه به اضافه يون‌‌ها (آنيون‌‌ها و کاتيون‌‌ها) مشخص مي‌‌شوند [26].
امکان استفاده از پساب به عنوان آب آبياري، علاوه بر آلودگي وابستگي به بررسي چندين فاکتور شامل شوري، مقادير عناصر کمياب و شدت نفوذ آب دارد. شوري مي‌تواند بر پتانسيل اسمزي خاک، مسئله سمّيت يون و بر ويژگي‌هاي فيزيکي خاک اثر منفي بگذارد [31 و 32]. ميزان نمک و شوري در فاضلاب شهري وابسته به شوري منابع مورد استفاده‌‌ي خانگي و مواد شيميايي افزوده‌شده به آن مي-باشد. نمک‌‌هايي که مشکل شوري را به وجود مي‌‌آورند حلاليت زيادي داشته و بوسيله آب جابجا مي‌‌گردند. مقدار املاح در لايه سطحي خاک برابر شوري آب آبياري است و در عمق خاک و نزديکي ناحيه توسعه ريشه‌‌ها تا چندين برابر افزايش مي‌‌يابد (غلظت املاح با افزايش عمق خاک زيادتر مي‌‌شود زيرا گياهان آب را جذب نموده و املاح در خاک باقي مي‌‌مانند) [41]. شوري بيش از حد موجب تجمع نمک در ناحيه توسعه ريشه شده و باعث افت توليد محصول مي‌شود. همچنين در اثر شوري زياد گياه آسيب مي‌بيند. بهترين راه براي اجتناب از مسئله شوري آن است که خاک زهکشي خوبي داشته باشد تا اجازه دهد جريان آب و نمک به خارج از ناحيه توسعه ريشه منتقل شوند. استفاده دراز مدت از پساب بدون اينکه خاک داراي زهکشي خوبي باشد معمولاً امکان پذير نيست [31]. مقدار کل مواد محلول (TDS) در پساب از 200 تا 3000 ميلي‌‌گرم متغير است و حتي در برخي موارد ممکن است بيشتر باشد بنابراين پساب پتانسيل زيادي در افزودن نمک به خاک دارد [39].
طبق تعريف، شوري بيانگر مقدار تجمع نمک در خاک يا آب مي‌باشد. مجموع کل نمک برابر با مجموع تمامي يون‌هاي موجود در آب يا خاک مي‌باشد. شوري (EC) آب آبياري معمولاً براي برآورد ميزان تجمع کل نمک محاسبه مي‌شود [46]. مقادير نمک در ناحيه توسعه ريشه نرمال و يا نمکي‌بودن خاک (شوري، سديمي و يا شور سديمي) را مشخص مي‌کند. مسئله شوري هنگامي نگران‌کننده مي‌شود که تجمع بيش از اندازه نمک قابل حل در خاک اتفاق مي‌افتد.
1-5-1- يونهاي شور‌کننده آب و خاک
مهم‌ترين نمک‌ها در محلول آب و خاک به دو دسته کاتيون‌ها و آنيون ها تقسيم‌بندي مي‌شوند. کاتيون‌ها عبارت‌اند از سديم (+Na)، پتاسيم (+K)، منيزيم (+Mg2) و کلسيم (+Ca2) و آنيون‌ها عبارت‌اند از کلر (- Cl)، سولفات (-SO42)، کربنات (-CO32) و بي‌کربنات (-HCO3). براي تعيين کيفيت آب آبياري بايد غلظت هرکدام از يون‌هاي فوق را مشخص و با مقدار مجاز مقايسه کرد. شوري آب آبياري برابر با مجموع آنيون ها و يا کاتيون‌ها مي‌باشند. بنابراين هنگامي که دو آب با شوري يکسان وجود دارد ممکن است ميزان آنيون‌ها و کاتيون ها در دو آب با يکديگر تفاوت داشته باشد که اين باعث مي‌شود پيامدهاي اين آب‌ها بر خاک متفاوت باشد [17].
پساب‌ها معمولاً داراي مقادير زيادي سديم نسبت به بقيه کاتيون‌ها مي‌باشند. استفاده از آب آبياري با EC و SAR زياد باعث افزايش درصد سديم قابل تبادل (ESP) مي‌شود. افزايش ميزان ESP در خاک باعث پراکنش ذرات رس و متورم شدن خاک مي‌شود که نهايتاً باعث پيامدهاي منفي بر ويژگي‌هاي فيزيکي خاک مثل کاهش نفوذپذيري، ماندابي شدن خاک، کاهش آبشويي و شور شدن خاک مي‌شود [48].
– کلسيم
اغلب محصولات باصرفه زراعي، بهترين عملکرد خود را در خاک‌‌هايي دارند که يون‌‌هاي +Ca2 در کمپلکس‌‌هاي تبادلي آن‌‌ها غالب شده باشد. کلسيم زياد مشخص کننده pH خنثي، يعني مناسب‌‌ترين وضعيت براي اغلب گياهان و ريزجانداران است. کلسيم يک يون غذايي ضروري بوده و معمولاً اهميت آن در خاک‌‌ها به علت محدوديت در مقدار آن نيست. کمبود کلسيم در خاک‌‌هايي که از سرپنتين غني +Mg2 تشکيل شده‌‌اند و در خاک‌‌هاي آبشويي شده بسيار اسيدي اشباع از Al3+ رخ مي-دهد. حتي در اين شرايط نيز ممکن است که ميزان +Ca2 براي نياز گياهان کافي باشد. اما غلظت‌‌هاي خارج از حد +Mg2 و+Al3 جذب کلسيم توسط گياه را محدود مي‌‌کنند. وجود مقدار زياد کلسيم وضع مطلوب است زيرا منعکس کننده غلظت‌‌هاي کم ديگر کاتيون‌‌هاي تبادلي بالقوه مزاحم، به خصوص Al3+ در خاک‌‌هاي اسيدي و +Na در خاک‌‌هاي سديک است. هدف از بهسازي و اصلاح خاک‌‌هاي اسيدي يا سديک در وهله اول جايگزين کردن +Al3 يا +Na تبادلي با يون‌‌هاي Ca2+ است [20].
– منيزيم
عليرغم اينکه +Mg2 دومين کاتيون تبادلي فراوان موجود در خاک‌‌هاست، در گروه کاتيون‌‌هاي تبادلي اصلي، حداقل پژوهش ها در مورد آن انجام گرفته است. مقادير اضافي يا کمبود آن بسيار غيرمعمول است. کمبود‌‌هاي Mg2+ در گياهان براي برخي خاک‌‌هاي اسيدي شني گزارش شده و اين امر بويژه در اروپاي شمالي نگراني هايي را به بوجود آورده است. افزايش آهک اغلب مي‌‌تواند هم قدرت اسيدي خاک و هم کمبود +Mg2 را اصلاح کند. زيرا سنگ آهک معمولاً داراي ناخالصي‌‌هاي محصوص Mg2+ است [20].
– پتاسيم
پتاسيم سومين عنصر کودي مهم پس از نيتروژن و فسفات است. بسياري از خاک‌‌هاي مناطق مرطوب و معتدل قادر به تامين کافي K براي محصولات زراعي نيستند. کشاورزان در اين نواحي از زمان‌‌هاي گذشته، مزاياي افزودن خاکستر و ديگر مواد آهکي به خاک‌‌هاي اسيدي‌‌شان را تشخيص داده بودند. هر دو عامل يعني قلياييت خاکستر (براي دفع مسموميت آلومينيم) و پتاسيم موجود در آن مزايايي دارد [20].
– سديم
سديم بر خلاف پتاسيم، در مواقعي که به مقدار زياد وجود داشته باشد، يعني حداقل بيش از 15 درصد کل کاتيون‌‌هاي تبادلي را تشکيل دهد، از نظر شيميايي مورد توجه است. سديم تا اين مقدار مي‌تواند در نواحي طغيان‌‌‌زده توسط آب دريا، در نواحي خشک که نمک‌‌ها به طور طبيعي تجمع يافته‌اند و در خاک‌‌هايي که با آب‌‌هاي غني از سديم آبياري شده‌اند، تجمع يابد. رس‌‌ها و مواد آلي خاک با تداخل دو لايه مجاور هماوري خود را از دست مي‌‌دهند و منجر به خرد شدن خاکدانه‌‌ها و غير قابل نفوذ شدن خاک نسبت به آب و هوا مي‌‌شوند. مواقعي که +Na تبادلي از 10 تا 20 درصد گنجايش تبادلي خاک تجاوز کند، حرکت آب در درون بسياري از خاک‌‌ها متوقف مي‌‌شود. حتي مقادير کم سديم در خاک‌‌هاي ريزبافت به ويژه خاک‌‌هايي که داراي مقادير قابل توجهي رس متورم هستند، اين اثر را دارد. مقادير بسيار زياد سديم تبادلي مي‌‌تواند در جهت ازدياد نفوذ‌‌پذيري به آب در چنين خاک‌‌هاي منبسط-‌منقبض‌شونده نيز عمل کند. زيرا شکافت‌‌هاي وسيعي که در چنين خاک-هايي ايجاد مي‌‌شوند به آب امکان نفوذ اوليه را مي‌‌دهند. خاک‌‌هاي شني با مقادير 30 درصد سديم تبادلي را مي‌‌توان به زير کشت درآورد. در چنين خاک‌‌هايي مقادير زياد سديم با کند کردن نفوذ خاک، در حد معقول و قابل کنترل مي‌‌تواند مفيد واقع شود [20].
– نسبت جذب سديم
کاتيون‌‌هايي که به ذرات رس موجود در خاک متصل هستند کاتيون‌‌هاي قابل تبادل ناميده مي‌‌شوند. بدين معني که يک نوع يون که جذب سطحي ذره رس شده قادر است با يون ديگري جايگزين شود. کاتيون‌‌هايي



قیمت: تومان


پاسخ دهید