ترجمه مقاله سلنیوم در پایه خاکی پیش بینی آلودگی آب زیرزمینی

توضیحات

 عنوان فارسی: مدل­سازی دگرگونی و نقل وانتقال سلنیومی در پایه­ های خاکی و پیش ­بینی آلودگی آب­های زیرزمینی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Selenium transport and transformation modeling in soil columns and ground water contamination prediction

چکیده

دگرگونی و حمل و نقل سلنیومی در پایه خاکی شبیه­سازی شدند. یک مدل دینامیکی یک ­بعدی کامپیوتری و ریاضی برای شبیه­سازی سلنیت، سلنایت، سلنومتیونین ، سلنیوم آلی و سلنیوم گازی فرموله شده است. این مدل کامپیوتری بر پایه معادله موازنه جرمی که شامل نقل و انتقال همرفتی، حمل و نقل پراکنده، جذب سطحی، اکسایش و کاهش، تبخیر، دگرگونی شیمیایی و بیولوژیکی می­باشد. راه حل ریاضی حاصل از روش تفاضل محدود ضمنی است. مدل با مقایسه با نتایج تجربی و نیز استفاده از محاسبات موازنه جرمی در هر گام زمانی محاسبه، تأیید شد. نتایج شبیه­سازی شده در تطابق خوبی با مقادیر اندازه­گیری شده هستند. با استفاده از این مطالعه و نتایج حاصل از آن توزیع اشکال مختلف سلنیوم در پایه خاکی به سوی آب­های زیر زمینی را می­توان پیش­بینی کرد.

1- مقدمه

سلنیوم به عنوان یکی از کمیاب­ترین اما سمی­ترین عناصر پوسته زمین به شمار می­آید. سلنیوم (Se) در       محیط­زیست در اثر فرآیندهای طبیعی هوا، قرار گرفتن در معرض ضایعات گیاهی، حیوانی و انسانی، انتشار خاکسترهای آتشفشانی و سوزاندن سوخت­های فسیلی به حرکت درآمده است. سلنیوم در محیط­زیست به فرم­های معدنی زیر یافت می­شود: Se (-2)، Se(0)، Se(+4) و Se(+6) و به صورت ترکیبات آلی مانند اسیدهای آمینه سلنو، مشتقات اسیدهای آمینه سلنو، استرهای متیل سرنیک، متیل سلونونوس و یون­های متیل سلنیوم] تامسون و فرانکنبرگر،1990[.

به تازگی، مقدار زیادی از سلنیوم در خاک و سفره­های آب­های کم­عمق قسمت غربی سینت خواکین ولی کالیفرنیا[1]، به عنوان یک خطر بالقوه برای حیات وحش و سلامت انسانی مورد تحقیق قرار گرفته است]بوراو[2]،1985[. کوک و بروکاند[3]]1987[ گونه­های مختلف محلول سلنیوم را در آب­های سطحی مخزن آب کزترسون[4] و                 رودخانه سینت خواکین شناسایی کردند. تخلیه آب فاضلاب با غلظت بالای سلنیوم به عنوان منبع اصلی سلنیوم در پناهگاه ملی حیات وحش کزترسون شناسایی شده است]دورل[5] و همکارانش، 1984[.

مطالعه نشان داد که انتظار می­رود سلنیوم در نزدیکی سطح خاک حتی تحت شرایط شدید شسته شدن، حفظ شود. دگرگونی سلنیوم در خاک سطحی و زیرین در مخزن آب آلوده به سلنیوم کزترسون مورد مطالعه قرار گرفت]زاویسلانکی و زاوان[6]،1996[. همچنین، ویژگی­های فرآیند رسوب آلودگی که در طول دفع آب­های زهکشی کشاورزی در مخزن کزترسون که حاوی سلنیوم هستند، در آزمایشگاه] توکوناگا[7] و همکارانش، 1996[ و ]ویلیام[8] و همکارانش، 1999[ شبیه­سازی شدند. آلودگی مخزن کزترسون در کالیفرنیا به وسیله آب­های زهکشی کشاورزی و مرگ و میر حیات وحش ناشی از آن، نشان­دهنده نیاز به اطلاعات قابل اطمینان به منظور درک بهتر نقل و انتقال، عدم حرکت، فراهمی زیستی و سمی بودن سلنیوم می­باشد]بنسون[9] و همکارانش، 1991- وایت[10] و همکارانش، 1991- توکوناگا و همکارانش، 1991- زاویسلانسکی و همکارانش، 1992- توکوناگا و همکارانش، 1994[.

نقل و انتقال سلنیت و سلنایت توسط محققان زیادی مورد مطالعه قرار گرفته است]آلریچز و هوسنر[11]، 1987- آلمی[12] و همکارانش، 1988- شیفنگ[13] و همکارانش، 1991[. مطالعات بر انواع مختلف خاک تحت شرایط مختلف انجام شدند. آن­ها گزارش دادند که سلنیت به طور کامل از پایه­های خاک شسته شد در حالیکه سلنایت به سرعت توسط مواد در چند سانتی­متری ورودی پایه جذب شد. مدل­سازی نقل و انتقال سلنیوم توسط آلمی و همکارانش در سال 1991 و فیو[14] و همکارانش در سال 1990 گزارش شده است. تلاش مدل­سازی برای نقل و انتقال سلنیوم در حالت پایدار، پایه­های خاکی غیر اشباع، تحت شرایط بی­باری با زمان اقامت کوچک که در آن فعالیت های میکروبی قابل اغماض است، صورت گرفت. فرآیندهای دگرگونی و نقل و انتقال سلنیوم در پایه خاکی تحت شرایط جریان گذرا پیچیده است. عوامل پیچیده متعددی نقل و انتقال گونه­های مختلف سلنیوم را کنترل می­کنند: الف) سرعت آب حفره ب) شار تبخیر و تعرق ج) گرادیان غلظت د) افزایش و کاهش فصلی سطح آب. به طور کلی، سلنیوم در خاک از روش­های همرفت و پراکندگی که ناشی از جریان جرم و گرادیان غلظت هستند، انتقال می­یابد. فرآیندهای دگرگونی سلنیوم در خاک اکسایش/کاهش، جذب/دفع، جذب گیاه، کانی/ عدم تحرک و تبخیر می­باشند.

اهداف این مقاله ارزیابی منابع سلنیوم برای حرکت و فرآیندهای دگرگونی در پایه­های خاک بودند. همچنین، توسعه یک مدل شبیه­سازی دینامیکی که غلظت را در محل حضور فعالیت­های میکروبی و رشد گیاهان تخمین می­زند، مورد نظر بود. پیش­بینی آلودگی آب­های زیرزمینی توسط گونه­های مختلف سلنیوم نیز مورد مطالعه قرار گرفت.

2- فرموله کردن مدل

در این مقاله یک مدل عددی برای جریان آب و حرکت سلنیوم توسعه داده شد. این مدل فرآیندهای مختلفی راکه در منطقه ریشه گیاه رخ می­دهد و نیز شستشوی آن­ها به سوی آب­های زیرزمینی، از جمله شارهای گذرا از آب و گونه­های سلنیوم، دوره بارش متناوب، تبخیر و تعرق و شرایط متغییر خاک نسبت به عمق آن را شمل می­شود، در نظر می­گیرد. شکل 1 بلوک دیاگرامی ساده از مدل جریان آب و نقل و انتقال سلنیوم را نشان می­دهد.

2-1- مدل جریان آب

جریان آب با استفاده از روش تفاضل محدود برای معادله جریان آب- خاک محاسبه می­شود:

مقاله سلنیوم در پایه خاکی پیش بینی آلودگی آب زیرزمینی

که در آن h هد فشار آب و خاک(mm)،  رطوبت حجمی( ) ، H هد هیدرولیک (h-z)، z عمق خاک، K ضریب هدایت هیدرولیکی(cm/day)،   ظرفیت دیفرانسیل آب و u ترم نشان­دهنده آب از دست رفته حاصل از تعرق است( جذب آب توسط گیاهان). توابعی که ارتباط بین-h  K-  را در LEACHM توصیف می­کنند، مورد استفاده قرار گرفته­اند. یک تابع دوبخشی که شکل کلی روابط  را توصیف می­کند، وجود دارد]هوستون و کاس[15]، 1987[.

توجه

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.