فهرست مطالب

مجله محیط زیست و مهندسی آب
سال یازدهم شماره 1 (بهار 1404)
- تاریخ انتشار: 1404/01/01
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحات 1-10
سرطانزایی، سمیت بالا، و اثرات محیط زیستی کروم (VI) نشان می دهد حذف این آلاینده در صنعت، منابع آبی، و محیط زیست ضرورت دارد. در این مطالعه نانوساختار SBA-16 با استفاده از سورفکتانت P123 و F127 به عنوان قالب و TEOS به عنوان پیش ماده سیلیکاتی سنتز و سطح آن در دو مرحله با لیگاند NH2 (NH2-SBA-16) و سپس با عامل فلزی مس پیوند زنی شد (Cu-NH2-SBA-16). Cu-NH2-SBA-16 به عنوان یک جاذب جدید با روش های XRD، SEM، EDX و FT-IR شناسایی شد. نتایج ضرایب همبستگی نشان داد جذب کروم توسط NH2-SBA-16 با مدل لانگمایر و به وسیله جاذب Cu-NH2-SBA-16 با مدل فروندلیچ تطابق دارد. حداکثر ظرفیت جذب NH2-SBA-16 برابر 66/6 و برای Cu-NH2-SBA-16، mg/g 48/34 به دست آمد. همچنین سینتیک جذب کروم از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم پیروی نمود. بیشینه کارآیی حذف کروم توسط Cu-NH2-SBA-16 برای زمان تماس، غلظت اولیه، مقدار جاذب، pH و دما به ترتیب min 15، mg/l 10، g/l 1، 2 و °C 25 بودند و ظرفیت جذب Cu-NH2-SBA-16 بعد از فرآیند اصلاح افزایش یافت. نتایج نشان می دهند که Cu-NH2-SBA-16 یک نانوجاذب موثر برای حذف کروم است (کارآیی بالای 90%). فرآیند جذب نانوجاذب خودبخودی و از نوع گرماگیر بوده و بعد از 3 بار احیا ظرفیت جذب کاهش محسوسی نداشت.
کلیدواژگان: کروم، نانوساختار سیلیکاتی، صنعت و محیط زیست، پیوندزنی -
صفحات 11-18
هدف از این پژوهش، بررسی کاهش انتشار گاز CO2 در فرآیند تولید سیمان با تولید سیمان پرتلند پوزولانی با ویژگیهای سیمان پرتلند خالص با استفاده از افزودنیهای شیمیایی شامل کلسیم نیترات ، کلسیم فرمات تری اتانولآمین و تری ایزوپروپانولآمین بود. برای این منظور، CN و CF با مقادیر 1، 2 و 3 % وزنی سیمان در مرحله ساخت ملات سیمان PPC به آنها اضافه شده و TEA و TIPA با مقادیر 003/0، 006/0 و 01/0 % وزنی سیمان به صورت محلول آبی در هنگام آسیاب کردن به مخلوط کلینکر و پوزولان طبیعی اضافه گردیدند. نتایج آزمونهای مقاومت فشاری به دست آمده نشان داد که به طور میانگین مقاومت فشاری نمونه های PPC حاوی 15٪ پوزولان طبیعی نسبت به مقاومت فشاری سیمان OPC در حضور 1٪ CF تنها 7/2٪ کاهش و در حضور 01/٪0 TEA معادل 3/17٪ افزایش داشت. لذا میتوان برای تولید سیمان به میزان 15٪ از کلینکر کم نمود و بجای آن از پوزولان استفاده نمود و کاهش مقاومت ناشی از افزودن پوزولان را با استفاده از افزودنیهای شیمیایی جبران نمود. بنابر این امکان جایگزینی 15٪ پوزولان به جای کلینکر با حفظ کیفیت سیمان تولیدی و کاهش انتشار kg 135 CO2 به ازاء ton1 سیمان از نتایج این تحقیق است.
کلیدواژگان: تری اتانول آمین، تری ایزوپروپاتول آمین، کلسیم نیترات، کلسیم فرمات، گازهای گلخانه ای -
صفحات 19-26
هدف از پژوهش حاضر اصلاح خصوصیات مکانیکی خاک و پی به وسیله سنتز ژئوپلیمر بود. خاک مصرفی در پژوهش حاضر، از نوع ماسه بادی است که از km 30 شمال شرقی شهر تهران که در معرض فرسایش قرار داشته است تهیه شد. جهت بررسی خصوصیات مکانیکی خاک از آزمایشات تعیین حدود اتربرگ، ضریب نفوذپذیری خاک، ارزش ماسه ، pH خاک، رطوبت بهینه خاک، مقاومت فشاری محصور نشده و آزمایش دانه بندی استفاده شد. نتایج نشان داد ضریب یکنواختی و ضریب انحنا به ترتیب برابر 5/2 و 23/1 هستند، بنابراین خاک بد دانه بندی شده است. بر اساس درصد لای و رس خاک، از نوع ماسه است. نتایج آزمایش دانه بندی برابر 99/4%است لذا خاک از نوع درشت دانه و بد دانه بندی شده است. چگالی خاک g/cm³ 65/2 به دست آمد، که نشان داد خاک ماسه و از نوع کوارتزی است و به دلیل عدم داشتن خاصیت چسبندگی، دارای مقاومت فشاری صفر است. ضریب نفوذپذیری cm/s 3-10×1، ارزش ماسه ای 79%،pH خاک 7/7 به دست آمد. نتایج نشان داد نمونه ژئوپلیمر خاک حاصل از دیاتومیت، بیش ترین مقاومت را دارا است. عامل اصلی در فرآیند ژئوپلیمریزاسیون SiO2 بود. با توجه به داشتن مقاومت تقریبا برابر با سیمان، جایگزین مناسیبی برای سیمان است.
کلیدواژگان: خاک، اثرات زیست محیطی، اثرات انسانی، خواص مکانیکی، ژئوپلیمر -
صفحات 27-36
انتخاب محل دفن و بهره گیری از روش های مدرن دفن بهداشتی باید با در نظر گرفتن قوانین محیط زیستی هر کشور صورت گیرد. با توجه به تاثیراتی که مکان های دفن پسماند بر بوم سازگان و محیط اطراف خود می گذارند، بایستی توجه نمود تا محل دفن در مکانی قرار گیرد که حداقل اثرات تخریبی و تاثیر نامناسب بر محیط پیرامونی خود را ایجاد کند. هدف پژوهش حاضر، مکان یابی محل مناسب دفن پسماندهای صنعتی در استان مازندران بود. در انتخاب محل دفع پسماندها، همه معیارهای محیط زیستی، زمین شناسی، هیدرولوژی، توپوگرافی، فیزیوگرافی، اقلیمی، خاک شناسی، مناطق تحت حفاظت، حریم خطوط انتقال مواد نفتی، آب و نیرو، راه های دسترسی، مناطق جمعیتی و سایر معیارهای مندرج در ضوابط قانونی در نظر گرفته شدند. تحلیل مکانی نتایج این پژوهش نشان داد که 6/22 درصد از مساحت استان مازندران با 15 معیار محیط زیستی در تعارض است. نتایج حاصل از روی هم گذاری لایه های تهیه شده اطلاعاتی با رعایت هریک از ضوابط فنی احداث مرکز دپوی پسماند صنعتی و ویژه با استفاده از روش بولین نشان داد که هیچ یک از نواحی موجود در اراضی استان مازندران، تامین کننده ی ضوابط فنی فعلی احداث مرکز دپوی پسماند ویژه نبوده و امکان احداث این نوع مرکز در استان مازندران وجود ندارد.
کلیدواژگان: تحلیل مکانی، دپوی پسماند، ضوابط فنی، محیط زیست، GIS -
صفحات 37-46
فرونشست به دلیل ایجاد پیامدهایی از قبیل آسیب به زیرساخت ها، خطوط انتقال انرژی، ساختمان ها و تخریب خاک و فرو چاله ها یکی از مخاطرات مدیریتی به شمار می آید. در این پژوهش، جهت ارزیابی و مدل سازی میزان فرونشست از روش شبکه عصبی پرسپترون چندلایه در آبخوان دشت دهگلان استان کردستان از اول فروردین 1401 تا دوم مهر 1402 بهره گیری شد. حداکثر فرونشست محاسبه شده در بازه 552 روزه با استفاده از روش تداخل سنجی راداری برابر با mm165 و حداکثر بالاآمدگی برابر با mm41 است. توزیع فرونشست در نواحی غربی و مرکزی بیشتر از نواحی شرقی می باشد. در آبخوان دشت دهگلان با استفاده از مدل سازی با شبکه عصبی پرسپترون چند لایه مدل فرونشست به کمک داده های تراز آب زیر زمینی، قابلیت انتقال آبخوان، ضخامت رسوبات و نتایج بدست آمده از تداخل سنجی راداری انجام پذیرفت. تحلیل رگرسیون مدل پیش بینی شده و واقعی نشان دهنده توانایی بالای مدل در پیش بینی فرونشست است. مدل قادر به پیش بینی مقادیر گمشده نرخ فرونشست با دقت خوبی است. باتوجه به پیشرفت فرونشست در آبخوان دشت دهگلان و همچنین غیرقابل جبران بودن آسیب های وارده به دشت دهگلان باید تصمیمات مناسب برای کاهش بهره برداری های بی رویه از منابع آب زیرزمینی و نظارت مدوام بر فرونشست اتخاذ گردد.
کلیدواژگان: پرسپترون چندلایه، تراز آب زیر زمینی، ضخامت رسوبات، قابلیت انتقال آبخوان، فرونشست -
صفحات 47-56
هدف از این تحقیق، پایش و پیش آگاهی از تغییرات ET0 دشت مغان تحت تاثیر تغییر اقلیم است. محاسبه ET0 به روش PMF56 و با استفاده از نرم افزار CROPWAT انجام شد. از داده های 30 سال (2022-1993) ایستگاه همدید پارس آباد مغان و خروجی گزارش CMIP6 شامل مدل HadGEM3-GC31-LL و سناریوهای SSP1-2.6، SSP2-4.5 و SSP5-8.5 استفاده شد. نتایج نشان داد که بارش دشت مغان از mm 261 در دوره پایه (2023-1993)، ممکن است در انتهای قرن حاضر به mm 361 نیز افزایش یابد. دمای کمینه و بیشینه تحت بدبینانه ترین سناریو (SSP5-8.5) به ترتیب از 9.95 و °C 21.12 در دوره پایه، به 04/16 و °C 68/27 در انتهای قرن خواهد رسید. تحت تاثیر تغییر اقلیم، ET0 نیز در آینده افزایش خواهد یافت. شدت تاثیر تغییر اقلیم بر ET0 دشت مغان بیشتر در ماه های گرم سال است و بیش ترین افزایش تحت سناریو SSP5-8.5 خواهد بود. میانگین ET0 دشت مغان از mm/year 1114 در دوره پایه، با 20 درصد افزایش به mm/year 1334 تا پایان قرن می رسد. با توجه به سهم بیشتر مصرف آب ایران در بخش کشاورزی، تغییرات ET0 به ویژه در مناطقی مانند دشت مغان که عمده کشت محصولات کشاورزی در آنجا است، باید در برنامه های مهندسی و مدیریت منابع آب مورد توجه قرار گیرد.
کلیدواژگان: تبخیر-تعرق، تغییر اقلیم، دشت مغان، گزارش ششم، IPCC -
صفحات 57-65
مکانیابی بهمنظور ساخت مخازن ذخیره کوچک آب از جمله اقداماتی است که امروزه با کاهش بارشها بهخصوص در مناطق خشک و نیمهخشک، مورد توجه ویژهای قرار گرفته است. در این پژوهش با بهکارگیری روش های مختلف اولویتبندی شامل روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، تحلیل شبکهای (ANP) و منطق بولین، مناطق مستعد جهت احداث مخازن ذخیره آب کوچک تعیین شد. برای این منظور، معیارهایی نظیر دسترسی به منابع آب، شوری، توپوگرافی، کاربری اراضی، خصوصیات زمینشناسی، راه دسترسی و عوامل اقلیمی در نظر گرفته شد. نقشه پهنهبندی معیارها تهیه و پس از انجام مقایسه های زوجی و تعیین ضرایب وزنی آنها، نقشه نهایی طبقهبندی اراضی به دست آمد. نتایج نشان داد، بیشترین وزن و اهمیت مربوط به معیار منابع آب میباشد. بر پایه نقشه های مکانیابی تهیه شده، در روش AHP و ANP مجموع اراضی مناسب بهترتیب 2/50 و 7/51 % و نامناسب نیز بهترتیب 2/18 و 16 % تعیین شد. بر پایه نتایج حاصل شده از روش بولین، میزان اراضی مناسب و نامناسب بهترتیب 6/5 و 4/94 % حاصل شد. در نهایت روش های AHP و ANP بهعنوان ابزار مناسب در شناسایی مناطق مناسب بهمنظور احداث مخازن ذخیره آب پیشنهاد میگردد.
کلیدواژگان: اولویتبندی، وزن، مخزن ذخیره آب، معیار -
صفحات 66-69
یکی از راهکارهای مطلوب جهت فائق آمدن بر چالش های زیست محیطی، تربیت و آموزش نیروی انسانی دانش آموختگان دانشگاهی با نگرش زیست محیطی است. لذا هدف پژوهش حاضر مدل سازی رابطه بین نگرانی ها و نگرش زیست محیطی دانشجویان علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان بود. جامعه آماری، شامل دانشجویان تحصیلی سال 1402- 1401، در دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان بودند. حجم نمونه با استفاده از فرمول کوکران 161 نفر تعیین شد و نمونه گیری نیز به روش طبقه ای-تصادفی با انتساب متناسب انجام شد. بر اساس نتایج به دست آمده این پژوهش از مدل سازی معادلات ساختاری متغیر نگرانی های زیست محیطی با نگرش دانشجویان نسبت به محیط زیست معنی دار شده است. ازاین رو، برای تغییر این رویه می توان بکارگیری رهبران عقیده مانند اساتید مشهور دانشگاهی و سایر افراد مشهور و با برگزار ی سخنرانی در سمینارهای دانشگاهی درباره استفاده از احترام به حفاظت از محیط زیست دیدگاه های دانشجویان نسبت به محیط زیست تغییر دهد این امر به نوبه خود نگرش آنها به حفاظت از محیط زیست افزایش می یابد.
کلیدواژگان: نگرانی ها، نگرش، دانشجویان کشاورزی، خوزستان، محیط زیست
-
Pages 1-10
The carcinogenicity and high toxicity of chromium (VI) show that the removal of this pollutant in industry, water resources, and the environment is necessary. Nanoporous materials have a high ability to remove pollutants. The aim of this study was to synthesize SBA-16 nanostructure using P123 and F127 surfactants and TEOS precursor and grafting its surface in two steps with -NH2 (NH2-SBA-16) and then with copper (Cu-NH2-SBA -16). Cu-NH2-SBA-16 was identified as a new adsorbent by XRD, SEM, EDX, and FT-IR analysis. The synthesis of nanoporous functionalized with amino group -NH2 was done by reflux and then grafting of prepared nanoporous with copper (II) solution was performed. The maximum adsorption capacity of NH2-SBA-16 and Cu-NH2-SBA-16 was 6.66 and 34.48 mg/g, respectively. In addition, the kinetics of chromium adsorption followed the pseudo-second-order kinetic model. The maximum efficiency of chromium removal by Cu-NH2-SBA-16 for contact time, initial concentration, amount of adsorbent, pH and temperature were 15 min, 10 mg/l, 1 g/l, 2, and 25 °C, respectively; adsorption capacity of Cu-NH2-SBA-16 increased after the modification process. The synthesized nanoadsorbent with an efficiency of 90% had a spontaneous and endothermic adsorption process, and its adsorption capacity did not decrease significantly after 3 regenerations.
Keywords: Chromium, Grafting, Industry, Silicate Nanostructure -
Pages 11-18
This research aims to investigate the reduction of CO2 emissions in the cement production process by producing pozzolanic portland cement (PPC) with the characteristics of ordinary portland cement (OPC) using quality-improving chemical additives including calcium nitrate (CN), calcium formate (CF), triethanolamine (TEA) and triisopropanolamine (TIPA). To this end, CN and CF (1, 2 and 3% wt of binder) were added to PPC mortar during the making process, and TEA and TIPA (0.003, 0.006 and 0.01% wt of binder) were added as a solution to the mixture of clinker and natural pozzolan during grinding. The results obtained from compressive strength tests illustrated that, on average, PPC samples containing 15% natural pozzolan led to a 2.7% decrease and a 17.3% increase in the compressive strength respectively compared to OPC with 1% CF and 0.01% TEA. Accordingly, for cement production, clinker can be reduced by 15%, and natural pozzolan be replaced; the reduction in resistance caused by adding natural pozzolan can also be compensated by using chemical additives. Hence, the possibility of replacing 15% of natural pozzolan with clinker, while maintaining the quality of produced cement and reducing the emission of 135 kg of CO2 per ton of cement production is one of the results of this research.
Keywords: Calcium Nitrate, Calcium Formate, Greenhouse Gases, Triethanolamine, Triisopropanolamine -
Pages 19-26
This study aimed to improve the mechanical properties of soil and foundations through geopolymer synthesis. The soil used in this research was wind-blown sand exposed to erosion. To examine the mechanical properties of the soil, laboratory tests were conducted, including Atterberg limits, soil permeability coefficient, sand equivalent value, soil pH, optimum moisture content, unconfined compressive strength (UCS), and particle size distribution. The results indicated that the uniformity coefficient (Cu) and curvature coefficient (Cc) were 2.5 and 1.23, respectively, classifying the soil as poorly graded. Based on the soil’s silt and clay content, it was classified as sand. The particle size distribution test showed that 5% of the soil passed through the No. 200 sieve. Hence, the soil is coarse-grained and poorly graded. The soil density was determined to be 2.65 g/cm³, confirming that the soil is sandy and quartzitic, and due to its lack of cohesion, it exhibits zero compressive strength. The permeability coefficient was 1×10⁻³ cm/s, the sand equivalent value was 79%, and the soil pH was 7.7. The geopolymer sample with diatomite exhibited the highest strength.The key factor in the geopolymerization process is SiO₂, and with strength comparable to cement, it is a suitable alternative to reduce the environmental impact of cement production.
Keywords: Compaction, Diatomite, Fly Ash, Geopolymer, Mechanical Properties, Wheat Straw Ash -
Pages 27-36
The selection of landfill sites and the utilization of modern sanitary burial methods must consider the environmental regulations of each country. Given the impacts that landfill sites have on ecosystems and their surrounding environments, it is essential to ensure that the location chosen for landfill minimizes destructive effects and adverse impacts on its surroundings. The objective of the present study was to identify suitable locations for the disposal of industrial waste in Mazandaran Province. Iran. In selecting waste disposal sites, all environmental, geological, hydrological, topographic, physiographic, climatic, soil science criteria, protected areas, buffer zones for oil, water and power transmission lines, access roads, population areas, and other criteria stipulated in legal regulations were considered. The spatial analysis of the results of this study showed that 22.6% of the area of Mazandaran Province conflicts with 15 environmental criteria. The results from overlaying the prepared informational layers, while adhering to each technical standard for establishing an industrial and special waste storage center using the Boolean method, indicated that none of the areas in Mazandaran Province meet the current technical standards for establishing a special waste storage center, and it is not feasible to establish such a center in Mazandaran Province.
Keywords: Environment, GIS, Spatial Analysis, Technical Criteria, Waste Depot -
Pages 37-46
Subsidence poses a significant management challenge, causing damage to infrastructure, energy transmission lines, buildings, soil stability, and leading to the formation of sinkholes. This study employed the Multilayer Perceptron (MLP) neural network to evaluate and model the extent of subsidence in the Dehgolan Plain aquifer, located in Kurdistan Province, Iran, between March 23, 2022, and September 24,2023. A subsidence model was constructed using groundwater level data, changes in transmissivity, alluvial thickness, and results from radar interferometry. Regression analysis comparing predicted and observed values confirmed the model's high accuracy in forecasting subsidence. Furthermore, the model successfully estimated missing subsidence rates. The maximum subsidence calculated using radar interferometry over the 552-day period was 154 mm, while the maximum uplift was 16 mm. In comparison, the MLP model estimated a maximum subsidence of 145 mm and a maximum uplift of 12 mm. Subsidence was found to be more pronounced in the western and central regions of the plain compared to the eastern areas. Considering the ongoing progression of subsidence in the Dehgolan Plain aquifer, it is imperative to implement strategies to reduce the over-extraction of groundwater and establish continuous monitoring systems.
Keywords: Multilayer Perceptron (MLP), Groundwater Level, Thickness Of Alluvium, Tranmissivity Change, Land Subsidence -
Pages 47-56
Estimating the optimal water requirement requires determining the relationship between climatic conditions and evapotranspiration. As a result, water resource management relies on accurate estimation of evapotranspiration. This study aimed to monitor and predict the reference evapotranspiration, ET0, in the Moghan Plain, considering the impact of climate change. ET0 was calculated by the PMF56 method using CROPWAT software. The 30-year data (1993-2022) of the Parsabad synoptic station and the output of CMIP6, including the HadGEM3-GC31-LL model and the SSP1-2.6, SSP2-4.5, and SSP5-8.5 scenarios were used. The results showed that the precipitation, minimum temperature and maximum temperature in the Moghan Plain from 261 mm, 9.95 °C and 21.21 °C in the base period, respectively, will reach 361 mm, 16.04 °C and 27.68 °C at the end of the century. Under the effects of climate change, ET0 will increase in the future. The severity of the climate change impact on ET0 in the Moghan Plain is greater in the warm months, and the greatest increase will be under the SSP5-8.5 scenario. The ET0 in Moghan Plain reached 1114 mm/yr in the base period, with an increase of 20% to 1334 mm/yr at the end of the century. Considering the greater share of Iran's water consumption in the agricultural sector, especially in areas such as the Moghan Plain, ET0 changes should be considered in engineering and water resource management programs.
Keywords: Evapotranspiration, Climate Change, Moghan Plain, CMIP6, IPCC -
Pages 57-65
Location identification for the construction of small water storage reservoirs is currently receiving significant attention, particularly in regions experiencing reduced precipitation, such as arid and semi-arid areas. This study utilized various Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) techniques, including the Analytic Hierarchy Process (AHP), Analytic Network Process (ANP), and Boolean logic, to pinpoint the suitable areas for placing small water storage reservoirs (SWSRs). Criteria such as distance to water resources, water salinity, topography, land use, geological attributes, road accessibility, and climatic conditions were considered. The zoning maps of criteria were prepared, and after conducting pairwise comparisons and determining their weight coefficients, the final land classification map was produced. The findings revealed that access to water resources emerged as the most critical criterion. The location maps generated through the AHP and ANP methods showed that 50.2% and 51.7% of the total study area were deemed suitable, respectively, with 18.2% and 16% classified as unsuitable. In comparison, the Boolean method indicated that 5.6% of the area was suitable for constructing SWSRs, while 94.4% was unsuitable. Finally, AHP and ANP techniques are suggested for determining the appropriate locations for constructing SWSRs.
Keywords: Prioritization, Weight, Water Reservoir, Criteria -
Pages 66-69
One of the desirable solutions to overcome environmental challenges is the education and training of academic-educated human resources holding an environmental perspective. Therefore, the aim of the present research was to model the relationship between concerns and environmental attitudes of students at the Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan. The statistical population of this study included students enrolled and actively studying at this university during 2022-2023. The sample size of 161 was determined using the Cochran formula, and sampling was done using the proportional stratified-random manner. Findings indicated that 72% of the variance in students' environmental attitudes was predicted by environmental concerns. Moreover, environmental concern variables significantly modeled students' attitudes toward the environment. Therefore, to improve agricultural students’ attitude, influential figures such as pro-environmental academic members and other well-known individuals could hold seminars at universities discussing the importance of environmental conservation. and by delivering speeches at university seminars on promoting respect and environmental conservation. This could potentially shift students' perspectives on the environment, leading to an increased positive attitude towards environmental protection.
Keywords: Agricultural Students, Environmental Attitudes, Environmental Concerns, Khuzestan