ارسالها: 160
#71
Posted: 19 Apr 2013 17:40
مهندسی محیط زیست
چگونه ساختماني بسازيم كه انرژي در آن تلف نشود
بهينه‌سازي مصرف انرژي، امروزه يكي از موضوعاتي است كه كشورها براي صرفه‌جويي در مصرف انرژي و كاهش هزينه‌هاي مالي آن را در اولويت كارهاي خود قرار داده‌اند.در ايران نيز ظرف چند سال گذشته به اين مقوله بيشتر از گذشته توجه شده است.مهندسي ساختمان يكي از عوامل تاثيرگذار در مصرف انرژي است و وسايل گرمايشي و سرمايشي در ساختمان‌ها هم كه عامل مصرف يا تامين‌كننده انرژي هستند، در اين ميان بسيار مهم تلقي مي‌شوند.به چند راهكار ساده كاملا قابل اجرا براي بهينه كردن مصرف انرژي در يك ساختمان توجه فرمایید:
اتاق‌هايي كه كاربرد همانند دارند را كنار هم قرار دهيد و اتاق‌هايي را كه كاربرد خاص دارند از بقيه اتاق‌ها جدا كنيد.
اين كار به شما كمك ميكند تا فقط اتاق‌هايي را گرم كنيد كه در آنها زندگي مي‌كنيد، مثلا نبايد از فضايي كه بين اتاق‌هاي خواب قرار گرفته به عنوان انباري استفاده كرد چون در اين صورت مجبور خواهيد بود، اين انباري را نيز مانند اتاق‌هاي خواب گرم كنيد و اين يعني مصرف سوخت بيشتر، هزينه‌هاي بالاتر و آلودگي بيشتر محيط زيست.
اگر با بازسازي توانستيد مصرف انرژي را در قسمتي از ساختمان بهينه كنيد، اين قسمت را با در يا پرده از قسمت‌هاي قديمي ساختمان جدا كنيد. در اين كار بايد كمي سليقه به خرج داد تا زيبايي ساختمان حفظ شود.
بخش‌هايي از ساختمان را كه نياز به آب دارند تا جايي كه مي‌توانيد نزديك هم قرار دهيد. اين قسمت‌ها عبارتند از آشپزخانه، دستشويي و حمام. با اين كار طول لوله‌هاي آب كم ميشود و در نتيجه حرارت كمتري از لوله‌هاي آب گرم به هدر مي‌رود. سقف را تا ارتفاع 7/2متر پايين بياوريد.
اگر انجام اين كار در تمام قسمت‌هاي ساختمان امكان‌پذير نبود، مي‌توانيد فقط سقف بعضي قسمت‌ها را پايين بياوريد. براي اين كار مي‌توانيد از سقف‌هاي كاذب نيز استفاده كنيد. بالا بودن سقف باعث افزايش تلفات حرارتي ميشود.
از طرفي بيشتر حرارت توليد شده توسط بخاري يا شوفاژ زير سقف جمع ميشود و قسمت پايين اتاق، گرم نمي‌شود.
يعني هم مصرف سوخت بالا مي‌رود و هم آسايش ساكنان تامين نمي‌شود. در اتاق‌هايي كه امكان كاهش ارتفاع سقف به 7/2 متر وجود ندارد، نصب يك پنكه سقفي كمك بسيار زيادي به گرم كردن خانه ميكند. بر خلاف تصور عموم، روشن كردن پنكه در زمستان با دور كم نه تنها خانه را سرد نمي‌كند، بلكه با راندن هواي گرم جمع شده در زير سقف به پايين، دماي اتاق را يكنواخت ميكند و از تلفات حرارت مي‌كاهد.
در صورتي كه امكان نصب پنكه سقفي وجود نداشته باشد مي‌توان به جاي آن از پنكه‌هاي روميزي استفاده كرد. براي گرفتن نتيجه مطلوب بايد جهت وزش باد را به طرف بالا تنظيم كرد.
در ساختمان‌هاي چند طبقه نبايد راه‌پله‌ها را در فضاهايي كه نياز به گرمايش دارند قرار داد زيرا در اين صورت هواي گرم از مسير راه پله بالا رفته و هدر مي‌رود. قسمت راه پله بايد به وسيله يك در از محيط زندگي جدا شود. رعايت اين نكات سبب ميشود جريان حرارت در خانه تحت كنترل درآيد و حرارت كمتري به هدر رود.
مصالح ساختماني
استفاده از مصالح ساختماني مناسب تاثير فراواني بر كاهش مصرف انرژي در ساختمان دارد. استفاده از مصالح سنگين كه ظرفيت حرارتي بالا دارند، مانند بتن و آجر باعث ميشود پايداري حرارتي خانه افزايش يابد.
يعني با تغيير دماي هواي بيرون، هواي داخل زياد سرد يا گرم نمي‌شود.اين ويژگي به خصوص در اتاق‌هاي جنوبي، تاثير بسيار زيادي در كاهش مصرف انرژي و افزايش آسايش ساكنان دارد.
بنابراين هنگام بازسازي خانه خود تا جايي كه امكان دارد از مصالح سنگين مانند آجر و بلوك‌هاي سيماني استفاده كنيد و از نصب ديوارهاي سبك چوبي يا قطعات پيش ساخته سبك (به جز عايق‌هاي حرارتي) پرهيز كنيد.ديوارهاي خارجي را مي‌توان از آجرهاي حفره‌دار ساخت تا ظرفيت حرارتي ساختمان بالا رود. اما بهتر است بر روي اين ديوار يا در ميان آن از عايق‌هاي مناسب استفاده كرد تا كارآيي آن افزايش يابد.
اندازه و جاي قرارگيري پنجره‌ها
پنجره‌ها در مقايسه با ديگر اجزاي ساختمان حرارت را بيشتر از خود عبور مي‌دهند. از اين رو در زمستان مقدار زيادي حرارت مي‌تواند از آنها هدر رود و در تابستان نيز مي‌تواند مانند يك منبع حرارت عمل كرده و خنك كردن ساختمان را مشكل نمايد. از اين رو اندازه مناسب و جهت صحيح قرارگيري آنها نقش بسيار مهمي در كاهش مصرف انرژي يك ساختمان دارد.
تا جايي كه امكان دارد پنجره‌ها را در سمت جنوب ساختمان نصب كنيد و از قرار دادن هرگونه مانع، مانند درخت يا حصارهاي بلند، بر سر راه ورود نور و گرماي خورشيد خودداري كنيد.
پنجره‌هاي غربي را تا حد امكان كم كنيد يا اصلا آنها را حذف كنيد.
وجود اين پنجره‌ها سبب گرم شدن خانه در بعدازظهر روزهاي تابستان ميشود. پنجره‌هاي شرقي اگرچه در صبح زمستان سبب گرم شدن خانه مي‌شوند، اما در تابستان مي‌توانند مشكل‌ساز شوند. از اين رو بايد تمهيداتي براي پوشاندن آنها در فصل تابستان انديشيده شود. روي هم رفته بهتر است اندازه اين پنجره‌ها نيز تا حد امكان كم شود.
پنجره‌هاي سمت شمال ساختمان بايد تا جايي كه ميشود كوچك در نظر گرفته شود زيرا خورشيد از سمت شمال تابشي ندارد و نصب اين پنجره‌ها تنها باعث ميشود حرارت بيشتري هدر رود.
براي خنك كردن ساختمان در فصل تابستان بهترين راه اين است كه به هواي بيرون اجازه دهيم در مواقع لازم آزادانه در كل ساختمان حركت كند. به اين ترتيب در روزهايي كه هواي بيرون خنكتر از هواي داخل ساختمان است، مي‌توان بدون نياز به كولر يا ديگر دستگاه‌هاي خنك كننده، ساختمان را خنك كرد. بهتر است از پنجره‌هايي استفاده كنيد كه بتوانند به مقدار زياد باز شوند.
عايق‌كاري
براساس مقررات ملي ساختمان، شما بايد ساختمان خود را عايق‌كاري كنيد تا ضريب انتقال حرارت آن از حد معيني بيشتر نباشد. مقدار عايق مورد نياز در مناطق مختلف متفاوت است، لذا بهتر است براي تعيين مقدار عايق مورد نياز و نصب آن از يك مشاور كمك بگيريد.
حفاظت پنجره‌ها
تلفات حرارتي پنجره‌ها در زمستان حدود 25درصد از كل تلفات حرارتي ساختمان است. براي كاهش اين تلفات مي‌توان اقدامات زير را انجام داد:
- نصب پرده‌هاي چين دار و كاملا اندازه و پر كردن فاصله بالاي ميله پرده.
- نصب پرده‌هاي كرباسي يا پرده پارسيانا در بيرون پنجره.
- نصب پنجره‌هاي دو جداره در جاهايي كه استفاده از پرده ممكن نيست يا جاهايي كه پنجره‌هاي بزرگ وجود دارد.
در تابستان حدود 35درصد از كل گرما از طريق پنجره‌ها وارد ساختمان ميشود. براي كاهش اين تلفات مي‌توان كارهاي زير را انجام داد:
- بر روي پنجره‌هاي جنوبي مي‌توان سايبان، حصير يا پوشش‌هاي كدر قرار داد و جلوي ورود گرماي خورشيد را گرفت.
پنجره‌هاي شرقي و غربي را مي‌توان از بيرون با حصير، پرده يا پوشش‌هاي كدر كنترل كرد.
نورگيرها
نورگيرها نقش مهمي در تامين روشنايي منزل دارند اما اگر خوب محافظت نشوند مقدار زيادي حرارت را در زمستان به هدر مي‌دهند و در تابستان نيز باعث ورود حرارت به ساختمان مي‌شوند. براي كاستن از اثرات منفي نورگيرها مي‌توان اين كارها را انجام داد:
- تا جاي ممكن از نورگيرهاي كوچك‌تر استفاده كنيد.
- از شيشه‌هاي دوجداره يا ضخيم براي كاهش تلفات حرارتي استفاده كنيد.
- در جايي كه امكان دارد از سايبان استفاده كنيد تا جلوي تابش مستقيم آفتاب گرفته شود.
همچنين مي‌توانيد از شيشه‌هاي تيره يا رفلكس استفاده نماييد.
- از نصب نورگير در اتاق‌هاي خواب و نشيمن و پذيرايي پرهيز كنيد مگر آنكه واقعا به آنها نياز باشد.
- پنجره نورگيرها را كاملا ببنديد.
كاهش نفوذ هوا
در زمستان نفوذ هواي سرد بيرون به داخل ساختمان حدود 25درصد از كل مصرف انرژي ساختمان را سبب ميشود.
براي كاهش تلفات ناشي از نفوذ هوا مي‌توان اين كارها را انجام داد:
- گرفتن درز درها و پنجره‌ها به كمك نوارهاي درزگير
- نصب دريچه در دودكش شومينه‌ها و بستن دودكش بخاري‌ها در هنگامي كه از آنها استفاده نمي‌شود.
- نصب فن‌هايي كه دريچه آنها هنگام خاموش بودن به طور خودكار بسته ميشود.
- بستن دريچه‌هاي تهويه ديواري يا سقفي كه قبلا در ساختمان‌ها نصب مي‌شد.
سيستم گرمايش
انتخاب وسيله مناسب براي گرمايش ساختمان دقت بسياري نياز دارد. در اين انتخاب عوامل مختلفي چون نوع ساختمان و مصالح به كار رفته، ارتفاع سقف، وضعيت آب و هوايي و سيستم گرمايش موجود موثر هستند.
روشنايي
- بيشترين استفاده را از نور طبيعي ببريد به ويژه از پنجره‌هاي جنوبي.
- ديوار اتاق‌ها و ديگر قسمت‌هاي داخل ساختمان را با رنگ‌هاي روشن رنگ‌آميزي كنيد.
- در قسمت‌هايي از ساختمان كه در آن زندگي مي‌كنيد از لامپ‌هاي مهتابي يا كم‌مصرف استفاده كنيد.
- از نصب لامپ‌هاي متعدد داخل سقف پرهيز كنيد
زيرا:
-مصرف برق بالا مي‌رود.
- نفوذ هوا به داخل ساختمان افزايش مي‌يابد.
- تعويض آنها پرهزينه است.
انتخاب مجري
در صورتي كه مي‌‌خواهيد در بازسازي خانه خود اصول بهينه‌سازي مصرف انرژي را رعايت كنيد بايد كار بازسازي را به دست كسي بسپاريد كه در اين زمينه مهارت كافي داشته باشد و داراي دانش بهينه‌سازي باشد. زيرا انجام اين كار نياز به محاسبات دقيق و تجربه فراوان دارد و هر كسي كه چيزي از بنايي بداند حتي اگر تجربه زيادي هم در كار خود داشته باشد نمي‌تواند ادعا كند در بهينه‌سازي مصرف انرژي مهارت دارد.
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#72
Posted: 19 Apr 2013 17:41
بهينه سازي سطح مقطع و ارتفاع شبكه هاي دو لايه
بهينه سازي سطح مقطع و ارتفاع شبكه هاي دو لايه
شبکه هاي دو لايه يکي از متداولترين سازه هاي فضاکار بوده و لذا بهينه سازي آن مي تواند به مقدار قابل توجهي در کاهش هزينه ها و مصرف مصالح موثر باشد. در اين مقاله، به بهينه سازي شبکه دو لايه از دو ديدگاه بهينه سازي سطح مقطع اعضا و بهينه سازي ارتفاع پرداخته شده است. براي حل مساله بهينه سازي ارتفاع و سطح مقطع اعضا، يک روش تکرار دو مرحله اي پيشنهاد شده است. در مرحله اول با ثابت در نظر گرفتن ارتفاع، بهينه سازي سطح مقطع اعضا به روش معيار بهينگي انجام مي شود. به اين ترتيب به ازاي هر ارتفاع داده شده وزن بهينه به دست مي آيد. در مرحله دوم براي يافتن ارتفاع بهينه سازه، از روش ميانيابي درجه دو استفاده مي شود. دو مرحله فوق تا رسيدن به همگرايي تکرار مي شود. قيدهاي اعمال شده در بهينه سازي، قيود تنشي و يک قيد افت (شکم) سازه هستند. براي نشان دادن قابليتهاي الگوريتم پيشنهادي، سطح مقطع و ارتفاع بهينه چهار شبکه دو لايه براي پوشش فضايي مشخص با بارگذاري و شرايط تکيه گاهي يکسان و توپولوژي متفاوت محاسبه شده است. الگوريتم پيشنهادي زمينه را براي مقايسه توپولوژيهاي مختلف و انتخاب توپولوژي بهينه فراهم مي نمايد. در مثالهاي حل شده، توپولوژي بهينه در ميان چهار توپولوژي مذکور تعيين شده است.
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#73
Posted: 19 Apr 2013 17:41
در اين مقاله تقريب هاي مختلف زماني، براي منفصل سازي جريان آلوده در محيط متخلخل ارايه شده است. براي استفاده از هر تقريب، بايد رفتار آن مشخص گردد. پس از معرفي تقريب هاي لازم، براي هر تقريب محدوده عملکرد با انجام آزمايش هاي عددي تعريف شده است. سپس عملکرد تقريب هاي مختلف زماني براي منفصل سازي جريان آلوده در محيط متخلخل به روش حجم محدود، در قالب آزمايش هاي عددي ارايه شده است. روش تقريب اولر متکي به بالادست (Upwind) در منفصل سازي زماني معادلات، داراي نوسانات غير فيزيکي مي باشد. روش اسدريک در ارتباط با انتقال بسيار سريعتر از روش کرنک – نيکلسون عمل مي نمايد. اين تقريب داراي نوسانات کمتري است. کاربرد تقريب فرس (Frace) در ارتباط با انتقال مناسب است. اين تقريب داراي نوسانات ضعيفي مي باشد. روش تقريب وثوقي فر در ارتباط با انتقال و پخش داراي کارايي مناسبي مي باشد. براي بررسي عددي انتقال و پخش آلودگي در محيط متخلخل، اين روش توصيه مي گردد.
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#74
Posted: 19 Apr 2013 17:41
فاضلاب های صنعتی و عوامل موثر در آلودگی فاضلاب
مقدمه
فاضلاب و پس آبهای مراکز صنعتی ، کشاورزی و همینطور محلهای مسکونی از آلوده کننده‌های عمده آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی بویژه آبهای رودخانه‌ها ، دریاها و دریاچه‌ها هستند. با این فاضلابها و همینطور عوامل مؤثر در آلودگی فاضلاب آشنا می‌شویم.
پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون ، معیاری برای تعیین آلودگی فاضلابها
پتانسیل و ظرفیت اکسیداسیون آبها ، یکی از معیارهای مهم آلودگی آنهاست. بطوری که می‌دانیم اکسیژن محلول در آب ، عامل اساسی زندگی و رشد حیوانات و گیاهان است. زندگی این موجودات بستگی به حداقل اکسیژن محلول در آب دارد. ماهی بیش از سایر جانداران و بی مهره‌گان در درجه دوم و باکتریها کمتر از تمام موجودات آبزی به اکسیژن محلول در آب نیاز دارند. در یک آب معمولی که ماهی در آن پرورش می‌یابد، غلظت اکسیژن محلول نباید کمتر از 5 میلیگرم در لیتر باشد و این مقدار در آبهای سرد به 6 میلیگرم در لیتر افزایش می‌یابد.
بطوری که قابل پیش بینی است فاضلابها و پسابها حاوی مقدار بسیار زیادی مواد آلی است. تقریبا آثار کلیه مواد مصرف در زندگی اجتماعی و همینطور صنایع ، در فاضلابها وجود دارد. تخلیه فاضلابها و پسابها در آبهای معمولی آنها را به سرعت آلوده می‌کند و این در واقع زاییده وجود مقادیر بسیار زیاد مواد آلی در فاضلابها و پسابها.
اکسیژن مورد نیاز جهت اکسیداسیون یک فاضلاب
اکسیژن مورد نیاز جهت اکسیداسیون یک فاضلاب ، پساب و یا آب آلوده معیار مناسبی برای آگاهی از حدود مقدار مواد آلوده کننده موجود در آنهاست. دو روش تعیین میزان آلودگی که بر اساس یاده شده در بالا متکی هستند، تحت عناوین COD و BOD شناخته شده‌اند.
(BOD (Biochemical Oxygen Demand:
BOD یک فاضلاب ، پساب و یا آب عبارت است از میزان اکسیژن مور نیاز میکرو ارگانیسمها در اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد آلی موجود در آن. در حقیقت BOD تعیین کننده مقدار اکسیژن مورد لزوم برای ثبوت بیولوژیکی مواد آلی نمونه مورد نظر خواهد بود. اگر BOD آبی در حدود 1 میلیگرم در لیتر باشد، آب خوب و اگر به حدود 3 برسد مشکوک و بیشتر از 5 ، آلوده است.
(COD (Chemical Oxygen Demand:
COD یک فاضلاب ، پساب و یا آب آلوده ، عبارت است از میزان اکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون مواد قابل اکسیداسیون موجود در آن. مقدار COD معمولا با استفاده از یک عامل اکسید کننده قوی در محیط اسیدی قابل اندازه گیر است. تعیین BOD با وجود ارزش فراوان به همراه دو نکته ضعف اساسی است. اولی طولانی بودن مدت آزمایش و دومی امکان مسموم شدن میکرو ارگانیسمهای مورد نظر در تماس با مواد آلوده در این مدت طولانی ، از اینرو CODارزش فراوانی پیدا می‌کند.
درجه بندی فاضلابها
فاضلاب آبها بر حسب مقدار BOD درجه بندی می‌شود. فاضلابهایی که BOD آنها به ترتیب در حدود 210 ، 350 و 600 میلیگرم در لیتر هستند، فاضلابهای ضعیف ، متوسط و قوی هستند. برای جلوگیری از آلودگی آبها در بیشتر نقاط جهان ، هیچ فاضلابی حتی بعد از تصفیه در صورتیکه BOD آن بیش از 20 میلیگرم در لیتر باشد، مجاز به ورود به جریانهای سطحی و یا زیر زمینی نیست.
فاضلابهای غیر انسانی
باید دانست که در طبیعت تنها انسان نیست که با تولید فاضلاب یا پساب باعث آلودگی آبها می‌شود. بلکه فعالیت حیوانات نیز در این آلوده سازی بسیار مؤثر است. در صورتیکه به عنوان مبنای مقایسه ، میزان آلودگی انسان را معادل یک BOD فرض کنیم، حیوانات دیگر نظیر اسب ، گاو ، گوسفند ، خوک و مرغ خانگی به ترتیب 11.3 ، 16.4 ، 2.5 ، 1.9 و 0.91 خواهند بود.
تخلیه بی رویه فاضلابهای صنعتی در آبهای سطحی
تخلیه بی رویه و پسابهای صنعتی (و همینطور غیر صنعتی و کشاورزی) در آبهای سطحی ، موجب مرگ و میر حیوانات آبزی بخصوص ماهیها می‌گردد. جالب توجه است که تلاشی اجساد همین حیوانات خود مزید بر علت موجب آلودگی هر چه بیشتر می‌گردد. از دیگر اثرات مهم این فاجعه تبدیل فعالیت باکتریهای آب از حالت هوازی (Aerobic) یعنی توأم با مصرف اکسیژن به حالت بی هوازی (Anaerobic) و بدون نیاز به اکسیژن می‌باشد.
فعالیت باکتریهای بی هوازی ، توام با پیدایش نامطبوع و مواد قابل اعتراض است، بطوری که بوی زننده‌ای دارد و قابل اشتعال است. بدبو و بویی نظیر تخم مرغ گندیده دارد و ، سمی خطرناک بوده و بوی تند سیر میدهد. بطور کلی غالب محصولات از فعالیت باکتریهای بی هوازی برای زندگی دیگر موجودات بخصوص موجودات آبزی ، مضر است.
مواد شیمیایی ، ایجاد کننده اصلی فاضلاب صنعتی
از مهمترین و شناخته شده ترین مواد شیمیایی که در ابعاد وسیعی مصرف عمومی دارد و به علل مختلف ایجاد آلودگی می‌کند، عبارت از شوینده‌ها (Detergents) است. از حدود سالهای 1940 ، شوینده‌های مصنوعی وارد بازار مصرف شدند که مهمترین آنها عبارت بود از الکیل بنزن سولفانات. این نوع شوینده‌ها دارا یک نکته ضعف مهمی هستند که عبارت از عدم تجزیه آنها توسط مکرو ارگانیسمها است. وجود این مواد در آب باعث ایجاد کف می‌گردد و این کف باعث مشکلات فراوانی برای عمل تصفیه است و در ضمن باعث کندی عمل فتوسنتز می‌گردد.
استفاده از این شوینده‌ها بعدها در آمریکا و اروپا ممنوع شد تا سرانجام در سال 1965 شوینده جدیدی با نام LAS به بازار آمد که نکته ضعف مذکور را ندارد و توسط میکرو ارگانیسمها تجزیه می‌گردد. ترکیبات ازت دار نیز از طرق مختلف بویژه کودهای شیمیایی وارد فاضلابها می‌گردد. فسفر و ازت که از طریق فاضلاب وارد آب دریاچه‌ها می‌گردد و به علت تغذیه خوب گیاهان آبی پدیده‌ای به نام مسن شدن ایجاد می‌کند و ا ایجاد و ته نشین شدن لجن و گل و لای از عمق این دریاچه‌ها کاسته می‌شود و یکی از مهمترین اثرات نامطلوب این پدیده ، کاهش شدید اکسیژن آبهاست که منجر به تبدیل باکتریهای هوازی به بی هوازی می‌گردد.
مهمترین عوامل ضرورت عدم تخلیه فاضلابهای صنعتی به آبهای جاری و زیر زمینی
اسیدیته آزاد
مواد قلیایی قوی
غلظت زیاد مواد محلول
چربی و روغن
فلزات سنگن و مواد سمی
گازهای بدبو و سمی
مواد رادیو اکتیو
مواد معلق ، رنگ ، بو
ازدیاد دما
وجود میکرو ارگانیسمهای بیماری زا
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#75
Posted: 19 Apr 2013 17:41
اثرات mtbe در آلودگی منابع آب
اثرات MTBE در آلودگی منابع آب MTBE(متیل ترسیو – بوتیل اتر) یك ماده آلی اكسیژن دار است كه امروزه در ایران و برخی كشورهای جهان به صورت گسترده در بنزین بدون سرب استفاده می شود در ابتدای انتخاب و استفاد ه از این ماده در سوخت مزایای زیست محیطی آن مورد توجه بود ولی اكنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنیا مشخص شده است كه MTBE دارای امكان تاثیرات سوء روی انسان بوده و دارای پتانسیل آلودگی محیط زیست است. ورود MTBE به منابع آب و خاک به روشهای مختلف انجام می گیرد .MTBE در خاک بسیار متحرك است و حركت آن در آب تابع قوانین حركت آب در خاک است. MTBE مقاومت زیادی به تخریب زیستی دارد و نیمه عمر آن در آب بالاست ، جذب آنها توسط ذرات خاک ضعیف است ،حلالیت بالایی در آب دارد و بسیار متحرك است . این عوامل باعث حركت MTBE به سمت آبهای زیر زمینی و جمع این ماده در این آبها می گردد و از آنجا كه آبهای زیرزمینی در شرب و كشاورزی استفاده دارند با تهدید سلامتی انسان و طبیعت باعث معضلات زیست محیطی می گردد درحال حاضر USEPA حد مجاز این ماده در آبهای آشامیدنی راpb 40-20 تعیین كرده است. با توجه به مصرف گسترده MTBE در ایران قبل از آنكه این ماده به معضل زیست محیطی در كشور تبدیل گردد باید راهكارهای مناسب ادامه و عدم مصرف آن مشخص شود.
مقدمه:
متیل ترسیو یک ماده آلی مصنوعی اکسیژن دار است که پس از اثبات جنبه های سوء بهداشتی و زیست محیطی سرب بعنوان جایگزین آن معرفی و امروزه در ایران و برخی از کشورای جهان بصورت گسترده در بنزینهای بدون سرب استفاده می شود.توجه به این ماده در دهه ۷۰ میلادی آغاز و مصرف آن در دهه ۸۰ و ۹۰ میلادی در جهان افزایش یافت. در ابتدای انتخاب و استفاده از این ماده در سوخت مزایای زیست محیطی آن مورد توجه بود که مهمترین آنها افزایش عدد اکتان بنزین٫ کاهش نشر گازهای آلاینده منتشر از اگزوز خودرو مانند منواکسید کربن و ازن ٫ حذف سرب از بنزین به همراه تاثیر بهبود نسبی کیفیت هوا ٫تولید آسان و سهولت اختلاط با بنزین می باشد ولی اکنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنیا مشخص شده است که MTBE دارای امکان تاثیرات سوء روی بدن انسان و مضرات زیست محیطی بودند و آلودگی آبها زیر زمینی از مهمترین جنبه های زیست محیطی آن می باشد . در آمریکا از سال ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۱ میلادی دو سیستم تامین کننده نیاز آب شرب شهری بخاطر آلودگی MTBE برای این منظور غیر قابل استفاده شدند.در سانتامونیکای آمریکا حداقل ۵۰ درصد از کل آب شهری که از منابع زیرزمینی تامین می شدبرای شرب غیر قابل استفاده گردید بطوریکه ۵/۳ میلیون دلار برای جایگزین و تامین آب شرب منطقه هزینه شد. وجود MTBE در کالیفرنیا در نمونه های شهری عموما با مقادیر کمتر از ۲mg/l گزارش شده است. در شرایط خاص در جاهایی که قایقهای موتوری استفاده می شد غلظت این ماده در آن آبها به۱۲ppm هم می رسد. در تحقیقی که در سال۱۹۹۶ توسط USGS در ۱۶ شهر آمریکا انجام شد ٫ مقدار MTBE موجود در آبهای سطحی بین µg/L 100-2/0 گزارش شد که غلظتهای بیشتر بین ماه های اکتبر تا مارس واقع شده است. در آمریکا به خاطر تاثیرات این ماده در انسان و محیط زیست به ویژه آلودگی منابع آب اعتراضات فراوانی نسبت به ادامه مصرف آن وجود دارد ودر بعضی مناطق استفاده از MTBE ممنوع شده است در این مقاله برسی توانایی MTBE در آلودگی منابع آب سه محور اصلی مورد توجه است تاثیرات MTBE روی سلامتی انسان چگونگی ورود MTBE به منابع آب وسرنوشت MTBE در منابع آب
خصوصیات MTBE :
متیل ترسیو بوتیلاتر یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی C5H12O می باشد در دما وفشار استاندارد مایعی بی بیرنگ ٫ قابل اشتعال و قابل احتراق است . جرم مولکولی آن ۱۵/۸۸ بوده و دارای نقطه ذوب ۹-ـ درجه سانتی گراد ونقطه جوش ۶/۵۳ - ۲/۵۵ درجه سانتی گراد می باشد . چگالی این ماده ۷۴۴/۰ ۷۵۸/۰ گزارش شده است . انحلال پذیری MTBE در آب بسیار بالاست 540mg/L گرارش شده است
تاثیرات MTBE روی سلامت انسان:
انسان از سه طریق خوردن یا آشامیدن ، اشتنشاق وتماس پوستی می تواند در معرض MTBE قرار گیرد و سلامتی او تهدید گردد كه از این بین بلع مهمترین راه ورود این ماده به بدن انسان است و عمدتاً از طریق آشامیدن آب آلوده انجام می شود، ضمن آنكه استحمام با آب گرم آلوده نیز فراریت آن را افزایش داده و باعث استنشاق این ماده می گردد . تاثیرات این ماده روی بدن به دو قسمت سرطانی و غیر سرطانی تقسیم می شود . به دلیل زمان نسبتاً كوتاه از آغاز مصرف گسترده این ماده تحقیقات و مطالعات كافی برای برسی تاثیرات سرطان زائی در انسان انجام نشده است ولی این موضوع هنگامیكه حیوانات آزمایشگاهی به صور مختلف در معرض مقادیر بالای MTBE قرار گرفتند اثبات گردید. در یك آزمایش در آثر بلعیدن MTBE در موشهای صحرایی ماده به مقدار mg 1000 به ازاء هر كیلوگرم وزن بدن در روز طی یك دوره 104 روزهاین موشها به سرطان خون مبتلا شدند و همین تیمار در موشهای صحرایی نر در دوره فوق باعث بروز تومورهای بیضوی در آنها گردید. طی تحقیقاتی در یك دوره18 ماهه ، استنشاق این ماده توسط موشهای صحرایی نر وماده صورت گرفت و خاصیت سرطان زایی MTBE در این حیوانات آزمایشگاهی مشاهده گردید. بر همین اساس USEPA این ماده را در گروه دارای امكان سرطان زائی قرار داده است. در مورد تا ثیرات غیر سرطانی MTBE، از مهمترین وشایعترین عوارض تنفس آندر انسان سردرد ،سرگیجه،تهوع،آلرژی و مشكلات تنفسی می باشد در آزمایشی روی موش صحرایی با بلعیدن mg 70 به ازاء هر كیلوگرم وزن بدن در روز تاثیری مشاهده نشد و از mg 100 به ازاء هر كیلوگرم وزن بدن در روز عوارض آن مشاهده گردید. برای ارزیابی صحیح از سمیت این ماده بر روی آنسان نیاز به مطالعات وتحقیقات بیشتری می باشد . ضمن آنكه در مواردی مانند تاثیر روی ژنتیك ،تولید مثل و رشد اطلاعات بسیار محدود است.
ورود MTBE به منابع آب:
اولین مرحله در آلودگی منابع آب به MTBE ورود این ماده به اجزاء محیط زیست می باشد . مهمترین منابع ورود MTBE به محیط زیست نشت از تانكها وذخایر زیر زمینی ،لوله ها واتصالات ،وسائل وجایگاههای سوخت گیری ، وسائل نقلیه موتوری با سوخت بنزین ، قایق های موتوری ووسائل حمل و نقل MTBE می باشند كه بر حسب جایگاه و نوع منبع ، این ماده می تواند وارد هوا خاک و آب گردد. MTBE موجد در هوا، شستشوی سطوح ذرات آلوده به مواد حاوی این ماده ، تخلیه مستقیم MTBE یا بنزین حاوی این ماده به آبورود این ماده به آبهای سطحی شده و ورود به آبهای زیر زمینی نیز از طریق آبهی سطحی ، شكافها و عوارض زمین ، چاهها و خاک قابل انجام است ورود MTBE به هوااز طریق تبخیر در جایگاههای سوخت گیری و سوخت رسانی ، خروج از خودروها ، تبخیر از لكه های بنزین روی سطح زمین و استفاده های متفرقه انجام می گردد . در نتیجه یك تحقیق پیك غلظت MTBE در هوای نزدیك به پمپهای بنزین به ppbv 1400 در اندازه گیریهای كوتاه مدت رسیده است و میانگین آن در همین مكان در محدوده ppbv 100-10 قرار داشته است . میانگین غلظت MTBE در هوا در محیطهای غیر از پمپ بنزین ppbv 25/066/0 و82/0 گزارش شده است .(4) MTBE موجود در هوا با انحلال در نزولات آسمانی به همراه بارندگی وارد سطح زمین ، خاک ویا آبهای سطحی می گردد. این اتفاق در مناطقی كه ترافیك سنگین دارد به ویژه در هوای سرد بیشتر مشهود است . در یك تحقیق در كالیفرنیا هنگامیكه غلظت متوسط MTBE در دمای 25 درجه سانتی گراد در هوا ppbv 2 بود غلظت تعادلی این ماده در آب باران ppbv (70%) اندازه گیری شد . همچنین در تحقیقی در آلمان گزارش شده است كه 20 درصد از MTBE موجود در روان آبهای شهری پس از بارندگی مربوط به MTBE ورودی از هوادر اثر بارش می باشد بنابراین MTBE موجود در هوا یكی از منابع ورود به منابع آب می باشد. ورود MTBE به خاک هم از طریق مختلف قابل انجام است. MTBE ورودی به هوا از طریق نزولات آسمانی ، روانابهای سطحی حاوی MTBE ، نشت از مخازن ،اتصالات، تانكرها و جایگاه های سوختگیری و نشت از تانكهای زیرزمینی از مهمترین منابع ورود این ماده به خاک می باشد. نحوه حركت MTBE در خاک عامل مهمی در آلوده شدن آبهای زیرزمینی به این ماده می باشد. در حركت وجابجایی این ماده در خاک خصوصیات فیزیكی و شیمیایی خاک اهمیت زیادی دارد . ازمهمترین خصوصیات فیزیكی خاک در این ارتباط تخلخل ،نفوذ پذیری خاک ،بافت، ساختمان و عمق خاک می باشند.بافت سبك و تخلخل بالا با افزایش نفوذپذیری خاک حركت این ماده را در خاک تسهیل می نماید . در مورد خصوصیات شیمیائی خاک جذب سطحی و دفع از مهمترین این خصوصیات است كه آلاینده های آلی را در خاک تحت تاثیر قرار میدهد. در خاک كلوئیدهای رس و مواد آلی عوامل اصلی جذب سطحی MTBE می باشند هرچه قابلیت یك ماده برای جذب سطحی شدن به ذرات خاک بیشتر باشد تحرك آن ماده در خاک كمتر است . برای این منظور در برآورد حركت MTBE در خاک از ضریب جذب سطحی (Kd) استفاده می نمایند.
غلظت جذب سطحی شده ماده مورد نظر روی سطح خاک بر حسب mg/kg یا (g یا μ)=Kd غلظت ماده مورد نظر در فاز محلول (آب خاک) بر حسب mg/Kg یا (µg/kg) بر این اساس (1993)Howard ماده، MTBE را در خاک بسیار متحرك معرفی می كند. جذب MTBE به ذرات خاک ضعیف بوده و حلالیت آن در آب بسیار بالاست بنابراین به راحتی در خاک به همراه آب به سمت پایین حركت كرده و در نهایت آبهای زیر زمینی را آلوده می نماید . این حركت تابع قوانین حركت آب در خاک می باشد.
سرنوشت MTBE در منابع آب:
تخریب زیستی MTBE در آب بسیار كند است . MTBE توسط جمعی از دانشمندان در گروه مقاوم به تخریب زیستی قرار گرفته است این ماده در هر دو حالت بی هوازی و هوازی به تجزیه میكروبی مقاومت می كند ولی گزارشاتی مبنی بر تجزیه آن توسط میكروبها در شرایط خاص موجود است. این مقاومت به تجزیه میكروبی مربوط به رفتار اتم كربن ترشیایی در ساخمان اتر و یا پیوند غیر فعال اتر می باشد. در آبهای زیرزمینی كه تخریب MTBE رخ داده است ماده ترسیو بوتیل اتر الكل تشكیل شده است كه خود می تواند دارای خاصیت سرطان زائی باشد. مقاومت به تخریب توسط MTBE باعث حضور این ماده در آب می گردد كه طی مطالعات مختلف اثبات شده است . نیمه عمر MTBE در آبها سطحی بسته به وضعیت آب متغیر است. عوامل مؤثر در نیمه عمر MTBE در این آبها سرعت آب، عمق حضور ماده و دمای آب می باشد. كاهش عمق،افزایش دمای آب و افزایش سرعت آب باعث كاهش نیمه عمر MTBE در آب می گردد. نیمه عمر MTBE در آبها سطحی در حدود 9 ساعت می باشدكه بسته به وضعیت آب می تواند در محدوده 4 هفته تا 6 ماه قرار گیرد . در دریاچه و آبهای ساكن این مقدار بیشتر و در رودخانه ها و جریانات متلاطم كمتر است. نیمه عمر MTBE در آبها زیرزمینی به خاطر سرع كمتر آب و عدم وجود نور نسبت به آبها سطحی بسیار بیشتر است بطوریكه غلظت های حدود mg/l 200 نیز در آبهای زیرزمینی گزارش شده است. بخاطر حلالیت بالای MTBE موجود در آب حركت و انقال این ماده در منابع آب تابعی از این آبها بوده و در آبهای زیر زمینی از قانون دارسی پیروی می نماید.
فرمول دارسی Q=-kAi:
كه A سطح مقطع منطقه ، I شیب هیدرولیكی و k هدایت هیدرولیكی بستر می باشد . در این معادلهI=Δh/Δs بطوریكه Δh اختلاف پتانسیل هیدرولیكی و Δs فاصله حركت می باشد.هدایت هیدرولیكی بستر تابعی از خصوصیات نوعی سنگ ، رسوب یا خاک بستر بوده و تخلخل و نفوذ پذیری دو خصوصیت مهم بستر هستند كه روی آب موثرند. از آنجا كه MTBE به راحتی جذب سطحی ذرات بستر نمی گردد حركت آن با آب تسهیل می شود.
نتیجه:
با خصوصیات خود شامل تاثیر روی سلامتی انسان توانایی بالای حركت در منابع آب وخاک ،مقاومت به تخریب طبیعی و حلالیت بالا قادر است از مسیرهای مختلف وارد منابع آبی شده و در آن حضور داشته و مدت زیادی در آن مانده و باعث آلودگی منابع آب گردد . آلودگی آبهای زیر زمینی به این ماده یكی از مهمترین جنبه های زیست محیطی MTBE تلقی می شود زیرا بیش از 90% آب شهرها و حدود 40% آب مورد نیاز بخش كشاورزی در جهان از این منابع تامین می شود و این آبها به طور مستقیم و غیر مستقیم می تواند به مصرف انسان رسیده و روی سلامتی او تاثیر گذار باشد . در غلظتهای ppb 15- 5 بو و مزه آن در آب می تواند شكایت مصرف كننده را در بر داشته باشد، USEPA حداكثر مجاز این ماده را در آب آشامیدنی ppb 40- 20 پیشنهاد نموده است . با توجه به مصرف MTBE در ایران قبل از آنكه این ماده به یك معضل زیست محیطی تبدیل گردد با مطالعات و تحقیقات كافی راهكارهای مناسب مصرف و عدم مصرف آن مشخص گردد.یافتن جایگزین مناسب برای MTBE از مهمترین این راهكارها می باشد هم اكنون در بعضی از كشورهای جهان از برخی از انواع الكلها به عنوان جایگزین این ماده در بنزین استفاده می گردد.
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#76
Posted: 19 Apr 2013 17:42
نگاهی گذرا به انواع آلاینده های هوا
آلودگی هوا به دلایل بسیار به وجود می آید، یکی از مهم ترین این دلایل سوزاندن سوخت های گوناگون است. برای مثال مصرف سوخت در نیروگاه ها برای تولید انرژی الکتریکی و همچنین مصرف سوخت در خودروها اصلی ترین عوامل آلودگی هوا است. اما طبیعت نیز در بعضی موارد باعث آلودگی هوا می شود، از جمله گرد و غبارهای ناشی از توفان های صحرایی، گاز متان که در نتیجه هضم غذا از دام ها آزاد می شود، آزاد شدن گاز رادون از زمین، آزاد شدن ترکیب های آلی فرار از درختان به ویژه درخت کاج، دود و منوکسیدکربن که از آتش سوزی طبیعی جنگل ها به وجود می آید و دود و خاکسترهایی که در نتیجه فعالیت های آتشفشانی در هوا پراکنده می شود.
● آلاینده های هوای شهرها
آلاینده های هوا را در دو دسته نوع اول و نوع دوم تقسیم می کنند. آلاینده نوع اول آلاینده یی است که از یکی از منابع آلاینده انسانی یا طبیعی آزاد می شود و به هوا می رود. منوکسیدکربن و دی اکسیدکربن از جمله این دسته آلاینده ها است که در نتیجه سوختن به وجود می آید. اما آلاینده نوع دوم آلاینده یی است که از واکنش شیمیایی آلاینده نوع اول با دیگر اجزای هوا به وجود می آید. تشکیل ازن در مه دود نورشیمیایی از مهم ترین انواع آلاینده های نوع دوم است.
▪ دی اکسیدگوگرد؛ هم از فرآیندهای طبیعی وارد هوا می شود و هم از فعالیت های انسان. از جمله موارد طبیعی که دی اکسیدگوگرد آزاد می کند می توان به تجزیه و سوختن مواد آلی، آزاد شدن از سطح دریا و فوران های آتشفشانی اشاره کرد. انسان نیز با سوزاندن سوخت های فسیلی مقدار زیادی از این آلاینده را وارد هوا می کند. دی اکسیدگوگرد در آب حل می شود و اسید سولفوریک را به وجود می آورد که ماده یی خورنده است و بافت های گیاهان و جانوران را در خود حل می کند. دی اکسیدگوگرد می تواند بیماری های تنفسی بسیاری را به وجود آورد.
▪ ذرات معلق؛ بسیاری از ما فکر می کنیم که همه آلاینده ها گازی هستند، اما واقعیت آن است که ذرات ریز جامد یا مایعمعلق در هوا نیز می توانند باعث آلودگی شوند. از جمله این ذرات معلق می توان به ذرات غبار، هاگ گیاهان، باکتری ها و نمک اشاره کرد. از جمله فعالیت های بشر که به انتشار ذرات معلق منجر می شود می توان به معدن کاری، سوزاندن سوخت های فسیلی، حمل ونقل، کشاورزی و استفاده از سوخت های جامد برای پخت و پز و تولید گرما اشاره کرد. ذرات معلق را می توان بر اساس اندازه آنها تقسیم بندی کرد. ذرات بزرگ تر به طور معمول خیلی زود ته نشین و از هوا جدا می شوند، اما ذرات کوچک تر ممکن است روزها و ماه های متوالی در هوا باقی بمانند.
▪ اکسیدهای نیتروژن؛ از جمله مهم ترین اکسیدهای نیتروژن که در هوا وجود دارد می توان به اکسید نیتریک(no)، دی اکسید نیتروژن (no۲) و اکسید نیترو (n۲o) اشاره کرد که در این میان مقدار اکسید نیترو از دو آلاینده دیگر کمتر است، اما گاز گلخانه یی مهمی است که در پدیده گرمایش جهانی نقش بسیاری دارد. از جمله مهم ترین منابع تولیدی این آلاینده، احتراق سوخت در خودروها است. این اکسیدهای نیتروژن ممکن است روزهای متوالی در هوا باقی بمانند و طیاین مدت با انجام واکنش های شیمیایی اسید نیتریک، نیترات ها یا نیتریت ها را به وجود آورند. اکسیدهای نیتروژن یکی از عوامل به وجودآورنده مه دود نور شیمیایی است.
▪ منوکسیدکربن؛ گازی بی رنگ و بی بو است که از سوختن ناقص به وجود می آید. از عوامل طبیعی تولید این آلاینده می توان به اکسید شدن متان حاصل از تجزیه ترکیب های آلی گوناگون اشاره کرد، هرچند که ممکن است همه نوع سوختن به تولید منوکسیدکربن منجر شود، اما خودرو مهم ترین منبع این آلاینده در شهرهای بزرگ است. این آلاینده بین یک تا دو ماه در هوا می ماند. اکسید شدن و تبدیل آن به دی اکسیدکربن، جذب شدن به برخی از گیاهان و جانداران ریز و شسته شدن با باران، راه های حذف آن از هوای اطراف است. هنگامی که این گاز را تنفس کنیم، به جای اکسیژن به هموگلوبین خون متصل می شود و ظرفیت حمل اکسیژن خون را کاهش می دهد.
▪ ازن؛ گازی است بی رنگ که آلاینده نوع دوم به شمار می رود و از واکنش های شیمیایی بین گازهای آلی فعال و اکسیدهای نیتروژن در روزهای آفتابی به وجود می آید. ازن اکسیدکننده قوی است که باعث سوزش چشم ها و ناراحتی های تنفسی و همچنین نابودی گیاهان می شود. البته باید توجه داشت ازن موجود در لایه تروپوسفر (لایه های نزدیک به سطح زمین) آلاینده به شمار می رود، ولی ازن لایه استراتوسفر (لایه های بالاتر جو) نه تنها آلاینده نیست، بلکه به طور طبیعی در جو تولید می شود و می تواند جلوی پرتوهای بسیار زیان آور فرابنفش خورشید را بگیرد. این همان لایه ازنی است که کارشناسان بسیار نگران سوراخ شدن آن هستند.
▪ سرب؛ سرچشمه اصلی این آلاینده، بنزین سرب دار خودروهاست. سرب یکی از فلزهای سنگین است و هنگامی که وارد بدن شود، کارکرد مغز را به ویژه در کودکان مختل می کند. از سال ۱۹۸۵ که بنزین بدون سرب به بازار آمد از میزان سرب در هوای شهرها کاسته شده است.
▪ مه دود نور شیمیایی؛ از اثر نور خورشید بر آلاینده هایی که ناشی از فعالیت های صنعتی انسان است، به وجود می آید. دیرزمانی تصور می شد که مه دود فقط از سوختن زغال سنگ یا دیگر سوخت های فسیلی مخلوطی از دود و دی اکسیدگوگرد به وجود می آید. اما دانشمندان از سال ۱۹۵۰ نوع دیگری از مه دود را شناختند که به آن مه دود نورشیمیایی می گویند و مخلوطی سمی از آلاینده های گوناگون همانند اکسیدهای نیتروژن، ازن تروپوسفری و ترکیب های آلی فرار است. همه این مواد، اکسیدکننده هستند و به شدت واکنش می دهند و به همین دلیل یکی از مهم ترین مشکل های جوامع صنعتی است.
▪ باران اسیدی؛ هنگامی به وجود می آید که ph باران بر اثر حل شدن گازهایی مثل دی اکسیدگوگرد و اکسیدهای نیتروژن کم شده و به مقدار ۶/۵ تا ۵/۴ برسد. این گازها از سوختن ترکیب های دارای گوگرد و نیتروژن به وجود می آیند، هرچند ممکن است خاستگاه طبیعی هم داشته باشند. باران اسیدی باعث اسیدی شدن آب رودخانه ها و دریاچه ها می شود که برای ماهی ها و دیگر آبزیان بسیار زیان آور است. از طرف دیگر باران اسیدی می تواند باعث اسیدی شدن خاک و کاهش محصولات کشاورزی شود. باران اسیدی همچنین باعث تسریع هوازدگی و فرسودگی ساختمان ها نیز می شود.
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#77
Posted: 19 Apr 2013 17:47
حذف آلودگی های صنعتی از محیط زیست
آلودگی محیط زیست، از مهمترین مشکلاتی است که امروزه جهان با آن مواجه است. اگر کنترلی برروند رشد تصاعدی این پدیده انجام نگیرد با فاجعه محیط زیست روبرو خواهیم شد. در یک تعریف ساده، آلودگی محیط زیست عبارتست از هرگونه تغییر در ویژگیهای اجزای محیط زیست به طوری که استفاده پیشین از آنها را ناممکن کند و به طور مستقیم یاغیرمستقیم حیات موجودات زنده را به مخاطره اندازد. برای کنترل و یا حذف آلودگی می بایستی منشاء تشکیل دهنده آلودگی را شناسایی کرده و راهکارهای لازم برای رفع آنرا بیابیم. صنعت نفت به ویژه عملیات پالایش از مواردی است که در ایجاد این آلودگی سهم زیادی دارد. در این میان عواملی چون افزایش کمّی تصفیه نفت خام به علت رشد تقاضا و احداث پالایشگاه های بزرگ به ویژه در کنار شهرها و مناطق پرجمعیت به علت صرفه جویی در هزینه های حمل و نقل، سبب افزایش میزان آلودگی، از سوی این صنایع شده است.
آلودگی هوا را می توان به عنوان نخستین مورد از آلاینده های پالایشگاهی، مطالعه و بررسی کرد. در پالایشگاه های ساده، پالایشگاه هایی که در آنها عمل تقطیر، تبدیلات کاتالیستی، تصفیه با هیدروژن و تأسیسات خارج از محل وجود دارد، مقدار کل نفت مصرف شده که شامل سوخت مصرفی و نفت به هدر رفته در عملیات تولیدی است نباید از۳/۵ درصد مقدار محصول بیشترشود. همچنین برای پالایشگاه هایی که دارای واحدهای تبدیلی ثانویه (Secondary Conversion Units) همچون هیدروکراکرها یا واحدهای تولید روانساز هستند، این مقدار نباید بیشتر از۶-۵ درصد و در برخی موارد تا۱۰ درصد محصول شود.
انتشار ترکیبات آلی فرار از واحدهای فرآیندی می تواند به۰/۰۵ درصد میزان محصول و کل انتشارات VOC کمتر از۱ کیلوگرم در هر تن نفت خام یا۰/۱ درصد میزان محصول کاهش یابد. روشهای مورد استفاده در تخمین این اعداد شامل دیده بانی انتشار آلاینده ها(Emissions Monitoring)، نوسان حجمی(Mass Balance) و شناسایی منابع انتشار(Inventories of Emission Sources) است. سیستم های باز یافت بخار برای کنترل خروج VOCs از تانک های ذخیره کننده و محل های بارگیری، باید۹۰ تا۱۰۰ درصد بازیافت داشته باشند. اپراتورهای واحدهای صنعتی باید از سوخت با گوگرد کمتر از۰/۵ درصد استفاده کنند.
سوخت هایی که دارای گوگرد بالا هستند باید به واحدهای مجهز به کنترل کننده Sox برده شوند. راه دیگر، مخلوط کردن سوخت ها (Fuel Blending) است. در صورتی که غلظت سولفید هیدروژن در گازهای انتهایی به بیش از۲۳۰mg/Nm۳ برسد باید از یک سیستم باز یافت گوگرد که حداقل۹۷ درصد گوگرد (ترجیحاً بیش از۹۹ درصد) را بازیافت می کند، استفاده کرد. مقدار کل انتشار اکسید گوگرد در یک پالایشگاه هیدرواسکیمینگ(Hydro Skimming Refinery)، دارای برجهای تقطیر اتمسفر یک و تحت خلاء واحدهای رفرمینگ و فرآیند تقطیر، باید کمتر از۰/۵ و برای یک پالایشگاه تبدیلی کمتر از۱ کیلوگرم درهرتن باشد.
● کنترل انتشار آلاینده ها
راههای کنترل انتشار آلاینده ها به هوا شامل به حداقل رساندن نشت از تانک های ذخیره کننده و مسیرهای حمل فرآورده توسط روش هایی چون استفاده از سیستم های باز یافت بخار و نصب دو سیستم آب بندی (Double seals) ، به حداقل رساندن انتشار اسید گوگرد توسط گوگرد زدایی سوخت ها تا حد ممکن یا استفاده از سوخت های با گوگرد بالا در واحدهای مجهز به کنترل کننده های انتشار اکسید گوگرد است. همچنین باز یافت گوگرد از گازهای انتهایی (Tale Gasses) در واحدهای باز یافت گوگرد با کارایی بالا، باز یافت کاتالیزورهای با پایه بدون سیلیکا و کاهش انتشار ذرات ریز، استفاده از کوره های با اکسید نیتروژن پایین برای کاهش انتشار این گاز، جلوگیری و محدود کردن انتشار ترکیبات فرار با طراحی صحیح فرآیند، تعمیر و نگهداری مناسب و استفاده از حداقل سوخت از جمله راههای کنترل انتشار آلاینده ها است. بانک جهانی حداکثر انتشار آلاینده ها را به شرح جدول۱ اعلام کرده است. در صورتی که در سیستم های کنترل آلودگی از طراحی مناسب، عملکرد و تعمیر و نگهداری خوب استفاده شود این سطوح به طور کامل قابل دستیابی خواهد بود. تمام سطوح حداکثری باید حداقل برای۹۵ درصد مواقعی که واحد صنعتی در حال فعالیت است به دست آیند تا به عنوان قسمتی از ساعات عملکرد سالیانه مورد محاسبه قرار گیرند.
● آلودگی های آب
آلودگی آب یکی دیگر از مسایل مهم و مورد مطالعه شناخته می شود و منظور از آن غلظت مواد آلوده کننده و حجم مقدار آب های خروجی (Effluent Water) و پسابهای صنعتی،(Waste Water) است که از یک پالایشگاه خارج می شود. پالایشگاه هایی که دور از سواحل دریا یا مسیر رودخانه قرار دارند نسبت به آنها که از این امکانات بهره مند هستند از نظر مسایل آلودگی آب وضع دشوارتری دارند. حداکثر مقدار نفت باید به۲۰ تا۳۰ قسمت و در برخی مکانها حتی کمتر از۵ در میلیون کاهش یافته و علاوه بر آن غلظت مواد شیمیایی آنها نیز به سطح ایمن و بی خطر رسیده باشد. فاضلاب باید از مواد سمی یا مواد شیمیایی سرطانزا عاری و بنزن موجود در آب به حدود۱۰ppm وزنی تقلیل داده شود.
نکته قابل توجه اینکه مقدار مجاز غلظت مواد شیمیایی در مناطق گوناگون متفاوت است و در برخی نقاط، مقررات ایجاب می کند که برای پسابهای صنعتی، دستگاه های تصفیه نصب شود. البته مواد شیمیایی این پسابها همیشه سمی نیست، ولی این خطر را دارند که بیشتر آنها به سرعت اکسیده شده، اکسیژن آب را جذب کرده و سبب نابودی موجودات آبزی شوند. نبودن اکسیژن در آب، کار اکسیده شدن پسابهای مواد آلی را که یک عمل طبیعی تصفیه آب است متوقف کرده و سبب تشدید واکنش های تخمیر کننده این مواد می شود. درجه حرارت پساب های خروجی پالایشگاه ها نیز بسیار مهم است زیرا بالا بودن آن، سبب مرگ ماهی ها و دیگر آبزیان می شود. از سویی جدا کردن مواد نفتی از آب جزو ضروریات عملیاتی هر پالایشگاه است. در پسابهای یک پالایشگاه همیشه نفت یافت می شود و احتمال نشت آن در محیط زیست همواره وجود دارد.
پالایشگاه هایی که در کنار سواحل هستند گذشته از پساب های تولیدی خود آبهای آلوده نفتکش های اقیانوس پیما را نیز از طریق آب مصرفی از دریا دریافت می کنند، بنابراین نفتکش های دریایی مجاز نیستند که آب مخزن های خود را در دریا تخلیه کنند. امروزه برای تصفیه آب های آلوده امکانات فنی گسترده ای در دست است چنانکه می توان آب های به دست آمده از صنایع را به صورتی تصفیه کرد که مستقیماً مورد استفاده شهری قرار گیرند.
در بررسی تازه ای که در ایالات متحده انجام گرفته هزینه تصفیه آب های آلوده که قابل استفاده شهری باشند از قرار۰/۴۳ دلار برای هزار گالن است که این رقم تقریباً برابر با بهای شیرین کردن آب شور دریا است. در یک پالایشگاه جدید معمولاً ۱۵ تا۲۰ درصد مجموع سرمایه گذاری صرف فراهم کردن امکاناتی برای کنترل آلودگیها و ضایعات خطرناک می شود. مجموع هزینه های اضافی برای نصب، بهره برداری و نگهداری این وسایل تقریباً۱۰ تا۲۰ سنت ( در سال۱۹۹۳) به ازای هر گالن فرآورده های پالایش شده است. در صورت بازیافت آب خنک کننده در هر تن پروسه نفت خام، حدود۳/۵ تا۵ متر مکعب پساب تولید می شود که با طراحی و انجام عملیات خوب این میزان می تواند تا۰/۴m۳/t تقلیل یابد. جدول۲ دستور العمل تخلیه مستقیم پسابهای نفتی به آبهای سطحی را طبق راهبردهای گروه بانک جهانی نشان می دهد.
در تصفیه لجن از تصفیه طبیعی و به کارگیری خاک، استخراج حلال پس از احتراق تفاله و یا در صورت ممکن از آن برای تهیه آسفالت استفاده می شود. در برخی موارد به منظور کاهش تحرک فلزات سمی، ممکن است پسمانده به تثبیت نیاز داشته باشد. روغن توسط روش های جداسازی همچون جدا کننده های ثقلی و سانتریفیوژ از لجن بازیابی می شود. در صورت امکان تولید لجن در هر تن پروسه نفت خام باید به۰/۳kg و حداکثر تا۰/۵kg کاهش یابد. لجن باید تصفیه و تثبیت شود تا تجمع مواد سمی(همچون بنزن و سرب) در مایع زهکشی شده، به مقدار قابل قبولی، مثلاً زیر۰/۰۵ میلی گرم در کیلوگرم، کاهش یابد.
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#78
Posted: 19 Apr 2013 17:48
گرمایش زمین؛ هشداری به انسان
اگر پدربزرگها و مادربزرگهای ما، داستان دورانی را تعریف می کردند که از غبار دود بر آسمان و ترافیک خیابان خبری نبود، زمانی که نسل ما پدربزرگ و مادربزرگ شود، داستانهای تازه تری برای نوه ها خواهد داشت.
نسل ما می تواند از دورانی روایت کند که یخ های قطبی هنوز آب نشده بودند، بهار و زمستان هر سال سر موعد مشخصی سر می رسید، توفان های سهمگین و ویرانگر به واقعه ای رایج و فراگیر بدل نشده بود، نواحی گرمسیر زیر بارش سنگین برف پوشیده نمی شدند، تنوع جانوران را می شد خارج از مستندهای حیات وحش هم مشاهده کرد و سروکله پشه های مالاریا در قاره اروپا پیدا نشده بود.
با روندی که زمین روز به روز گرم می شود، چنین تصویری دور از ذهن نیست. هراس از چنین آینده ای است که الگور، معاون پیشین رئیس جمهور آمریکا را با لئوناردو دی کاپریو، ستاره هالیوود همصدا می کند تا هر دو از همان نگرانی و دغدغه ای بگویند که امروزه در دستور کار همه مجامع جهانی، از سازمان ملل گرفته تا اجلاس هشت کشور صنعتی جهان جای گرفته است: نگرانی از تغییرات آب و هوایی و گرمایش زمین.
● گلخانه‌ای که زیاد گرم می‌شود
دمای متوسط سطح زمین در قرن گذشته چیزی حدود ۱۸/۰ ± ۷۴/۰ درجه سانتیگراد افزایش داشته است که بخش اعظم این تغییرات، از نیمه قرن بیستم به بعد و با توسعه و پیشرفت صنایع و افزایش تولید و انتشار گازهای گلخانه‌ای- به ویژه دی اکسید کربن- رخ داده است.
مدل‌های جوی ارائه شده نشان میدهد که اگر میزان این گازها به همین روال افزایش یابد، دمای زمین در محدوده سالهای ۱۹۰۰ تا ۲۱۰۰ میلادی- که ما تقریباً در نیمه‌ی این فاصله‌ی زمانی هستیم- از ۱ تا ۴/۶ درجه سانتیگراد گرمتر خواهد شد. در این صورت نسل بشر با مشکلات عدیده‌ای مواجه خواهد شد.
تحقیقات حاکی از آن است که حتی اگر میزان دی اکسید کربن را در همین سطح کنونی ثابت نگه داریم، بازهم شاهد افزایش دمایی حدود ۵/۰ درجه سانتیگراد خواهیم بود.
مهمترین گازهای گلخانه‌ای عبارتند از: بخار آب، دی اکسید کربن، متان و اوزون. در میان آنها بخار آب و دی اکسید کربن به دلیل اثر گلخانه‌ای بیشتری که دارند از اهمیت و توجه بالاتری برخوردارند.
اثر گلخانه‌ای به خودی خود برای بقای زمین امری ضروری است. همانطور که می‌دانیم، زمین گرمای مورد نیاز خود را از نور خورشید تأمین می‌کند. بخشی ازاین انرژی، در زمان تابش نور به زمین، جذب شده و باقی آن انعکاس پیدا کرده و باز می‌گردد. اما در بین راه، گازهای گلخانه ای مانند شیشه‌های یک گلخانه عمل کرده و اجازه خروج کامل این انرژی را نمی‌دهند و بدین وسیله مقدار گرمای بیشتری را برای زمین حفظ می‌کنند.
در صورت فقدان اثر گلخانه‌ای دمای زمین حدود ۳۰ درجه سانتیگراد سردتر از دمای کنونی خود و مکانی غیرقابل زیست بود. اما بدیهی است که افزایش میزان این گازها، باعث ذخیره شدن بیش از حد گرما شده و چرخه از حالت طبیعی خود خارج می‌شود.
● تغییرات و نشانه‌ها
گرمایش زمین چه چیز را با خود به همراه می‌آورد و چگونه زندگی موجودات زنده را به خطر می‌اندازد؟
تغییرات آب و هوا - موج گرما، دوره گرمای غیرمعمول در مناطق مختلف، تغییر زمانی فصل‌ها، بارش باران و برف سنگین، سیلاب‌ها و توفان‌های غیر منتظره.
به طور مثال شاید بتوان از بارش سنگین برف در شهر رشت، در سال ۱۳۸۳ شمسی و یا توفان‌های سال ۲۰۰۳ شهر لندن و توفان کاترینا در ایالات متحده در سال ۲۰۰۵ نام برد.
در کنار این موارد، خشکسالی و آتش‌سوزی‌های کم سابقه را نیز باید از زمره این تغییرات دانست.
ذوب شدن یخ‌ها و گرم شدن اقیانوس‌ها - بالا رفتن دما باعث ذوب قابل توجه یخ‌های قطب شمال و جنوب و همچنین پس‌رفت یخچال‌های طبیعی دنیا، از جمله بزرگترین آنها در رشته کوه هیمالایا، شده است.
ذوب یخ‌ها و به همراه آن انبساط آب دریاها به سبب گرمای بیش از حد، باعث بالا آمدن سطح دریاها شده و پیش بینی می‌شود در قرن آینده تا حدود یک متر از سواحل سرتاسر جهان را زیر آب ببرد.
تبخیر سریع آبهای شیرین و کم شدن منابع قابل شرب نیز برای انسان‌ها مشکلی اساسی خواهد بود.
گیاهان و جانوران نیز از گزند این تغییرات در امان نیستند. گرم شدن زمین باعث نابودی بسیاری از گونه‌های گیاهی و جانوری می‌شود. بنابر گزارش مجله نشنال جئوگرافیک، تا سال ۲۰۵۰ میلادی بیش از یک میلیون گونه گیاهی و جانوری در معرض انقراض خواهند بود.
گونه‌های مختلف جانوری منطقه‌ی زیست خود را تغییر می‌دهند، زمان رویش گیاهان عوض می‌شود و کوچ پرندگان و دیگر جانوران از مناطق سردسیر به گرمسیر دچار اختلال و بی نظمی می‌گردد.
نمونه بارز این مسأله، نصف شدن جمعیت پنگوئن‌ها در قطب شمال است که طی سالهای ۱۹۵۰ تا ۲۰۰۱ میلادی اتفاق افتاده. ویا از بین رفتن صخره‌های مرجانی در اقیانوس‌ها به عنوان مثالی دیگر.
آیا تحول در دنیای جانوران می‌تواند برای انسان خطری جدی تلقی شود؟ تصور کنید پشه مالاریا به علت گرم شدن زمین منطقه زیست خود را به مناطق مختلف گسترش دهد.
● پیمان‌های سبز بین‌المللی
نخستین فردی که تحقیق در مورد افزایش دمای زمین را آغاز کرد، شیمیدانی سوئدی به نام آرینوس بود که بیش از صد سال پیش می‌زیست. اما حدود صد سال طول کشید تا جامعه بین‌المللی با تصویب قوانین و معاهده‌های خاص رسماً به این مسئله توجه نشان دهد.
نخستین توافق بین‌المللی برای کاهش گازهای گلخانه‌ای (به ویژه دی اکسید کربن)، توسط کنوانسیون بنیاد تغییرات جوی سازمان ملل (unfccc) در سال ۱۹۹۷ میلادی و در قالب متممی که به نام پیمان کیوتو معروف است، تصویب شد.
در حال حاضر بیش از ۱۶۰ کشور این پیمان را تصویب کرده‌اند (چیزی حدود ۵۵% انتشار دهندگان گازهای گلخانه‌ای). اما ایالات متحده آمریکا که بزرگترین تولیدکننده این گازهاست، پیمان را به طور رسمی نپذیرفته است.
استرالیا و قزاقستان نیز حاضر به پذیرفتن این پیمان نشدند. مخالفان پیمان، درباره برآورد میزان گازهای گلخانه ای که توسط کشورهای مختلف تولید می شود و محدودیت هایی که برای هر کشور تعیین شده اختلاف نظر دارند و نگران هستند که اجرای این پیمان، به اقتصاد و بازار کار لطمه بزند.
کشورهایی نظیر چین و هند نیز که از تولیدکنندگان بزرگ این گازها هستند، با وجود تصویب آن، به دلیل اینکه جزو کشورهای در حال توسعه حساب می‌شوند از تعهد به شروط آن معاف شدند. در نتیجه، این معاهده عملاً کارایی لازم را نداشته است.
در هر حال اعتبار پیمان کیوتو در سال ۲۰۱۲ میلادی به پایان می‌رسد و گفتگو‌های بین‌المللی از ماه مه امسال (۲۰۰۷ میلادی) برای تنظیم پیمانی به مراتب موثرتر آغاز شده است.
در این اثنا هیئت بین الدولی تغییرات جوی (ipcc) با حمایت سازمان ملل به فعالیت پرداخته و بصورت مرتب با برپایی نشست‌هایی در کشورهای مختلف، مشکلات، تحقیقات، آمار و وضعیت کنونی را مورد بحث و بررسی قرار داده و با ارائه مقالات و ارزیابی‌های همه جانبه، تلاش دارد گامی در جهت یافتن راه حل هایی موثر و مناسب بردارد.
در کشورهای مختلف جهان موج جدیدی برای مقابله با این پدیده تلخ به راه افتاده است. تشویق مردم به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و بازیافت مواد و ترغیب آنها به استفاده از منابع انرژی های پاک همچون آب و باد، کم و بیش در همه جا دیده می‌شود.
حتی در کشوری مانند ایالات متحده که پیمان کیوتو را به رسمیت نشناخته، برخی از ایالات مستقلاً دست به ابتکار عمل زده اند و برای مثال ایالت کالیفرنیا متعهد شده است که تا سال ۲۰۲۰ میلادی، میزان تولید گاز دی اکسید کربن در این ایالت را ۲۵% کاهش دهد.
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#79
Posted: 19 Apr 2013 17:48
نسل جدید سوخت های گیاهی جایگزین
نفت و بنزین، سوخت های پایان پذیر فسیلی در سال ۲۰۰۶، ایالات متحده تقریباً حدود ۲۰.۶ میلیون بشکه بنزین در هر روز مصرف کرد، که معادل بیش از ۸۶۵ میلیون گالن نفت می باشد (منبع: مدیریت اطلاعات انرژی). بنزین این امکان را به شما می دهد که به یک خرید یا یک سفر بروید. همچنین به گسترش صنعت و پیشرفت تکنولوژِی در علم و دارو کمک کرده و مقدار زیادی ثروت و آسایش نیز فراهم می کند. اقتصاد جهانی مبتنی بر قسمتهای بزرگی از این صنعت از جمله حفاری ، پالایش، حمل و نقل و پخش نفت می باشد.
اما با این اوصاف، نفت یک منبع نامحدود است که از بقایای فسیل های نباتات و حیوانات دریایی در گذشته های دور تشکیل شده است. حداقل ده میلیون سال طول می کشد تا این بقایا به نفت خام تبدیل شوند و مردم، سریعتر از آن که تولید می شود از آن استفاده می کنند. سرانجام تولیدات نفت به حداکثر خواهد رسید و ما هم روزی آنها را به پایان خواهیم رساند. بعضی از دانشمندان تخمین زدند که این حداکثر در حال رخ دادن می باشد و بعضی دیگر این مهم را در آینده ای نزدیک می بینند. با توجه به این دو نظریه، اکثر مردم معتقدند که ما در قلب یک بحران قریب الوقوع قرار داریم. با این حال، بنزین نقش بزرگی را در فعالیت های روزمره انسان ایفا می کند. چه اتفاقی خواهد افتاد وقتی که ما نفت را به پایان برسانیم؟ اما باید یک منبع انرژی دیگری بیش از این برای تأمین چنین نیرویی ایجاد شود. با افزایش نگرانی ها درباره ی گازهای گلخانه ای (GHGs) از مصرف سوخت های فسیلی که منجر به گرم شدن جهان می شود، باید توجه داشت که سوخت بعدی باید سوختی پاکیزه باشد. این سوخت باید این استطاعت را داشته باشد و همچنین باید اقتصاد را هم نگه دارد. سریعاً نیاز است که نسل بعدی از سوخت برسد که مردم را برای رهایی و گذر از بنزین کمک کند.
به دنبال اینها، جهان نمی تواند تا مرز ساییدگی پیش برود تا یک یا دو دهه ی دیگر سوخت بعدی گسترش و مورد اجرا واقع شده باشد. با قرار دادن همه این موضوعات کنار هم، صداهایی مانند صدایی که از اتاق لباسشویی بیرون می آید به گوش می رسد (منظور همان نچ نچ ها و جواب منفی منتقدان می باشد)، که هیچ سوختی وجود ندارد. نکته حیرت آور آن است که بعد از چندین سال تحقیق و بررسی، سوختی یافت می شود که به نظر می رسد همه ی این وظایفی را که سوخت قبلی بر عهده داشته را تأمین می کند. اتانول (الکل معمولی) شکلی از سوخت است که مشتمل بر کربوهیدرات پیچیده در نباتات می باشد. بعد از دهه ها تحقیقات، متوجه شده اند که آن پتانسیل یک سوخت را دارد.اما بعضی از دانشمندان می گویند فرایندی که اتانول را به طور کم خرج و مؤثر و با بازده تولید کند هنوز بر کسی معلوم نشده است، البته تا اکنون.
روینده ترین علف که به عنوان یک علف جایگزین(switchgrass) شناخته می شود، در اطراف ایالات متحده، کانادا، مرکز و جنوب آمریکا و قسمتهایی از آفریقا یافت می شود.اگر این همان طوری که قبلاً نشان داده است، هم اکنون هم باشد و رشد سریعی داشته باشد، می تواند به عنوان سوخت ماشین شما در ۲۰ سال آینده مورد استفاده قرار بگیرد.خوب چگونه یک علف می تواند یک سوخت شود؟ ادامه مطلب را بخوانید تا یک پیش بینی روشن برای switchgrass به عنوان یک جوابی برای بحران قریب الوقوع انرژی را بفهمید. Switchgrass تحقیقات در میان منابعی برای سوخت های زیستی ( زیست سوخت ها یا Biofuels ) شامل هر چیزی از مرغ چاق تا خرده تراشه های چوب شده است! (منظور این است که شامل هر چیزی می تواند باشد که شاید به فکر شما اصلاً خطور نکند).
اما پردازش بیشتر آنها به یک قانون به نام قانون نسبیت انرژی خالص واگذار می شود - مقدار انرژی که در هر واحد خارج می شود و از آن مقدار انرژی که تولید می شود بیشتر نیست - هزینه آن یک مسئله قابل ملاحظه می باشد؛ شگردها و اصول هایی که برای گرفتن سوخت از منابع نباتات و حیوانات موجود می باشد، هزینه بر و گران می باشد. این تحقیقات در مورد switchgrass شاخه شاخه می شوند و بیشتر آنها به نظر می رسد که یک کاندیدخوب برای جایگزینی منبع سوخت می باشد. Switchgrass یک گونه ی طبیعی ابدی در آمریکا است. سریع و به آسانی در دشت ها رشد می کند. یک گونه ی سخت و محکم و بادوام می باشد. در بعضی موارد به عنوان یک تاخت و تاز کننده در نظر گرفته می شود (منظور اینکه شاید برای تهاجم و دفاع مورد استفاده قرار بگیرد). مطالعات سه ساله در شمال داکوتا که در سال ۲۰۰۵ منتشر شده، نشان می دهد که بعضی از گونه های علف می تواند متوسط محصول بیش از هفت تن جرم توده (Biomass) - مواد گیاهی برداشت شده - در هر جریب فرنگی (حدود ۴۰۴۷متر مربع) که بستگی به میزان رطوبت و نوع خاک دارد را تولید کند. { منبع: ایالات متحده - مؤسسه کشاورزی ##
همچنین این گونه علف ها در برابر خشکی و احتیاجات و مواد مغذی کم از جمله کود ، مقاومند. این بدین معنی است که سوخت فسیلی کمی برای تولید آن نیاز است. تراکتورها برای توزیع کودها استفاده می شود و سوخت پمپ هایی که برای آبیاری استفاده می شود از سوخت فسیلی است. آبیاری کمتر و کود کمتر بدین معنی است که توان اولیه انرژی را که به ترتیب عبارت است از هزینه کمتر و انتشار گاز گلخانه ای کمتر، کاهش می دهد. اصافه بر این، طرفداران switchgrass (علف جایگزین) می گویند که سوخت تولید شده از گیاهان، ایالات متحده را ایمن تر و مستقل تر خواهد کرد، از این جهت که آن را در خود آمریکا می تواند رشد دهد تا اینکه از دیگر کشورها وارد کند. سوخت تولید شده از ساقه تغذیه switchgrass - ماده خام استفاده شده برای تولید یک سوخت تقطیر شده - اتانول سلولزی است. این سوخت الکلی توسط یک واکنش شیمیایی در اثر شکسته شدن سلولزها بوجود می آید- ساختاری که دیواره سلولی در گیاهان ایجاد می کند.مرحله ای که سلولزها در اجزای اصلی شان شکسته می شوند و مخمر اضافه شود، سپس تبدیل به الکل خواهد شد. بعد از تصفیه آن، اتانول تولیدشده را به عنوان سوخت می توان استفاده نمود. با موجود بودن بیشتر سلولز برای استخراج از گیاه، منبع دسترس پذیرتری به اتانول می تواند باشد و switchgrass سرشار از سلولز می باشد.
حدود ۷۰ درصد گیاهان از این نوع کربوهیدرات های پیچیده تشکیل شده اند. {منبع: BioCycle## حتی بهتر از آن، ماده چوب(lignin) - محصولی که وقتی آب را از سلولز بزداییم ایجاد می شود - نشان داده که می توان به عنوان سوخت که قدرت می دهد به محصول اتانول گیاهان از آن استفاده نمود. اگر این ماده چوب مهار شود، می تواند از فرایند ایجاد اتانول به طور خود به خودی، پشتیبانی کند. در آغاز از محصولات کود شیمیایی استفاده می شود تا علف رشد کند و با حمل آن برای توزیع و پخش اتانول به پایان می رسد. محقق آزمایشگاه ملی آرگونه(Argonne)، مایکل ونگ، نسبت انرژی را برای علف جایگزین محاسبه کرده است، او فهمیده که یک واحد انرژی که وارد سلولز می شود، محصول اتانول از علف جایگزین(switchgrass) ده برابر انرژی خروجی ایجاد می کند.
این بیشتر از اتانول تولید سده از دانه ی آن می باشد. در برابر آن، بنزین یک نسبت انرژی از ۱ به ۰.۸۱ دارد. بدین معنی ست که انرژی بیشتری نیاز است تا بازده بیشتری داشته باشد. همچنین آقای مایکل ونگ (Michael Wang) فهمیده که اتانول از علف جایگزین(switchgrass) ممکن است سوخت کمتر از ۷۰ درصد نیاز داشته باشد تا از بنزین و اتانول E۸۵- ترکیبی از ۸۵ درصد اتانول و ۱۵ درصد بنزین- که ۸۶ درصد گاز گلخانه ای کمتر از بنزین منتشر می کند، تولید شود. به نظر می رسد که استفاده از علف جایگزین(switchgrass) به عنوان جایگزین سوخت به خوبی در حال پیشرفت است. پس تأخیر برای چیست؟ مرحله پالایش آسان به نظر می رسد، و در حقیقت هم همین طور است. دقیقاً مانند حرف زدن خیلی ساده می باشد. اما ایجاد اتانول از علف جایگزین(switchgrass) با چالش روبه رو است. مسائل و راه حل های علف جایگزین(switchgrass) در حالی که این سوخت با انتشار مطالعات جدید در مورد علف جایگزین(switchgrass) پاکیزه تر و مناسب تر می شود، گیاهان می توانند نقش مهمی در آسودگی خاطر انرژی در آینده بازی کنند، که این کلمه آینده کلیدی است.
فعلاً، فرایند گرفتن سلولز از گیاهان مشکلات و گرانی را تأیید می کند. سلولز از مواد گیاهی که توسط هر نوع گونه آنزیم تولید می شود، ناشی می شود، که بسته به نوع مواد گیاهی که استفاده می شود دارد. این کاتالیزورها به کربوهیدرات های پیچیده خورانده می شوند،مثل شکر و سلولز بیرونی و دی اکسید کربن در فرایند از بین می روند. این آنزیم ها گران هستند اگر چه حدود ۲۰ سنت برای هر گالن اتانول خالص می باشد. {منبع: کمیسیون تجاری فدرال## اضافه بر این فرایند تخمیر سلولز با مخمر یک آنزیم متفاوت نیاز دارد که این هم هزینه را بالا می برد. در سال ۲۰۰۶، متخصص ژنتیک گیاه، آلبرت (Albert Kausch) گفت که با همین روش جاری کشت و برداشت، هزینه هر گالن اتانول سلولزی ۲.۷۰ $ می شود که باز هم ارزانتر از بنزین می باشد. اما او معتقد است که می شود تا حدود ۱$ در هر گالن هم برسیم. {منبع: Newswise## اتانول E۸۵ به سرعت در حال فراگیر شدن در پمپ های بنزین می باشد. با بهینه سازی این نوع سوخت، میتوان قیمت آن را تا ۱ دلار برای هر گالن کاهش داد. یکی از راه های کاهش این هزینه چشمگیر، گسترش دادن آنزیم ارزانتر و پیدا کردن یک آنزیم واحد که هم سلولز را بشکند و هم اتانول را مخمرسازی کند. یکی دیگر از مسائل که با آن روبه رو هستیم بردن آن از پالایشگاه به ایستگاه سوخت می باشد. اتانول شدیداً خورنده می باشد و نمی شود توسط خط لوله همان طوری که نفت و بنزین حمل می شوند، حمل شود. بدین معنی است که باید توسط کامیون ها حمل شود که هم به هزینه محصول اضافه می کند و هم نسبت انرژی را کاهش می دهد،به خاطر اینکه که کامیون های بزرگ نفت کش(کشتی های نفت کش) سوخت فسیلی زیادی نیاز دارند تا اتانول را برای توزیع، حمل و نقل کنند. مایکل ونگ می گوید که چالش های توزیع اتانول تا حدودی، توسط سیستم های راه آهن غلبه می شود تا آن را تا دورترین نقاط ممکن حمل کنند. او همچنین می گوید، هنگامی که شما آن را در میدوست (منطقه ای در ایالات شمالی ایالات متحده از غرب اهایو تا کوه های راکی:Midwest) پالایش می کنید و قصد انتقال آن به غری را دارید، مسئله موجود حمل و نقل آن می باشد. شما باید از راه آهن استفاده کنید. دیگر مسئله موجود برای اتانول علف جایگزین(switchgrass) که با آن مواجه ایم، مقادیر زمین های موجود برای کشت آن می باشد.تحقیقات دانشگاه تنزی(Tennessee) به این نتیجه رسیده که ایالات متحده سالیانه می تواند ۱۵۳ میلیون تن علف جایگزین(switchgrass) خشک همراه با پس مانده محصول-موادی که بعد از برداشت محصول باقی می مانند مثل ساقه ها و دانه ها- به عنوان ساقه مغذی اتانول تولید کند. این تحلیل نشان می دهد، به این نتیجه می رسیم که حدود ۵.۳ درصد کاهش در مصرف بنزین در ایالات متحده خواهیم داشت. احتمالاً تحقیقات و تکنولوژی آنزیم می تواند بر این موانع غلبه کند.
جیسون گرامت از کمیسیون ملی ##### گذاری انرژی (NCEP) پیشنهاد می کند گسترش رگه های علف جایگزین(switchgrass) را که می تواند بازده تولید هر تن در جریب فرنگی را افزایش دهد. با افزایش بازده تولید اتانول حدود یک- سوم، معادل با دو برابر کردن بازده همه وسیله ها در آمریکا می باشد. قطعاً پول هم می تواند بر این موانع غلبه کند. هم کمپانی های انرژی و هم گروه های تحقیقاتی برداشت محصول برای امکانات و تسهیلات اتانول سلولزی پول خرج کرده اند. شرکت های مختلفی به دانشگاه ها و مراکز تحقیقات زیادی پول دادن تا تحقیقات خود را در مورد این سوخت تکمیل کنند. با این مقادیر پولی که به پای تحقیقات اتانول سلولزی ریخته شده است و بیشتر از این هم در راه است - البته بدون حمایت و طرفداری عموم - با این اوصاف تصور کردن آن برای چند دهه ی بعد دشوار نیست.روزی اتانول اصلی علف جایگزین(switchgrass) باک ماشین های ما را پر خواهد کرد. اما علف جایگزین(switchgrass) همچنان مشکلات خودش را دارد و شک برانگیز می باشد.
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
ارسالها: 160
#80
Posted: 19 Apr 2013 17:51
کاویتاسیون چیست
كاويتاسيون پديده اي است كه در سرعتهاي بالا باعث خرابي و ايجاد گودال مي گردد . گاهي در يك سيستم هيدروليكي به علت بالا رفتن سرعت'فشار منطقه اي پائين مي ايد و ممكن است اين فشار به حدي پائين بيايد كه برابر فشار سيال در آن شرايط باشد و يا در طول سرريز يا حوضچه خلاءزايي در اثر وجود ناصافيها و يا ناهمواريهاي كف سرريز خطوط جريان از بستر خود جدا شده و بر اثر اين جداشدگي فشار موضعي در منطقه جداشدگي كاهش يافته و ممكن است كه به فشار بخار سيال برسد . در اين صورت بر اثر اين دوعامل بلافاصله مايعي كه در آن قسمت از مايع در جريان است به حالت جوشش درامده و سيال به بخار تبديل شده و حبابهايي از بخار بوجود ميايد . اين حبابها پس از طي مسير كوتاهي به منطقه اي با فشار بيشتر رسيده و منفجر ميشود و توليد سر وصدا مي كند و امواج ضربه اي ايجاد مي كند و به مرز بين سيال و سازه ضربه زده و پس از مدت كوتاهي روي مرز جامد ايجاد فرسايش و خوردگي ميكند . تبديل مجدد حبابها به مايع و فشار ناشي از انفجار آن گاهي به ١٠٠٠ مگا پاسكال ميرسد .
از انجايي كه سطوح تماس اين حبابها با بستر سرريز بسيار كوچك مي باشند نيروي فوق العاده زيادي در اثر اين انفجارها به بسترهاي سرريز ها و حوضچه هاي آرامش وارد مي كند . اين عمل در يك مدت كوتاه و با تكرار زياد انجام مي شود كه باعث خوردگي بستر سرريز مي شود و به تدريج اين خوردگيها تبديل به حفره هاي بزرگ مي شوند . اين مرحله را :
مي نامند . Cavitation erosion or cavitation pitting
در سرريز هاي بلند چون سرعت سيال فوق العاده زياد مي باشد 'در نتيجه نا صا فيهاي حتي در حد چند ميليمتر هم مي تواند باعث ايجاد جدا شدگي جريان شود . هر نوع روزنه با برامدگي تعويض ناگهاني سطح مقطع هم مي تواند باعث جدايي خطوط جريان شود . اين پديده معمولا در پايه هاي دريچه ها بر روي سرريز ها'در قسمت زير دريچه هاي كشويي و انتهاي شوتها رخ دهد .
شرايطي كه موجب كاويتاسيون مي گردد اغلب در جريانهاي با سرعت بالا پديد مي ايد . بطور مثال سطح آبروي سريز كه ٤٠ تا ٥٠ متر پايين تر از سطح تراز آب مخزن مي باشد بطور حاد در معرض خطر كاويتاسيون قرار دارد . پديده كاويتاسيون در جريانات فوق اشفته در پرش هيدروليكي در مكانهايي مثل حوضچه هاي خلاءزايي مشكلات فراواني ايجاد مي كند .
صدمه كاويتاسيون به سازه هاي طراهي شده براي سرعتهاي بالا و در سد هاي بلند و سرريزهاي بزرگ يك مشكل دائمي است .
فاكتورهاي موثر در پديده كاويتاسيون :
در طي حداقل ٢٠سال تجربه و بررسي عملكرد سرريزها ( شامل مدل و آزمايش بر روي پروتوتيپ ) اين طور نتيجه گيري شده كه كاويتاسيون در اثر عملكرد مجموعه اي از عوامل و شرايط است . معمولا يك عامل به تنهايي براي ايجاد مسئله كاويتاسيون كافي نيست ولي تركيبي از عوامل هندسي و هيدروديناميكي و فاكتورهاي وابسته ديگر ممكن است منجر به خسارت كاويتاسيون گردد .
از مهمترين عواملي كه مي توانند در اين زميه ممكن است دخيل باشند مي توان به موارد زير اشاره كرد :
١- عوامل هندسي : كه شامل موارد زير مي شود .
الف : ناهمواريهاي سطحي سرريز'خصوصا برامدگيها و فرورفتگيهاي موضعي
ب- شكافهاي دريچه هاي كشويي و پايه هاي دريچه هاي قطاعي
piers ج- ستونها
د- درزهاي ساختماني
Flow spitter & deflector ه-جدا كننده جريان ودفلكتورها
Ports of ducts & pipe و- دهانه مجاري و لوله
Change of water passage shape ز- تغير در شكل عبور جريان
Misalinment of conduit ح- انحنا يا انحراف در مسير جريان در آبراهه
٢- عوامل هيدروديناميكي :
الف- دبي مخصوص
ب – سرعت جريان
ج - عملكرد دريچه
د- توسعه لايه مرزي
٣- عوامل متفرقه :
الف- انتقال حرارت در طي فروريختن
ب- درجه حرارت آب
ج- تعداد واندازه حبابهاي درون آب
Diffusion of air د- پراكندگي هوا
ما زنده به آنیم که آرام نگیریم
صفحه 8 از 11