عنوان پایان‌نامه
بررسی میدانی اثر ساقه حرا بر جذب فیزیکی لکه نفتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2079;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69352
- تاریخ دفاع
- ۱۴ تیر ۱۳۹۴
- دانشجو
- صادق پرتانی
- استاد راهنما
- رضا غیاثی
- چکیده
- لکه نفتی پس از رسیدن به ساحل، اولیین گام شروع اثرات خود را با تماس خود با رسوبات و پوشش گیاهی ساحل آغاز می‌کند. در سواحل دارای پوشش گیاهی حرا (مانگرو)، لکه نفتی می‌تواند در مدت زمان کم توسط اندام‌های مختلف پوشش گیاهی حرا جذب شود. در این رساله به میزان جذب فیزیکی یا به عبارت دیگر میزان جذب نفت در کوتاه مدت توسط اندام ریشه هوایی پوشش گیاهی ساحلی حرا پرداخته شده است و تلاش شده تا یک سانحه نفتی دور از ساحل در زمان رسیدن به ساحل مدلسازی فیزیکی شده و میزان جذب فیزیکی کوتاه مدت نفت خام توسط ریشه‌های هوایی حرا در مدل‌های طبیعی فیزیکی در کوتاه مدت مورد بررسی قرار گیرد. این تحقیق بر مطالعات میدانی و آزمایشگاهی استوار است. مطالعات میدانی در سواحل حاشیه استان بوشهر در شمال خلیج فارس و در ناحیه پارک ملی خلیج نایبند انجام شده است. مطالعات میدانی با روش طراحی آزمایش‌ها (DOE) به روش عاملی انجام و تحلیل شده است. مطالعات میدانی به گونه‌ای انجام شد که هریک از آزمایش‌ها در قالب تناظر و تشابه حداکثری یک سانحه نفتی واقعی باشد. متغیر مورد سنجش، میزان نفت استخراج شده است که با عنوان محتوی نفتی قابل استخراج (EOC) در این رساله معرفی شده است. سنجش‌های آزمایشگاهی با روش استخراج (Soxhlet) انجام و در نمونه‌هایی با استفاده از روش‌های کروماتوگرافی نیز اندازه‌گیری شده‌اند. جهت بررسی شرایط اقلیمی، آزمایش‌ها در دو فصل بهار و زمستان انجام شده است. در این تحقیق تأثیرات مستقل وضعیت جوی مانند حضور باد، شب یا روز، محیط باز یا بسته بر تغییرات مشخصات فیزیکی نفت خام مورد استفاده نیز بررسی شده است. همچنین آزمایش‌های انفرادی برای افزایش دقت سنجش‌های آزمایشگاهی EOC نیز انجام شده است. برخی از آزمایش‌های تکمیلی شامل بررسی میزان رطوبت، مروفولوژی سطح پوسته با استفاده از Contanct Angle، SEM و BET (برای بررسی احتمال نفوذ)، تغییرات چگالی و آلومتری ریشه‌های هوایی، فرار هیدروکربن‌ها در شرایط مختلف، بررسی مقدار استخراج جرم مشخص نفت، بررسی حلال‌های مختلف در دسترس و زمان ماند یا زمان استخراج بهینه می‌باشند که می‌تواند ضمانت افزایش دقت و کاهش خطا را درپی داشته باشند. عوامل مورد بررسی شامل حضور نور آفتاب یا وضعیت زمانی روز و شب، زمان تماس، میزان نفت رسیده به ساحل و شرایط فصلی (زمستان و بهار) بوده است. در این میان زمان تماس و غلظت بیشترین اثر را داشته است. میزان جذب فیزیکی در کوتاه‌مدت در فصل زمستان با توجه به کمتر شدن میزان تبخیر بیشتر شده است. نتایج نشان‌دهنده پایین‌بودن اثر نور خورشید در یک فصل بر میزان جذب در کوتاه مدت است. در مجموع رابطه اصلی بین عوامل اصلی شناخته شده با استفاده از نمودارهای پاراتو استخراج شده است. این رابطه شامل عوامل مؤثر بر میزان نفت جذب شده می‌باشد که با انجام آزمایش‌های میدانی تحقیقات آینده در سایر نقاط جهان قابل تعدیل و تعمیم می‌باشد. رابطه برآورد جرم نفت جذب شده در کوتاه مدت نیز در شرایط آزمایش استخراج شده است. رابطه استخراج شده بر مبنای نسبت جرمی پوشش گیاهی می‌باشد. بررسی مختصر آلومتری ریشه‌های هوایی منطقه مورد مطالعه تکمیل کننده مقدار خروجی رابطه می‌باشد. این رابطه جرم نفت جذب شده توسط ریشه‌های هوایی در کوتاه‌مدت را می‌تواند برآورد کند. دامنه کاربرد و اعتبار رابطه با توجه به سنجش‌های اندازه‌گیری شده می‌تواند در شرایط جزرومدهای با نوسانات مشابه خلیج فارس در دمای 20 تا 40 درجه سانتیگراد، رطوبت 30 تا 75 درصد، با ریشه‌های هوایی با قطر متوسط 5 تا 6 میلیمتر و ارتفاع متوسط 6 تا 8 سانتیمتر درنظر گرفته شود. رابطه ارائه شده می‌تواند جرم کلی نفت را با داشتن مشخصات آلومتری زیستگاه و میزان نفت رسیده به ساحل در دو سطح مورد بررسی ارائه دهد. با کاربرد معادله استخراج شده برای زمان تماس 12 ساعت متوسط جرم آلودگی نفتی محاسبه شده برای یک هکتار، بیش از نیم تن برآورد می‌شود. در واقع با درنظر گرفتن جرم 140 کیلوگرم برای هر بشکه نفت خام، می‌توان جذب یا به عبارتی ظرفیت نگهداشت حدود 5/4 بشکه نفت را توسط ریشه‌های هوایی ساحلی انتظار داشت که مقدار قابل توجی در مدیریت حفاظت سواحل می‌باشد. توسعه جنگل‌های حرا خود می‌تواند یک عامل حفاظت سواحل در مقابل لکه نفتی ناشی از سوانح نفتی باشد. همچنین مقدار قابل توجهی از نفت که توسط ریشه‌های هوایی حرا جذب می‌شود، در واقع از بازگشت مجدد و سریع آن به دریا جلوگیری می‌کند.
- Abstract
- This research consider Mangroves’ pneumatophores as one important oil slick absorbent in short time at coastal zones based on field studies and laboratary measurments. Factorial experimental design was conducted via 3 factors in two levels for each in two seasons (spring and winter) separately. Experiments were carried out in the north coastline of Persian Gulf where is one the mentioned species habitat in the Nayband Natural National Park of Iran. Persian Gulf plays as one of main oil and gas resources in the Middle East and world. Experimental evidences on the studied blocks are investigated accurately and different experimental analysis and statistical analysis. Results discovered that the main effective factors which can raise the consequences damages of oil spill in the mangroves habitat through first part of oil absorption on the pneumatophores. Experimntal dependent variation is defined as Extractable Oil Content (EOC). Laboratary measuments were caried out by Soxhlet extraction method and in some amples were controled by Gas Cromtography (GC). Field experiments were implemented in two seasons in order to investigation of weather condition. The study and experiment were conducted in Nayband Natural National Park coastline at the south-east coastline of Bushehr province at the north of Persian Gulf since high oil contamination risk of it. Different concentrations (2 types) in different retention times (2 time periods) represented treatments. Therefore there were 2 blocks for each of three treatments in this research for each sunlight situation (day and night separately were investigated). There is no different reaction in high concentration at spring day’s tests weather in half period time of tidal wave (LH) or full period time of tidal wave (LL). It seems considered concentration levels (Variation in Concentration Factor) have significant effects on absorption of oil content. Spring tests on LL contact time have more absorption. It may be due to climate condition and less variation in temperature and wind. However little absorption is appeared in low concentration (CL) of oil release. Also alternatively more absorption comes with retention time (LL). Results represent the significant factors in oil absorption while an oil slick coming up toward the mangroves’ habitat via tidal long waves. It supported that day or night may have negligible effects on oil absorption amount but the concentration has significant effects. This approach demonstrated that the major fraction of oil content would happen in the complete tidal wave while sea surface rise from low water surface to high water surface. Retention time or contact time, which is representation of tidal waves, and its interaction with concentration level are two substantial factors have significant more effects weather oil slick touch the mangrove at night or day or in spring or winter. Resulta provided an emprical relation equation to estimate aount of adsorped oil by Mangroves’ pneumatophores due to an oil spill during tidal wave fluctuation. It will support coastal zone protection acts by develpoing Mangrove forests.
