عنوان پایان‌نامه
تأثیر کشند قرمز بر کیفیت آب خروجی واحدهای نمک زدایی و ارائه راهکارهای ارتقا کیفی آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -منابع آب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1486;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76996
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- المیرا مهین عبدالله زاده
- استاد راهنما
- عبدالرضا کرباسی
- چکیده
- در سالهای اخیر گسترش جهانی پدیده شکوفایی پلانکتونی و همچنین مشاهده آن در آبهای خلیج فارس و دریای عمان شده و متعاقب آن بروز این پدیده باعث مرگ و میر بسیاری از آبزیان دریایی در این مناطق و همچنین معضلاتی در واحدهای نمک‌زدایی بوجود آورده است. در این مطالعه انواع گونه‌های مضر فیتوپلانکتونی عامل شکوفایی مضر جلبکی و فاکتورهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی متفاوت مانند نیترات و فسفات از مهمترین فاکتورهای محدود کننده رشد فیتوپلانکتونها و همچنین شوری، دما و اکسیژن محلول در ایستگاه‌های مختلف دریای عمان اندازه‌گیری و تغییرات آنها و همچنین مهمترین پارامترهای موثر بر کیفیت آب خروجی و عملکرد واحدهای نمک زدا در زمان وقوع پدیده شکوفایی بررسی شده است. در این تحقیق شاخص‌های تعیین وضعیت کیفی آب مانند OECD و TRIX با یکدیگر مقایسه شده‌اند. شاخص TRIX با توجه به پارامترهای شیمیایی و بیولوژیکی منطقه برای سواحل جنوب شرقی دریای عمان توسعه یافته است و مقدار میانگین 6 ماهه در هر ایستگاه از 24/5 تا 45/6 تغییر می‌کند که بطور متوسط هر چه به سمت شرق دریای عمان نزدیک‌تر می‌شود میزان این شاخص کاهش می‌یابد. میانگین این شاخص در ایستگاه پسابندر کمتر از سایر ایستگاه ها بوده و سایر ایستگاهها در وضعیت یوتروف و هایپرتروف می‌باشند که می‌تواند نشان دهنده آن باشد که نوع و میزان آلودگی تولیدی در آنها خصوصا دفع فاضلابهای شهری و صنعتی بیشتر است. میانگین ماهانه این شاخص در ایستگاه‌های نمونه برداری شده از 75/4 تا 6/6 متغیر است که بیشترین مقدار (6/6) مربوط به آخر شهریور و کمترین مقدار (75/4) نیمه اردیبهشت می‌باشد. مقدار آن در تابستان خصوصاً پس از پدیده مانسون در حال افزایش می‌یابد. از سوی دیگر چهار نوع گونه فیتوپلانکتون شناسایی شده عامل پدیده شکوفایی جلبکی که بیشترین میزان همبستگی با هر یک از پارامترهای نیترات، فسفات و کلروفیلa دارند نیز بررسی شده‌اند. جنسCochlodinium با کلروفیل a و جنس Prorocentrum با فسفات و کلروفیل a و جنس های Rhizosolenia و Leptocylindrus با نیترات دارای همبستگی هستند. بنابراین نتایج نشان دهنده این است که مواد مغذی و کلروفیل a منابع انتشار گونه‌های فیتوپلانکتونی بوده و علاوه بر اینکه عامل تغذیه‌گرایی منطقه هستند می‌توانند در شکل‌گیری پدیده شکوفایی جلبکی توسط این گونه‌ها خصوصاً گونه ککلودینیوم که فراوانی بالایی دارد، بسیار موثر باشند. از سوی دیگر در این تحقیق به منظور بررسی پراکندگی و کشیده شدن سلولهای مضر جلبکی پس از مشاهده این پدیده از مدول هیدرودینامیک MIKE 3-FM و مدول ECO Lab بمنظور شبیه‌سازی هیدرودینامیکی و کیفی آب و توزیع کلروفیل a در محدوده سواحل جنوب شرقی ایران استفاده شده است. مدل فرایندهای هیدرودینامیکی تابع سرعت و جهت باد، خصوصیات موج و جزر و مد منطقه بوده و علاوه بر این تاثیر عوامل مختلف فیزیکی و شیمیایی مانند کلروفیل نوع a، شوری، نیترات، فسفات، اکسیژن محلول و دمای آب که می‌توانند تراکم سلولهای فیتوپلانکتونی را تحت تأثیر قرار دهد، مدنظر قرار گرفته است. با توجه به مکان و زمان دقیق وقوع شکوفایی جلبکی، پراکنش سلولهای مضر جلبکی شبیه‌سازی شده است. پس از کالیبراسون مدل نتایج حاصل از شبیه‌سازی مدل با داده‌های اندازه‌گیری شده تغییرات کلروفیل نوع a عامل پدیده شکوفایی جلبکی در محل همخوانی مناسبی داشته و مدلسازی موفق به شبیه‌سازی جریانات از نظر هیدرودینامیکی و کیفی در منطقه مطالعاتی گردیده. جهت صحت سنجی مقدار خطای جذر میانگین مربعات برای مقادیر کالیبره شده و داده‌های میدانی کلروفیل a برابر با 016/0 به‌دست آمده که زیر 1/0 بیانگر آن است که دقت مدل بسیار بالا می‌باشد. همچنین RMSE برای تراز سطح آب 19/0 بوده که نشان دهنده دقت خوب مدل در مدلسازی هیدرودینامیکی می‌باشد. با توجه به مشاهدات عینی پراکنش گونهCochlodinium polykrikoides که برای اولین بار درآخر فروردین 1388 درنزدیکترین ایستگاه به تنگه هرمز مشاهده شده که در نیمه اردیبهشت به سمت ایستگاهای شرقی چابهار گسترش یافته است و این شکوفایی برای مدت دو ماه دوام داشت که با نتایج حاصل از مدلسازی پراکنش کلروفیل a عامل پدیده شکوفایی جلبکی در نرم‌افزار کاملاً مطابقت داشته لذا می‌توان از نرم‌افزار به منظور پیش‌بینی تراکم فیتوپلانکتونها و جهت پراکنش این پدیده در زمان اولین مشاهده استفاده نمود. در ادامه به دلیل ارتباط دریای عمان و خلیج فارس کل جریانات جزر و مد خلیج فارس و دریای عمان نیز مدلسازی شده است. نتایج نشان می‌دهد که جریانات جزر و مد خلیج فارس در مقایسه با جریانات جزر و مد دریای عمان از شدت بیشتری برخوردار هستند و مسئله حائز اهمیت بعدی افزایش دامنه جزر و مدی در خلیج فارس می‌باشد که می‌توان این مسائل را مرتبط با کاهش عمق خلیج فارس در مقایسه با دریای عمان و نیمه بسته بودن محیط خلیج فارس دانست لذا با توجه به این نتایج و پتانسیل بالای تغذیه‌گرایی در مناطق ساحلی جنوب ایران ناشی از دفع فاضلابهای شهری و صنعتی در این سواحل قطعا سرعت پراکنش و غلظت بیشتر فیتوپلانکتون‌های عامل شکوفایی جلبکی در این مناطق پیش‌بینی می‌گردد. در نتیجه موثرترین روشها با توجه به سه رویکرد پیشگیری، کنترل، کاهش شکوفایی اشاره می‌شود که با اخطار به موقع به مسئولین مدیریت تاسیسات نمک زدا به منظور استفاده از روشهای پیش تصفیه اصلاحی متناسب خصوصاً در واحدهای اسمز معکوس به بالا بردن کیفیت آب خروجی و ایجاد خسارت به ممبران‌ها جلوگیری نمود
- Abstract
- Harmful algal blooms (HABs) possess potential for extensive negative impacts to fisheries, coastal ecosystems, public health, and coastal economies in the recent years. Also Harmful algae can adversely affect the outputs of seawater reverse osmosis worldwide. In this study, a variety of harmful phytoplankton species leading to harmful algal bloom and chemical, biological and physical factors such as nitrate and phosphate are the most important factors limiting the growth of phytoplankton and also salinity, temperature and dissolved oxygen measured at different stations of Oman has been studied. In this study the status of water quality indices such as the OECD and TRIX are compared with each other. The average six-month value of TRIX varies from 5.24 to 6.45 and decreases (on average) as we approach the eastern part of the Oman Sea. Unfortunately all of the stations showed eutrophic and hypertrophic conditions due to discharge of wastewaters from urban and industrial sectors into the coastal waters. The highest and lowest values of TRIX index is observed in mid-September and early May, respectively. It should be pointed out that TRIX value increases during the summer, especially after the monsoon phenomenon. The four identified species of phytoplankton that are responsible for algal blooms include Cochlodinium, Prorocentrum, Rhizosolenia and Leptocylindus. Statistical analysis revealed a good correlation amongst these species with nitrate, phosphate, and chlorophyll a content of coastal waters. It can be inferred that nutrients and chlorophyll a can be very influential in the occurrences of algal blooms in coastal waters of the Oman Sea. This study intended to examine the dispersion and advection of harmful algal cells through hydrodynamic modules MIKE 3-FM and ECO Lab, which simulated the hydrodynamics and quality of water as well as the distribution of chlorophyll-a across the southeast coast of Iran. After calibration of the model, the results of simulation were adequately consistent with the measured data on variations of chlorophyll-a, i.e. the cause of algal bloom. In fact, the modeling was successful in simulation of currents across the Gulf of Oman in hydrodynamic and quality terms. For validation of model the root mean square error (RMSE) is used. RMSE of calibrated and field data for chlorophyll a values equal to 0.016, obtained under 0.1 indicates that accuracy is very high and also for water level equal to 0.19, which represents the accuracy of hydrodynamic model is good. Since the dispersion of Cochlodinium polykrikoides was first observed at mid-April 2009 in the nearest station to the Strait of Hormuz. The bloom spread toward eastern stations of Chabahar at mid-May and then persisted for two months. The results were consistent with those obtained through software modeling on the dispersion of chlorophyll-a, the major cause of algal boom. Given that the Gulf of Oman and the Persian Gulf are linked, the total tidal currents across the region were modeled. The results indicated that tidal currents tend to be stronger in the Persian Gulf than the Oman Sea. Additionally, the tidal range widens in the Persian Gulf, which can be associated with the lower depth of the Persian Gulf and its semi-enclosed environment. Given the results and the great eutrophication potential in southern coastal areas of Iran due to the disposal of municipal and industrial wastewater, the phytoplankton are expected to further disperse and concentrate, thus leading to greater algal bloom in the region. Ultimately, the most effective methods such as considering three approaches Prevention, Control, and Mitigation of Harmful Algal Blooms can be employed to provide on-time warning and prevent any adverse social and economic consequences especially to the authorities of desalination units corrective measures can be implemented in time in the pre-treatment system during the onset of an algal bloom.
