ارائه یک مدل ریاضی به منظور بررسی اثر گیاھان در پاکسازی خاک ھای آلوده – شیمی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:104
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

ارائه یک مدل ریاضی به منظور بررسی اثر گیاھان در پاکسازی خاک ھای آلوده – شیمی

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فھرست

چکیده ……………….١

مقدمھ……….٢
فصل اول: گیاه خاک درمانی …………..۴

١-١ تاریخچھ……….۵
٢-١ گیاه خاک درمانی چیست؟……..۶
١-٢ -١ مزایا و معایب فرآیند فیتورمیدیشن…………١٢
٣-١ انواع روشھای فیتورمیدیشن………….١٣
١٣…………….Phytoaccumulation ١- ٣-١
١٣…………..Rhizofihration١- ٣-٢
١۴……..Phytostabilization ١- ٣-٣
١۴…….. Rhizodegradation ١- ٣-۴
١۴…….. Phytodegredution ١- ٣-۵
١۵………Phytovolatization ١- ٣-۶
۴-١ مروری بر متون……………..١٧
١-۴ -١ مدل چیو و ھمکاران………١٧
١-١ -۴-١ نمای کلی……….١٧
٢-١ -۴-١ مبنای تکنیکی…………..١٨
٣-١ -۴-١ مزایا و محدودیت ھا…………….١٩
٢-۴ -١ مدل رایان و ھمکاران (١٩٨٨)……………٢٠
١-٢ -۴-١ نمای کلی……….٢٠
٢-٢ -۴-١ مبنای تکنیکی…………..٢١
٣-٢ -۴-١ورودی ھای مورد نیاز ………….٢٢
۴-۴ -٢-١مزایا و محدودیتھا……….٢٢
۵-۴ -١ تراپ و ماتیس……………..٢٢
١-۵ -۴-١ نمای کلی……….٢٣

٢-۵ -۴-١ مبنای تکنیکی…………..٢٣
٣-۵ -۴-١ ورودی ھای مورد نیاز …………٢۴
۴-۵ -۴-١ مزایا و محدودیت ھا…………….٢۴
فصل دوم: عوامل مھم در فرآیند گیاه خاک درمانی…..٢۵

١-٢ انتقال آب در خاک……………٢۶
١-١ -٢ کلیات………………٢۶
٢-١ -٢ ارائھ مدل ریاضی…………٣٠
١-٢ -١-٢ جذب آب توسط ریشھ……………٣٢
٢-٢ -١-٢ مدل پخش ریشھ ………..٣٣
٢-٢ نقش میکروارگانیسم ھا در تجزیھ ……٣۵
١-٢ -٢ انواع میکروارگانیسم ھا …………..٣۶
٢-٢ -٢ نقش میکروارگانیزم ھا در کاھش مسمومیت گیاھی………..٣۶
فصل سوم : ارائھ مدل ریاضی……….۴٢

مقدمھ………………۴٣

١-٣ انتقال جرم مواد آلوده در منطقھ ریزوسفر……۴۴
٢-٣مدل ریاضی برای موازنھ جرم مواد در قسمت ریشھ گیاه……..۴۶
١ -٢-٣ اثر متقابل ریشھ – خاک در نقل و انتقال مواد آلوده………..۴٩
٢-٢ -٣ انتقال از ریشھ بھ دیگر قسمتھای گیاه ……..۵٢
٣-٣ مدل ریاضی برای موازنھ جرم مواد در قسمت جوانھ گیاه……۵۴
۴-٣معرفی خاک و مواد آلوده کننده ……….۵٧
فصل چھارم: بحث و بررسی بر روی نتایج…………..۶٢

١-۴ اثر خصوصیات شیمیایی متفاوت در ماده آلوده کننده………….۶٣
٢-۴ اثر جذب ……………..۶۶
٣-۴ اثرکاھشی در گیاھان…………٧٠
۴-۴ پاسخ کاھش مواد آلوده بوسیلھ گیاھان و میکروارگانیزم ھا…..٧۵
فصل پنجم: نتیجھ گیری و پیشنھادات ………..٨٠

پیوست …………….٨۴

فھرست منابع فارسی………٨٧

فھرست منابع لاتین………..٨٨

واژه نامھ ………….٩٠
٩٢………… Abstract

چکیده
رفع برخی از آلودگیھای خطرناک نظیر فلزات سنگین، ترکیبات نفتی، مواد رادیو اکتیو و حلالھای صنعتی از خاک با کمک گیاھان, از جملھ روشھای پاکسازی است کھ استفاده از آن بھ دلایل مختلف روبھ تزاید است. علل اقبال عمومی بھ فرآیند مذکور عبارتند از: عدم وجود ھرگونھ اغتشاشی در محل، عدم وجود آلودگی ھای ثانویھ نظیر آلودگی ھای صوتی، عدم نیاز بھ تکنیک -ھای پیچیده مھندسی برای پیاده سازی، با صرفھ بودن بھ لحاظ اقتصادی و قابلیت استفاده برای گستره وسیعی از آلودگی ھا. با وجود آنکھ در این راستا کوششھای آزمایشگاھی و تجربی زیادی صورت پذیرفتھ است، ولی متاسفانھ علیرغم اھمیت بالای مفاھیم نظری و تئوری این پدیده، کمتر از این جنبھ بدان پرداختھ شده است. متن حاضر تلاشی در راستای بررسی مفاھیم تئوری و ریاضی پدیده گیاه خاک درمانی می باشد. در ابتدا، مفاھیم اولیھ و اصول کلی آن بصورت گذرا مطرح می گردد. در این بخش ھمچنین بھ مکانیزم ھای حاکم اشاراتی شده است. مدلھای موفق با تلفیق معادلات پیوستگی و بقای جرم و اعمال فاکتورھای مرتبط با گیاه و میکروارگانیسم ھا در معادلات مذکور، روابطی را پدید آورده کھ از طریق روشھای حل عددی و تحلیلی امکان پیش بینی ھای دقیق کھ با مقادیر تجربی انتشار آلودگی مطابقت دارد, فراھم آورد. در پایان این این پژوھش با تغییر بعضی از پارامترھای تاثیر گذار در خاک سعی شد تا اثر انھا برروی کاھش مواد آلوده در خاک مورد بررسی قرار گیرد.
با افزایش اثر جذب, سرعت انتقال جرم بین خاک و ریشھ, سرعت رشد ماکزیمم و میانگین حجم آب جذب شده میزان غلظت مواد آلوده در ریشھ و ساقھ گیاه افزایش می یابد. ھمچنین با افزایش میزان کربن آلی موجود در خاک و میزان غلظت بیومس میکروبی, غلظت مواد آلوده در گیاه کاھش می یابد. در ادامھ عواملی کھ برروی غلظت بیومس میکروبی در خاک تاثیر دارند ھمانند استرس دمایی و اثر سوبسترای اضافی در خاک نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از افزایش این تغییرات, کاھش میزان بیومس میکروبی و افزایش غلظت مواد آلوده در خاک می باشد.
کلمات کلیدی: مدل ریاضی، زیست گیاه پالایشی، پالایش خاک، حل عددی

مقدمه
فیتوریمیدیشن و یا گیاه پالایشی بھ صورت بکارگیری گیاھان سبز جھت زدودن، ذخیره و مجتمع کردن و یا تجزیھ آلاینده ھای آلی از خاک تعریف می شود. برخی گیاھان قادر بھ تاثیر بر آلاینده ھا جھت جذب آنھا بھ درون سیستم آوندی عروقی خود بوده و برخی دیگر، ترکیبات مذکور را تجزیھ نموده و یا آنھا را بھ ترکیبات متابولیزه شده کمتر سمی تغییر شکل می دھند. اخیرا گیاھانی کشف شده اند، کھ با جذب آلودگی توسط ریشھ ھا، آنھا را درون ساختار سلولی و یا برگ و میوه ذخیره می کنند. آخرین سرنوشت مکمل تبخیر شدن و رھایی درون اتمسفر می باشد[ ١٧] .
ریشھ ھای گیاھان قادر بھ ترشح آنزیم ھایی ھستند کھ انواع و فعالیت میکروبی را افزایش می دھند.
ریزوسفر (ناحیھ از خاک کھ ریشھ را احاطھ کرده است) مقادیر بسیار افزایش یافتھ ای از جمعیت ھای میکروبی را در مقایسھ با خاک فاقد گیاه در خود دارا می باشد. ترشحات ریشھ ھای آزاد شده توسط گیاه و ترکیب فیزیکی و شیمیایی ناحیھ ریزوسفر از جملھ ویژگیھای یک گیاه می باشد. گیاھان مختلف عامل حمایت و تامین جمعیت ھایی از میکروارگانیسم ھا ھستند کھ خود ویژگیھای تجزیھ کنندگی خاص خود را نسبت بھ یک آلاینده دارا می باشند. در نتیجھ ازریابی عملکرد و گونھ ھای مختلف گیاھی در خاکھایی با مواد آلی خطرناک آلوده شده اند، بسیار حائز اھمیت است.
با وجود آنکھ تاکنون تحقیقات تجربی زیادی در این زمینھ صورت گرفتھ ولی بھ علت پیچیدگی ھای موجود کمتر بھ بحثھای مدلسازی و ریاضی آن توجھ شده است ممکن است در نگاه اول روش تجربی از دقت بالاتری برخوردار باشد ولی با توجھ بھ تنوع گیاھان مورد استفاده، تنوع آلاینده ھای موجود در خاک، تنوع نوع خاک ھر محل و نیز تنوع روشھایی کھ بوسیلھ آن گیاھان باعث کاھش غلظت انواع آلاینده ھا در خاک می گردند، در موارد بسیار نادری می توان از نتایج تجربی بدست آمده برای یک آزمایش، برای سایر مکانھای آلوده شده استفاده نمود.
ارائھ یک مدل ریاضی با امکان تغییر در پارامترھا و متغیرھای تجربی علاوه بر آنکھ بھ درک بھتر این پدیده کمک خواھد نمود، می تواند بھ پیش بینی رفتار این پدیده در سایر مکانھا، کمک شایانی بنماید. بھ منظور استفاده از گیاھان در تصفیھ خاک بطور عملی، می بایست مکانیزم انجام فرآیند بررسی، و با نتایج تجربی مقایسھ گردند.
در متن حاضر ابتدا نگاھی گذرا بھ اصول این روش خواھیم داشت. تعاریف و تاریخچھ مختصری جھت آشنایی خواھد آمد و در ادامھ بھ موضوع اصلی یعنی مدلسازی ریاضی آن پرداختھ خواھد شد.
بخشھای برنامھ نویسی و حل عددی معادلات با استفاده از Matlab نوشتھ شده اند کھ در قسمت ضمائم آورده شده اند.در تمامی مراحل مدلسازی و برنامھ نویسی این نکتھ مد نظر بوده است کھ تمامی پارامترھای ھندسی، پارامترھای مربوط بھ آلاینده ھا، پارامترھای مربوط بھ خاک ،پارامترھای مربوط بھ ریشھ و … قابل تغییر بوده و در نتیجھ مدل ارائھ شده برای طیف وسیعی از گیاھان، آلاینده ھا و مناطق و شرایط مختلف قابل تعمیم است.

نتیجه گیری و پیشنھادات

در این تحقیق از مدل گیاه دو قسمتی برای پاکسازی خاکھای آلوده بوسیلھ گیاھان استفاده شده است. نتایج نشان می دھد میزان جذب مواد آلوده در گیاه بھ خصوصیات خاک ھمانند کربن آلی خاک و خصوصیات فیزیکی- شیمیایی مواد آلوده مثل ضریب جزئی آب- اکتانل وخصوصیات گیاھان مختلف بستگی دارد. در این مدل اگرچھ از دو ماده TNT و PAH استفاده شده است ولی می توان از مواد آلوده دیگری نیز کھ الگوی کمیت آلودگیشان ھمانند این دو ماده می باشد استفاده کرد. جرم حل شده مواد آلوده در فاز آبی کھ بھ عنوان فعالیت زیستی تعریف می شود,فاکتور بسیار موثر برروی مواد آلوده می باشد کھ از نتایج شبیھ سازی بدست آمده است. خصوصیات فیزیکی- شیمیایی مواد شیمیایی و خاک از خصوصیات اصلی ھستند کھ تعیین کننده فعالیت زیستی در خاک می باشند. فعالیت زیستی ھنگامی افزایش پیدا می کند کھ مقدار غلظت مواد آلوده در فاز جامد خاک کاھش پیدا کند و در ریشھ و جوانھ گیاه افزایش یابد. ضریب جزئی آب- اکتانل یکی از مھمترین پارامترھا می باشد کھ نھ تنھا تعیین کننده مقدار فعالیت زیستی مواد الوده می باشد بلکھ نشان دھنده میزان تمایل مواد الوده بھ داخل ساقھ و ریشھ گیاه نیز است. اگر مواد آلوده ضریب جزئی آب-اکتانل بزرگتری داشتھ باشد مواد شیمیایی تمایل بھ جذب در خاک را داشتھ,در نتیجھ غلظت مواد آلوده در فاز آبی و ھمچنین فعالیت زیستی کم می باشند. اگر ضریب جزئی آب- اکتانل افزایش یابد توانایی مواد آلوده برای عبور از سلولھای پلاسمای چربی افزایش می یابد. این نظریھ حاکی این مطلب است کھ حتی اگر مقدار مواد الوده در فاز آبی کم باشد ریشھ گیاه قادر بھ جذب مقدار قابل محسوسی از مواد آلوده بھ داخل خود می باشد.
انتقال مواد آلوده بھ داخل جوانھ گیاه ھمانند فعالیت زیستی بھ مقدار حلالیت مواد آلوده در فاز آبی بستگی دارد. ھمانطور کھ قبلا گفتھ شد خصوصیات خاک نیز از پارامترھای مھم تاثیر گذار برروی آلودگی گیاھان می باشد بھ عبارتی اگر خاک, مقدار کربن آلی بزرگی داشتھ باشد بیشتر مواد الوده تمایل بھ جذب در فاز جامد خاک را خواھند داشت واین عمل باعث می شود کھ مقدار مواد الوده در فاز ابی کاھش پیدا کرده در نتیجھ مواد کمتری بھ داخل ریشھ گیاه راه پیدا میکنند.
خصوصیاتی کھ تعیین کننده نرخ جذب مواد الوده از فاز جامد خاک می باشند, معرف فعالیت زیستی در خاک غیر اشباع نیز می باشند.
از عوامل بسیار مھم دیگر در فرآیند گیاه خاک درمانی نقش میکروارگانیزمھا در کاھش مواد آلوده می باشد. اگر پارامترھایی ھمانند غلظت میکروبھا, نرخ رشد مخصوص ماکزیمم و سوبسترای اضافی افزایش یابد غلظت موادآلوده در گیاھان کاھش می یابد. با افزایش فعالیت میکروبی میکروارگانیزم ھا باعث کاھش شدیدی در مواد آلوده خاک می شوند و فعالیت زیستی در خاک کاھش می یابد. لذا بھ طور پیوستھ غلظت در فاز آبی خاک کم می شود و نقش جذب مواد آلوده بوسیلھ گیاھان نادیده گرفتھ خواھد شد.
نتایج نھایی کھ می توان ازاین مقولھ بدست آورد شامل موارد ذیل می باشد:
• مدل ریاضی بدست آمده در متن حاضر علاوه بر کمک بھ درک بھتر فرآیند گیاه خاک پالایشی, می تواند عملا در بررسیھای مھندسی مورد استفاده قرار گیرد.
• در مدلسازی ریاضی فرآیند, در نظر گرفتن طبیعت گیاه مورد استفاده, از جملھ رشد, طول عمر و… از فاکتورھای اساسی بھ منظور بدست آوردن یک مدل منطبق با واقعیت خواھد بود.
• حضور ریشھ گیاھان اثر بسزایی در تعیین میزان رطوبت و در نتیجھ حرکت آب در محیط خاک دارا می باشد
• فاکتورھای بیولوژیکی نقش زیادی در تعیین میزان غلظت نھایی ھیدروکربن در خاک دارند.
فرآیند گیاه خاک درمانی مخصوصا در سالھای اخیر بسیار مورد توجھ قرار گرفتھ است. از دلالیل این امر پایین بودن نسبی قیمت آن در برابر سایر فرآیندھای پالایش خاک می باشد. ولی کم توجھی بھ جنبھ ھای تحلیلی مسالھ, ھمواره بدان بھ دیده تردید نگاه شده و جھت انجام عملی آن, وقت و ھزینھ زیادی صرف آزمایشھای تجربی و حدس و خطا در آن شده است. بسیار پیش آمده است کھ محل آلوده را مورد فرآیند گیاه پالایشی قرار داده اند ولی پس از مدت کوتاھی, بھ علت مرگ بسیار زیاد گیاھان و عدم توانایی آنھا در پاکسازی محل, با وجود آنکھ در آزمایشگاه و تحقیقات اولیھ خلاف این مسالھ بھ اثبات رسیده بود, پروژه بھ حالت تعلیق در آمد. یکی از دلایل مھم این امر در نظر نگرفتن شرایط واقعی و عدم وجود نگاھی تحلیلی بھ این فرآیند بوده است.
شاید نتیجھ اصلی کھ از بحث حاضر می توان بدست آورد آنست کھ با بررسی جزئیات فرایند گیاه خاک پالایشی و با نگاھی تحلیلی بھ آن, بھ جای آنکھ بھ این فرآیند با دیدی مجھول و بصورت یک بلوک بستھ نگاه کنیم, با استفاده از شواھد موجود و امکاناتی کھ در علم مھندسی شیمی در اختیار ما می گذارد, می توانیم آن را از دیدگاه منطقی و تحلیلی مورد نظر قرار داده و بدین وسیلھ با دیدگاھی گسترده تر بھ طراحی فرآیندھای مرتبط بپردازیم.
بحث حاضر می تواند بھ عنوان ملاکی برای تعیین فاکتورھای مورد نیاز تجربی در بررسی فرآیند گیاه خاک درمانی مورد استفاده قرار گیرد. با توجھ با نتایج موجود می توان آزمایشی را طراحی نمود کھ بھ بدست آوردن نتایج نھایی معادلھ انتقال جرم مورد بحث منجر شده و انطباق نتایج تجربی با بحث حاضر با دقت بیشتری مورد مطالعھ قرار گیرد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط