گزارشات انجام آزمایشات میكروبیولوژی محیطی

عنوان آزمایش : 1- جمع آوری و نگهداری نمونه های خاك

2 - تهیه لام های دفن شده در خاك

آشنایی با روش نمونه برداری، نگهداری و تهیه لام از خاك

میكرو بیولوژی و شیمی خاك حایز اهمیت می باشند كه بر اساس اصول صحیح جمع آوری و نگهداری كرده و آزمایش مورد نظر را انجام می دهیم نكته مهم اینكه خاك از جمله محیطهایی است كه حتی در یك محدوده معین ویژگیها و شرایط آن از نظر فیزیكی- بیولوژیك و شیمیایی با همدیگر فرق دارند. مثلاً در یك محدوده خاص مثل بلندی تپه در مقایسه با ارتفاع كم ویژگیهای متفاوت می باشد و حتی در یك باغچه كه به آن كود داده می شود جاهایی كه كود بیشتری دریافت كرده و یا كمتری دریافت كرده شرایط متفاوتی دارد، بنابراین تهیه این نمونه ها یا به منظور انجام آزمایشهایی میكرولوژی انجام می شود و یا آزمایشهای شیمیایی كه این دو تفاوتی كوچك از نظر جمع اوری و نگهداری دارند. برای نمونه برداری و جمع آوری از دستگاههای نمونه بردار خاصی آگلر استفاده می شود كه غالباً نوعی لوله نمونه برداری است كه طول و قطر مشخص دارد و جنس آن عموماً فلزی می باشد و ویژگی كه دارند روی سطح آنها مدرج شده است كه به منظور اندازه گیری از عمق مورد استفاده قرار می گیرد كه به شكل عمودی بر روی نقطه ای كه برای برداشت نمونه مشخص شده است قرار گرفته است و با فشار دادن دست یا فشارمكانیكی در خالك فرورفته تا عمق مورد نظر ازخاك پر می شوند و بعد محتویات آنها با یك ظرف ترجیحاً استریل یا یك كیسه پلاستیكی منتقل می شوند.

مرحله دوم نگهداری نمونه ها می باشد كه اگر مجبور به نگهداری شویم بایستی نمونه های جمع آوری شده در شرایطی كه از نظر دما و رطوبت تشابه زیادی با زمان برداشت نمونه دارند نگهداری شوند كه مثلاً در مورد نمونه های میكروبی دمای مشابه دمای برداشت نمونه  مناسب بوده كه فعالیت میكرو ارگانسیم ها را كند می كند در مورد آزمایشهای شیمیایی روشهایی مانند منجمد كردن و خشك كردن برای نگهداری مورد نظر می باشد .

مرحله انجام آزمایش:

برای شروع كار ابتدا یك نقطه مناسب را برای برداشت نمونه در نظر می گیریم و در مرحله اول باید یك برچسب تهیه كرده و مشخصات دقیق محل برداشت نمونه را روی آن برچسب می نویسیم یعنی اینكه اگر برای برداشت مجدد نیاز باشد بایستی بتوانیم نمونه برداری را عیناً تكرار كنیم كه بتدریج فناوریهای جدید مثل    GPS نیز مورد استفاده قرار می گیرد در درجه دوم مشخصات ظاهری خاك  را بایستی یادداشت كنیم كه شامل: نوع دانه بندی خاك- پستی و یا بلندی - خشكی و دیگر مشخصات و بعد از مدتی كه مراجعه كردیم متوجه تغییرات آن شویم معمولاً این برچسبها حاوی تاریخ، شرایط اقلیمی، نام نمونه بردار و هر اطلاعات دیگری كه لازم بوده و به تفسیر نتایج آزمایش كمك كند می باشد.

وقوع سیلاب و آثار مخرب آن

سالیان متمادی است انسان در تقابل با پدیده های طبیعی بوده و همواره در معرض خطرات ناشی از وقوع پدیده های زیانباری نظیر سیل قرار داشته است. در حال حاضر نیز سالانه خسارات مالی و جانی فراوانی بر اثر بروز سیلابهای عظیم به مردم وارد می شود. به طور مثال وقوع سیلاب در 12 استان كشور طی بهمن ماه سال 1371 باعث قربانی شدن بیش از 220 نفر و خساراتی بالغ بر دهها میلیارد ریال گردید (1).

مسئله مهم دیگری كه همزمان با حركت آب و وقوع سیلابها رخ می دهد. حركت ذرات خاك از سطح حوضه های آبخیز و ورود این ذرات به مجاری طبیعی همچنین جابه جایی این ذرات در طول
رودخانه ها از نقطه ای به نقطه دیگر می باشد كه اثرات جنبی و مضاعف بروز سیلابها محسوب گردیده و موجب روبگذاری یا فرسایش و تغییر در تراز بستر رودخانه و در نتیجه تغییر در تراز سطح آب می گردد. افزایش تراز بستر و بالا آمدن كف منجر به كاهش ظرفیت مجاری طبیعی شده. همچنین پر شدن مخازن سدها و كانالهای آبیاری از رسوب از سایر عوارض آن می باشد. بنابراین پیش بینی تراز سطح آب با در نظر گرفتن مسئله رسوب در مجاری طبیعی از اهمیت خاصی برخوردار است. تغییرات بستر رودخانه ها كه به دو صورت بالا آمدن بستر (Aggradation) و كف كنی (Degradation) است یكی از پدیده های مهم مهندسی رودخانه می باشد. این امر زمانی بوجود
می آید كه كه وضعیت تعادلی پارامترهای مختلف رودخانه تحت شرایطی بهم بخورد. منظور از پارامترهای مذكور، دبی جریان، دبی رسوبات، مقطع و سیب رودخانه و اندازه مواد بستر می باشد. شرایطی كه باعث بهم زدن این تعادل می باشد ممكن است طبیعی و یا توسط بشر باشد. مسائل فوق علاوه بر اینكه باعث تغییر رژیم رودخانه می شود سبب خواهد شد تا سازه های هیدرولیكی اطراف رودخانه نیز در مخاطره قرار گیرند.

پیش بینی شرایطی كه تحت آن شرایط، بالا آمدن یا كف كنی بستر رودخانه بوجود می آید. همچنین تعیین میزان آن، در نتیجه چگونگی تاثیر آن بر شرایط هیدرولیكی رودخانه موضوعی است كه از دیرباز مورد توجه مهندسین هیدورلیك قرار گرفته است. روشهای مختلفی نیز پیشنهاد گردیده است. تعدادی از این روشها با استفاده از فرضیات متعدد و بكار گیری اصول حاكم بر حركت نخستین ذره (Incepient Motion) بوجود آمده اند و روابط جبری نسبت ساده ای را تشكیل می دهند كه در آن پروفیل نهایی بستر را بدست می دهند.  تعداد دیگری از روشها با بكار بردن فرضیات كمتری و بكار بردن معادله پیوستگی رسوب منجر به پیدایش معادله ای می شود كه با حل آن می توان تغییرات بستر رودخانه را نسبت به زمان پیش بینی نمود.

بطور كلی روابط حاكم بر حركت جریانهای سیلابی و جریان در مجاری فرسایش پذیر معادلات جریان غیر ماندگار موسوم به معادلات Saint Venant  می باشند. از آنجا كه تاثیر متقابلی بین تغییرات بستر و شرایط هیدورلیكی جریان وجود دارد در رودخانه های آبرفتی علاوه بر حل همزمان معادلات مذكور شامل:  1- معادله پیوستگی جریان (معادله بقاء جرم سیال)                  Continuity Equation           

2- معادله ممنتم (معادله بقاء اندازه حركت)                                   Mcmentum Equation

لازم است معادله پیوستگی رسوب (Sediment Continuity Eqution) نیز حل شود. همچنین به دو معامله كمكی جهت برآورد ظرفیت حمل رسوب رودخانه و تعیین شیب خط انرژی نیاز می باشد. از قدیمیترین مدلهایی كه در این رابطه بوجود آمده مدل HEC-6 می باشد كه در سال 1977 توسط اداره مهندس ارتش امریكا تهیه گردیده است. در این مدل ابتدا پروفیل سطح آب با استفاده از معادله انرژی محاسبه  می شود ( در این قسمت مدل ریاضی پیش بینی پروفیل سطح آب بر اساس جریان متغیر تدرجی برای كانالهای غیر فرسایشی موسوم به HEC-2 می باشد) و برای هر فاصله زمانی با بكار بردن معادله پیوستگی رسوب و یك رابطه تجربی برای محاسبه میزان رسوب حمل شده، پروفیل بستر را محاسبه می كند. مدلهای دیگری هم سپس از آن بوجود آمده اند كه اكثراً به صورت
بسته های نرم افزاری به بازار عرضه شده اند.

مدل تهیه شده در این پایان نامه یك مدل ریاضی یك بعدی غیر ماندگار برای كانالهای فرسایش و غیر فرسایشی است كه معادلات كامل جریان غیر ماندگار و معادله پیوستگی رسوب را بطور همزمان و با استفاده از روش عددی حل می نماید.

روشهای عددی شامل روش تقاضای محدود و روش المانهای محدود است ولی روش تقاضاهای محدود كاربرد بیشتری دارد. در روش تقاضاهای محدود. معادلات دیفرانسیل جزیی حاكم با استفاده از
شم های (Schemes) دیفرانسیل به معادلات جبری تبدیل می شوند. این شم ها متفاوت بوده و كاربرد آن ها در یك مسئله خاص ممكن است مزایا و معایبی را به همراه داشته باشد.

مسئله مهمی كه در حل معادلات حاكم وجود دارد مسئله كوپلینگ (Couqling) بین معدلات جریان و رسوب است. منظور از كوپلینگ در نظر گرفتن تغییرات در كلیه متغیرها در محاسبه مقدار نهایی هر متغیر وابسته است و این كار با استفاده از شم دو مرحله ای پیش بینی و تصحیح میسر شده است. در هر مرحله معادلات مذكور بطور همزمان حل می شوند. به عبارت دیگر در صورتی كه معادله پیوستگی رسوب بعد از حل كامل معادلات جریان حل می شد كوپلینگ ایجاد نمی گردید.  بنابراین مدل حاضر یك مدل كوپل شده می باشد. ضمناً كوپلینگ بین معادلات باعث افزایش پایداری مدل نیز می گردد. كاربرد روشهای كوپل نشده در شرایطی كه شیب كف زیاد باشد منجر به بروز ناپایداری عددی
می شود و جهت ایجاد پایداری بایستی از عملیات سعی و خطا در هر گام زمانی بهره جست ولی در مدل حاضر نیازی به سعی و خطا نیست و مدل از پایداری خوبی برخوردار است و همین امر زمان اجرای مدل را به شدت كاهش می دهد. همچنین كاربرد شم صریح مك.

تعاریف

-        جریانهای ماندگار و غیر ماندگار (Steady And Unsteady Flow):

جریانی ماندگار نامیده می شود كه عمق، دبی و سرعت متوسط جریان در هر مقطع نسبت به زمان تغییر نكند و در صورتی كه پارامترهای مذكور نسبت به زمان تغییر نمایند جریان غیر ماندگار نامیده می شود.

آب و فاضلاب  و اثرات آن بر محیط زیست

- بررسی و تحلیل كلی مسائل ویژه حاد زیست محیطی

- معرفی نحوه جمع آوری فاضلاب در بخشهای مختلف منطقه، نارسایی و پیامدهای نامطلوب  آن

- انواع فاضلاب

میزان فاضلاب صنعتی یا پساب ایجاد شده از تولیدات صنعتی در منطقه قابل توجه نبوده و نسبت به كل فاضلابهای تولیدی نقش چندانی ایفا نمی‌كند گزارش" شناخت واحدهای صنعتی شهر تهران – سال 1375 تعداد واحدهای صنعتی مستقر در منطقه دو را 36 واحد یعنی 26/1 درصد كل واحدهای صنعتی مناطق بیستگانه شهر تهران عنوان كرده است . و نظر به اینكه طی سالهای اخیر تعدادی از این واحدها نیز به خارج از شهر تهران انتقال یافته‌اند، از تعداد و نقش آنها كاسته شده است.

-  روشهای دفع فاضلاب

مجموعه كامل انواع شیوه های دفع فاضلاب شامل: چاههای جذبی، جوی خیابانها، مسیلها، قنوات، سپتیك تانكها، شبكه گردآوری فاضلاب، در منطقه دو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چاههای جذبی و جوی خیابانها و كانابها مثل خیابان زنجان اصلی ترین حجم فاضلاب منطقه شامل فاظلاب خانگی و آبهای سطحی را جمع آوری و هدایت می‌كنند.

مسیلهای طبیعی و انسان ساخت موجود نیز در كنار قنوات قدیمی كار جمع آوری و هدایت بخش دیگری از فاضلاب را در منطقه بعهده دارند كه شامل مسیل فرحزاد، مسیل كوی مطهری (به موازات اتوبان شیخ فضل الله نوری)، دركه و سیل برگردان غرب كه مجموعه فاضلاب جاری در این مسیلها تا رودخانه كن هدایت می‌شوند.

انتقال آبهای سطحی ناشی از بارندگی از وظایف اصلی مسیلهای فوق بوده در حالیكه كار هدایت قسمتهایی از فاضلابهای شهری در مناطقی كه دفع فاضلاب دچار مشكل می‌گردد نیز بصورت غیر مجاز به عهده این مسیلها قرار گرفته است.

سپتیك تانكها و تصفیه خانه های كوچك در تعداد زیادی از ساختمانهای بلند مرتبه، مجتمع‌های مسكونی و شهرك هایی كه در منطقه دو احداث گردیده، كار گرد آوری و دفع فاضلاب را بعهده دارند.

البته در برخی از این شركتها از چاههای جذبی و یا سایر شیوه های دفع فاضلاب نیز استفاده می‌شود.

شهرك فرهنگیان از یكصد چاه جذبی جهت فاضلاب استفاده می‌كند.

شهرك پاس علیرغم داشتن تصفیه خانه فاضلاب، به دلیل از كار افتادن و خرابی سیستم، عملاً فاضلاب خود را به مسیل موجود در غرب بزرگراه شیخ فضل الله (مسیل كوی مطهری) هدایت می‌كند.

بخشی از فاضلاب شهرك قدس به علت شكستگی حاصله در لوله گذاریهای زیرزمینی، قبل از رسیده به تصفیه خانه شهرك قدس، در شمال بزرگراه همت به مسیل كوی مطهری وارد می‌گردد.

مجتمع های آتی ساز و سامان 1و2و3 ساخته شده در اراضی بستر رودخانه دركه، علیرغم داشتن تصفیه خانه و سپتیك تانك با عملكرد ناقص آنها، با مشكل دفع فاضلاب مواجه می‌باشد . به گفته كارشناس اداره آب و فاضلاب، شهرداری بخشی از آب حاصل از فاضلابهای نیمه تصفیه شده آنرا جهت آبیاری فضای سبز مورد استفاده قرار می‌دهد.

در نواحی شمال بزرگراه اوین از غربی ترین نقاط تا شرقی ترین آن، شهركهای متعددی ساخته شده است كه روشهای دفع فاضلاب آنها چاههای جذبی یا سپتیك تانكها هستند. هیچكدام از این روشها نتوانسته اند پاسخگوی نیاز اهالی باشند. مثلاُ شهرك تامین اجتماعی عملاً فاضلاب خود را به دره حسنك در شمال دره فرحزاد وارد می‌كند. و یا نشتی فاضلاب شهرك مخابرات در اراضی پایین دست به سطح زمین راه پیدا كرده و محیط اطراف فروشگاه شهروند را نمناك كرده است.

كوی فراز، كیهان، پلیس نیز از شهركهایی هستند كه مسائل مشابه شهركهای یاد شده دارند فاضلاب زندان اوین نیز با وجود مجهز بودن به سپتیك تانك وارد رودخانه دركه می‌شود.

شبكه گرد آوری فاضلاب در كوی نصر و شهرآرا وشهرك قدس به عنوان مدرن ترین سیستم دفع فاضلاب از زمان تاسیس شهركهای مزبور احداث گردیده و مورد بهره برداری قرار دارد.

- جمعیت فعلی تحت پوشش شبكه گرد آوری فاضلاب در منطقه:

جمعیت منطقه بر اساس بر آورد سال 1380 بالغ بر 542000 نفر تعیین گردیده است. با توجه به جمعیت تحت پوشش شبكه گردآوری فاضلاب شهرك قدس، كوی نصر و شهر آرا كه جمعاً بالغ بر 125000 نفر است، 23 ر صد اهالی منطقه از روش دفع فاضلاب به كمك شبكه گرد آوری و 77 درصد باقیمانده بطور عمده از روشهای سنتی یعنی چاههای جذبی و روشهای جذبی كنترل شده یعنی سپتیك تانكها و حمل فاضلاب استفاده می‌نمایند.

-  بر آورد حجم فاضلاب تولید شده

بدلیل عدم انطباق مناطق شهرداری و شركت آب و فاضلاب، آمار دقیقی از مصرف آب مشتركین در منطقه دو بدست نمی‌آید. ولی با توجه به برآورد جمعیت در سال 80 كه جمعیت را حدود 542000 نفر میداند و با اعمال میانگین سرانه مصرف آب در شهر تهران كه روزانه 323 لیتر اعلام شده است . فاضلاب تولید شده در منطقه روزانه حدود 140000 منر مكعب تخمین زده می‌شود. این میزان شامل پساب های خانگی، اداری، خدماتی، كارگاهی می‌باشد و فاضلابهای سطحی و آبیاری فضاهای سبز را در بر نمی‌گیرد.

- پیامدها و مشكلات ناشی از دفع فاضلاب با روشهای فعلی

طبق استاندارهای بین المللی شهری كه دارای شبكه جمع آوری . انتقال و تصفیه فاضلاب نیست در تعریف «شهر سالم» نمی‌گنجد و تهران چنین است.

در منطقه دو نیز بدون در نظر گرفتن پسابهای ناشی از آبیاری فضاهای سبز و آبهای سطحی در هر ثانیه حدود 1600 لیتر فاضلاب تولید می‌شود كه رقمی كمتر از 200 لیتر آن در تصفیه خانه شهرك غرب مورد تصفیه قرار گرفته و بقیه بدون هر استفاده ای دفع می‌گردد. « اگر طرح تصفیه خانه های تهران بطور كامل اجرا شود 25000 لیتر در ثانیه پساب بهداشتی فاضلاب كه هم اكنون هدر می‌رود در جنوب تهران بدست می‌‌آید كه برای  مصارف كشاورزی فوق العاده موثر و مفید است . (25000 لیتر در ثانیه برای 5/10 میلیون جمعیت) ضمن آنكه از تخریب فاجعه بار محیط زیست نیز جلوگیری می‌كند و این برابر با ساخت دو سد در جنوب تهران است. ( به نقل از شركت فاضلاب تهران).

تمامی شیوه های موجود دفع فاضلاب در منطقه منجربه ایجاد آلودگیهای وسیع و گسترده زیست محیطی می‌شود كه در زیر به مختصری از هر یك اشاره خواهد شد.

1-   سیستم چاههای جذبی و سپتیك تانكها

حدود 80 در صد از فاضلابهای خانگی تولید شده در منطقه به وسیله چاههای جذبی و سپتیك تانكها دفع می‌شوند و با توجه به عملكرد بسیار ناقص سپتیك ها و حتی برخی از تصفیه خانه های محدود و كوچك در منطقه باید گفت بخش عمده فاضلاب به لایه های داخلی زمین هدایت می‌گردند كه پیامدهای زیر را در پی دارد.

آلودگی آبهای زیرزمینی و قنوات

با استمرار تخلیه فاضلابهای شهری و صنعتی به این منابع غلظت مواد و عناصری

چون ازت، دتر جنت ها (پاك كننده ها) فلزات سنگین نظیر مس، سرب، روی، كادمیوم، ارسینك در آن رو به افزایش است. غلظت این مواد مصرف آبهای زیرزمینی را جهت شرب محدود نموده است. كاهش قدرت خود پالایی رسوبات آبرفتی دشت تهران ، عدم رعایت حرائم ضروری بین كف چاههای جذبی تا سطح آزاد آبهای زیرزمینی ، ورود مستقیم فاضلاب به قنوات دایر بعنوان راه حلی جهت دفع معضل فاضلابهای خانگی كه توسط چاه كن های محلی صورت میگیرد و یا ساخت و ساز در حریم قنوات باعث می‌شوند آبهای زیرزمینی و قنوات بوسیله فاضلابها بشدت آلوده شدند. خطر ریزش ساختمانهایی كه حریم را رعایت نكرده اند و ریزش دیواره های قنوات از پیامدهای ثانوی چنین مشكلی می‌باشد.

بالا آمدن سطح آبهای زیرزمینی

ورود روزانه 2000000 متر مكعب فاضلاب به داخل زمین در تهران باعث بالا آمدن آبهای زیرزمینی شده و نظم طبیعی لایه های خاك را بهم ریخته و سبب لغزنده شدن لایها های زیرزمین خاك می‌گردد . از طرفی در این شرایط قنوات نقش زهكش را برای فاضلابها ایفا می‌نمایند و این خود یكی از دلایل آلودگی قنوات می‌باشد.