مانومتر

برای اندازه گیری فشار گاز درون یک ظرف از وسیله ای بنام مانومتر استفاده می شود . مانومتر یک لوله خمیده است که درون آن جیوه قرار دارد . و بر حسب میلیمتر مدرج شده است . در صورتیکه فشار دو طرف لوله با هم برابر باشد ، سطح جیوه در دو لوله یکسان خواهد بود . ولی اگر فشار یک طرف لوله بیشتر باشد ، جیوه دورن لوله جابجا شده و اختلاف سطح جیوه در دوطرف لوله همان اختلاف فشار دو طرف لوله می باشد .
این انیمیشن یک مانومتر را نشان می دهد شما میتوانید فشار داخل بالنهای متصل به آنرا تغییر داده و تغییرات سطح جیوه در مانومتر را مشاهده کنید .

 برای اندازه گيری فشار گازها ،ازروش مقايسه آنها با فشار هوا وبکمک دستگاه مانومتر استفاده می شود . درلوله U شکل مايعی ريخته می شود که چنانچه چگالی مايع موجود درفشار سنج را بدانيم می توانيم اختلاف فشار بين گاز وجورا محاسبه نماييم.معمولأ  درمانومتر از جيوه استفاده می شود . هنگامی که فشار دو گاز در دوحباب برابر است فشار برابر  ۷۶۰ ميلی متر جيوه (يک جو)خواهد بود

استلاکتیت و استلاگمیت

استالاكتيت: اشكال مخروطي توپر يا متخلخل كه  از سقف غار آويزان است.

استالاگميت: به صورت سنگال هايي(كنكرسيون) در زير استالاكتيت ها ايجاد مي شوند كه قاعده آنها در كف غار و راس آنها به طرف سقف است.

استالاگميت و استالاکتيت از فرهنگ نامه جامع ويكي پديا :

واژه استالاكتيت واژه اي يوناني است و برگرفته از مفهوم چكيدن و چكه كردن مي باشد. معناي لفظي اين واژه «آن چه كه مي چكد» مي باشد. استالاكتيت نوعي رسوبات استوانه اي يا مخروطي مي باشد كه بر سقف يا ديواره هاي غار هاي آهكي تشكيل مي شود و گاهي از آن با نام سنگ چكنده ياد مي كنند. استالاكتيت ها از ته نشين شدن كلسيم كربنات و ديگر مواد معدني، كه رسوبات آب هاي حاوي مواد معدني هستند تشكيل مي شوند. شكل مقابل اين رسوبات كه در زير استالاكتيت ها تشكيل مي شود استالگميت ناميده مي شود. در صورت وجود زمان كافي استالاگميت ها مي توانند به استالاكتيت ها رسيده، و تشكيل يك ستون دهند.

هر استالاكتيت ابتدا تنها با چكيدن قطرات آب هاي حاوي كلسيم كربنات از سقف بوجود مي آيد. هنگامي كه يك قطره مي چكد، حلقه اي بسيار نازك از كلسيت تشكيل مي دهد. با تداوم اين عمل هر قطره حلقه نازك ديگري از رسوبات كلسيت از خود بر جاي مي گذارد. سرانجام، اين حلقه ها يك حفره يا سوراخ بسيار باريك ايجاد مي كنند. اين سوراخ ها كه قطري حدود نيم ميليمتر دارند، ممكن است بسيار طولاني باشند اما بسيار نازك و ترد مي باشند. در صورتي كه به نحوي راه اين سوراخ بسته شود، قطرات آب از بالا به بيرون سر ريز شده، باعث ته نشين شدن مقدار بيشتري كلسيت و مخروطي تر كردن شكل استالاكتيت   مي شوند. قطراتي كه از استالاكتيت مي چكند كلسيت بيشتري در پايين ته نشين مي كنند. اين ته نشين ها سر انجام استالاگميت هاي گرد يا مخروطي شكلي را پديد مي آورند. بر خلاف استالاكتيت ها استالاگميت ها هيچ گاه داراي سوراخي در داخل خود نمي باشند.

هر چند كه ادعا شده است بلند ترين استالاكتيت شناخته شده در جهان در تالار راريتيس واقع در برزيل قرار دارد و داراي بيست متر ارتفاع مي باشد، برخي از غار نوردان در هنگام جست و جو حتي با استالاكتيت هاي بلند تري هم مواجه شده اند.

استالاكتيت ها مي توانند بر روي سقف هاي بتني و ساختمان ها هم پديد آيند. هر چند كه در اين اماكن به نسبت محيط هاي ديگر استالاكتيت ها به مراتب سريع تر شكل مي گيرند. استالاكتيت ها حتي بوسيله گدازه هاي آتشفشاني هم شكل مي گيرند كه البته مكانيزم شكل گيري آن ها بسيار متفاوت است.

استالاگميت نوع ديگري از رسوبات ستوني شكل است كه بر كف غار هاي آهكي شكل مي گيرد و دليل بوجود آمدن آن چكيدن قطرات حاوي مقدار زيادي مواد معدني محلول و ته نشين شدن و رسوب كردن كلسيم كربنات است.

در هنگام بازديد از غارهاي حاوي استالاكتيت ها و استالاگميت ها از بازديد كنندگان درخواست مي شود به ديواره ها و سنگ ها دست نزنند. دليل اين موضوع به طور كلي ادامه داشتن رشد تشكيل سنگ ها و استالاكتيت هاست. نيز، از ان جا كه شكل گرفتن سنگ ها به دليل رسوب مواد معدني محلول در آب بر سنگ هاي قديمي مي باشد، لذا دست زدن به سنگ ها باعث تخريب بستر رسوب گذاري و از بين رفتن رشد طبيعي آن ها مي شود.

راه هاي زيادي براي بخاطر سپردن اين كه كدام يك از استالاكتيت يا استالاگميت بر سقف ها و كدام يك بر كف پديد مي آيند وجود دارد كه چند نمونه از آن ها در زير بيان شده است.

استالاكتيت (StalaCtite) داراي حرف C مي باشد كه از سقف (Ceiling) مي آيد.

استالاگميت (StalaGmite) داراي حرف G مي باشد كه از زمين (Ground) مي آيد.

حرف T در استالاكتيت بيان گر آويزان شدن چيزي از سقف است.

حرف M در استالاگميت يادآور وجود چيزي از زمين است

آنتوان لوران لاووازيه در 26 اوت 1743 در پاريس از پدر و مادري ثروتمند و مرفه زاده شد. او زير نظر استاداني قابل نجوم و گياه شناسي و شيمي و زمين شناسي را به خوبي فراگرفت. پس از اتمام دوره حقوق بار ديگر به علوم گراييد و سه سال بعد در آن هنگام كه جواني 25 ساله بود به عضويت فرهنگستان سلطنتي علوم برگزيده شد.
لاووازيه كه در حقيقت بنيانگذار شيمي جديد محسوب مي شود، تجزيه و سنجش توأم با نتيجه گيري صحيح را پايه و اساس اين علم قرار داد. وي نخستين كسي بود كه ترازو را جهت سنجش و تحقيق در فعل و انفعالات شيميايي در آزمايشگاه وارد كرد. قبل از او دانشمندان شيمي در مورد سوختن، عقيده عجيبي داشتند و آن را اين طور تعريف مي كردند كه «هر جسم سوختني داراي ماده اي است نامرئي به نام فلوژيستن و چون جسم مشتعل شود اين ماده از آن خارج مي شود. هرچه جسم بيشتر قابل اشتعال باشد مقدار بيشتري از اين ماده در بر دارد و شعله همان فلوژيستيك است كه از جسم متصاعد مي گردد». به موجب اين نظريه قدما معتقد بودند كه وقتي جسمي در هوا مي سوزد سبكتر مي شود زيرا ماده فلوژيستن آن خارج مي گردد. اين نظريه نادرست سراسر قرن هجدهم را به كلي مسموم ساخته بود و حتي دانشمندان بزرگ نيز بدان اعتقاد داشتند چنانكه پريستلي هنگامي كه گاز اكسيژن را براي نخستين بار تهيه نمود آن را «هواي بدون فلوژيستن» نام نهاد.

لاووازيه كه شيميدان برجسته اي براي هميشه است امكان درك و شناخت عناصر گازي شكل را فراهم كرد. در دوران سلطه «نظريه آتشزايي» (نظريه اي كه در بالا ذكر شد) وسايل تجربي زيادي فراهم آمده بود كه سبب دگرگوني هاي انقلابي در شيمي شدند. بيشترين اعتبار اين تحولات مديون زحمات لاووازيه است كه درك درستي از اكسيژن را ميسر كرد. انگلس F. Engels نوشت كه: لاووازيه مي توانست نقطه مقابل و ضد فلوژيستون افسانه اي را در اكسيژني كه پريستلي به دست آورده بود بيابد و در نتيجه قادر بود كل نظريه آتشزايي را از پا در آورد اما اين كار نمي توانست نتايج تجربي حاصل از پذيرفتن آتشزاها را از بين ببرد برعكس آن نظريات پا برجا بودند و فقط ترتيب بيانشان وارونه شده بود و از كلمه فلوژيستيك به عباراتي كه اكنون در زبان شيمي اعتبار دارند برگردانده شده بود و بنابراين اعتبارشان حفظ شده بود.
راه لاووازيه براي كشف اكسيژن خيلي مستقيم تر از راه ديگر هم عصرانش بود. در آغاز اين دانشمند فرانسوي نيز گرايش به نظريه آتشزايي داشت ولي هرچه بيشتر كه به نتايج تجربي مي رسيد بيشتر از آن نظريه كناره مي گرفت. در اول نوامبر سال 1772 شرح تجربياتش در زمينه احتراق تركيبات مختلف در هوا را به اين ترتيب پايان بخشيد كه گفت: وزن همه مواد از جمله فلزات بر اثر احتراق و سوختن افزايش مي يابد نظر به اينكه چنين واكنشها نياز به مقدار زيادي هوا داشتند. لاووازيه نتيجه گيري ديگري هم كرد و گفت: هوا مخلوطي از گازهاي با خواص گوناگون است كه در حين سوختن مواد، قسمتي ازآن با ماده سوزنده تركيب مي شود. در آغاز لاووازيه اين جزء از هوا را مشابه هواي ثابت بلاك تلقي كرد ولي به زودي متوجه اشتباه خود شد. در فوريه سال 1774 اين دانشمند فرانسوي متوجه شد كه آن قسمت از هوا كه با مواد در هنگام سوختن تركيب مي شود مناسبترين جزء هوا براي تنفس است، به اين ترتيب لاووازيه رودر روي اكسيژن قرار گرفت ولي از اعلام كشف گاز جديد خودداري كرد زيرا مي خواست چند تجربه تكميلي انجام دهد.
در اكتبر سال 1774 پريستلي كشف خود را به لاووازيه گزارش كرد و اين گزارش مفهوم واقعي كشف لاووازيه را براي خودش روشن كرد، وي بلافاصله به تجربه با اكسيد قرمز جيوه كه مناسبترين مولد اكسيژن بود پرداخت. در آوريل 1775 لاووازيه گزارشي تحت عنوان «يادداشتي درباره طبيعت ماده اي كه هنگام سوختن فلزات با آنها تركيب مي شود و سبب افزايش وزن ماده توليد شده مي شود» به آكادمي علوم فرانسه داد.
در واقع اين كشف اكسيژن بود لاووازيه نوشت كه اين نوع هوا را پريستلي و شيل و خودش تقريباً به طور همزمان كشف كرده اند. ابتدا وي آن را مناسبترين هوا براي تنفس ناميد ولي بعد نامش را «هواي زندگي بخش يا توانبخش» گذاشت.به اين ترتيب ملاحظه مي شود كه لاووازيه با دركي كه از طبيعت اكسيژن كرده بود تا چه اندازه بر همزمانانش پيشي گرفت. در مرحله بعدي دانشمند مزبور به اين نتيجه رسيد كه «مناسبترين هوا براي تنفس» يكي از مواد بنياني در ساخت اسيدهاست يعني مهمترين قسمت همه اسيدهاست بعدها معلوم شد كه اين اعتقاد اشتباه بوده است (وقتي اسيدهاي بدون اكسيژن هالوژنه تهيه شدند) ولي در سال 1779 لاووازيه انديشيد كه اين خاصيت را در نام گاز كشف شده بگنجاند و از آن پس اين عنصر را اكسيژن «oxygen» ناميد كه از كلمه يوناني «اسيد ساز» گرفته شده است. انگلس نوشته است: «پريستلي و شيل بدون اينكه بدانند ست روي اكسيژن گذاشته اند، آنها را تهيه كردند» .... و گرچه لاووازيه همان گونه كه بعدها اعتراف كرده است اكسيژن را همزمان و مستقل از آن دو نفر تهيه نكرده بود با توجه به اين كه آن دو نفر نمي دانستند چه چيزي را تهيه كرده اند لاووازيه را بايد كاشف اكسيژن شناخت از جمله خطراتي كه جان لاووازيه را به مخاطره انداخته بود و بيشتر جنبه سياسي داشت هنگام انقلاب كبير فرانسه در سال 1789 يعني در آن هنگام كه انقلابيون زمام امور پاريس را در دست داشتند رخ داد. لاووازيه رساله معروفي در باب اقتصاد سياسي موسوم به «ثروتهاي زيرزميني فرانسه» به رشته تحرير درآورد اين كتاب يكي از مهمترين كتبي است كه در مبحث اقتصاد نوشته شده است.
سرانجام آنتوان لاووازيه در سال 1794 در دادگاه انقلابي به رياست ژان باتيست كوفن هال به جرم خيانت به ملت همراه چندتن ديگر تسليم تيغه گيوتين شد در حاليكه 51 سال سن داشت.
پس از مرگ لاووازيه لاگرانژ گفت: «تنها يك لحظه وقت آنان براي بريدن آن سر صرف شد و شايد يكصد سال زمان نتواند سر ديگري همانندش بوجود آورد.»

ویژگیهای قابل توجه

کاربرد

منفی بزرگی بر منابع آب و محيطهاي وابسته به اين منابع مي گذارد که عموماً در برخي سالها خسارات جبران ناپذيری را سبب می گردد؛ اين خسارات در مناطق خشک که از ديدگاه اقتصادی  ساختار شکننده تری قرار دارند، نمود بيشتری يافته و اثرات منفي ماندگاری را از جهات مختلف بر جای می­گذارند. در اين ميان خشکسالي هواشناسي را مي توان سيگنال ظهور ديگر انواع خشکسالي تعريف نمود. پروژه حاضر به عنوان يک رسالت ملي در برداشتن گامي به سمت مديريت اين پديده در ايران است.

سازمان ملل متحد هشدار داده است که اگر جهان به ميزان فعلي به مصرف آب ادامه دهد، تا سال 2025 بيش از دو ميليارد و 700 ميليون نفر در جهان با کمبود آب مواجه خواهند شد.گزارشي که به مناسبت "روز جهاني آب" 22 مارس سال گذشته منتشر شد، همچنين هشدار مي دهد که 2 ميليارد و 500 ميليون نفر ديگر نيز در نقاطي زندگي خواهند کرد که يافتن آب شيرين براي برطرف کردن نيازهاي روزمره دشوار خواهد بود.

براساس گزارش سازمان ملل در آينده اى نزديك ۳۱ كشور جهان با كمبود آب مواجه خواهند شد و نام ايران به عنوانيكى از بحراني ترين كشورهاى درگير كمبود آب در آينده برده مى شود.
انتظار مى رود تا سال ۲۰۲۵ بيش از دو سوم جمعيت جهان در شرايط كمبود جدى آب قرار بگيرند ويك سوم بقيه در شرايط كميابى آب زندگى كنند. ۵۰ سال ديگر عربستان كاملاً از آب تهى خواهد شد.
طليعه بحران هم اينك در چين، آفريقا، هند، تايلند، مكزيك، مصر و ايران نمايان شده است. رودخانه هاى اصلى دنيا شامل نيل در مصر، گنگ در جنوب آسيا، رود خانه زرد چين و كلرادوى آمريكا به شدت تهديد مى شوند. حتى ۳۳ رودخانه اصلى انگليس اكنون كمتر ازيك سوم آب دارند. كاهش آب رود دانوب نيز به صنعت گردشگرى و ماهى گيرى صدمه زده است. تحقيقات سازمان ملل حاكى از آن است كه منابع قابل استفاده آب ايران از ۲۰۰ ميلياردمتر مكعب و در سال ۱۹۹۰ به ۷۲۶ تا ۸۶۰ ميلياردمتر مكعب در سال ۲۰۲۵ كاهش خواهديافت.

كشور ايران در منطقه خاور ميانه واقع شده است كه از نظر بارش جزو مناطق كم بارش محسوب مي شود. آبهاي ورودي به ايران بطور سطحي و زيرسطحي ناچيزند و  منبع اصلى آب بارش است كه به طور طبيعى ارتفاع سالانه ۲۵0 ميلى متريا بطور حجمي ۴۱0 ميليارد متر مكعب است. اين ميزانيك سوم متوسط جهان (۸۳۱ ميلى متر) ويك سوم آسيا ( ۷۳۲ ميلى متر) است. حدود ۳۰  درصد بارش به شكل برف و بقيه به شكل باران است. به اين ترتيب در حالى كه يك درصد جمعيت جهان در ايران زندگى مى كنند، سهم ايران از منابع آب تجديد پذير فقط ۳۶ صدم درصد است. از ۴۱۳ متر مكعب بارش سالانه ۲۶۹ متر مكعب به اشكال مختلف از دست مى رود. ۹۳‎/۲ درصد از آب باقى مانده صرف مصارف كشاورزى البته به شكلى غير اصولى مى شود. ۱‎/۷ درصد به صنعت و معدن اختصاص مىيابد و بقيه به مصارف ديگر مى رسد.  سازمان هاى بين المللى هشدار مى دهند كه با افزايش جمعيت در ايران اين كشور در سال ۲۰۲۵ درگير بحران جدى آب خواهد بود.  همه اين قياسها به يكطرف عدم توزيع پراكنش زماني و مكاني بارش هم به طرف ديگر. در بخش شمالى كشور بارش باران به ۸۵۰ ميلى متريعنى ميزانى بالاتر از متوسط جهانى بالغ مى شود. در حالى كه در بخشى از كشور اين ميزان به كمتر از ۵۰ ميلى متر مى رسد.

در واقع خشكسالي نيز جزئي از توزيع نامناسب زماني بارشيا انحراف از وضعيت نرمال محسوب مي شود. برداشتهاي بيرويه از منابع آبي كشور و خشكسالي هاي پرتكرار منجر به چيزي شبيه فاجعه در كشور را تداعي مي كند. در حال حاضر بسياري از دشتهاي كشور ممنوعه شده اند.

          خشكسالي پديده اي است كه  بصورت نامرئي و خيلي بطئي و بدون سر و صدا و هياهو خود را نشان مي دهد و به همين دليل به آن بلاي خزنده هم گفته مي شود. ممكن است هفته ها ويا ماها طول بكشدتا شما واقعا خشكسالي تشخص داده شود. اين معضل به تدريج شروع  به پيشرفت كرده و در تمام اركان جوامع مختلف نفوذ و پيشروي مي نمايد و اثرات آن تابعي است از ميزان و مدت خشكسالي كه در بعضي مواقع قادر خواهد بودحيات در طبيعت را به كام خود فرو برده و در سطوح ملي تاثير گذار باشد . خشكسالي حالتي نرمال و مستمر از اقليم است . اين پديده تقريباً در تمامي مناطق اقليمي رخ مي دهد. ساير فاكتورهاي اقليمي نظير دماي بالا ، باد شديد و رطوبت نسبي پايين غالباً در بسياري از نقاط جهان با اين پديده همراه شده و مي توانند به طرز قابل ملاحظه بر شدت آن بيفزايند .

ارتباط خشكسالي با هواشناسي امري بديهي است اما خشكسالييك پديده مطلق نبوده بلكه كمبود نسبي رطوبت مي باشد.خشكسالي را بايد در ارتباط با هدف مورد مطالعه ديد. همچنان كه در تعاريف خشكسالي خواهد آمد ما به دنبال شناسائي اثرات كمبود رطوبت بر موضوع هدف هستيم. به همين دليل شناسائي رخداد خشكسالي خود به تنهائييافته اي با اهميت است كه به سادگي امكانپذير نمي باشد. هدف اين تحقيق ايجاد ابزاري اينچنين در دست مديران آب و مصرف كنندگان اين كالاي حياتي است.

در اينجا هدف پروژه ايجاد بستري براي بررسي خشكسالي اقليمي در كشور به شكل پويا است.  بر صد البته اين تحقيق بدنبال حل تمام مشكلات مرتبط با خشكسالي نيست. فعاليتهاي انسان به شدت اثرات خشكسالي را تحت تاثير قرار مي دهد. محصول اين تحقيق در واقعيك زنگ بيدارباش براي تصميم سازان در شرايط خشكسالي اقليمي است.

در بند 7 ماده 3 برنامه چهارم توسعه دولت مكلف شده است، منابع آب كشور را با نگرش مديريت جامع و توأماً عرضه و تقاضا در كل چرخه آب با رويكرد توسعه پايدار در واحدهاي طبيعي حوزه‌هاي آبريز مديريت نمايد و مطابق  بندي همان بند  برنامه‌هاي اجرايي مديريت خشكسالي را تهيه و تدوين نمايد.

بانك جهاني درگزارش سالانه سال 2000، پيش بيني كرده تا سال 2050 ميلادي ميزان بارندگي ساليانه در ايران از ميزان فعلي آن بطور چشمگيري كاهش خواديافت. در اين شرايط طبق اين پيش بيني تغيير ميزان بارندگي روزانه بين صفر تا 5/0 ميليمتر كاهش نشان خواهد داد. در صورت صحت محاسبات فوق كه در اثر معدل گيري نتايج  حاصل از 4 مدل پيش‌بيني تغييرات بارندگي صورت گرفته است ميزان بارندگي در طي 50 سال آينده در ايران به حدود 165 ميليمتر در سال كاهش خواهديافت.

در حال حاضر نيز خسارات خشكسالي در ايران كم نبوده و بر اساس اطلاعات ستاد حوادث غير مترقبه وزارت كشور خسارات خشكسالي در سال آبي 76-75 برابر 280 ميليارد تومان برآورد شده است. در سال 1380 تامين آب آشاميدني 278 شهر و 105 روستا با مشكل جدي روبرو شد. در سال 1379 در اثر خشكسالي درياچه بختگان و ارژن در استان فارس خشك شد. مجموع خسارات خشكسالي سال 1378 و 1379 حدود 4000ميليارد تومان بوده است. نماينده سازمان ملل در تهران خسارت خشكسالي سال 1379 را 6/2 ميليارد دلار برآورد كرد. هنوز آمار مدوني از خسارات خشكسالي سال جاري در دست نيست.

 طبق شواهد موجود به علت رخداد خشكسالي در چهار سال اخير در اكثر استان هاي كشور، دولت بيش از دهها ميليارد ريال جهت جبران خسارت هاي وارده هزينه متحمل شده است. لذا شناسايي، پايش و پيش آگاهي خشكسالي در كشور ايران كه جز مناطق خشك و نيمه خشك جهان محسوب مي شود از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد (وفاخواه و رجبي، 1383).

آشگر(1382)  مي نويسد در دهه‌هاي اخير از ميان حوادث طبيعي كه زندگي انسان را بر روي كره خاكي تحت تاثير قرار داده است، فراواني خشكسالي بيش از ساير حوادث مي‌باشد. به طوري كه تعداد كل آسيب ديدگان از خشكسالي طي سالهاي 1966 تا 1988 بالغ بريك و نيم ميليارد نفر برآورد شده است كه 52 درصد آسيب ديدگان از كل بالاياي طبيعي را تشكيل مي‌دهد.

همانطور كه پيشتر گفته شد خشكسالي پديده اي خزنده است و به اشكال مختلفي انسان را متاثر مي كند. نظامي و خارا (1384) بيان داشتند از جمله اثرات خشکسالي سالهاي 1377 تا1379، کاهش عمق آب، کاهش اکسيژن محلول آب، افزايش دماي آب، کاهش ميزان غذاو افزايش ميزان تغذيه توسط ماهيان را بر روي موجودات کفزي تالاب امير کلايه مي باشد.

ناظم السادات(1380) اظهار مي دارد درصد فراواني وقوع خشكسالي و شدت آن در كشور بسيار بالا بوده كه بيشترين فراواني با 50 درصد متعلق به منطقه بندرعباس مي باشد. پس ازآن به ترتيب، زابل 7/46%، زاهدان 43%،يزد 42%، ايرانشهر 40% ،‌كرمان 27%، داراي خشكسالي مي باشند كه همگي جزو مناطق خشك ايران محسوب مي شوند.

شاه محمدي (1380) خشكسالي ها و تر سالي ها را در ايستگاه هاي بوشهر، مشهد، تهران، اصفهان و جاسك با استفاده از آمار دراز مدت بررسي نمود. اين تحليل نشان مي دهد كه احتمال وقوع خشكسالي در ايستگاه هاي بوشهر، اصفهان، مشهد، تهران و جاسك بترتيب برابر 47، 37، 48، 39 و 45 درصد است. بنابراين مي توان گفت احتمال اينكه در هر منطقه خشكسالي اتفاق بيفتد حدود 50 درصد است كه اين اهميت بررسي و شناخت دقيقتر اين پديده رايادآوري مي كند.

بداق جمالي و همكاران (1382) در مقاله خود تحت عنوان ضرورت پايش وضعيت رطوبت خاك در افزايش بهره‌وري آب كشاورزي به اين نتيجه رسيدند كه پايش مستمر رطوبت خاك و آناليز داده‌هاي آن به‌صورت نقطه‌اي به‌منظور شناخت شرايط محيطي ضروري است. براي استفاده از فن‌آوري جديد تصاوير ماهواره‌اي، اندازه‌گيري همزمان رطوبت خاك جهت تصحيح و كاليبره نمودن اين تصاوير ضرورت دارد. بر اساس اطلاعات مستقيم رطوبت خاك مي‌توان شاخص معتبري براي پايش خشكسالي تعريف نمود كه محدوده‌هاي اساسي در اين شاخص، رطوبت خاك در نقطه پژمردگي و ظرفيت زراعي خواهند بود.

رضيئي و همكاران (1382) خشكسالي را با استفاده از شاخص SPI در حوزه مركزي ايران بررسي نمودند. در اين بررسي مشخص شد كه SPI با مقياس زماني كوتاه مدت براي مناطق خشك و نيمه خشك مناسب نيست و SPI  طولاني مدت ( 6 و 12 و 24 ماهه) براي اين مناطق براي پايش خشكسالي مناسب تر است.  آنان همچنين نشان دادند که پديده خشکسالي از غرب به شرق ازيک روند تقريباً افزايشي پيروي نموده و در حاشيه شرقي استانيزد شدت خشکساليها به حد اکثر مي رسد.

كاراموز و همكاران (1385) در تحقيق ديگري با استفاده از شبكه عصبي انواع خشكسالي هاي كشاورزي، هيدرولوژي و زراعي را در حوضه گاوخوني در استان اصفهان پيش بيني كردند.

ابريشم چي و همكاران (1385) با استفاده از مدل تلفيقي غير خطي مبتني بر شبكه عصبي، خشكسالي را در حوضه زاينده رود پيش بيني كردند.

آشگر طوسي شادي، علي زاده امين، جوانمرد سهيلا (1382)اظهار داشتند درسال زراعي 79-78، به علت کاهش بارندگي و نباريدن برف و نبوديخبندان کافي، ذخاير آبهاي سطحي استان خراسان  به شدت کاهش يافت و توليد مزارع را که از منابع فوق آبياري مي شوند، تحت تأثير قرار داد، به طوريکه خسارتهاي ناشي از عوامل نامساعد جوي در بخش زراعت، معادل 4/682 ميليارد دلار برآورد گرديد. در بخش قناتهاي کشاورزي نيز با توجه به کاهش 53 درصدي ميزان بارندگي به منظور جبران خسارتهاي خشکسالي و اثرهاي نامطلوب آن بر تعداد 6792 رشته در بخشهاي مرکزي و جنوبي استان به طول 7948 کيلومتر، حداقل معادل 68 ميليارد ريال اعتبار اختصاص يافت.

در خبرنامه اقليم،  1378 آمده است كه طي سال‌هاي آبي 79-1378 تا 81-1380يك خشكسالي بلند مدت‌ و شديد بر 25 استان بزرگ كشور استيلا پيدا كرد كه موجب افت شديد آب‌هاي سطحي و زيرزميني و كاهش توليدات كشاورزي گرديد. اين خشكسالي كه در استان‌هاي كرمان، خراسان، فارس و سيستان و بلوچستان از شدت و بزرگي بيشتري برخوردار بود، بيش از نيمي از جميعت كشور را با بحران آب و غذا روبرو كرد. بر اساس گزارش وزارت كشور در تيرماه 1381 منابع ذخيره آب كشور نسبت به نرمال اقليمي در حدود 45 درصد افت نشان داد. در خلال اين سال‌ها 8/2 ميليون تن گندم و 280 هزار تن جو از بين رفت و 800 هزار رأس دام در اثر تشنگي و گرسنگي تلف شد و بسياري نيز به كشتارگاه‌ها فرستاده شدند.

درخشکسالي سال 78-1377 متوسط بارش ساليانه ايران 26 درصد کمتر از بارش متوسط دوره سي ساله و درمقايسه با بارش سال قبل (77-1376) حدود 41 درصد کمتر بود، در نتيجه دراين خشکسالي 70 درصد محصولات ديم و 10 درصد محصولات آبي صدمه ديده و توليد گندم 4/2ميليون تن و توليد برنج حدود چهارصد هزار تن کاهش يافت (7).

با توجه به امكان مطالعه و شناسايي احتمال وقوع خشكسالي در مناطق مختلف توجه به بيمه محصولات مي تواند كمك شايان توجهي به امنيت زراعي نمايد و كشاورز با طيب خاطر بتواند فعاليت هاي خود را انجام دهد و در شرايط وقوع جشكسالي امكان جبران خسارت ها از طريق شركت هاي بيمه امكان پذير باشد(فرج زاده،  1376).

 عزتيان و راستگو (1387) مي نويسند" در فصل بهار دوره هاي خشکسالي روي کمربند نيمه خشک جهان معمولأ طوفان هاي حامل غبار از روي صحاري بزرگ جهان خيزش نموده و کيفيت هواي کشورهاي مستقر در اين محدوده را تحت تأثير قرار مي دهند. موقعيت جغرافيايي کشور ايران به گونه اي است که در مسير حرکت ابرهاي غبارات آسيايي  و طوفان هاي شن واقع شده است و اين امر سبب نامطلوب شدن کيفيت هوا در بسياري از روزهاي سال است. با توجه به اينکه صحاري مرکزي ايران نيز خاستگاه غبارات مي باشد و اين غبارات اگر از ميزان خاصي تجاوز نمايند بر سلامتي عموم تأثير نامطلوب داشته و با کاهش ديد سبب مخاطراتي در ترابري زميني و هوايي مي گردند. از طرفي با کاهش دريافت تابش توسط سطح زمين کيفيت محصولات زراعي را تحت تأ ثير قرار مي دهند. در اين پژوهش با استفاده از تصاوير ماهواره اي خاستگاه غبارات آسيايي تعيين و برخي اثرات نامطلوب آن بر بهداشت و محيط زيست مورد بررسي قرار گرفته است."

آب سخت

هيچکدام از ما در پاکي تميزي آب باران شک نداريم ، آبي که تمام مواد آن محلول و معلق آنطی تشکيل ابر جدا شده حين نزول بصورت باران مقداری از CO₂ هوا را در خود حل ميکند و بصورت يک اسيد ضعيف که pH آن از 7 کمتر است در مي­آيد.اين آب هنگام عبور از سنگهاي زيرزمينی يونهايي مانند Ca²⁺، Mg²⁺ و Fe²⁺ را درخود حل می­کند که باعث آلوده شدن طبيعی آب ميشود. وجود املاح گفته شده در آب باعث مي­شود صابون معمولي در آن کف نکند ، از اينرو اينآب ها را آب سخت نامگذاری کردند.

سختی موقت و سختی دايم

تا به حال به ستونهای آهکي ايجاد شده درون غارها دقت کرديد؟ میدانيد علت تشکيل اين ستون ها که به استالاکتيت و استالاگميت معروف هستند، چيست؟ اگر همان آب سختي که در بالا صحبتش را کرديم کمی گرم تر شود يون های کلسيم خود رابصورت کربنات کلسيم رسوب مي دهد. اين دقيقاً همان رسوبي است که در کتري خانه خودمشاهده می نماييد. و ممکن است آب گرمکن يا شوفاژ منزل شما را برای مدتی از کار بياندازد. این رسوبات در واقع سختي آب هستند که با گرما از آب خارج ميشوند. در واقع واکنشی که آب باران با سنگهای آهکی زيرزمينی انجام گرفته و منجر به سختي آب شده با گرم شدن آب سخت برگشت می­پذيرد و سختی آن گرفته ميشود. از اينرو به اين سختی، سختی موقت آبمی­گويند.

کلسيم هيدروژن کربنات(محلول)    آب باران همراه با CO­₂+ سنگ آهک (نامحلول)در شرايط مناسب و گرماي کافي عکس واکنش بالا صورت می­گيردآب + CO₂     +   کلسيم کربنات (نامحلول)    کلسيم هيدروژن کربنات(محلول)

اگر آبهای طبيعي مقدار قابل توجهي يونهای Ca²⁺، Mg²⁺ و Fe²⁺ داشته باشند، نمي­توانسختي آن ها را با گرم کردن از بين برد. آب با اين ويژگي داراي سختی دايم است. برای ازبين بردن سختي دايم آب کافي است يونهای عامل سختی را بگونه­اي ته نشين کرد. واکنش سديم کربنات با يونهای کلسيم رسوبات نا محلول کلسيم کربنات را به همراه خواهدداشت. آيا با افزودن سديم کربنات، آب سختی دايم خود را از دست مي­دهد؟

2Na⁺+کلسيم کربنات (نامحلول) سديم کربنات + Ca²⁺ (عامل سختی دايم)

نرم کردن آب سخت

با توجه به زيانهای آب سخت در زندگی روزمره و تاثيرات سوء آن بر اندامهای حياتي، انسان همواره به دنبال روشهايي بوده که سختی آب را کاهش دهد. همانطور که گفته شد سختی موقت آب با گرم کردن آن از بين مي رود، اما آنچه مهم است سختي دايم آب هاست که براحتی از بين نمي­رود. استفاده از سديم کربنات با وجود ارزاني آن به دليل وقت گير بودن و وسيع بودن امکانات آن در منازل و مراکز صنعتي کوچک به صرفه نيست، از اينرو برای نرم کردن آب ازدستگاهي به نام تبادلگر يوني استفاده مي­کنند. در اين دستگاه آب سخت با عبور از روی بستري که حاوي يونهای سديم است کاتيونهای عامل سختي خود را با کاتين سديم جايگزين مي کند

پیدایش

این گاز از طرِیق تجزیه هوای مایع جدا می‌شود، چون اتمسفر ، حاوی تنها 94 درصد آرگون است.
ویژگیهای قابل توجه

آرگون 2.5 مرتبه حل شدنی‌تر از  نیتروژن در آب  است و تقریبا قابلیت حل شدن آن شبیه اکسیژن است. این عنصر شیمیایی ساکن ، در هر دو حالت گاز و مایع خود بی‌اثر است. هیچگونه ترکیب واقعی که شامل آرگون باشد، شناخته نشده است.

کاربردها

چون آرگون با افروزه داخل لامپ حتی در حرات بالا واکنش نشان نمی‌دهد، از آن ، در لامپ روشنایی استفاده می‌شود و در موارد دیگری که از نیتروژن دو اتمی بعنوان گازی نیمه ساکن نمی‌توان استفاده کرد.

سایر کاربردها

1.بعنوان حفاظ گاز ساکن در جوشکاری برقی و برش

2. بعنوان پوششی بدون واکنش در تولید  تیتانیوم و سایر عناصر واکنشی

3. بعنوان محیطی محافظ برای تشکیل بلورهای ژرمانیوم و سیلیکون

4. Ice coring و تخمین آبهای زیرزمینی

5. در سیستم تنفسی زیر آب غواصی

 
آلودگی آب

باران اسیدی آب موضوعات ویژه شیمی آب سخت آب معدنی بهره برداری از منابع آب خطرات و نکات ایمنی در کار با هیدرازین آب زیرزمینی و محیط زیست حفاظت در برابر مواد پرتوزا کنترل انواع فاضلاب اکسیژن محلول در آب بهسازی فاضلاب هیدروکربن‌های آروماتیک چند هسته‌ای نقش نیترات در آلودگی آبها فاضلاب انعقاد آب آب زیرزمینی کاربرد کانیها در بخش زیست محیطی جایگاه انسان در تغییرات زمین هشدارهای زیست محیطی منابع تامین آب ضرورت مطالعه انرژی املاح محلول در آب بهداشت و زیست شناسی آلودگیهای زیست محیطی ایران حفاظت محیط زیست آلودگی محیط زیست شیمی محیط زیست سم شناسی

آلودگی آب (Water Pollution)

دید کلی

آلودگی آب مشکل بزرگی است. به طوری که نتایج پژوهش پیرامون آن از صدها بلکه هزاران مقاله ، مجله و کتاب تجاوز می‌کند.

بنظر شما چه کسانی مشکل آلودگی آب را بوجود می‌آورند؟

چه کسانی بهای تمیز کردن آب را خواهند پرداخت؟

زباله های انباشته شده

فاضلابها تعادل حیات در اب دریاها را

به هم می زنند . حتی بعد از تصفیه

کردن فاضلابها آب بدست آمده

می تواند حاوی مواد

شیمیایی مسموم باشد.

تاریخچه

در نوامبر سال 1986 بر اثر ریزش موادی شامل جیوه و انواع مواد آلی سمی مانند آفت کشها در رودخانه راین ، تمام آبزیان از شهر بال سوئس تا ساحل هلند کشته شدند. در سالهای اخیر با غرق شدن تانکرهای بزرگ نفتی اقیانوس پیما یا به گل نشستن آنها آسیبهایی به حیات دریایی وارد آمد.

در سال 1983 بر اثر 11000 واقعه آلوده کننده در حدود 120 میلیون لیتر مواد آلوده کننده در آبهای ایالات متحده تخلیه شده است.

تعریف آلودگی آب

در سال 1969 برای آلودگی آب تعریفی ارائه داد: آلودگی آب عبارت است از افزایش مقدرا هر معرف اعم از شیمیایی ، فیزیکی یا بیولوژیکی که موجب تغییر خواص و نقش اساسی آن در مصارف ویژه‌اش شود.

عوامل آلوده کننده آب

آب یکی از مهمترین و بنیادی‌ترین عامل حیات موجودات زنده است از این نظر جلوگیری از آلودگی آب نیز به همان نسبت مهم و مورد توجه می‌باشد عوامل آلوده کننده آب بسیار گوناگون‌اند و می‌توانند هم منابع آبهای زیرزمینی و هم آبهای سطحی را آلوده کنند.

 

عوامل آلوده کننده آبهای زیرزمینی :

کانیهای موجود در معادن سطحی که در اثر تغییر و تبدیل به عامل آلوده کننده مبدل می‌شود. مثلا آب جاری سطحی ( حاصل از باران و …) هنگام عبور از معادن زغال سنگ ، دی‌سولفید آهن « II» ( پیریت ) همراه با زغال سنگ را در خود حل کرده و سپس در اثر واکنش ، هوا آنرا به اسید سولفوریک تبدیل می‌کند. اسید حاصل ضمن عبور از لایه‌های مختلف مخازن زیرزمینی ، موجب آلوده شده آن می‌شود.

جمع شدن فاضلابهای شهری بویژه اگر در یک حوزه آهکی و یا شنی وارد شوند از آن که در معرض باکتریها قرار گیرند و تجزیه شوند، مستقیما و براحتی به مخازن زیرزمینی نفوذ پیدا کرده و موجب آلوده شدن آنها می‌شود.

ضایعات رادیواکتیوی : یکی از عوامل آلوده کننده مهم منابع آبی زیرزمینی است که امروزه یکی از راههای رفع آنها که در حقیقت مشکل بزرگی برای صاحبان تکنولوژی هسته‌ای نیز به شمار می‌رود دفن آنها در زیر زمین است علاوه بر دفن ضایعات رادیواکتیو در زیر زمین ، همه انفجار های هسته‌ای زیر زمینی نیز موجب آلوده شدن آبهای زیر زمینی می‌شود.

عوامل آلوده کننده آبهای سطحی:

آلوده کننده‌های صنعتی:

بسیاری از ضایعات صنعتی به آبزیان زیانهای جدی می‌رسانند. این ضایعات برای خنثی شدن مقدار زیادی از اکسیژن محلول در آب را به مصرف رسانیده و موجب کاهش اکسیژن مورد نیاز برای آبزیان می‌شود و تهدید به مرگ می‌کنند.

جابر بن حیان

این دانشمند بزرگ از شاگردان معروف امام صادق (ع) بود. گویند وی اهل طوس یا طراطوس بود. محل وفاتش احتمالا در لرستان می باشد. در کتابخانه های معتبر جهان 22 رساله علمی به نام جابر وجود دارد. اکتشافات بسیاری را در شیمی به جابر نسبت می داده اند که معروفترین آن ها جوهر گورگد(اسید سولفوریک)، جوهر شوره(اسید نیتریک) و سنگ جهنم (نیترات نقره) می باشد. در حدود هزار و دویست سال پیش جابر بن حیان شیمیدان عرب اسیدی کشف کرد که آن را تیزاب سلطانی می نامیم. تیزاب سلطانی که ترکیب است از اسید نیتریک و اسید کلریدریک، فلزهایی مانند نقره و طلا را در خود حل می کند مه قوی ترین اسید جهان است. او اطلاعاتی در زمینه ی ترکیب و ذوب مواد معدنی داشته است. کلود لویی برتوله Claude Louis Berthollet ، 1748-1822 میلادی) شیمیدان فرانسوی درباره جابر می گوید:

«جابر در علم شیمی همان مقامی را دارد که ارسطو در علم منطق داشت»

معرفی : لانتانیدها عنصرهای 58 تا 71جدول تناوبی را تشکیل می‌دهند و جزو عناصر واسطه داخلی می‌باشند. وجه تسمیه لانتانیدها از عنصر 57 جدول یعنی لانتان(La) گرفته شده است. باید توجه داشت که خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان می‌باشد همچنین به این گروه از عناصر ، عناصر خاکهای کمیاب "Rare-earth elements"نیز اطلاق می‌شود. در واقع اطلاق نام خاکهای نادر یا کمیاب ، از آنجائیکه این عناصر نه کمیابند و نه به آن دسته از اکسیدهای خاکی مانند (اکسیدهای) آلومینا، زیرکونیا و ایتریا تعلق دارند، غلط مصطلح است. زمانیکه نخستین اعضای این گروه برای اولین بار کشف شد، بصورت اکسید مجتمع گردیده بودند و از آنجائیکه این اکسیدها تا اندازه‌ای به اکسیدهای کلسیم ، منیزیم و آلومینیوم که بعدها به آنها عنوان اکسیدهای خاکی اطلاق گردید، شباهت دارند، لذا این عناصر به نام خاکهای کمیاب معروف گردیدند. در هر صورت باید توجه داشت که سریم در پوسته زمین بسیار فراوان تر از سرب بوده و نیز ایتریم از قلع بسیار فراوان‌تر است و حتی باید اذعان نمود که کمیاب ترین خاکهای کمیاب ، به استثنای پرومتیم ، بسیار از عناصر گروه پلاتین فراوان‌ترند.

 
معرفی : لانتانیدها عنصرهای 58 تا 71جدول تناوبی را تشکیل می‌دهند و جزو عناصر واسطه داخلی می‌باشند. وجه تسمیه لانتانیدها از عنصر 57 جدول یعنی لانتان(La) گرفته شده است. باید توجه داشت که خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان می‌باشد همچنین به این گروه از عناصر ، عناصر خاکهای کمیاب "Rare-earth elements"نیز اطلاق می‌شود. در واقع اطلاق نام خاکهای نادر یا کمیاب ، از آنجائیکه این عناصر نه کمیابند و نه به آن دسته از اکسیدهای خاکی مانند (اکسیدهای) آلومینا، زیرکونیا و ایتریا تعلق دارند، غلط مصطلح است. زمانیکه نخستین اعضای این گروه برای اولین بار کشف شد، بصورت اکسید مجتمع گردیده بودند و از آنجائیکه این اکسیدها تا اندازه‌ای به اکسیدهای کلسیم ، منیزیم و آلومینیوم که بعدها به آنها عنوان اکسیدهای خاکی اطلاق گردید، شباهت دارند، لذا این عناصر به نام خاکهای کمیاب معروف گردیدند. در هر صورت باید توجه داشت که سریم در پوسته زمین بسیار فراوان تر از سرب بوده و نیز ایتریم از قلع بسیار فراوان‌تر است و حتی باید اذعان نمود که کمیاب ترین خاکهای کمیاب ، به استثنای پرومتیم ، بسیار از عناصر گروه پلاتین فراوان‌ترند.

اگرچه لانتانیدها بصورت بسیار گسترده در طبیعت پخش می‌باشند، لکن بطور کلی در غلظتهای کم یافت می‌شوند. همچنین در برخی از مواد کانی بصورت مخلوط و در غلظتهای زیاد ملاحظه شده اند. جدول زیر نمایانگر برخی از کانیهای معروف لانتانیدها می‌باشد. 

مهمترین کانی‌های خاکهای کمیاب عبارتند از:مونازیت ، زنوتیم ، بستناسیت. معمولا این مواد بوسیله اعمال مکانیکی مانند شناورسازی و یا استفاده از روشهای مغناطیسی تغلیظ می‌شوند. سپس لانتانیدها در حالتیکه بصورت کانیهای فسفات یا سیلیکات می‌باشند، بوسیله اسید مورد شستشو قرار می‌گیرند. برخی از کانیها مانند کولومبوتانتالاتها با کربن حرارت داده شده و یا تحت تاثیر کاستیک قوی قبل از سنگ شویی قرار داده می‌شوند. 

تجزیه و جداسازی

لانتانیدهای مخلوط شده را می‌توان از محلولهای اسیدی با استفاده از رسوب اگزالات جدا کرد. اشتعال اگزالات باعث تولید اکسیدهای لانتانیدهای مخلوط خواهد گردید. سپس این اکسیدها غالبا با استفاده از روشهای تبادل یونی و استفاده از خیساندن در اسید تغلیظ می‌شوند. در این حال لانتانیدها در محلول بصورت یونهای سه ظرفیتی هیدراته که دارای خواص بسیار مشابه می‌باشند، درمی‌آیند. بنابراین آنها تمایل به تشکیل رسوبهای بلوری مخلوط یا محلولهای جامد نشان می‌دهند. استفاده از یک ماده شیمیایی واحد به منظور افزایش غلظت یکی از عناصر خاکهای کمیاب لزوم تکرار عملیات را ایجاب می‌نماید. یکی از روشهایی که در گذشته و حال مورد استفاده بوده و هست، استفاده از فرایندهای جزء به جزء مانند تبلور جزء به جزء و یا تجزیه جزء به جزء به منظور خالص کردن عناصر می باشد. در این شرایط ، مقدار کار بسیار زیاد به منظور جداکردن مقدار بسیار کمی از عناصر ، باعث بالارفتن هزینه های خلوص خاکهای کمیاب و برشمردن آنها بدین صنعت خواهد بود. اکنون نیز از روشهای جزء به جزء هنوز در زمینه جداسازی این خاکها در حالت خام و بویژه عناصر لانتان و سریم استفاده می‌شود، زیرا سریم را می توان از لانتان با استفاده از حالت چهار ظرفیتی سریم جدا کرد. در حال حاضر سایر اعضای خانواده خاکهای کمیاب را با استفاده از فرآیندهایی تبادل یونی خالص می نمایند مضافا چنانچه درجه خلوص بالا مدنظر نباشد، می توان از روش استخراج مایع- مایع بدین منظور استفاده کرد. 

خواص لانتانیدها

لانتانیدها فلزهایی براق هستند و واکنش پذیری شیمیایی قابل توجهی دارند. خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان با عدد اتمی 57 می باشد. کلیه این عناصر قادر به تشکیل املاح سه ظرفیتی می باشند و زمانیکه این املاح در آب حل می شوند، خواص شیمیایی بسیار مشابه از خود نشان می دهند. لانتانیدها ، نظر به وضعیت جدو!ل تناوبی، بدین صورت هستند که همچنانکه عدد اتمی آنها افزوده می شود، بار افزوده شده روی هسته آنها بوسیله پر شدن لایه های ناقص داخلی آنها با الکترونها ، موازنه می‌شود. ولی به هر حال باید توجه داشت که این لایه ها نقشی در نیروهای والانس ما بین اتمها ایفا نمی نمایند. لانتانیدها به علت برخوردار بودن از خواص اختصاصی دارای پتانسیل باارزشی در زمینه استفاده بعنوان عوامل آلیاژی میباشند. این عناصر با استفاده از احیاء گرمایی بوسیله اثر کلسیم ، لیتیم و یا سایر فلزات قلیایی برهالید بی آب آنها و سپس ذوب مجدد در خلا به منظور تبخیر نشانه های باقیمانده از مواد احیا کننده، احیا می شوند. همچنین می‌توان آنها را بصورت الکترولیتی از حمامهای ملح ذوب شده مانند آنچه در زمینه سریم و میش متال (مخلوط فلزات خاکهای کمیاب ، اساسا سریع با مقدار بسیار کمی از آهن) صورت می پذیرد، احیا کرد. باید توجه داشت که مواد جامد بدون آب همچنین نشان دهنده تغییر زیادتری در خواص ما بین عناصر نسبت به املاح هیدراته هستند. خاکهای کمیاب با بعضی از ترکیبات آلی ، املاح آلی تشکیل می‌دهد. این کیلیت ها که در اطراف این یونها ، آب جایگزین می نمایند، باعث زیاد شدن تغییر در خواص ما بین هر یک از خاکهای کمیاب می‌شوند. سودمندی این تکنیک در روشهای جدید تبادل یونی ، در زمینه جداسازی این عناصر کاملا قابل ملاحظه است. 

موارد کاربرد

• فلزات خاکهای کمیاب تمایل بسیار شدید برای ترکیب با ناخالصیهای غیر فلزی مانند اکسیژن ، نیتروژن ، کربن و هیدروژن دارند. لذا با توجه به خاصیت فوق ، مقدار قابل ملاحظه ای از مخلوط فلزات خاکهای کمیاب بعنوان مواد تصفیه کننده (getler) در صنایع متالوژی مورد استفاده واقع می شود.
• عناصر خاکهای کمیاب ، هنگامیکه تحت تاثیر حرارت واقع می گردند نمایانگر طیف بسیار پیچیده ای بوده و نور شدید سفید زدگی از آنها ساطع می شود، بنابراین از آنها در صنایع تصاویر متحرک و لامپ های تصویر تلویزیون های رنگی استفاده می گردد.
• مصارف صنعتی فراوانی نیز برای هر یک از این عناصر متصور می باشد از جمله از برخی از آنها در سوزاندن سموم ناشی از راکتورهای هسته ای استفاده می شود.

موجودات آبزی

زندگي در كره ما در اقيانوس بوجود آمده و سپس به خشكي انتقال يافته است. آب بعنوان محيط زندگي موجودات آبزي بهترين مايعي است كه ميتوان تصور كرد. از خواص بسيار مساعد آب براي آبزيان خواص زير، شايان توجه مي باشند:
1 ـ حرارت مخصوص آب زياد است، بنابراين گرم وسرد شدن بتدريج انجام مي گيرد و اين، عامل مثبتي براي موجودات زنده مي باشد.

2 ـ بر خلاف ساير اجسام ( به استثناء چدن و بعضي ديگر ) آب در صورت انجماد بجاي انقباض، بميزان 9 درصد انبساط حاصل مي كند. اگر آب هنگام انجماد منبسط نمي شد و به سطح نمي آمد بلكه ته نشست ميشد، بسياري از درياها، درياچه ها، رودخانه ها و غيره بويژه در مناطق سرد تا ته منجمد مي‌شدند.

3 ـ آب حلالي بهتر از هر مايع ديگر ميباشد. در آب دريا و آب شيرين مقداري املاح حل شده اند كه بدون آنها زندگي جانوران و گياهان آبزي مقدور نميشد. خواص الكتروليتي آب نيز مهم است. يونهاي املاح كه بحالت محلول در آب يافت ميگردند در فعل و انفعالات شيميايي اعم از داخل بدن موجودات جانوري و يا در خارج آنها ( در محيط آب) شركت مي نمايند.

4 ـ آب قسمت مهمي از تركيبات شيميايي را كه در بافت زنده يافت ميگردد، تشكيل مي دهند. مثلا دو سوم وزن بدن انسان آب است. مانند خشكي ( زمين )، در دريا نيز پايه زنجير غذايي موجودات زنده را گياهان كلروفيلدار تشكيل مي دهند ، زيرا آنها هستند كه از مواد معدني غذاي آلي ميسازند و بقيه موجودات از غذاي آماده تغذيه مي نمايند. ميتوان يك زنجير غذايي ساده را در دريا بدين قرار آورد: پلانكتن گياهي ( فيتوپلانكتن ) ـ پلانكتن جانوري ( زوئو پلانكتن) ـ ماهي ـ انسان.

 

RE: موجودات آبزی

گياهان دريايي به دو قسمت تقسيم مي گردند : فيتوپلانكتن‌ها كه جلبكهاي تك ياخته اي ميكروسكوپي هستند و گياهان پر ياخته ( ماكروفيت Macrophytes ). فيتو پلانكتن اهميت اساسي دارد و شامل بيش از 99 در صد تمام زندگي گياهان مي باشد. قسمت عمده ماكروفيت ها جلبك هاي پر ياخته اند اينها نيز به استثناء برخي ، مانند فيتوپلانكتن ، فتوسنتز انجام مي دهند، علاوه بر اينها ؛ در سواحل اقيانوسها در مناطق معتدله گياهان گلدار نيز يافت مي گردند كه بطور ثانوي دريا را محل سكونت خود قرار داده اند و گاهي چمن هاي زير آبي تشكيل ميدهند( بويژه Zostera ). موجودات جانوري در تمام ضخامت ( ارتفاع) اقيانوس اعم از طبقات مختلف آب و ته اقيانوس وجود دارند ولي انتشار گياهان از سطح تقريبا تا عمق 200 متر است كه حد جذب حداقل مقدار نور خورشيد جهت رشد فيتوپلانكتون مي باشد. در آبهاي ساحلي كه داراي مواد معلق بمقدار قابل توجه و برنگ تيره هستند نور خورشيد جهت رشد سريعا جذب مي شود و حداقل مقدار نور مورد نياز براي رشد فيتوپلانكتن ممكن است در عمق 5 يا 10 متر باشد ولي در آبهاي اقيانوسي كه شفافند مي تواند تا 200 متر نفوذ كند، منطقه ايكه نور كافي براي رشد گياه دارد منطقه روشنايي (Photic zone) ناميده ميشود. در داخل اين منطقه فيتوپلانكتن بكمك ذرات سنتز كننده خود انيدريدكربنيك را در آب به ماده گياهي تبديل ميكند ( فتوسنتز ). انيدريد كربنيك هميشه بحد وفور موجود است. گياه در حال رشد مواد لازم را نيز از آب مي گيرد فقط بعضي از مواد خيلي لازم مانند فسفات ها و نيترات ها كه املاح غذايي اقيانوس ناميده مي شوند اغلب اوقات كم بوده و ممكن است عامل محدود كننده باشند.


RE: موجودات آبزی

پلانكتونها
موجودات اكثرا بسيار كوچك مي باشند، توده آب را مسكون مي سازند و توسط جريانات آب و امواج غير فعالانه تغيير مكان مي دهند . اين موجودات يا استعداد حركت مستقل ندارند يا خيلي كم دارند و نمي توانند مانع از برده شدن توسط جريان ها و امواج آب شوند. در تركيب پلانكتن ، گياهان و جانورن واردند . پلانكتن گياهي (Phytoplankton) كه احتياج به نور خورشيد دارد. ، در طبقه بالا متمركز ميشود ولي پلانكتن جانوري (Zooplankton) در تمام طبقات آب آبگير توزيع يافته است. تنوع پلانكتن در دريا به مراتب غني تر از آبهاي شيرين است. اندازه موجودات پلانكتني بسيار مختلف مي باشد: از چند ميكرون ( باكتريها)تا 2 متر (مدوزCyanea ) . فرمولهاي گياهي پلانكتن تقريبا همگي تك ياختگان گياهي ميكروسكوپي هستند. بيش از همه دياتومه ها (Diatomea) مي باشند . دياتومه ها جلبكهايي هستند كه در صدف ويژه سيليسي شبيه به جعبه سر-پوشدار جاي گرفته اند.



RE: موجودات آبزی

زئوپلانكتن:
گلوبيژرين (Globigerina) از فورامينيفرها شعاعيان( (vhnd,gvih، بعضي مژه دارن ، ازتاژكد اران (Noctiuca) كيسه تنان ، لاروهاي كرمها و بعضي فرمهاي ديگر بويژه خرچنگيان (Crustacea) بسيار مهمند مانند خرچنگيان پست كوپه پدا وكلاد وسراويالارو خرچنگها (ميگووكراب) . كوپه پدها قسمت عمده زوئوپلانكتن دريا را تشكيل ميدهند. تخمها و لاروهاي بسياري از ماهيها و لاروهاي عده اي از سايرجانوران و بعضي بالغ نيز جزو زوئوپلانكتن مي باشند. موجودات زوئوپلانكتني روزانه مهاجرت هاي عمودي انجام مي دهند: در شب بسطح آب ميآيند ولي روزها به چند صد متري پائين مي روند. گذشته از اينها طبقات آب دريا از تعداد بيشماري باكتريها مسكون گشته اند.پ

MTBE (متيل ترسيو – بوتيل اتر) يك ماده آلي اكسيژن دار است كه امروزه در ايران و برخي كشورهاي جهان به صورت گسترده در بنزين بدون سرب استفاده مي شود در ابتداي انتخاب و استفاد ه از اين ماده در سوخت مزاياي زيست محيطي آن مورد توجه بود ولي اكنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنيا مشخص شده است كه تاثيرات سوء روي انسان بوده و داراي پتانسيل آلودگي محيط زيست است. ورود MTBE به منابع آب و خاك به روشهاي مختلف انجام مي گيرد .MTBE در خاك بسيار متحرك است و حركت آن در آب تابع قوانين حركت آب در خاك است. MTBE مقاومت زيادي به تخريب زيستي دارد و نيمه عمر آن در آب بالاست ، جذب آنها توسط ذرات خاك ضعيف است ،حلاليت بالايي در آب دارد و بسيار متحرك است . اين عوامل باعث حركت MTBE به سمت آبهاي زير زميني و جمع اين ماده در اين آبها مي گردد و از آنجا كه آبهاي زيرزميني در شرب و كشاورزي استفاده دارند با تهديد سلامتي انسان و طبيعت باعث معضلات زيست محيطي مي گردد درحال حاضر USEPA حد مجاز اين ماده در آبهاي آشاميدني راpb 40-20 تعيين كرده است. با توجه به مصرف گسترده MTBE در ايران قبل از آنكه اين ماده به معضل زيست محيطي در كشور تبديل گردد بايد راهكارهي مناسب ادامه و  عدم مصرف آن مشخص شود. متيل ترسيو يک ماده آلی مصنوعی اکسيژن دار است که پس از اثبات جنبه های سوء بهداشتی و زيست محيطی سرب بعنوان جايگزين آن معرفی و امروزه در ايران و برخی از کشورای جهان بصورت گسترده در بنزينهای بدون سرب استفاده می شود.توجه به اين ماده در دهه ۷۰ ميلادی آغاز و مصرف آن در دهه ۸۰ و ۹۰ ميلادی در جهان افزايش يافت. در ابتدای انتخاب و استفاده از اين ماده در سوخت مزايای زيست محيطی آن مورد توجه بود که مهمترين آنها افزايش عدد اکتان بنزين٫ کاهش نشر گازهای آلاينده منتشر از اگزوز خودرو مانند منواکسيد کربن و ازن ٫ حذف سرب از بنزين به همراه تاثير بهبود نسبی کيفيت هوا ٫توليد آسان و سهولت اختلاط با بنزين می باشد ولی اکنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنيا مشخص شده است که MTBE دارای امکان تاثيرات سوء روی بدن انسان و مضرات زيست محيطی بودند و آلودگی آبها زير زمينی از مهمترين جنبه های زيست محيطی آن می باشد . در آمريکا از سال ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۱ ميلادی دو سيستم تامين کننده نياز آب شرب شهری بخاطر آلودگی MTBE برای اين منظور غير قابل استفاده شدند.در سانتامونيکای آمريکا حداقل ۵۰ درصد از کل آب شهری که از منابع زيرزمينی تامين می شدبرای شرب غير قابل استفاده گرديد بطوريکه ۵/۳ ميليون دلار برای جايگزينو تامين آب شرب منطقه هزينه شد. وجود MTBE در کاليفرنيا در نمونه های شهری عموما با مقادير کمتر از ۲mg/l گزارش شده است. در شرايط خاص در جاهايی که قايقهای موتوری استفاده می شد غلظت اين ماده در آن آبها به۱۲ppm هم می رسد. در تحقيقی که در سال۱۹۹۶ توسط USGS در ۱۶ شهر آمريکا انجام شد ٫ مقدار MTBE موجود در آبهای سطحی بين µg/L 100-2/0 گزارش شد که غلظتهای بيشتر بين ماه های اکتبر تا مارس واقع شده است.(۳).در آمريکا به خاطر تاثيرات اين ماده در انسان و محيط زيست به ويژه آلودگی منابع آب اعتراضات فراوانی نسبت به ادامه مصرف آن وجود دارد ودر بعضی مناطق استفاده از MTBEممنوع شده است در اين مقاله برسی توانايی MTBEدر آلودگی منابع آب سه محور اصلی مورد توجه است تاثيرات MTBE روی سلامتی انسان چگونگی ورود MTBE به منابع آب وسرنوشت MTBE در منابع آب .متيل ترسيو بوتيلاتر يک ترکيب آلی با فرمول شيميايی C5H12O می باشد در دما وفشار استاندارد مايعی بی بيرنگ ٫ 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 اين ماده ۷۴۴/۰ ۷۵۸/۰ گزارش شده است . انحلال پذيری MTBE در آب بسيار بالاست 540mg/L گرارش شده است.انسان از سه طريق خوردن يا آشاميدن ، اشتنشاق وتماس پوستي مي تواند در معرض MTBE قرار گيرد و سلامتي او تهديد گردد كه از اين بين بلع مهمترين راه ورود اين ماده به بدن انسان است و عمدتاً از طريق آشاميدن آب آلوده انجام مي شود، ضمن آنكه استحمام با آب گرم آلوده نيز فراريت آن را افزايش داده و باعث استنشاق اين ماده مي گردد . تاثيرات اين ماده روي بدن به دو قسمت سرطانيو غير سرطاني تقسيم مي شود . به دليل زمان نسبتاً كوتاه از آغاز مصرف گسترده اين ماده تحقيقات ومطالعات كافي براي برسي تاثيرات سرطان زائي در انسان انجام نشده است ولي اين موضوع هنگاميكه حيوانات آزمايشگاهي به صور مختلف در معرض مقادير بالاي MTBE قرار گرفتند اثبات گرديد. در يك آزمايش در آثر بلعيدن MTBE در موشهاي صحرايي ماده به مقدار mg 1000 به ازاء هر كيلوگرم وزن بدن در روز طي يك دوره 104 روزهاين موشها به سرطان خون مبتلا شدند وهمين تيمار در موشهاي صحرايي نر در دوره فوق باعث بروز تومورهاي بيضوي در آنها گرديد. طي تحقيقاتي در يك دوره18 ماهه ، استنشاق اين ماده توسط موشهاي صحرايي نر وماده صورت گرفت و خاصيت سرطان زايي MTBE در اين حيوانات آزمايشگاهي مشاهده گرديد . بر همين اساس USEPA اين ماده را در گروه داراي امكانم سرطان زائي قرار داده است . در مورد تا ثيرات غير سرطاني MTBE، از مهمترين وشايعترين عوارض تنفس آندر انسان سردرد ،سرگيجه،تهوع،آلرژي و مشكلات تنفسي مي باشد در آزمايشي روي موش صحرايي با بلعيدن mg 70 به ازاء هر كيلوگرم وزن بدن در روز تاثيري مشاهده نشد واز mg 100 به ازاء هر كيلوگرم وزن بدن در روزعوارض آن مشاهده گرديد(2). براي ارزيابي صحيح از سميت اين ماده بر روي آنسان نياز به مطالعات وتحقيقات بيشتري مي باشد . ضمن آنكه در مواردي مانند تاثير روي ژنتيك ،توليد مثلو رشد اطلاعات بسيار محدود است .

فناوری نانو و محیط زیست

امروزه پیشرفت تکنولوژی و دستیابی انسان به روش‏های نوین برای استفاده از منابع طبیعی دستاوردهایی را به همراه دارد که علاوه بر تاثیرات فراوان در زندگی بشر، تاثیراتی منفی را نیز برای طبیعت به ارمغان می‏آورد.
به تازگی انسان متمدن به این تفکر رسیده است که شاید بتوان با استفاده از تکنولوژی مدرن و پیشرفته به کمک منابع طبیعی و محیطزیست شتابد که ازجمله آنها می‏توان به فناوری نانو و کاربرد آن در حفظ محیطزیست اشاره کرد.

تاثیرات مستقیم و غیرمستقیم فناوری نانو بر محیطزیست، از جنبه‏های مختلف قابل بررسی است. در حال حاضر، می‏توان موارد متعددی از کاربرد مواد نانو ساختاری در حفظ محیطزیست، از قبیل نانوفیلترها (برای تصفیه پساب‏های صنعتی)، نانوپودرها (برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی) و نانوتیوب‏ها (برای ذخیره‏سازی سوخت کاملا تمیز هیدروژن) را برشمرد، اما دورنمای استفاده از این فناوری نوین بسیار گسترده‏تر از این گونه کاربردهای جزئی و مقطعی است. برخی از مهم‏ترین کاربردهای علمی شناخته شده فناوری نانو در زمینه محیطزیست نانوحسگرها، نانوفیلترها و کاتالیزورهای زیست‏محیطی هستند که به ترتیب به آنها اشاره می‏شود:
● نانوحسگرها 
نانوحسگر وسیله‏ای است بسیار ریز که قادر به شناسایی و ارائه پاسخ به محرک‏های فیزیکی در مقیاس یک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهای متعددی در علوم مختلف ازجمله محیط زیست یافته‏اند که در ادامه به چند مورد اشاره خواهد شد.
● آلودگی هوا

 
یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیطزیست، پایش مستمر آلودگی هواست. با استفاده از نانوحسگرها پیشرفت موثری در زمینه کنترل آلودگی هوإ؛ ّّ= صورت گرفت. با اختراع اولین نمونه‏های غبار هوشمند، تولید این گونه حسگرها به مرحله کاربرد علمی نزدیک شد. هدف اصلی از ساخت غبارهای هوشمند، تولید مجموعه‏ای از حسگرهای پیشرفته به صورت نانو رایانه‏های بسیار سبک است. این نانوحسگرها به راحتی ساعت‏ها در هوا معلق باقی می‏مانند. این ذرات بسیار ریز از سیلیکون ساخته می‏شوند و می‏توانند از طریق بی‏سیم موجود در خود، اطلاعات جمع‏آوری شده را به یک پایگاه مرکزی ارسال کنند. سرعت انتقال اطلاعات در نمونه‏های اولیه حدود یک کیلوبایت در ثانیه است.
● نشت گازهای مهلک
نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. متاسفانه هشداردهنده‏های موجود در صنعت اغلب بسیار دیر موفق به شناسایی این گونه گازهای نشتی می‏شوند. این نوع حسگرها از نانوتیوب‏های تک لایه به ضخامت حدود یک نانومتر ساخته شده‏اند و می‏توانند مولکولهای گازهای سمی را جذب کنند. آنها همچنین قادر به شناسایی تعداد معدودی از مولکولهای گازهای مهلک در محیط هستند. محققان مدعی‏اند که این حسگرها برای شناسایی به هنگام گازهای بیوشیمیایی جنگی، آلاینده‏های هوا و حتی مولکولهای آلی موجود در فضا کاربرد خواهند داشت.
● نانوفیلترها
یکی دیگر از کاربردهای مهم فناوری نانو در محیط زیست، استفاده از نانوفیلترها در تصفیه آب و پساب است. غشای مورد استفاده در فرایند نانوفیلتراسیون معمولا مولکول‏های بزرگ را دفع می‏کند و در مقایسه با روش‏های دیگر قادرند با صرف انرژی کمتر آب چاه‏ها یا آب‏های سطحی را نیز به خوبی تصفیه کنند. این فرایند قادر است انواع باکتری‏ها، ویروس‏ها، آفت‏کش‏ها، آلاینده‏هایی با منشا آلی و املاح کلسیم و منیزیم را از آب جدا کند. نظر به این که در فرایند نانوفیلتراسیون از هیچ ماده شیمیایی برای سختی‏گیری آب استفاده نمی‏شود، بنابراین اثرات منفی زیست‏محیطی آن به مراتب کمتر از روش‏های شیمیایی معمول است.
علاوه بر این، ذرات نانوساختار انعطاف‏پذیری زیادی در تصفیه آلاینده‏ها دارند. به عنوان مثال از ذرات نانوساختار برای تصفیه فوری خاک، رسوبات، ضایعات جامد، تصفیه آب و پسماندهای مایع استفاده می‏شود. تحقیقات نشان می‏دهد که ذرات دوفلزی نانوساختار مانند آهن - پالادیم، آهن - نقره و روی - پالادیم کاربردهای زیادی در تصفیه و پالایش آلوده‏کننده‏های محیط زیست، مانند آفت‏کش‏های کلرینه با منشا آلی و حلال‏های آلی هالوژنه یافته‏اند.
تجربه نشان داده است که استفاده از ذرات نانوساختار دو فلزی موجب می‏شود تا کلیه هیدروکربن‏های حاوی ترکیبات کلردار که بسیار سمی‏اند به هیدروکربن‏های بی‏خطر برای محیط زیست تبدیل شوند.
به علاوه، شواهد بسیار مبین این واقعیت است که ذرات نانوساختار با پایه آهنی، قادر به تجزیه آلودگی‏های بسیار پایدار همچون ترکیبات پرکلرات‏ها، نیترات‏ها، فلزات سنگین (نیکل و جیوه) و مواد رادیواکتیو مانند دی اکسید اورانیوم هستند.
علاوه بر این می‏توان از نانوساختارها برای رنگ‏زدایی از آب آشامیدنی استفاده کرد. رنگ موجود در آب آشامیدنی نه تنها به خاطر ظاهر آن باید از آب زدوده شود، بلکه چون این رنگ‏ها می‏توانند منشا تولیدتری هالومتان نیز باشند، بسیار خطرناک محسوب می‏شوند. این ماده هنگام ترکیب با کلر موجب تشکیل کلروفرم و دیگر ترکیبات هالوژنه مضر و سرطان‏زا می‏شوند. رنگ موجود در آب طبیعی معمولا ناشی از وجود اسیدهای معدنی است. اسیدهای مذکور از تجزیه مواد آلی موجود در آب حاصل می‏شوند. اغلب روش‏های متداول برای تصفیه آب قادر به جداسازی مواد فوق نیستند، لیکن با استفاده از غشاهای نانو می‏توان تا ۹۹ درصد این گونه مواد را به سهولت از آب جدا کرد. همچنین تحقیقات نشان می‏دهد استفاده از فناوری نانو در تصفیه آب می‏تواند هزینه‏های تصفیه را تا حدود زیادی کاهش دهد.
● نانوپلیمرهای متخلخل
هنگامی که آلاینده‏های آلی آب گریز از طریق آب وارد خاک می‏شوند، به راحتی توسط ذرات جامد غیرمحلول در آب جذب و از آب جدا می‏شوند. پدیده جذب و دفع این گونه آلاینده‏ها از آب به خاک و از خاک به هوا بسیار پیچیده است و به عوامل متعددی از قبیل حلالیت در آب، آب موجود در شبکه خاک و رقابت اجزای مختلف خاک برای جذب این ذرات بستگی دارد. هنگامی که بیش از یک مولکول آب گریز در محیط وجود داشته باشد، مولکول‏های آلاینده به جسمی متصل می‏شوند که از لحاظ شیمیایی بیشترین شباهت را به آنها داشته باشد. به همین دلیل نانوپلیمرهای متخلخل که شباهت زیادی به مولکولهای مواد آلاینده دارند، مناسب‏ترین وسیله برای جداسازی این نوع آلاینده‏های آلی از آب و خاک به شمار می‏روند. به طور کلی کاربردهای زیست‏محیطی این نانوساختارها عبارتند از:
۱ - جداسازی آلاینده‏های آلی از آب آشامیدنی.
۲ - تصفیه پسابهای واحدهای صنعتی مانند نیروگاه‏های هسته‏ای برای استفاده مجدد از آنها
۳ - پاکسازی منابع آبی آلوده شده به مواد نفتی
۴ - پاکسازی منابع آب زیرزمینی از آلاینده‏های آلی
با توجه به این که نانوپلیمرهای متخلخل به کرات مورد استفاده قرار می‏گیرند، بنابراین هزینه‏های تصفیه به مراتب کمتر می‏شود.

● کاتالیست‏های زیست محیطی
از زمینه‏های دیگر کاربردهای مواد نانوساختاری، استفاده از آنها به عنوان کاتالیزورهای زیست محیطی برای تصفیه خروجی اگزوز اتومبیل‏ها و پالایش آب و هواست. کاتالیزورهای رایج که اغلب پایه پلاتین دارند، اگرچه راندمانشان کافی است، اما بسیار گران قیمت‏اند. به همین جهت کاتالیزورهای نانوساختاری به عنوان جایگزین ارزان قیمت کاتالیزورهای یاد شده مورد توجه قرار گرفته‏اند.

● پلیمرهای زیستی

 
از نانوساختارهایی مثل پلیمرهای زیستی می‏توان برای تولید تراشه‏های الکترونیکی استفاده کرد. طبق اطلاعات موجود، برای تولید هر گرم ریزتراشه ۳۲ مگابایتی، به مصرف ۸۵ گرم سوخت فسیلی و مواد شیمیایی و ۱۶ کیلوگرم آب نیاز است. با استفاده از فرایندهای نانو می‏توان شیوه مرسوم در تولید تراشه‏های نیمه هادی را تا حد بسیار زیادی بهبود بخشید. علاوه بر این، استفاده از فناوری نانو منجر به تولید مواد بی خطر به جای مواد سمی می‏شود.
برای مثال، مانیتورهای ساخته شده از مواد نانوساختار بسیار کم خطرتر از انواع مشابه ساخته شده از لوله‏های اشعه کاتدی (که حاوی مواد سمی‏اند) است و راندمان بالاتری هم دارد. نمایشگرهای ساخته شده از کریستال مایع ضمن کوچک بودن حاوی سرب نیستند و مصرف انرژی آنها بسیار کمتر از انواع مشابه کاتدی است. علاوه بر این استفاده از نانولوله‏های کربنی در نمایشگرهای کامپیوتری به کاهش مصرف فلزات سنگین در آنها کمک می‏کند و از این طریق از آسیب به محیط زیست می‏کاهد.
● نانوفیلترها
الکل‏هایی مانند اتانول به عنوان حلال یا ماده پاک‏کننده به وفور در صنایع مورد استفاده قرار می‏گیرند. این مواد در حین مصرف مقادیر زیادی از ناخالصی‏های مختلف را به خود جذب می‏کنند. با توجه به این که دور ریختن آنها پس از مصرف، اثرات زیانباری بر محیطزیست دارد، باید برای استفاده مجدد تصفیه شوند. روش‏های متداول از قبیل تقطیر، ضمن آلوده کردن محیط زیست انرژی زیادی را تلف می‏کنند. استفاده از نانوفیلترها گام موثری در حفاظت محیط زیست و صرفه‏جویی انرژی در این زمینه است.
● نانوپوشش‏ها
پوشش‏های نانوساختاری پیشرفته به خوبی بر سطوح مختلف از قبیل فلزات، شیشه، سرامیک و پلاستیک می‏چسبند و تنها چند میکرون ضخامت دارند، ویژگی بارز این نانوپوششگرها خاصیت ضدخوردگی آنهاست که کاربرد پوششی آنها را در فلزات سبک از قبیل آلومینیم و منیزیم افزایش داده است. پوشش‏های یاد شده، در مقابل حرارت بسیار مقاومند و می‏توانند دما را تا ۷۰۰ درجه سانتی‏گراد تحمل کنند. استفاده از این نوع پوششگرها منجر به کاهش خوردگی فلزات می‏شود و در نهایت، محیط زیست را با کاهش میزان مصرف مواد خام حفظ خواهد کرد.
کاربرد دیگر پوششگرهای نانوساختاری، در حذف گرد و غبار از روی سطوح مختلف و کاهش مصرف پاک‏کننده‏هاست. این نانوذرات را به صورت یک لایه بسیار نازک برای روکش کردن سطوح مختلف از قبیل شیشه اتومبیل‏ها به کار می‏برند. بدین ترتیب کشش سطحی این سطح نسبت به محلول‏های آبدار به شدت کاهش می‏یابد. در نتیجه، مایع مذکور سطح پوشش داده شده را خیس نمی‏کند و به صورت قطراتی روی آن باقی می‏ماند و به سرعت زدوده می‏شود. این عمل فرایند خشک شدن را سرعت می‏دهد. بدیهی است که مصرف مواد شوینده به شدت کاهش می‏یابد و از آلودگی محیطزیست جلوگیری به عمل می‏آید.
● نانوپودرها

نانوپودرها موادی به شدت فعال‏اند که در دمای پایین ذوب یا آلیاژ می‏شوند. این پودرها در فرایندهای قالب‏گیری تزریقی و پوشش دادن سطوح مختلف مورد استفاده قرار می‏گیرند. نوعی از پودرهای نانوساختاری یاد شده که حاوی ذرات ریز آلومینیوم است، در صورت افزوده شدن به سوخت‏های جامد موشک‏ها شدت سوختن آنها را تا دو برابر افزایش می‏دهد. اضافه کردن این پودر به نفت سفید باعث تسریع در احتراق آن و درنتیجه کاهش تولید آلاینده‏های مختلف می‏شود.
آنچه از توانمندی‏های فناوری نانو ارائه شد به این معنی است که می‏توان از این روش‏ها برای حفظ محیط زیست در آینده‏ای نه چندان دور استفاده کرد و در کنار استفاده از منابع طبیعی با کمک فناوری‏های پیشرفته بتوان به تعاملی پایدار با طبیعت رسید.

مواد شیمیایی موجود در هوا

دي‌ اکسيد نيتروژن، دي‌ اکسيد گوگرد و مونوکسيدکربن از جمله گاز‌هاي بسيار خطرناکي هستند که افزايش آنها بر روي پوست، مو، چشم و ريه اثرات بسيار مخربي دارد یک عامل مهم دیگر آلودگى هوا در اغلب شهرهاى بزرگ گاز ازن در سطح زمین است. ازن در سطح زمین هنگامی تشکیل میشود که گازهاى آلاینده حاصل از اتومبیلها و سایر وسائلى که سوخت مصرف مىکنند با نور خورشید واکنش می کند؛ در نتیجه گاز ازنی به وجود میآید که براى انسان سمى است.

این گاز ازن در شرایط ساکن بودن هوا، درخشندگى نور خورشید و آب وهوای گرم بیشتر به وجود میآید. این ازن در سطح زمین را نبایدبا ازن خوب که کیلومترها بالاتر در قسمت فوقانى جو زمین قرار دارد و اشعه ماوراء بنفش مضر خورشید را جذب میکند اشتباه گرفت.

اگزوز اتومبیل در شهرها آلایندههای متعددى را از خود خارج مىکند از جمله مونوکسیدکربن، دی اکسید نیتروژن، دىاکسید گوگرد، ذرات معلق از جمله ذرات کوچکتر ١٠ میکرومتر،بنزن، فرمالدئید، هیدروکربنهای چندحلقهای.

اوزون که جزء اصلی مه دود است، گازی است که از ترکیب اکسید نیتروژن و هیدروکربنها در حضور نور آفتاب بوجود میآید. در اتمسفر ، ازن بطور طبیعی به صورت لایهای که ما را از اشعه ماورای بنفش محافظت میکند، وجود دارد.

ولی زمانی که در سطح زمین تولید شود، کشنده است.

مواد آلوده کننده هوا

منوکسید کربن: گاز سمی منوکسید کربن ، بطور عمده مربوط به خودروهایی است که مصرف سوخت آنها بنزین میباشد. این خودروها مقدار زیادی گاز CO را از طریق لوله اگزوز وارد هوا میکنند.

دیاکسید گوگرد: عمدتا مربوط به نفت کوره (نفت سیاه) است که در بعضی صنایع و تاسیسات حرارت مرکزی و تولید نیرو مورد استفاده قرار میگیرد.

کسیدهای نیتروژن دار: بطور عمده مربوط به نفت کوره ، گازوئیل و مقدار کمتری مربوط به مصرف بنزین و نفت سفید است.

هیدروکربنهای سوخته نشده: عمدتا مربوط به خودروهایی است که بنزین مصرف میکنند. نفت کوره و گازوئیل در این مورد سهم کمتری دارند.

ذرات ریز معلق: بطور عمده ، از سوختن نفت کوره حاصل میشود.

برمید سرب: در نتیجه مصرف بنزین در موتور اتومبیلها حاصل میشود.

سایر ترکیبات سربی: بنزین خودروها اغلب دارای مادهای به نام تترا اتیل سرب است که به منظور روان کردن کار سوپاپها و بهسوزی بنزین به آن اضافه میشود. این ماده هنگام سوختن بنزین ، باعث پراکنده شدن ذرههای جامد و معلق ترکیبات سرب در هوا میشود که هم سمیاند و هم به صورت رسوبهای جامد وارد دستگاه تنفسی میشوند.

در جایی دور ، بالای سر ما ، لایه نامرئی و ظریفی از اوزون وجود دارد که ما را از تشعشعات خطرناک ماورای بنفش خورشیدی محافظت میکنند. لایه ازن قرنهاست که آنجا بوده است.

ولی اکنون انسان این سپر محافظ را از بین میبرد. کلرو فلوئورو کربنها (CFCS) ، هالونها (halons) )  و سایر مواد شیمیایی مصنوعی ، در ١٠ تا ٥٠ کیلومتری بالای سر ما شناورند. آنها تجزیه شده ، مولکولهایی آزاد میکنند که اوزون را از بین میبرد.

 کاتیون های سنگین

يون هاي فلزاتي مانند آهن(Fe)،پتاسيم(k)،كلسيم (Ca) و منيزيم(Mg)براي فعاليت هاي زيستي بدن اهميت فراواني دارند كه حدود 10% نياز ما به اين عنصر ها از طريق مواد معدني محلول در آب برآورده مي شود .

 عنصرهاي فلزات ديگري كه به فلزهاي سنگين معروفند مي توانند به صورت محلول در آب در آيند. كاتيون جيوه (Hg2 )،سرب (pb2 ) و كادميوم(‍Cd2 )از اين جمله اند،اين كاتيون ها به پروتئين بدن مي پيوندند و مانع از انجام اعمال زيستي آنها مي شوند و ممكن است به سيستم عصبي، كليه،كبد و ...آسيب برسانند. از آن جا كه استفاده اين كاتيون ها در صنعت بسيار زياد است ممكن است از طريق پساب هاي صنعتي به منابع آب وارد شوند و به طور مستقيم يا غير مستقيم به بدن انسان راه يابند

سالهاست که سرب به عنوان نوعی آلوده کننده محیط زیست حیات موجودات زنده را تهدید می کند. غلظت سرب در چرخه های زیستی به چندین عامل از جمله خاک، گونه های گیاهی منطقه، ویژگی های آب و نوع کانی های آن بستگی دارد. هدف از این مطالعه اندازه گیری میزان تحرک سرب، قابل جذب بودن و نیز مشخص کردن اثر آن بر اندیس های خونی در حوالی معدن سرب فیض آباد راور است. بخش اولیه مطالعه نشان داد که غلظت سرب در آب، خاک و نیز گیاهان منطقه بالاست (در مقایسه با نمونه های مشابه از سایر مناطق)(PHg، MCH، MCHC، MCV، HCT و RBC اندازه گیری شدند. پس از مقایسه این فاکتورها با افراد مشابه از مناطق غیر آلوده (شهر راور) (24نفر به عنوان شاهد) نتایج زیر به دست آمد. هماتوکریت (HCT) و هموگلوبین (Hg) به طور معنی داری در افراد ساکن در محل آلوده نسبت به گروه شاهد پایین تر بود(PRBC)، حجم متوسط گلبول قرمز(MCV)، مقدار هموگلوبین هر گلبول قرمز (MCH) و نیز غلظت هموگلوبین در یک گلبول قرمز (MCHC) تغییرات اندکی نشان دادند، اما این تغییرات به سطح معنی دار نمی رسد.نتیجه گیری این خواهد بود که ترکیبات سرب موجود در منطقه به صورت محلول در منابع آب می توانند به چرخه های زیستی وارد شوند و در نتیجه توسط بافت های زنده از جمله مغز استخوان جذب و بدین وسیله اندیس های خونی را متأثر سازند

آلودگی آب آشامیدنی توسط فلزات سنگین

فلزات سنگین با توجه به توسعه شهرنشینی و صنایع که منجر به افزایش میزان فاضلاب و پساب تولید گردیده است، عمدتا از طریق دفع نادرست و غیربهداشتی فاضلاب شهری و پساب صنعتی وارد محیط زیست می گردد. مرگ و میرهای آبزیان در اثر تخلیه پساب های محتوی فلزات سنگین در دنیا و ایران بی سابقه نیست. سبزیجات اطراف تهران نیز که با فاضلاب آبیاری میشود از این آلودگی ها بی بهره نمیباشد. فلزات سنگین شامل سرب، جیوه، روی، نیکل، کرم، کادمیوم و غیره میباشد. وجود فلزات سنگین در غلظت بیش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظیر مسمومیت، حساسیت شدید، ضایعات کروموزومی، عقب افتادگی ذهنی، فراموشی، پارکینسن، سنگ کلیه، نرمی استخوان و انواع سرطان منجمله سرطان پروستات میگردد. یکی از کارشناسان محیط زیست، آلودگی محیط مخصوصا آب با فلزات سنگین را بعنوان بزرگترین گناهی که بشر در طبیعت انجام میدهد ارزیابی نموده است.

بیماریهای ناشی از آلودگی آبها به برخی عناصر: بچه های آبی

مطالعات جدید نشان داده است که کادمیم Cd اثرات ژنتیکی شدیدی بر روی انسان و حیوان دارد. مادرانی که در معرض آلودگی کادمیم قرار دارند, نوزادانی به دنیا می آورند که فک پایینی آنها تخریب شده است.

وجود آمونیاک در درجه اول و نیتریت در درجه دوم, موید آلودگی جدید آب است;در حالیکه وجود نیترات موید آلودگی کهنه آب است.

وجود نیترات و نیتریت در آبهای شهری برحسب میلیگرم در لیتر ازت نباید بیش از 10 باشد.

لزوم کم بودن مقادیر نیترات و نیتریت در آبهای شهری مربوط به نتایج تحقیقاتی می شود که بعد از یک واقعه غم انگیز که در حدود سالهای 1940 در شهرهای " اوهایو " ( Ohio ) و " یوا " ( Iowa ) آمریکا رخ داده بود, انجام یافت.

واقعه از این قرار بود که در آن سالها مرض مرموزی که موجب خفگی موضعی می شد, مابین اطفال خردسال این شهر به کرات ثبت می گردید. علت این مرض مرموز که بعدها نام متمو گلوبی نما Methmoglobinema به خود گرفت, موضوع پژوهش دانشمندان بود تا نتایج حاصله نشان داد که عامل اساسی, وجود مقادیر قابل ملاحظه ای نیترات در آبهای مشروب این شهرها بوده است.

در محیط معده اطفال که خاصیت اسیدی آن کم است, نیتراتها با هموگلوبین های خون ترکیب شده و تولید متهوگلوبین می نماید, در حالیکه وظیفه اصلی هموگلوبین ها, ترکیب با اکسیژن هوا در ششها و تولید اکسی هموگلوبین و تغذیه این اکسیژن به خون است.با تشکیل متهوگلوبین, طفل به تدریج دچار کمبود هموگلوبین شده که سرانجام پس از طی مراحلی منجر به خفگی کامل می گردد.

 آب سخت و روشهای نرم کردن آن

هيچکدام از ما در پاکي تميزي آب باران شک نداريم، آبي که تمام مواد آن محلول و معلق آن طی تشکيل ابر جدا شده حين نزول بصورت باران مقداری از CO2 هوا را در خود حل ميکند و بصورت يک اسيد ضعيف که pH آن از 7 کمتر است در مي­آيد.

 اين آب هنگام عبور از سنگهاي زيرزمينی يونهايي مانند Ca2+، Mg2+ و Fe2+ را در خود حل می­کند که باعث آلوده شدن طبيعی آب ميشود.

وجود املاح گفته شده در آب باعث مي­شود صابون معمولي در آن کف نکند، از اينرو اين آب ها را آب سخت نامگذاری کردند.

سختی موقت و سختی دايم :

تابحال به ستونهای آهکي ايجاد شده درون غارها دقت کرديد؟ می­دانيد علت تشکيل اين ستونها که به استالاکتيت و استالاگميت معروف هستند، چيست؟

اگر همان آب سختي که در بالا صحبتش را کرديم کمی گرم تر شود يونهای کلسيم خود را بصورت کربنات کلسيم رسوب مي دهد. اين دقيقاً همان رسوبي است که در کتري خانه خود مشاهده می­نماييد. و ممکن است آب گرمکن يا شوفاژ منزل شما را برای مدتی از کار بياندازد.

اين رسوبات در واقع سختي آب هستند که با گرما از آب خارج ميشوند. در واقع واکنشی که آب باران با سنگهای آهکی زيرزمينی انجام گرفته و منجر به سختي آب شده با گرم شدن آب سخت برگشت می­پذيرد و سختی آن گرفته ميشود. از اينرو به اين سختی، سختی موقت آب می­گويند.

 

کلسيم هيدروژن کربنات(محلول)   آب باران همراه با CO­2   +    سنگ آهک (نامحلول)

در شرايط مناسب و گرماي کافي عکس واکنش بالا صورت می­گيرد

آب + CO2     +   کلسيم کربنات (نامحلول)        کلسيم هيدروژن کربنات (محلول)

 

 

اگر آبهای طبيعي مقدار قابل توجهي يونهای Ca2+، Mg2+ و Fe2+ داشته باشند، نمي­توان سختي آن ها را با گرم کردن از بين برد. آب با اين ويژگي داراي سختی دايم است. برای از بين بردن سختي دايم آب کافي است يونهای عامل سختی را بگونه­اي ته نشين کرد.

واکنش سديم کربنات با يونهای کلسيم رسوبات نا محلول کلسيم کربنات را به همراه خواهد داشت.

آيا با افزودن سديم کربنات، آب سختی دايم خود را از دست مي­دهد؟

2Na+   +    کلسيم کربنات (نامحلول)     سديم کربنات    +   Ca2+ (عامل سختی دايم)

 

 
نرم کردن آب سخت:

با توجه به زيانهای آب سخت در زندگی روزمره و تاثيرات سوء آن بر اندامهای حياتي، انسان همواره به دنبال روشهايي بوده که سختی آب را کاهش دهد. همانطور که گفته شد سختی موقت آب با گرم کردن آن از بين مي­رود، اما آنچه مهم است سختي دايم آب هاست که براحتی از بين نمي­رود.

استفاده از سديم کربنات با وجود ارزاني آن به دليل وقت گير بودن و وسيع بودن امکانات آن در منازل و مراکز صنعتي کوچک به صرفه نيست، از اينرو برای نرم کردن آب از دستگاهي به نام تبادلگر يوني استفاده مي­کنند. در اين دستگاه آب سخت با عبور از روی بستري که حاوي يونهای سديم است کاتيونهای عامل سختي خود را با کاتين سديم جايگزين مي­کند.

  آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولا شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند و بیماری راشیتیست کمتر در این اشخاص دیده می‌شود.

 

·         آب سخت برای رختشویی و مصرف در کارخانجات مناسب نیست.

·         آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوب چایی و قهوه می‌شود.

·         پخته نشدن حبوبات با آب سخت

·         ضرر رساندن به جداره دیگهای بخار و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ

·         خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون

·         مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها

                                                                به نام خدا

تحقیق دانش آموزی

درس: شیمی 1

مدرسه: ملاصدرا 1  رشت

کلاس: 03

نام و نام خانوادگی: مهراندیش فامیل سماک

تحقیق: تبادلگر یونی

تصفیه آب

امیرحسین رضاصفت

کلاس 03 دبیرستان ملاصدرا

تصفیه آب برای بشردارای سابقه ای بسیار طولانی و قدیمی است. مورخین بر این عقیده اند که تاریخ تصفیه آب به حدود دو هزار سال پیش از میلاد مسیح میرسد. این مراحل تصفیه ای شامل جوشاندن و صاف کردن آب بوده است. وسایل اولیه تصفیه آب در منازل افراد مورد استفاد قرار می گرفت و تا حدود قرن اول میلادی هیچ نشانه ای دال بر وجود عملیات تصفیه ای بر روی آب مصرفی جامعه وجود نداشت. نکته ای که مسلم است این است که عملیات تصفیه آب در قرون وسطی دچار رکود گردید و مجددا ً در قرن هیجدهم مورد توجه قرار گرفت....

به نام خداوند بخشنده و مهربان

امیرحسین رضاصفت

کلاس 03 دبیرستان ملاصدرا

سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها SI

سیستم سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها (System International of Units) که معمولاً با عناوین «سیستم متریک» یا «سیستم SI» شناخته می‌شود، دستگاه بین‌المللی استاندارد شده‌ای برای سنجش کمیت‌ها بر حسب یکاها (واحدها) است. این سیستم در سال ۱۹۶۰ بنیانگذاری شد. .......