مدل کامپیوتری تغییرات ازت در خاک

آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی بوسیله مواد ازته ناشی از کودها ی شیمیایی فضولات دامها و ضایعات کارخانجات موضوعی است که در چند سال گذشته اهمیت فوق العاده ای پیدا کرده است. ماده ازته ای که بهر عنوان در قشر سطحی خاک قرار می گیرد. بعد از یک سری تحولات فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی توسط آب باران و یا آبیاری شسته شده‘ از طبقات مختلف خاک عبور کرده و بالاخره به سطح ایستایی می رسد. ادامه چنین روندی طی سالهای زیاد باعث افزایش غلظت مواد‘ ازته در سفره های آب سطحی و زیرزمینی می شود. بویژه که بعضی از این مواد مانند نیتراتها‘ بعلت جذب نشدن روی سطح ذرات خاک‘ قابلیت تحرک زیادی داشته و می توانند بسهولت در محیط متخلل خاک در جهت جریان آب حرکت کنند. اهمیت موضوع بیشتر از نظر اختلالاتی است که آب آشامیدنی آلوده به نیترات در سلامتی انسان مخصوصا کودکان بوجود میآورد. بنابراین چه در کاربرد ماده ازته بعنوان کود ویا مصارف دیگر و چه در مواردی که ضایعات حاصله یک نوع ماده ازته است ‘ باید ترتیبی اتخاذ شودکه استفاده از فرایند های مختلف‘ منابع ذیقیمت موجود اعم از هوا‘ خاک و یا آب را آلوده نکند و این تنها در صورتی میسر استکه در طرح های پژوهشی و اجرائی نه تنها جنبه های اقتصادی بلکه کلیه جوانب امر در نظر گرفته شود‘ در غیر اینصورت اجرای پروژه های دراز مدت با شکست روبرو شده و اثرات سوء محیطی خواهد داشت. سیستمی که د راین جا از آن بحث شده است سیستمی است مرکب از خاک‘ آب و گیاه و در این سیستم ازت در تغییرات متعددی درگیر می شودکه از آنجمله می توان نیتریفیکاسیون‘ معدنی شدن مواد آلی‘ آلی شدن مواد معدنی و جذب بوسیله ریشه گیاهان را نام برد. برای اینکه بدانیم چه غلظتی از ماده از ته و چه مقدار از آن در خاک حرکت کرده و وارد آب زیرزمینی می شود دانستن کلیه تغییراتی که در گونه های مختلف ازت در محیط «خاک- آب- گیاه» صورت می گیرد ضروری است. فرض می کنیم که تبدیل مواد ازته بیکدیگر و همچنین تبادل یونی و جذب بوسیله ریشه گیاهان تماما از نوع واکنشهای درجه اول باشند. باین معنی که غلظت هر گونه ازت در عنصر حجمی خاک‘ وابسته بآن همراه با درنظر گرفتن ضرائبی استکه آنها را ضرائب سرعت تبدیل می نامیم. بدین ترتیب مدل ریاضی حاصله از سیستم فیزیکی مورد نظر‘ تشکیل یک سیستم معادلات دیفرانسیل را می دهد که باید با هم حل شوند تا غلظت هر گونه ازته بازمان مشخص شود. عوامل محیطی از قبیل درجه حرارت‘ درصد رطوبت ‘ میزان اکسیژن و دیگر عواملی که در متن مقاله از آنها بحث خواهد شد روی واکنشها و بالنتیجه ضرائب سرعت تبدیل مؤثر بوده و چه بسا که این ضرائب کمیت ثابتی نبوده و باید بعنوان یک متغیر در محاسبات منظور شوند. با در نظر گرفتن کلیه این نکات ‘ برای ارزیابی تبدیل ترکیبات مختلف ازت در یک عنصر حجمی خاک ‘ از روش انتگرال گیری عددی استفاده شده است. نتایج حاصله از مدل ریاضی‘ بااطلاعات تجربی موجود مقایسه شده و تا حد زیادی صحت مدل تأیید گردیده است.