اثر آلودگی نفتی بر ویژگی های هیدرولیکی، آب قابل استفاده و آبگریزی خاک در بختیاردشت اصفهان

مسئله آلودگی نفت یکی از بحرانهای مهم زیست محیطی است که کشورهای دارای صنعت نفت با آن مواجه می باشند. علاوه بر آثار مخربی که آلودگی نفتی بر سلامت انسانها دارد، با تخریب منابع آب و خاک و تأثیر بر اکوسیستمهای طبیعی می تواند زندگی جانداران به ویژه گیاهان را تحت تأثیر قرار دهد. در این پژوهش تأثیر آلودگی نفتی بر ویژگیهای هیدرولیکی و آب گریزی خاک در منطقه بختیاردشت اصفهان مورد بررسی قرار گرفت. مکانهایی با بافت خاک و آلودگی نفتی مختلف (غلظت کل پلی هیدروکربنهای نفتی، tphs در دامنه 2 تا 10 درصد) و مکانهای غیرآلوده مجاور در بخشی از فضای سبز اطراف پالایشگاه نفت اصفهان به گونه ای انتخاب شدند که نماینده منطقه مورد پژوهش باشند. در بخش اول، تأثیر آلودگی نفتی خاک بر نفوذ غیراشباع و ویژگیهای هیدرولیکی خاک در منطقه توسط دستگاه نفوذسنج مکشی و در چهار مکش ماتریک متوالی (15، 10، 5 و 2 سانتی متر) ارزیابی شد. سپس توسط مدلسازی وودینگ (حل تحلیلی) و مدل سازی با برنامه رایانه ای disc (حل عددی) پارامترهای هیدرولیکی خاک برآورد شد. همچنین پایداری آبگریزی خاک به روش زمان نفوذ قطره آب (wdpt) و پایداری ساختمان خاک به روشهای الک تر و رس قابل پراکنش مکانیکی (mdc) اندازه گیری شد. طرح آزمایشی نامتعادل دوطرفه با چهار گروه بافت خاک و چهار گروه آلودگی نفتی (بدون آلودگی، tphs برابر صفر؛ کم، tphs برابر 1 تا 3%؛ متوسط، tphs برابر 3 تا 6%؛ زیاد، tphs بیش از 6%) برای تجزیه و تحلیل داده ها استفاده شد. در بخش دوم پژوهش که به صورت آزمایشگاهی اجرا شد، علاوه بر آلودگی نفتی خاک، تیمار آب آلوده به ترکیبات نفتی (آب چاه منطقه) نیز افزوده شد. بدین منظور نمونه های خاک با درجه تراکم مشخص (80 درصد چگالی ظاهری مرجع) ساخته شدند. سپس با استفاده از آبهای غیرآلوده و آلوده به مواد نفتی، در 13 چرخه خاکها تر و خشک شدند. سپس هدایت هیدرولیکی اشباع (ks) نمونه ها به روش بار ثابت و منحنی مشخصه رطوبتی خاک در 16 مکش ماتریک اندازه گیری شد. به کمک مدل ون گنوختن و دو-تخلخلی دورنر، منحنی مشخصه رطوبتی خاک مدلسازی شده و پارامترهای هیدرولیکی خاک برآورد شد. همچنین توزیع اندازه منافذ، شاخص کیفیت فیزیکی دکستر (sdexter) و آب قابل استفاده خاک برای گیاه (aw) محاسبه شد. شاخص های متعدد آب گریزی خاک به روشهای مولاریته قطره اتانول (med)، صعود مویینه (crm) و جذب پذیری ذاتی آب-اتانول اندازه گیری و محاسبه شد. بر اساس نتایج بدست آمده در بخش اول نفوذ تجمعی آب به خاک در اثر آلودگی نفتی کاهش معنی داری یافت. همچنین آلودگی نفتی سبب کاهش معنی دار هدایت هیدرولیکی اشباع (ks) و نزدیک اشباع، و کاهش جذب پذیری خاک (s) و دبی جریان ماندگار (q) در تمامی مکشهای ماتریک شد. نتایج حل عددی نیز نشان داد که آلودگی نفتی سبب کاهش معنی دار ks و رطوبت های اشباع (?s) و نزدیک اشباع شده است. در کل تا مقادیر tphs حدود 6%، اثر آلودگی نفتی بر پارامترهای نفوذ و ویژگیهای هیدرولیکی خاک شدید نبوده و آلودگیهای بیشتر پیامدهای چشم گیری بر آنها داشتند. رابطه مثبتِ قوی و معنی داری بین log wdpt و غلظت کل پلی هیدروکربنهای نفتی مستقل از بافت خاک (tphs/clay) بدست آمد. وجود هیدروکربنهای نفتی در خاک سبب افزایش معنی دار خاکدانه های پایدار در آب و کاهش mdc شد. نتایج بخش دوم نشان داد آلودگی نفتی آب و خاک سبب تشدید آبگریزی خاک (افزایش معنی دار زاویه تماس آب-خاک و شاخصهای آبگریزی) شد. آلودگی نفتی به علت افزایش پایداری منافذ و تخلخل درشت، سبب افزایش معنیدار ?s و افزایش غیرمعنی دار ks شد. همچنین با افزایش آلودگی نفتی، sdexter افزایش معنی داری یافت. اما علی رغم افزایش ?s و sdexter، به دلیل کاهش نگهداشت آب در منافذ مویینه خاکهای آلوده، آب خاک با افزایش مکش ماتریک به سرعت تخلیه شده و aw کاهش شدیدی یافت. همچنین نتایج برازش مدل دورنر نشان داد که آلودگی نفتی خاک اثر معنی داری بر پارامترهای منافذ ساختمانی مانند افزایش شیب در نقطه عطف اول و سهم منافذ ساختمانی در نگهداشت آب و کاهش مکش ماتریک در نقطه عطف اول شد. ولی آلودگی آب بر ویژگیها و پارامترهای نگهداشت آب خاک اثر معنی داری نداشت. در کل می توان نتیجه گیری کرد که یکی از علل تخریب پوشش گیاهی منطقه بختیاردشت، به ویژه در مکان های با tphs بیش از 6%، نقش ضایعات نفتی در تشدید آبگریزی خاک، کاهش نفوذ آب، تغییر ویژگیهای هیدرولیکی خاک و کاهش نگهداشت آب و آب قابل استفاده خاک برای گیاه می باشد.