آلودگي منابع آب به موادنفتي و روش كنترل آن آلودگي منابع آب به موادنفتي و روش كنترل آن

توسعه فعالیت های اکتشافی استخراج و بهره برداری از منابع نفتی در کشورهای نفت خیز سبب بروز مشکلات زیست محیطی متعددی برای آن کشورها شده که یکی از مهمترین آنها آلودگی منابع آب و افزایش مقدار هیدروکربن ها در آب می باشد.

بسیاری از ترکیبات آلی که از صنایع نفت و پتروشیمی و صنایع پایین دستی آنها به منابع محیط زیست وارد می شوند، مقاوم به تجزیه بیولوژیک بوده و دارای پتانسیل سميت برای انسان می باشند. تصفیه این ترکیبات در فرایندهای تصفیه بیولوژیک معمولاً با مشکل مواجه است و اصطلاحاً به آنها ترکیبات مقاوم به تجزیه (Refractory) می گویند.

نفت و ترکیبات آن نفت خام مخلوط پيچیده اي از هيدروكربن ها و تركيبات وابسته است. هيدروكربن هاي تشكيل دهنده آن داراي يك رنج گسترده اي از نقطه نظر اندازه مولكولي است كه اين رنج شامل متان تا آروماتيك هاي چند هسته اي و آسفالتن ها مي باشد. نفت خام شامل 84 تا 87 درصدکربن ، 11 تا 14 درصد هيدروژن، 0 تا 5 درصد گوگرد، 0 تا 1 درصد نيتروژن و 0 تا 1 درصد اكسيژن می باشد.

ترکیب شیمیائی نفت خام شامل: 1 - پارافين هاي نرمال: پارافين هاي نرمال از متان تا 70 اتم كربن در مولكول، در نفت خام جدا و شناسايي شده اند. 2 -پارافين هاي شاخه دار: 3 - هيدرو كربن هاي بنزني: هيدرو كربن هاي بنزني نظير بنزن، نفتالين، بي فنيل و مشتقات الكيل دار پلي آروماتيك وآنتراسن به مقدار خيلي كم در نفت وجود دارد. 4 - تركيبات غير هيدروكربني: نيتروژن، گوگرد و فلزات به مقدار كم در نفت وجود دارد.

5 - تركيبات گوگردي: نظير سولفيد دي هيدروژن، مركاپتانها، سولفيدها، دي سولفيدهاي حلقوي و تيوفين. 6 - تركيبات نيتروژن دار: تركيبات نيتروژن دار موجود در نفت عمدتاً شامل: پيريدين، كينولئين، كاربازل، اندول، پيرول، متالوپيرفيرينها،كمپلكسهاي تترا پيروليك مي باشد. 7 - تركيبات اكسيژن دار: مهمترين تركيب موجود در اين گروه كربوكسليك اسيدها مي باشد. علاوه بر كربوكسليك اسيدها، فنولها ، كتونها ، دي بنزو فوران نيز در دسته تركيبات اكسيژن دار تشكيل دهنده نفت مي باشد. 8 - فلزات: در نفت نيكل و واناديوم بيشتر يافت مي شود اما فلزاتي نظير آهن، روي، كروم، مس، منگنز و كبالت نيز موجود مي باشد. 9 - آسفالت و آسفالتن: نفت خام شامل تركيبات غير فرار جامد با جرم مولكولي زياد است كه هنگام تقطير در ستون باقي مي مانند. آسفالتن ها تركيباتي با جرم مولكولي بالا و ساختمان بسيار پيچيده هستند .

پیشگوئی رفتار آلودگی آلایندها بعد از ورود به یک سایت دچار یکی از سرنوشتهای ذیل می شوند: * گروهی از آلاینده ها فرار بوده و به طرف بالا حرکت می کنند. * بعضی به طرف پایین نشت می کنندوممکن است به منابع آبهای زیر زمینی وارد شوند. * گروهی در بخش مركزي وبصورت يك ستون يا توده حرکت می نمایند. * بخشی تجزیه می شوند. * بعضی آلاینده هابه عنوان ترکیبات شیمیایی مقاوم روی سایت باقی می مانند.

عمده ترين منابعي كه باعث وارد كردن آلودگي نفتي به محيط زيست مي گردد شامل موارد زيرمي باشد: 1 - حمل و نقل دريايي مواد نفتي 2 - ايستگاههاي توليد و بهره برداري و بارگيري نفت 3 - پالايشگاههاي نفت 4 - منابع طبيعي مثل نزولات جوي و نشتهاي طبيعي نفت 5 - حوادث غير مترقبه

خطرات مواد زائد نفتي بر روي انسان به سه صورت بروز مي كند: 1 - آلودگي آب كه از اين طريق ممكن است سلامت انسان را بصورت مستقيم و غير مستقيم تحت تاثير قرار دهد. 2- استفاده از مواد غذايي دريايي آلوده به ترکیبات نفتی ممكن است سلامتي انسان را تهديد نمايد زيرا برخي از مواد آلي داراي خاصيت تجمعي در بدن موجودات دريايي مخصوصاً ماهي ها هستند و از اين طريق ممكن است وارد زنجيره غذايي انسان شوند. 3 - در اثر تماس مستقيم انسان با مواد زائد نفتي ممكن است سلامتي انسان مورد تهديد قرار گيرد.

سرنوشت مواد درآبهای زیرزمینی تحت تاثیر مکانیزمهای مختلفی شامل تجزیه بیولوژیکی بوسیله میکرارگانیزمها، اکسیداسیون شیمیایی واحیاء، جذب و تبادل یونی، فیلتراسیون، رسوب دهی شیمیایی، رقیق سازی و فراریت و واکنشهای فتو شیمیایی می باشد.

منابع اصلی آلودگي گروه اول : شامل منابعی است که به طور عمده جهت تخلیه مواد آلاینده طراحی شده اند نظير:چاه های جذبی تزریق مواد زائد می تواند به پنج طریق اصلی آبهای زیرزمینی را آلوده نماید. -چاه های دارای ساختمان معيوب. -طریق استقرار نامناسب چاه های اکتشاف نفت و گاز -شکافهای موجود در لایه های زمین. -انتقال جانبی مواد زائد تزریقی -تزریق مستقیم به داخل منابع آب زیرزمینی

گروه دوم: شامل منابعی است که جهت ذخیره، تصفیه و یا دفع مواد طراحی شده اند اما هیچگونه دفع آلاینده به خاک زیر سطحی انجام نمی گیرد. از این گروه می توان به لندفیل، گودالهای سطحی، تانک های ذخیره سطحی و زیر سطحی

گروه سوم: شامل منابعی است که آلودگی از این منابع از طریق انتقال و جابجایی انجام می شود که می توان خطوط انتقال نفت گاز و ... را نام برد.عموماً آزاد شدن آلاینده ها در این گروه از طریق تصادفی و غفلت انجام می شود.

گروه چهارم: شامل آن دسته از منابعی است که دفع مواد از طریق پی آمد اجرای طرحهای دیگر انجام می شود. نظير ورود سموم و ترکیبات کودی از فعالیت های کشاورزی و یا زهکشی زهابهاي معدنكاري از جمله مشخصات این گروه وسعت آلودگی منطقه و وجود مشکلات زیادی جهت قانونمند نمودن آن است.

گروه پنجم: شامل منابعی است که تخلیه آلاینده به طور اجباری و از طریق کانال و مجاری مختلف تحت شرایط تغییر الگوی جریان انجام می شود. از این گروه می توان به چاه های تولید نفت، گاز، آب، چاه های کنترل، چاه های اکتشافی و ... اشاره نمود.

گروه ششم: شامل منابع آلاینده ای است که فعالیت های بشر انتشار و ورود آنرا تشدید می کند نظير پمپاژ بیش از حد آب زيرزميني که می تواند پیشرفت آلاینده را به آبخوان تشدید نماید. مثلاً داخل شدن آب نمک به مناطق ساحلی و...

مکانیسم هاي اصلی ورود آلودگی به آبهای زیرزمینی : 1- نفوذ (Infiltration) نفوذ آب حاصل از نزولات جوی به داخل خلل و فرج خاک می تواند آلاینده های موجود در مسير را در خود حل کند.

2- تغذيه مجدد توسط آبهای سطحی (recharge from surface water)

3 - انتقال مستقیم(Direct migration) آلاینده ها می توانند بطور مستقیم نيز از طریق منابع زیرزمینی همچون مخازن ذخیره و خطوط لوله ای که در منطقه اشباع از آب قرار دارند آلوده شوند.

4- تبادل آبخوانی (Interaquifer Exchange): ممكن است آبهای آلوده زیرزمینی با آبهای غیر آلوده زیرزمینی تحت فرآیند تبادل آبخوانی، مخلوط شوند.

مکانیسم هاي اصلی کاهش انتقال آلاینده در آبهای زیرزمیني: 1- صاف سازی(Filtration ) 2- جذب (Sorption) 3- ته نشینی (Precipitation) 4- تغییر شکل یا تجزیه (Transformation or Degradation)

تكنولو‍ژي هاي تصفيه آب WATER TREATMENT TECHNOLOGIES تکنولوژی های تصفیه آبهای سطحی و زیرزمینی در مناطق آلوده مشابه هم هستند. فرایندهای حذف و تخريب شامل اکسیداسیون شیمیایی و دهالوژناسیون و تصفیه بیولوژیک می شوند و فرایندهای جداسازی و تغلیظ شامل حذف، فیلتراسیون، تبادل یونی، Air stripping ، جداسازی به کمک صافي غشائي، رسوب دهی شیمیایی و جداسازی آب و مواد روغنی از یکدیگر می باشد

روش هاي پالايش زيستي : 1 - افزايش بيولوژيكي Bioaugmentation : در اين حالت براي تجزيه بيولوژيكي از ميكروبهاي انتخابي ويژه يا گونه هاي مهندسي ژنتيك براي محل هاي آلوده استفاده مي شود.

2 - تحريك بيولوژيكي Biostimulation: در اين پروسه اكسيژن و مواد مغذي جهت تسريع فرايند به مواد زائد اضافه مي گردد. 3 - Fungal remediation : برخي از قارچ ها قادر به پالايش مواد آلي مي باشند كه اين فرايند را پالايش زيستي توسط قارچ مي گويند.

4 - Phytoremediation: اين واژه بيان كننده استفاده از گياهان براي پالايش آلاينده ها مي باشد كه به چند صورت ممكن است اتفاق بيافتد: الف ) Phytoextraction: استفاده از گياهان جهت حذف آلاينده ها از محيط و تغليظ آنها را در اعضاي گياهي در روي سطح زمين گويند. ب ) Phytostablization: شامل كاهش حركت فلزات سنگين در خاك مي باشد. عدم تحرك فلزات مي تواند بوسيله كاهش حلاليت آلاينده و يا به حداقل رسانيدن سايش انجام گيرد. اضافه نمودن برخي تركيبات به خاك نظير مواد آلي، فسفات، مواد قليايي كننده و جامدات بيولوژيكي مي تواند حلاليت فلزات در خاك را كاهش داده و وارد شدن آنها به آبهاي زيرزميني را به حداقل برساند. حركت آلاينده ها به دليل تجمع در ريشه گياه ، جذب به داخل ريشه يا نفوذ كاهش مي يابد.

ج ) Phytostimulation: اين واژه غالباً بصورت Enhanced Rhizosphere يا تجزيه ريزوسفري يا تجزيه بيولوژيكي به كمك هوا بيان مي گردد د ) Phytotransformation: اين واژه بيان كننده تجزيه توسط گياهان مي باشد. آزاد شدن تركيبات فرار به اتمسفر از طريق تنفس گياه كه تبخير توسط گياه (Phytovolatilization) ناميده مي شود يك شكل از تغيير و تبديل توسط گياه مي باشد.

ه ) Rhizofilteration : اين واژه بيان كننده استفاده از ريشه گياهان براي جذب، تغليظ ورسوب فلزات سمي از آبهاي زيرزميني آلوده است.