بهزاد قیاسی - دانشجوی دکترای مهندسی محیط زیست- منابع آب، دانشکده محیط زیست، پردیس دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
محمد حسین نیک سخن - دانشیار، گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، پردیس دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

انتقال آلودگی به آب‌های زیرزمینی که با توجه به مصرف بیش از حد و افت سطح آن در طول سال‌های اخیر آسیب‌پذیری زیادی دارند، از اهمیت زیادی برخوردار است. یکی از پارامترهای مهم انتقال آلاینده به آبهای زیرزمینی، حضور ذرات کلوئیدی است. این ذرات اغلب باعث تسهیل انتقال آلاینده‌ها به عمق‌های پایین‌تر خاک در شرایط اشباع می‌شوند، ولی در شرایط خاصی، تأخیر در انتقال آلاینده نیز ایجاد می‌کنند. بنابراین بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر انتقال آلاینده در حضور کلوئید امری ضروری است. در این پژوهش به‌منظور بررسی تأثیر پارامترهای مختلف و همچنین تأثیر حضور کلوئید بر انتقال آلاینده، ابتدا یک آزمایش انتقال کروم شش ظرفیتی در حضور ذرات کلوئیدی بنتونیت در یک ستون با محیط متخلخل اشباع انجام شد. سپس مدل عددی یک‌بعدی بر مبنای معادلات و اندرکنش‌های سه فاز خاک، ذرات کلوئید و آلاینده در محیط متخلخل اشباع توسعه داده شد. معادلات استفاده شده در این پژوهش که بر اساس مطالعات گذشته بوده است، شامل 6 معادله دیفرانسیلی به‌همراه 6 مجهول بود که از طریق روش عددی تفاضل محدود با استفاده از دو نقطه تقریبی بازگشتی برای مشتق زمان و تفاضل مرکزی برای مکان حل شد. مدل عددی این پژوهش با مقدار ضریب تعیین 98/0 با نتایج آزمایشگاهی واسنجی شد و ضرایب ثابت معادلات بهینه شدند. بررسی پارامترهای مهم نشان داد که با افزایش نرخ رسوب ذرات کلوییدی بر روی ماتریس جامد، مقدار آلاینده کمتری انتقال پیدا می‌کند که اثباتی بر تأثیر ذرات کلوئیدی بر انتقال آلاینده است. همچنین افزایش نرخ جذب ذرات آلاینده توسط ذرات کلوئیدی و سرعت جریان، باعث افزایش انتقال آلاینده می‌شود. بررسی نتایج نشان داد که 2 برابر کردن ضریب پخش هیدرودینامیکی ذرات آلاینده و کلوییدی باعث افزایش بیش از 100 برابری در ابتدای آزمایش و افزایش تقریباً 15 درصدی در انتهای آزمایش می‌شود. در نهایت، افزایش تخلخل نیز باعث بیشتر شدن فضای خالی میان ذرات و انتقال بیشتر کروم می‌شود. نتایج این پژوهش حاکی از تأثیر بسزای ذرات کلوئیدی بنتونیت در تسهیل و افزایش انتقال کروم در محیط متخلخل اشباع است. همچنین ضریب پخش بیشترین تأثیر را در انتقال کروم در حضور ذرات کلوئیدی در محیط متخلخل اشباع دارد. در نتیجه در محیط‌های مستعد آلودگی آب‌های زیرزمینی باید حضور ذرات کلوئیدی بررسی شود و با انجام مدل‌سازی، تأثیر پارامترها در آن محیط مشخص شود تا تدابیر لازم برای کنترل آن انجام شود.

ذرات کلوئید, انتقال آلاینده, آلودگی آب زیرزمینی, مدل عددی, تفاضل محدود