بررسي اثرات چاه هاي زمين گرمايي بر آب هاي چشمه هاي منطقه و خياو چايي قبل و بعد از حفاري
پايان نامه كارشناسي ارشد رشته مهندسي منابع طبيعي گرايش آلودگي هاي محيط زيست بررسي اثرات چاه هاي زمين گرمايي بر آب هاي چشمه هاي منطقه و خياو چايي قبل و بعد از حفاري |
![]() |
دسته بندي | فني و مهندسي |
فرمت فايل | word |
حجم فايل | 2479 كيلو بايت |
تعداد صفحات فايل | 115 |
پايان نامه كارشناسي ارشد
رشته مهندسي منابع طبيعي- گرايش آلودگي هاي محيط زيست
بررسي اثرات چاه هاي زمين گرمايي بر آب هاي چشمه هاي منطقه و خياو چايي قبل و بعد از حفاري
فصل اول
كليات تحقيق
فصل دوم
پيشينه تحقيق
فصل سوم
مواد و روش ها
فصل چهارم
نتايج
فصل پنجم
نتيجه گيري و پيشنهادات
به همراه:
نتايج حاصل پهنه بندي در سيستم اطلاعات جغرافيايي
نتايج حاصل پهنه بندي در سيستم اطلاعات جغرافيايي نشان داد كه ايستگاه هاي
نتايج حاصل از داده هاي بدست آمده در نرم افزار SPSS
چكيده
براي حفظ كيفيت آب آشاميدني از نظر غلظت فلزات سنگين و مواد فيزيكو شيميايي و كنترل آلودگي احتمالي ناشي از منابع مختلف بخصوص نيروگاه زمين گرمايي و برنامه ريزي و انجام تحقيقات در اين خصوص لازم بوده و جهت رسيدن به اين امر مهم، نياز به تعيين وضعيت آلودگي در منابع آب آشاميدني و سطحي بابلا دست و پايين دست مي باشد. در اين پژوهش ميزان غلظت فلزات سنگين ومواد فيزيكو شيميايي در آب سطحي بالا دست و پايين دست نيروگاه مشكين شهر در طي چهار فصل در سال هاي 88 تا 92 اندازه گيري شد. ايستگاه هاي مورد بررسي از تعداد17 ايستگاه آب سطحي6 ايستگاه به خاطر صعب العبور بودن حذف و از 11 عدد ايستگاه نمونه برداري شد براي بررسي ريسك منطقه ازلحاظ فلزات مورد بررسي از نرم افزار GIS استفاده شد. نتايج استفاده از GIS نشان داد
كلمات كليدي:
آلودگي آب
فيزيك وشيميايي
استاندارد شرب
تغييرات كمي
نيروگاه زمين گرمايي
مشگين شهر
مقدمه
امروزه با توجه به تنگناهاي سياسي و اقتصادي كه روز به روز در حال وخيم تر شدن اوضاع سياسي چند كشور صاحب سوخت هاي فسيلي است توجه كشور هاي صاحب قدرت ولي دست خالي از اين سوخت ها به سمت انرژي هايي كه به اصطلاح انرژي هاي نو گفته مي شوند جلب شده و با تمام توان مطالعات خود را براي استفاده هر چه بيشتر اين انرژي ها معطوف نموده انداصطلاح انرژي زمين گرمايي ژئوترمال از ژئو به معناي زمين و ترمال به معناي دما و گرما مي باشد.بنابراين انرژي زمين گرمايي از دماي بسيار بالايي كه درون زمين و در ذسطح زمين قرار گرفته است نشات مي گيرد. و در استخراج اين انرژي آلاينده هايي وارد هوا ، خاك و بخصوص آب مي شود در زندگي انسان ها و تمامي موجودات زنده موثر مي باشد( يكه زارع، 1390).
مايعات حفاري و محيط زيست : عمده ترين سيالات حفاري، سولفات باريم يك مواد معدني سنگين بادانسيته3/4-6/4 توسط وزن خودش به پايين رسوب مي كند و همچنين به عنوان محافظ و پركننده در بعضي غذاها و در پزشكي به عنوان ماده نشانگر قبل از عكسبرداري كاربرد دارد . امروزه سيالات حفاري انتخاب شده به لحاظ ايجاد تغيير شرايط محيطي (دما و فشار بالا ) در چاههاي عميق و افقي مورد اعتراض شديد است و به محيط زيست آسيب مي رساند . تركيبات سيالات حفاري طوري بايد انتخاب شود كه تخليه آنها بعد از كاربرد كه بصورت گل حفاري يا قطعات بريده شده حفاري استفاده مي شود هيچگونه آسيبي به محيط زيست نداشته باشد . گرچه سيالات حفاري براي تكميل حفاريهاي زمين گرمايي ضروري است آنها مي توانند زمينه هاي آلودگي در يك عمليات حفاري را فراهم كنند . قطعات بريده شده در عمليات حفاري كه به بيرون هدايت مي شوند با مقداري از باقيماند سيال حفاري كه براي طبقه بندي( مرتب كردن) كاربرد دارند مي چسبند . به طوريكه يك حلقه چاه با منطقه اطراف آن به عنوان يك مساحت كوچك زيست محيطي محسوب مي شود . اثرات زيست محيطي نزديك دكل خيلي مهم است . درجه اثرات زيست محيطي به نوع گل و شرايط زيست محيطي منطقه بستگي دارد . گل توليد شده با آب عموما " كمترين آسيب را ن سبت به گل حاصل از روغن براي محيط زيست دارد .
آلوده كننده هاي تخليه شده دراين عمليات حداكثر تاثير را در محيط زيست دارند . و در سراسر محيط زيست اطراف پروژه پراكنده مي شوند درمحيط اطراف گل حفاري و آلودگيهاي تخليه شده سريعا " احيا مي شود و بر اساس تحمل گياهان و حيوانات درجه آلودگي را مشخص مي كنند(مدني، شفيقي، 1382) ؛ ( غفوري ، 1368). سيالات حفاري در گذشته گل بنتونيت كاملا خالص بود . گلهاي جديد بيشتر تركيبي و پيچيده هستند و براي شرايط وسيع حفاري طراحي مي شوند وفاكتورهاي زيادي بايد به دقت سنجش و بالانس شوند تا حداكثر ايمني زيست محيطي را داش ته باشند . اثرات زيست محيطي قطعات آلوده به گل حاصل از روغن نتيجه اش اين شد كه آنها را استفاده نكنيم و براي گسترش سازگاري با محيط زيست مواد مصنوعي جايگزين آنها شده و آنها نه تنها كاربردي تر هستند بلكه غير سمي و در بيشتر موارد قابل تجزيه بيولوژيكي مي باشد .
تجزيه بيولوژيكي يك عامل مهم براي كاهش اثرات طولاني مدت زيست محيطي سيالات حفاري به شمار مي رود . ضمن اينكه به جهت كاهش سميت براي گياهان و حيوانات و موجودات آبزي در طراحي و ساخت اينگونه مواد بايد توجه بيشتري را اعمال كرد و اين با كاهشمقدار فاضلاب توليدي از ف عاليتهاي حفاري مي باشد و اين امر با برگرداندن سيالات حفاري استفاده شده عملا امكانپذير است بعنوان مثال سنگهاي رستي به آساني به علت ويسكوزيته پايين سيال از قطعات بريده شده جدا مي شوند اين امر ضمن بهبود عمليات بازيافت سيال حفاري بر كاهش آلودگي محيط زيست نيز م وثر است .پروژه زمين گرمايي مشكين شهر در فاصله ي 15 كيلومتري از جنوب شرقي مشكين شهر از توابع استان اردبيل واقع در شمال غرب ايران در دامنه غربي كوه سبلان واقع در دره موئيل قرار دارد .
كوه سبلان قبلا " نيز در سال 1978 بعنوان منبع زمين گرمايي تحقيق شده است مطالعات ژئو شيميايي و ژئوفيزيكي در آن زمان انجام شده و نتيجه آن در سال 1998 به جهت انجام پروژه منتشر شد و همزمان با آن چندين پروژه مشابه با پروژه سبلان شناسايي شدند كه از بين آنها پروژه مشكين شهر جز بهترين پروژه شناسايي و مطرح گرديد .فاز تحقيقاتي پروژه شام ل زمين شناسي ژئوشيميايي و ژئو فيزيكي ، مطالعات هيدرولوژيكي با مشاركت سازمان انرژيهاي نو ايران و كشور نيوزلند مطالعه انجام شد و در سال 1997به اتمام رسيد . نتايج اوليه بررسي ها نشان دهنده منطقه اي به مساحت 160 هكتار بعنوان منابع زيرزميني مشكين شهر اعلام و محل استقرار سه حلقه چاه عميق براي مرحله اوليه تحقيقات در منطقه معين و شناسايي شدند (مدني، شفيقي، 1382) ؛ ( غفوري ، 1368). امروزه لزوم مطالعات كيفي منابع آب با توجه به ورود آلاينده هاي متنوع متمركز و گسترده امري اجتناب ناپذير و به عنوان يكي از مهم ترين چالش هاي پيش روي بشر طي ساليان اخير در اكثر نقاط دنيا بوده است. طي دهه هاي اخير راه كارهاي متعددي در مراحل مختلف شناسايي، پيشگيري و اقدامات اصلاحي جهت افزايش كيفيت منابع آب توسط محققين مختلف ارايه شده است.
در اين ميان مرحله شناسايي و اطلاع از وضعيت كيفي منابع آب به عنوان اولين گام در جهت دستيابي به محيط آبي سالم و استاندارد سهم عمده اي از مطالعات را به خود اختصاص داده و در صورت توجه كافي مي تواند به عنوان بستري مناسب براي پيشگيري و اقدامات اصلاحي جهت افزايش كيفيت منابع آب محسوب گردد( نوري و همكاران، 1390). كيفيت آب هاي سطحي يك منطقه در نتيجه دو عامل فرآيند هاي طبيعي (ميزان رسوب گذاري، شرايط آب و هوايي و خورندگي خاك) و اثرات غير طبيعي نظير فعاليت هاي صنعتي و كشاورزي مي باشد (هانگ و همكاران، 2009). از نقطه نظر تغييرات دوره اي و شيميايي، داشتن برنامه كنترلي منظم براي پيش بيني معقول كيفيت آب رودخانه ضروري به نظر مي رسد. علاوه بر اين تشخيص منابع آلاينده و تعيين خصوصيات كمي آنها براي كنترل موثر آلاينده ها و مديريت مناسب منابع آبي ضروري مي باشد(ليستوري ،1990). ضرورت انجام پروژه بخاطراين امر مهم است كه بخش عمده اي از منابع آب آشاميدني مشكين شهر از اين رودخانه تامين مي شود. براي حفظ كيفيت آب آشاميدني از نظر غلظت فلزات سنگين و عناصر فيزيكي و كنترل آلودگي احتمالي ناشي از منابع زمين گرمايي، برنامه ريزي و انجام تحقيقات در اين خصوص لازم بوده و جهت رسيدن به اين مهم، نياز به تعيين وضعيت موجود غلظت فلزات سنگين و عناصر فيزيكي در آب سطحي كه بخش مهم تامين كننده منابع آب آشاميدني مي باشد.
در اين پژوهش ميزان غلظت برخي فلزات سنگين از جمله كادميوم، آرسنيك، كبالت، جيوه و روي در آب سطحي خياوچايي واقع در بالا دست و پايين دست نيروگاه زمين گرمايي مشكين شهر در چهار فصل در طي سال هاي 1388 تا 1392 اندازه گيري شد. تغييرات غلظت عناصر ياد شده در اين محيط ها، مقايسه اين غلظت ها با غلظت هاي استاندارد، عوامل مختلف موثر در اين تغييرات و ناهنجاري هاي احتمالي بوجود آمده در محيط هاي مختلف در اثر عوامل طبيعي و انساني بررسي شد. پژوهش حاضر در صدد پاسخ گويي به اين سوال اساسي است كه غلظت فلزات سنگين و عناصر فيزيكي در آب سطحي خياوچايي مشكين شهر در حد استاندارهاي ملي و بين المللي مي باشد.
بيان مسئله
انرژي زمين گرمايي از ابتداي خلقت مورد استفاده انسان بوده است بدين ترتيب كه از آن براي شست و شو، پخت و پز، استحمام، كشاورزي و درمان بيماري ها استفاده مي شد. اسناد و مدارك موجود ثابت مي كند كه ساكنان كشورهايي نظير چين، ژاپن، ايسلند، نيوزلند در گذشته هاي دور از اين انرژي استفاده مي كردند. در سال 1828 فردي به نام لاردرللو در كشور ايتاليا براي تهيه اسيد بوريك از حرارت آب هاي گرم به جاي سوزاندن هيزم استفاده كرد. حد فاصل سالهاي 1950 تا 1973 به دليل گران شدن بي ثابقه و ناگهاني نفت، همه كشورها به فكر استفاده انرژي هاي جايگزين افتادند و به تدريج كشورهايي چون آمريكا، ايسلند، فيليپين، اندونزي و اغلب كشورهايي كه روي كمربند زمين گرمايي جهاني قرار داشتند بهره برداري از اين انرژي را شروع كردند.(يكه زارع ، 1390). فعاليت هاي زمين گرمايي در وزارت نيروي ايران مطابق سال 1975ميلادي و با فعاليت كمپاني ايتالياييENEI و شركت Berkleyايران در تهران آغاز شده است . و هدف اصلي آن مطالعه و بررسي پروژه هاي زمين گرمايي در منطقه شمال غرب كشور با مساحت حدود260000 كيلومتر مربع مي با شد . نتيجه اين مطالعه و بررسي نهايتا در سال 1982منتشر شد و به موجب آن چهار پروژه (ميدان) زمين گرمايي در اين منطقه از كشور ايران شناسايي شدند .
همچنين مطالعات بعدي توسط سازمان انرژيهاي نو در سال1955در منطقه ي سبلان يكي از14 مناطق مورد نظر سازمان در كشور براي نخستين بار انجام شد و هدف آن مطالعه و نصب نخستين نيروگاه زمين گرمايي در ايران بود . براي پروژه هاي ژئوترمال ( زمين گرمايي ) در جهان به خاطر افزايش اثرات زيست محيطي توليد برق از ساير منابع فسيلي توجه بيشتري مي شود توليد برق از انرژي زمين گرمايي به علت پاك بودن آن گزينه اي خوب و مناسب به جاي نيروگاههاي فسيلي است . اگرچه توليد برق از اين طريق روش تميز و پاكي است ولي اثرات آلودگي زيست محيطي ايجاد شده با توجه به طبيعت اين نوع پروژه ها لازم است بررسي شود و يا به حداقل ممكن اين اثرات كاهش داده شود .
توليد برق از طريق انرژي زمين گرمايي با استفاده از دستگاه سيكل بخار ( توربين بخار ) باعث رها سازي گازهاي غير قابل كندانسور و ذرات جامد ريز به اتمسفر اطراف پروژه مي شود . آبهاي سطحي وزيرزميني جزء منابع طبيعي مهم به شمار مي روند . حفظ منابع آبهاي سطحي و زيرزميني يك امر مهم زسيت محيطي است و در نتيجه عدم توجه به منابع فوق احتمال آلودگي آبهاي قابل دسترسي موجودات زنده دور از دسترس نيست . لذا كنترل و پايش دقيق آلودگي حاصل از اجراي پروژه ها لازم است(سييد ايسكينس سينتر، 2000)؛( لان بوجي اي جي، 2000). پروژه زمين گرمايي در فاز بهره برداري و عملييات ساختماني حفاري چاهها انتظار مي رود كه اثرات زيان آوري روي كيفيت آب داشته باشد .
سيالات ( مايعات)حفاري شامل گل حفاري و خيلي از مواد شيميايي براي روغن كاري مته حفاري وتثبيت ديوار اطراف چاه و حذف قطعات بريده شده درعمليات حفاري مورد استفاده قرار مي گيرند . وقتي مته حفاري با ضربه زدن به سنگهاي اطراف نفوذ مي كند سيالات حفاري ممكن است در شكاف سنگها نفوذ كرده با افزايش مقدار سيالات حفاري تغييرات دركيفيت آب محل مشاهده مي شود . اين تغييرات زيان آور است زيرا سيالات حفاري با تشكيل تركيبات جانبي و خطر ناك باعث تجزيه و تغيير كيفيت آب مي شوند(مدني، شفيقي، 1382) .
همچنين در زمان حفاري ، فاضلاب هاي مايعي كه به داخل چاه برگشت داده مي شود شامل آب، مواد اضافه شده شيميايي ، قطعات سنگي و مواد باقيمانده زمين گرمايي كه به صورت سيال وارد آب زيرزميني ( آب زمين گرمايي) مي شوند . و اين فاضلاب مايع همراه با گل حفاري مي تواند پتانسيل آلودگي را افزايش دهد . و به داخل آبهاي زيرزميني كم عمق رسيده و موجب آلودگي آبهاي زيرزميني مي شود . بنتونيت يك گل حفاري چسبنده معمولي مي باشد كه براي تهيه ي آن از گل رس استفاده شده ودر صورت بي توجهي و يا كم توجهي احتمال ورود آن به آبهاي سطحي و زيرزميني زياد است .اين مطالعه براي محاسبه اثرات زيست محيطي مايعات حفاري بر آبهاي سطحي و زيرزميني در مدت عمليات حفاري حلقه هاي چاه عميق زمين گرمايي مشكين شهر است انجام شده است (مدني، شفيقي، 1382) . آب مهم ترين تركيب غير آلي براي سلول زنده است و زندگي تمام موجودات زنده به آن بستگي دارد. امروزه با افزايش جمعيت, كاهش سرانه ذخيره منابع آبي وافزايش آلودگي هاي فيزيكي, شيميايي و ميكروبي آب ، بحران آب به عنوان يكي از معضلات بزرگ جهاني مطرح شده است(وزارت بهداشت درمان وآموزش پزشكي معاونت بهداشت، 1389).
آلودگي آب، حاصل اضافه شدن هر جسم خارجي به آن است به گونهاي كه كيفيت فيزيكي، شيميايي و يا بيولوژيكي آن طوري تغيير نمايد كه براي مصرف انسان و ساير موجودات و كشاورزي مضر باشد و انسان نتواند حتي با تصفيه عادي آن، آب مورد نياز مصارف زندگي خود را تامين نمايد(فتائي، 1390). تخليه فاضلاب هاي شهري و صنعتي به عنوان يك منبع آلاينده ثابت محسوب مي شود نوسانات فصلي، ميزان رسوب گذاري در رودخانه ها، حجم رواناب هاي سطحي ورودي و سطح آب هاي زيرزميني منطقه، تاثير زيادي در كيفيت آب رودخانه و در نتيجه در غلظت مواد آلوده كننده آن دارد(ديكسون و همكاران، 1996. داسيلوا و همكاران، 2001). دسترسي به آب آشاميدني سالم از نيازهاي اساسي هر جامعه به شمار مي رود. افزايش جمعيت، گسترش شهرها و صنايع و... باعث آلودگي محيط زيست، مخصوصا منابع تامين كننده آب آشاميدني شده است (حاجي زاده، 1377). امروزه اصلي ترين نگراني در مورد آب هاي سطحي، مسئله كيفيت اين آب ها است.
به دليل استفاده از مسير رودخانه ها براي انتقال فاضلاب هاي شهري و صنعتي و زهاب هاي مزارع كشاورزي و باغداري، اين آب ها در معرض آلودگي گوناگوني قرار دارند. با افزايش اطلاعات در مورد اهميت كيفيت آب آشاميدني براي بهداشت عمومي وكيفيت آب خام براي زندگي آبزيان، نياز به ارزيابي كيفيت آب هاي سطحي افزايش مي يابد (اويانق ، 2005) خاصيت سمي تعدادي از تركيبات معدني خصوصا عناصر سنگين فلزي سال ها شناخته شده است. سمي ترين اين مواد در محيط زيست شامل مواد حاوي سرب، جيوه، كادميوم و نيكل مي باشد.
اين فلزات در بدن موجودات زنده جمع شده و به مدت زمان طولاني باقي مانده و به عنوان مجموع سم عمل مي نمايد(دبيري، 1392). فلزات سنگين در نتيجه عمل هوازدگي سنگ ها وخاك ها، فعاليت هاي آتش فشاني و انساني به اكوسيستم هاي آبي راه مي يابند(خاتمي، 1386).
اهداف تحقيق
1. مقايسه غلظت پارامترها قبل و بعد از حفاري
2. مقايسه ميزان غلظت آلاينده ها در فصلهاي مشابهي از سال
3. مقايسه غلظت پارامترها در ايستگاه هاي مختلف با استاندار جهاني
پرسش اصلي پژوهش :
تاثير حفاري زمين گرمايي دردامنه كوه هاي سبلان در تركيبات و كيفيت آب رودخانه وچشمه هاي منطقه چه بوده است ؟