پایان نامه کارشناسی ارشد
رشته مهندسی منابع طبیعی- گرایش آلودگی های محیط زیست
بررسی اثرات چاه های زمین گرمایی بر آب های چشمه های منطقه و خیاو چایی قبل و بعد از حفاری
فصل اول
کلیات تحقیق
فصل دوم
پیشینه تحقیق
فصل سوم
مواد و روش ها
فصل چهارم
نتایج
فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهادات
به همراه:
نتایج حاصل پهنه بندی در سیستم اطلاعات جغرافیایی
نتایج حاصل پهنه بندی در سیستم اطلاعات جغرافیایی نشان داد که ایستگاه های
نتایج حاصل از داده های بدست آمده در نرم افزار SPSS
چکیده
برای حفظ کیفیت آب آشامیدنی از نظر غلظت
فلزات سنگین و مواد فیزیکو شیمیایی و کنترل آلودگی احتمالی ناشی از منابع
مختلف بخصوص نیروگاه زمین گرمایی و برنامه ریزی و انجام تحقیقات در این
خصوص لازم بوده و جهت رسیدن به این امر مهم، نیاز به تعیین وضعیت آلودگی
در منابع آب آشامیدنی و سطحی بابلا دست و پایین دست می باشد. در این پژوهش
میزان غلظت فلزات سنگین ومواد فیزیکو شیمیایی در آب سطحی بالا دست و پایین
دست نیروگاه مشکین شهر در طی چهار فصل در سال های 88 تا 92 اندازه گیری
شد. ایستگاه های مورد بررسی از تعداد17 ایستگاه آب سطحی6 ایستگاه به خاطر
صعب العبور بودن حذف و از 11 عدد ایستگاه نمونه برداری شد برای بررسی ریسک
منطقه ازلحاظ فلزات مورد بررسی از نرم افزار GIS استفاده شد. نتایج استفاده از GIS نشان داد
کلمات کلیدی:
آلودگی آب
فیزیک وشیمیایی
استاندارد شرب
تغییرات کمی
نیروگاه زمین گرمایی
مشگین شهر
مقدمه
امروزه با توجه به تنگناهای سیاسی و
اقتصادی که روز به روز در حال وخیم تر شدن اوضاع سیاسی چند کشور صاحب سوخت
های فسیلی است توجه کشور های صاحب قدرت ولی دست خالی از این سوخت ها به سمت
انرژی هایی که به اصطلاح انرژی های نو گفته می شوند جلب شده و با تمام
توان مطالعات خود را برای استفاده هر چه بیشتر این انرژی ها معطوف نموده
انداصطلاح انرژی زمین گرمایی ژئوترمال از ژئو به معنای زمین و ترمال به
معنای دما و گرما می باشد.بنابراین انرژی زمین گرمایی از دمای بسیار بالایی
که درون زمین و در ذسطح زمین قرار گرفته است نشات می گیرد. و در استخراج
این انرژی آلاینده هایی وارد هوا ، خاک و بخصوص آب می شود در زندگی انسان
ها و تمامی موجودات زنده موثر می باشد( یکه زارع، 1390).
مایعات حفاری و محیط زیست : عمده ترین
سیالات حفاری، سولفات باریم یک مواد معدنی سنگین بادانسیته3/4-6/4 توسط
وزن خودش به پایین رسوب می کند و همچنین به عنوان محافظ و پرکننده در بعضی
غذاها و در پزشکی به عنوان ماده نشانگر قبل از عکسبرداری کاربرد دارد .
امروزه سیالات حفاری انتخاب شده به لحاظ ایجاد تغییر شرایط محیطی (دما و
فشار بالا ) در چاههای عمیق و افقی مورد اعتراض شدید است و به محیط زیست
آسیب می رساند . ترکیبات سیالات حفاری طوری باید انتخاب شود که تخلیه آنها
بعد از کاربرد که بصورت گل حفاری یا قطعات بریده شده حفاری استفاده می شود
هیچگونه آسیبی به محیط زیست نداشته باشد . گرچه سیالات حفاری برای تکمیل
حفاریهای زمین گرمایی ضروری است آنها می توانند زمینه های آلودگی در یک
عملیات حفاری را فراهم کنند . قطعات بریده شده در عملیات حفاری که به بیرون
هدایت می شوند با مقداری از باقیماند سیال حفاری که برای طبقه بندی( مرتب
کردن) کاربرد دارند می چسبند . به طوریکه یک حلقه چاه با منطقه اطراف آن به
عنوان یک مساحت کوچک زیست محیطی محسوب می شود . اثرات زیست محیطی نزدیک
دکل خیلی مهم است . درجه اثرات زیست محیطی به نوع گل و شرایط زیست محیطی
منطقه بستگی دارد . گل تولید شده با آب عموما " کمترین آسیب را ن سبت به گل
حاصل از روغن برای محیط زیست دارد .
آلوده کننده های تخلیه شده دراین عملیات
حداکثر تاثیر را در محیط زیست دارند . و در سراسر محیط زیست اطراف پروژه
پراکنده می شوند درمحیط اطراف گل حفاری و آلودگیهای تخلیه شده سریعا " احیا
می شود و بر اساس تحمل گیاهان و حیوانات درجه آلودگی را مشخص می
کنند(مدنی، شفیقی، 1382) ؛ ( غفوری ، 1368). سیالات حفاری در گذشته گل
بنتونیت کاملا خالص بود . گلهای جدید بیشتر ترکیبی و پیچیده هستند و برای
شرایط وسیع حفاری طراحی می شوند وفاکتورهای زیادی باید به دقت سنجش و
بالانس شوند تا حداکثر ایمنی زیست محیطی را داش ته باشند . اثرات زیست
محیطی قطعات آلوده به گل حاصل از روغن نتیجه اش این شد که آنها را استفاده
نکنیم و برای گسترش سازگاری با محیط زیست مواد مصنوعی جایگزین آنها شده و
آنها نه تنها کاربردی تر هستند بلکه غیر سمی و در بیشتر موارد قابل تجزیه
بیولوژیکی می باشد .
تجزیه بیولوژیکی یک عامل مهم برای کاهش
اثرات طولانی مدت زیست محیطی سیالات حفاری به شمار می رود . ضمن اینکه به
جهت کاهش سمیت برای گیاهان و حیوانات و موجودات آبزی در طراحی و ساخت
اینگونه مواد باید توجه بیشتری را اعمال کرد و این با کاهشمقدار فاضلاب
تولیدی از ف عالیتهای حفاری می باشد و این امر با برگرداندن سیالات حفاری
استفاده شده عملا امکانپذیر است بعنوان مثال سنگهای رستی به آسانی به علت
ویسکوزیته پایین سیال از قطعات بریده شده جدا می شوند این امر ضمن بهبود
عملیات بازیافت سیال حفاری بر کاهش آلودگی محیط زیست نیز م وثر است .پروژه
زمین گرمایی مشکین شهر در فاصله ی 15 کیلومتری از جنوب شرقی مشکین شهر از
توابع استان اردبیل واقع در شمال غرب ایران در دامنه غربی کوه سبلان واقع
در دره موئیل قرار دارد .
کوه سبلان قبلا " نیز در سال 1978 بعنوان
منبع زمین گرمایی تحقیق شده است مطالعات ژئو شیمیایی و ژئوفیزیکی در آن
زمان انجام شده و نتیجه آن در سال 1998 به جهت انجام پروژه منتشر شد و
همزمان با آن چندین پروژه مشابه با پروژه سبلان شناسایی شدند که از بین
آنها پروژه مشکین شهر جز بهترین پروژه شناسایی و مطرح گردید .فاز تحقیقاتی
پروژه شام ل زمین شناسی ژئوشیمیایی و ژئو فیزیکی ، مطالعات هیدرولوژیکی با
مشارکت سازمان انرژیهای نو ایران و کشور نیوزلند مطالعه انجام شد و در سال
1997به اتمام رسید . نتایج اولیه بررسی ها نشان دهنده منطقه ای به مساحت
160 هکتار بعنوان منابع زیرزمینی مشکین شهر اعلام و محل استقرار سه حلقه
چاه عمیق برای مرحله اولیه تحقیقات در منطقه معین و شناسایی شدند (مدنی،
شفیقی، 1382) ؛ ( غفوری ، 1368). امروزه لزوم مطالعات کیفی منابع آب با
توجه به ورود آلاینده های متنوع متمرکز و گسترده امری اجتناب ناپذیر و به
عنوان یکی از مهم ترین چالش های پیش روی بشر طی سالیان اخیر در اکثر نقاط
دنیا بوده است. طی دهه های اخیر راه کارهای متعددی در مراحل مختلف شناسایی،
پیشگیری و اقدامات اصلاحی جهت افزایش کیفیت منابع آب توسط محققین مختلف
ارایه شده است.
در این میان مرحله شناسایی و اطلاع از
وضعیت کیفی منابع آب به عنوان اولین گام در جهت دستیابی به محیط آبی سالم و
استاندارد سهم عمده ای از مطالعات را به خود اختصاص داده و در صورت توجه
کافی می تواند به عنوان بستری مناسب برای پیشگیری و اقدامات اصلاحی جهت
افزایش کیفیت منابع آب محسوب گردد( نوری و همکاران، 1390). کیفیت آب های
سطحی یک منطقه در نتیجه دو عامل فرآیند های طبیعی (میزان رسوب گذاری، شرایط
آب و هوایی و خورندگی خاک) و اثرات غیر طبیعی نظیر فعالیت های صنعتی و
کشاورزی می باشد (هانگ و همکاران، 2009). از نقطه نظر تغییرات دوره ای و
شیمیایی، داشتن برنامه کنترلی منظم برای پیش بینی معقول کیفیت آب رودخانه
ضروری به نظر می رسد. علاوه بر این تشخیص منابع آلاینده و تعیین خصوصیات
کمی آنها برای کنترل موثر آلاینده ها و مدیریت مناسب منابع آبی ضروری می
باشد(لیستوری ،1990). ضرورت انجام پروژه بخاطراین امر مهم است که بخش عمده
ای از منابع آب آشامیدنی مشکین شهر از این رودخانه تامین می شود. برای حفظ
کیفیت آب آشامیدنی از نظر غلظت فلزات سنگین و عناصر فیزیکی و کنترل
آلودگی احتمالی ناشی از منابع زمین گرمایی، برنامه ریزی و انجام تحقیقات در
این خصوص لازم بوده و جهت رسیدن به این مهم، نیاز به تعیین وضعیت موجود
غلظت فلزات سنگین و عناصر فیزیکی در آب سطحی که بخش مهم تامین کننده
منابع آب آشامیدنی می باشد.
در این پژوهش میزان غلظت برخی فلزات سنگین
از جمله کادمیوم، آرسنیک، کبالت، جیوه و روی در آب سطحی خیاوچایی واقع در
بالا دست و پایین دست نیروگاه زمین گرمایی مشکین شهر در چهار فصل در طی سال
های 1388 تا 1392 اندازه گیری شد. تغییرات غلظت عناصر یاد شده در این محیط
ها، مقایسه این غلظت ها با غلظت های استاندارد، عوامل مختلف موثر در این
تغییرات و ناهنجاری های احتمالی بوجود آمده در محیط های مختلف در اثر عوامل
طبیعی و انسانی بررسی شد. پژوهش حاضر در صدد پاسخ گویی به این سوال اساسی
است که غلظت فلزات سنگین و عناصر فیزیکی در آب سطحی خیاوچایی مشکین شهر
در حد استاندارهای ملی و بین المللی می باشد.
بیان مسئله
انرژی زمین گرمایی از ابتدای خلقت مورد
استفاده انسان بوده است بدین ترتیب که از آن برای شست و شو، پخت و پز،
استحمام، کشاورزی و درمان بیماری ها استفاده می شد. اسناد و مدارک موجود
ثابت می کند که ساکنان کشورهایی نظیر چین، ژاپن، ایسلند، نیوزلند در گذشته
های دور از این انرژی استفاده می کردند. در سال 1828 فردی به نام لاردرللو
در کشور ایتالیا برای تهیه اسید بوریک از حرارت آب های گرم به جای سوزاندن
هیزم استفاده کرد. حد فاصل سالهای 1950 تا 1973 به دلیل گران شدن بی ثابقه و
ناگهانی نفت، همه کشورها به فکر استفاده انرژی های جایگزین افتادند و به
تدریج کشورهایی چون آمریکا، ایسلند، فیلیپین، اندونزی و اغلب کشورهایی که
روی کمربند زمین گرمایی جهانی قرار داشتند بهره برداری از این انرژی را
شروع کردند.(یکه زارع ، 1390). فعالیت های زمین گرمایی در وزارت نیروی
ایران مطابق سال 1975میلادی و با فعالیت کمپانی ایتالیاییENEI و شرکت Berkleyایران
در تهران آغاز شده است . و هدف اصلی آن مطالعه و بررسی پروژه های زمین
گرمایی در منطقه شمال غرب کشور با مساحت حدود260000 کیلومتر مربع می با شد .
نتیجه این مطالعه و بررسی نهایتا در سال 1982منتشر شد و به موجب آن چهار
پروژه (میدان) زمین گرمایی در این منطقه از کشور ایران شناسایی شدند .
همچنین مطالعات بعدی توسط سازمان انرژیهای
نو در سال1955در منطقه ی سبلان یکی از14 مناطق مورد نظر سازمان در کشور
برای نخستین بار انجام شد و هدف آن مطالعه و نصب نخستین نیروگاه زمین
گرمایی در ایران بود . برای پروژه های ژئوترمال ( زمین گرمایی ) در جهان به
خاطر افزایش اثرات زیست محیطی تولید برق از سایر منابع فسیلی توجه بیشتری
می شود تولید برق از انرژی زمین گرمایی به علت پاک بودن آن گزینه ای خوب و
مناسب به جای نیروگاههای فسیلی است . اگرچه تولید برق از این طریق روش تمیز
و پاکی است ولی اثرات آلودگی زیست محیطی ایجاد شده با توجه به طبیعت این
نوع پروژه ها لازم است بررسی شود و یا به حداقل ممکن این اثرات کاهش داده
شود .
تولید برق از طریق انرژی زمین گرمایی با
استفاده از دستگاه سیکل بخار ( توربین بخار ) باعث رها سازی گازهای غیر
قابل کندانسور و ذرات جامد ریز به اتمسفر اطراف پروژه می شود . آبهای سطحی
وزیرزمینی جزء منابع طبیعی مهم به شمار می روند . حفظ منابع آبهای سطحی و
زیرزمینی یک امر مهم زسیت محیطی است و در نتیجه عدم توجه به منابع فوق
احتمال آلودگی آبهای قابل دسترسی موجودات زنده دور از دسترس نیست . لذا
کنترل و پایش دقیق آلودگی حاصل از اجرای پروژه ها لازم است(سیید ایسکینس
سینتر، 2000)؛( لان بوجی ای جی، 2000). پروژه زمین گرمایی در فاز بهره
برداری و عملییات ساختمانی حفاری چاهها انتظار می رود که اثرات زیان آوری
روی کیفیت آب داشته باشد .
سیالات ( مایعات)حفاری شامل گل حفاری و
خیلی از مواد شیمیایی برای روغن کاری مته حفاری وتثبیت دیوار اطراف چاه و
حذف قطعات بریده شده درعملیات حفاری مورد استفاده قرار می گیرند . وقتی مته
حفاری با ضربه زدن به سنگهای اطراف نفوذ می کند سیالات حفاری ممکن است در
شکاف سنگها نفوذ کرده با افزایش مقدار سیالات حفاری تغییرات درکیفیت آب محل
مشاهده می شود . این تغییرات زیان آور است زیرا سیالات حفاری با تشکیل
ترکیبات جانبی و خطر ناک باعث تجزیه و تغییر کیفیت آب می شوند(مدنی، شفیقی،
1382) .
همچنین در زمان حفاری ، فاضلاب های مایعی
که به داخل چاه برگشت داده می شود شامل آب، مواد اضافه شده شیمیایی ، قطعات
سنگی و مواد باقیمانده زمین گرمایی که به صورت سیال وارد آب زیرزمینی ( آب
زمین گرمایی) می شوند . و این فاضلاب مایع همراه با گل حفاری می تواند
پتانسیل آلودگی را افزایش دهد . و به داخل آبهای زیرزمینی کم عمق رسیده و
موجب آلودگی آبهای زیرزمینی می شود . بنتونیت یک گل حفاری چسبنده معمولی می
باشد که برای تهیه ی آن از گل رس استفاده شده ودر صورت بی توجهی و یا کم
توجهی احتمال ورود آن به آبهای سطحی و زیرزمینی زیاد است .این مطالعه برای
محاسبه اثرات زیست محیطی مایعات حفاری بر آبهای سطحی و زیرزمینی در مدت
عملیات حفاری حلقه های چاه عمیق زمین گرمایی مشکین شهر است انجام شده است
(مدنی، شفیقی، 1382) . آب مهم ترین ترکیب غیر آلی برای سلول زنده است و
زندگی تمام موجودات زنده به آن بستگی دارد. امروزه با افزایش جمعیت, کاهش
سرانه ذخیره منابع آبی وافزایش آلودگی های فیزیکی, شیمیایی و میکروبی آب ،
بحران آب به عنوان یکی از معضلات بزرگ جهانی مطرح شده است(وزارت بهداشت
درمان وآموزش پزشکی معاونت بهداشت، 1389).
آلودگی آب، حاصل اضافه شدن هر جسم خارجی
به آن است به گونه‌ای که کیفیت فیزیکی، شیمیایی و یا بیولوژیکی آن طوری
تغییر نماید که برای مصرف انسان و سایر موجودات و کشاورزی مضر باشد و انسان
نتواند حتی با تصفیه عادی آن، آب مورد نیاز مصارف زندگی خود را تامین
نماید(فتائی، 1390). تخلیه فاضلاب های شهری و صنعتی به عنوان یک منبع
آلاینده ثابت محسوب می شود نوسانات فصلی، میزان رسوب گذاری در رودخانه ها،
حجم رواناب های سطحی ورودی و سطح آب های زیرزمینی منطقه، تاثیر زیادی در
کیفیت آب رودخانه و در نتیجه در غلظت مواد آلوده کننده آن دارد(دیکسون و
همکاران، 1996. داسیلوا و همکاران، 2001). دسترسی به آب آشامیدنی سالم از
نیازهای اساسی هر جامعه به شمار می رود. افزایش جمعیت، گسترش شهرها و صنایع
و... باعث آلودگی محیط زیست، مخصوصا منابع تامین کننده آب آشامیدنی شده
است (حاجی زاده، 1377). امروزه اصلی ترین نگرانی در مورد آب های سطحی،
مسئله کیفیت این آب ها است.
به دلیل استفاده از مسیر رودخانه ها برای
انتقال فاضلاب های شهری و صنعتی و زهاب های مزارع کشاورزی و باغداری، این
آب ها در معرض آلودگی گوناگونی قرار دارند. با افزایش اطلاعات در مورد
اهمیت کیفیت آب آشامیدنی برای بهداشت عمومی وکیفیت آب خام برای زندگی
آبزیان، نیاز به ارزیابی کیفیت آب های سطحی افزایش می یابد (اویانق ، 2005)
خاصیت سمی تعدادی از ترکیبات معدنی خصوصا عناصر سنگین فلزی سال ها شناخته
شده است. سمی ترین این مواد در محیط زیست شامل مواد حاوی سرب، جیوه،
کادمیوم و نیکل می باشد.
این فلزات در بدن موجودات زنده جمع شده و
به مدت زمان طولانی باقی مانده و به عنوان مجموع سم عمل می نماید(دبیری،
1392). فلزات سنگین در نتیجه عمل هوازدگی سنگ ها وخاک ها، فعالیت های آتش
فشانی و انسانی به اکوسیستم های آبی راه می یابند(خاتمی، 1386).
اهداف تحقیق
1. مقایسه غلظت پارامترها قبل و بعد از حفاری
2. مقایسه میزان غلظت آلاینده ها در فصلهای مشابهی از سال
3. مقایسه غلظت پارامترها در ایستگاه های مختلف با استاندار جهانی
پرسش اصلی پژوهش :
تاثیر حفاری زمین گرمایی دردامنه کوه های سبلان در ترکیبات و کیفیت آب رودخانه وچشمه های منطقه چه بوده است ؟
