ارزیابی پتانسیل خورندگی در خاک مجاور خطوط لوله‌های آبرسانی شهرهای آبادان و خرمشهر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته‌ی آب و فاضلاب، گروه محیط زیست، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 گروه خاکشناسی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

چکیده

زمینه و هدف: خاک می‌تواند در اثر عوامل شیمیایی و میکروبی موجب خوردگی در لوله شود و اثرات زیان بار شدیدی را به پروژه‌های انتقال آب وارد نماید. هدف از انجام این تحقیق بررسی پتانسیل خورندگی در خاک مجاور خطوط لوله‌های آبرسانی شهرهای آبادان و خرمشهر بود.
مواد و روش‌ها: 20 نقطه بصورت تصادفی از نواحی لوله‌گذاری شده در سطح شهرهای آبادان و خرمشهر انتخاب و از خاک کنار لوله‌ها نمونه‌برداری انجام گرفت. نمونه‌های خاک بلافاصله به آزمایشگاه منتقل و میزان رطوبت، همچنین پس از هوا خشک و کوبیده شدن، برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و تنفس میکروبی آن‌ها اندازه‌گیری شد. در نهایت همبستگی هر کدام از پارامترها با میزان تنفس میکروبی بررسی گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که بین هدایت الکتریکی و میزان سدیم با دی اکسید کربن حاصل از تنفس میکروبی همبستگی مثبت و معنی‌دار به ترتیب برابر با 633/0 و 673/0 در سطح 1 درصد آزمون آماری وجود دارد. لیکن بین میزان رطوبت خاک در زمان نمونه‌برداری و تنفس میکروبی همبستگی معنی‌داری وجود نداشت. همچنین نتایج تحقیق نشان داد که pH خاک همبستگی مثبت و معنی‌دار با میزان قلیائیت کل دارد.
بحث و نتیجه‌گیری: خاک نواحی لوله‌گذاری شده در ایستگاه‌های 10، 11 و 17 به دلیل پایین بودن مقاومت الکتریکی، ایستگاه‌های 8 و 10 به واسطه‌ی قلیائیت زیاد و ایستگاه‌های 17، 18، 19 و 20 به دلیل بالا بودن تنفس میکروبی از بیشترین پتانسیل خورندگی برخوردار بودند.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 55، زمستان 99

ارزیابی پتانسیل خورندگی در خاک مجاور خطوط لوله‌های آبرسانی شهرهای آبادان و خرمشهر

 

سیف‌اله گنجعلی دشتی[1]

ابراهیم پناهپور[2]*

e.panahpour@gmail.com

تاریخ دریافت: 13/06/96                                                                                                                تاریخ پذیرش: 16/12/96

چکیده

زمینه و هدف: خاک می‌تواند در اثر عوامل شیمیایی و میکروبی موجب خوردگی در لوله شود و اثرات زیان بار شدیدی را به پروژه‌های انتقال آب وارد نماید. هدف از انجام این تحقیق بررسی پتانسیل خورندگی در خاک مجاور خطوط لوله‌های آبرسانی شهرهای آبادان و خرمشهر بود.

مواد و روش‌ها: 20 نقطه بصورت تصادفی از نواحی لوله‌گذاری شده در سطح شهرهای آبادان و خرمشهر انتخاب و از خاک کنار لوله‌ها نمونه‌برداری انجام گرفت. نمونه‌های خاک بلافاصله به آزمایشگاه منتقل و میزان رطوبت، همچنین پس از هوا خشک و کوبیده شدن، برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و تنفس میکروبی آن‌ها اندازه‌گیری شد. در نهایت همبستگی هر کدام از پارامترها با میزان تنفس میکروبی بررسی گردید.

یافته‌ها: نتایج نشان داد که بین هدایت الکتریکی و میزان سدیم با دی اکسید کربن حاصل از تنفس میکروبی همبستگی مثبت و معنی‌دار به ترتیب برابر با 633/0 و 673/0 در سطح 1 درصد آزمون آماری وجود دارد. لیکن بین میزان رطوبت خاک در زمان نمونه‌برداری و تنفس میکروبی همبستگی معنی‌داری وجود نداشت. همچنین نتایج تحقیق نشان داد که pH خاک همبستگی مثبت و معنی‌دار با میزان قلیائیت کل دارد.

بحث و نتیجه‌گیری: خاک نواحی لوله‌گذاری شده در ایستگاه‌های 10، 11 و 17 به دلیل پایین بودن مقاومت الکتریکی، ایستگاه‌های 8 و 10 به واسطه‌ی قلیائیت زیاد و ایستگاه‌های 17، 18، 19 و 20 به دلیل بالا بودن تنفس میکروبی از بیشترین پتانسیل خورندگی برخوردار بودند.

واژه‌های کلیدی: خورندگی، تنفس میکروبی، قلیائیت، لوله‌های آبرسانی، آبادان و خرمشهر


 

 


Human and Environment, No. 55, Winter 2020

The Evaluation of Corrosion Potential of the Soil at the Periphery of Water Supply Pipes in Abadan and Khorramshahr Cities

 

Seifollah Ganjali Dashti[3]

 Ebrahim Panahpour[4]*

e.panahpour@gmail.com

Abstract

Background and Objective: Soil can cause corrosion of the pipes as a result of chemical and microbial factors and, therefore, make extremely harmful effects happen on water transfer projects. The aim of this study was the evaluation of corrosion potential of the soil at the Periphery of Water Supply Pipes in Abadan and Khorramshahr cities.

Materials and Methods: 20 points were randomly selected from the areas in the cities of Abadan and Khorramshahr where pipelines had been installed and then the soil in the close vicinity of the pipelines were sampled. The soil samples were immediately sent to laboratory where the moisture was measured. Also, after the soil was dried and crushed at the ambient temperature, its physical, chemical characteristics and soil’s microbial respiration were measured. Finally, the correlations between each of the parameters with the microbial respiration rate were investigated.

Results: The results indicated that there is a positive and significant correlation, 0.633 and 0.673 in a 1% level of the statistical tests, respectively, between the electrical conductivity (EC) and the amount of Sodium with the carbon dioxide present as a result of microbial respiration but no significant correlation was found between the soil moisture at sampling time and microbial respiration. Also, the study results showed that the soil’s pH is positively and significantly correlated with the total alkalinity rate.

Conclusion: The Soil at the Periphery of Water Supply Pipes in the stations of 10, 11 and 17 Due to the low electrical resistance, stations of 8 and 10 Due to the high Alkality and stations of 17, 18, 19 and 20 Due to the high microbial respiration had the greatest potential corrosion.

Keywords: Corrosion, Microbial Respiration, Alkality, Water Supply Pipes, Abadan and Khorramshahr

 

 

 

 

 


زمینه و هدف

 

پدیده خوردگی در خطوط لوله‌های انتقال آب یکی از معضلات مهم جهان امروز بوده که در این بین خورندگی خاک یکی از اصلی‌ترین عوامل آن در لوله‌های انتقال آب می‌باشد. این پدیده وابسته به تغییرات شرایط محیطی مانند خورندگی خاک، استفاده از لوله‌های غیرهمسان در خطوط انتقال و همچنین جریان‌های پراکنده الکتریکی می‌باشد، این شرایط باعث به وجود آمدن سلول‌های الکتروشیمیایی شده و ایجاد خوردگی نقطه‌ای در لوله‌های چدن داکتیل و خوردگی گرافیتی در لوله‌های چدنی خواهد شد. نوع دیگر خوردگی، خوردگی بیولوژیکی است که از طریق باکتری‌های غیرهوازی موجود در محیط اطراف لوله اتفاق می‌افتد(1).

فاکتورهای زیادی در تعیین میزان پتانسیل خورندگی خاک نقش دارند، از جمله این فاکتورها به pH، درصد رطوبت، غلظت اکسیژن محلول، میزان مقاومت الکتریکی خاک و خوردگی میکروبیولوژیکی می‌توان اشاره کرد. بررسی این فاکتورها و ارائه راهکار جهت کاهش آن‌ها به منظور جلوگیری از انهدام سازه‌های درون خاک مانند لوله‌های انتقال آب از اهمیت بسیار بالایی بر خوردار است. لایه‌های خاک با مقاومت الکتریکی متفاوت باعث می‌شوند که لوله فلزی قرار گرفته در خاک دچار خوردگی گالوانیکی شود. بخشی از لوله که در خاک با مقاومت الکتریکی بالا قرار دارد به عنوان کاتد و بخشی از لوله که در خاک با مقاومت الکتریکی پایین قرار دارد به عنوان آند عمل کرده و
خورده می‌شود. بنابراین به منظور تعیین نرخ خوردگی لوله‌ها در زیر خاک تعیین مقاومت الکتریکی خاک از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است (2). این عامل نقش تعیین کننده‌ای در میزان خورندگی خاک دارد، بطوری‌که هر چه میزان مقاومت الکتریکی خاک بیشتر باشد میزان خورندگی خاک کمتر خواهد بود. عوامل متعددی در مقاومت الکتریکی خاک تاثیر گذارند. مهم‌ترین این عوامل عبارتند از رطوبت و ترکیب شیمیایی خاک. هرچه میزان رطوبت و مقدار یون‌های موجود در خاک بیشتر باشد، رسانایی خاک بیشتر و مقاومت الکتریکی خاک کمتر خواهد بود، طوری که اگر مقاومت الکتریکی خاک کمتر از ohm.cm1000 باشد خوردگی شدیدی برای خطوط لوله فولادی قابل پیش بینی است. در pHهای قلیایی مقادیر زیادی از نمک‌های غیرقابل حل در خاک وجود دارد و معمولاً خاک دارای pH (14-5/8) بوده که در این شرایط خاک دارای مقاومت کمی می‌باشد. میزان رطوبت خاک نیز عاملی است که باعث تشدید فرایند خوردگی می‌گردد. این عامل بسته به شرایط محیطی و لوله گذاری، همچنین بالا بودن سطح آب زیرزمینی در طول سال بسیار متغیر می‌باشد (1و 3).

از آنجایی که اکسیژن محلول یک پذیرنده مهم الکترون می‌باشد (معادلات 1 تا 4) می‌تواند در اکسیداسیون آهن دو ظرفیتی (Fe+2) یا رسوب آن موثر بوده و موجب خوردگی آهن شود، طوری‌که نرخ خوردگی با افزایش اکسیژن محلول، افزایش می‌یابد (4 و 5).

 

 

  (1)                                                                                                                Fe(metal) + 0.5O2 + H2O « Fe+2 + 2OH

(2)                                                                            Fe+2 + 0.25O2 + 0.5H2O + 2OH«Fe(OH)3(s)

(3)                                                                                        3FeCO3 (s) + 0.5O2« Fe3O4(s) + 3CO2

(4)                                                                                                         4Fe3O4(s) + O2«6Fe2O3 (s)

 

 

 

 

از موارد دیگر موثر در خوردگی، یون‌هایی مانند کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم بوده که می‌توانند با کربنات و بی‌کربنات موجود در خاک ترکیب شده و رسوبات کربناتی پایدار بر روی سطح لوله ایجاد کنند که موجب کاهش نرخ خوردگی می‌گردد. بنابراین حضور این یون‌ها در خاک مفید بوده و به کاهش نرخ خوردگی کمک می‌کند.

با توجه به مطالب گفته شده می‌توان نتیجه گرفت که با تغییر ترکیب شیمیایی، pH، درصد یون‌های قلیایی، درصد یون‌های خورنده، مقاومت الکتریکی و ... در طول مسیر خط انتقال، میزان خورندگی خاک تغییر می‌کند.

در خوردگی میکروبیولوژیک نیز تعدادی از موجودات تک سلولی مثل باکتری‌های آهنخوار و باکتری‌های سولفات‌خوار بر روی سطح لوله چسبیده، رشد کرده و با تولید رسوب و یا ایجاد خوردگی در روی سطح لوله باعث کاهش آبدهی لوله و یا تخریب خط انتقال آب می‌گردند. این باکتری‌ها همچنین می‌توانند با مصرف اکسیژن، باعث تغییر در pH موضعی محیط گردند و یا با تولید H2S نرخ خوردگی را افزایش دهند.

با توجه به اینکه هدف از انجام این تحقیق بررسی پتانسیل خورندگی در خاک مجاور خطوط لوله‌های آبرسانی (عوامل خارج از لوله) شهرهای آبادان و خرمشهر بود و تحقیقات چندانی در این زمینه انجام نگرفته، بنابراین تعدادی از مطالعات انجام شده در ارتباط با عوامل درونی لوله که باعث ایجاد خوردگی می‌گردند مورد بررسی قرار می‌گیرد.

پورزمانی و همکاران (1384) به منظور تعیین پتانسیل خوردگی در آب زیر زمینی منطقه صنعتی اشترجان، پارامترهای دما، pH، سختی کل، قلیائیت و TDS را مورد سنجش قرار داده و بر اساس مقادیر پارامترها، اندیس‌های خوردگی لانژلیه، رایزنر، خوردگی و پوکوریوس محاسبه نمودند. مقدار اندیس لانژلیه از 34/0 تا 45/0 اندیس رایزنر از 6/66 تا 8/25، اندیس خوردگی از 11/52 تا 12/48 و اندیس پورکوریوس از 5/92 تا 7/83 متغیر بوده است. همچنین مقایسه نتایج بدست آمده از محاسبه این اندیس‌ها با جداول موجود برای تفسیر آن‌ها نشان‌دهنده این بود که آب زیرزمینی منطقه صنعتی اشترجان در ابتدا حالت خورندگی داشته ولی در طول مسیر حرکت آب زیرزمینی خاصیت خورندگی آن کم شده و تقریبا به شرایط رسوبگذاری رسیده است (6).

تیموری و همکاران (1391) پتانسیل خورندگی و یا رسوب گذاری در منابع تامین، مخزن و شبکه توزیع آب شهر کیان را با استفاده از دو شاخص لانژلیه و رایزنر بررسی کردند، نتایج نشان داد که کلیه پارامترهای موثر در برآورد شاخص‌های خورندگی به استثنای میزان متوسط دما و pH، بیش از حد استاندارد بودند. همچنین محاسبات مربوط به اندیس‌های خورندگی لانژلیه و رایزنر نشان داد که میزان متوسط خوردگی به ترتیب 68/0 و 52/8 بود که این ویژگی به تدریج در طول شبکه افزایش یافت (7).

زارع ابیانه و همکاران (1389)، خوردگی و رسوب‌گذاری آب‌های زیرزمینی دشت همدان را مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که میزان خوردگی و رسوب‌گذاری در 25/64% از نمونه‌های آب زیرزمینی از دیدگاه لانژلیر در حد کم است. از دیدگاه رایزنر نیز 2/85% دارای توان خوردگی و رسوبگذاری کم بودند. درصد خوردگی و رسوب گذاری منابع آب زیرزمینی قنوات در مقایسه با منابع آب زیرزمینی چاه‌ها کمتر بود. دلیل این امر را ناشی از حذف بخشی از مسیر به واسطه نقب زدن در قنوات دانستند که حلالیت نمک‌های مسیر را حذف نموده است (8).

ززولی و همکاران (1391) پتانسیل خورندگی و رسوبگذاری منابع آب شرب شهر یاسوج را مطالعه نمودند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که مقدار کلسیم و جامدات محلول در محدوده استاندارد‌های ایران و WHO نمی‌باشند. همچنین میزان شاخص لانژلیه در تابستان بین 91/0- تا 43/0- و در زمستان 66/0- تا 25/0-  بود. میانگین شاخص رایزنر در تابستان و زمستان به ترتیب 61/8 و 48/8 بوده و متوسط شاخص‌های تهاجم، پوکوریوس و لارسون به ترتیب 58/11، 13/8 و 29/0 بود که نشان می‌دهد بیشتر آب‌ها تمایل رسوبگذاری ندارند و خورندگی ملایمی دارند (9).

مظلومی و همکاران (1387) پتانسیل خورندگی و رسوبگذاری آب شرب شهر شیراز را مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که آب آشامیدنی شهر شیراز در اکثر موارد دارای پتانسیل رسوب‌گذاری بوده و تنها در موارد کمی دارای پتانسیل خورندگی در حد کم می‌باشد (10).

درگاهی و همکاران (1395) در بررسی پتانسیل خورندگی و رسوب‌گذاری منابع آب شرب شهر دهلران با اندیس‌های خورندگی دریافتند که آب آشامیدنی شـهر دهلـران خورنـده بـوده و لـذا بایسـتی کیفیت آب موجود در شبکه توزیع به‌طور مستمر مورد پایش قرار گیرد (11).

ابراهیمی و همکـاران (2012) در بررسـی پتانسیل خورندگی و رسوب‌گذاری آب شرب شهر کوه دشـت با استفاده از اندیس‌هـای خورنـدگی، نشـان دادند کـه آب دارای خصوصیت خورندگی بوده و بایستی اقـدامات کنترلـی در زمینه تعادل pH و تثبیت آب انجام گیرد (12).

متاقی و اکبر (2013) اثرات خورندگی میکروبی چرخه گوگرد بر فولاد کربنی در محیط خاک را بررسی و بایو فیلم هتروژن ناشی از تعامل باکتری‌ها در غلظت‌های مختلف اکسیژن را منجر به افزایش سرعت نرخ خورندگی دانستند (13).

جدیبی و مبارکی (2013) نشان دادند که باکتری‌ها نقش مهمی در خورندگی فولاد کربنی 60 x داشته و مجموعه فعل و انفعالات الکترونیکی در محیط‌های خاکی به وضوح نشان داده شد(14).

از آنجایی که یکی از پارامترهای مورد اندازه‌گیری در این تحقیق میزان تنفس میکروبی در خاک اطراف لوله‌ها بود بررسی منابع راجع به این مهم نیز لازم به نظر رسید، در تحقیقی که توسط وفایی و همکاران (1395) انجام گرفت، دریافتند که یشترین مقدار تنفس میکروبی از مصرف 3 درصد کربن آلی از منبع ضایعات خرما بدون مصرف گچ حاصل شد که برابر با 34/296 میلی‌گرم کربن بود و کمترین مقدار تنفس میکروبی از تیمارهای بدون کربن آلی مصرفی و خاک اره به دست آمد، بنابراین در نقاطی که میزان مواد آلی خاک زیاد باشد حضور میکروارگانیسم‌ها بیشتر بوده و خوردگی لوله‌ها در اثر شرایط اسیدی ایجاد شده به واسطه‌ی انجام تنفس میکروبی دور از انتظار نخواهد بود (15).

روش بررسی

آبادان و خرمشهر با مساحت ۳۷۴۰۰ هکتار در شمال غربی خلیج فارس در محل تلاقی دو رودخانه اروند رود و کارون در ʹʹ30 ʹ22 º30 عرض شمالی و ʹʹ30 ʹ12 º48 طول شرقی واقع شده و ارتفاع آن از سطح دریا ۲ متر است. خاک آبادان به دلیل آبرفت رودهای کارون و دجله رسوبی ریز بافت می‌باشد ولی به خاطر عبور این دو رودخانه پرآب و رسوب‌گذاری مداوم باعث تغییر بافت خاک گردیده ‌است.

آبرسانی شهرهای آبادان و خرمشهر از دو رود بهمنشیر و اروند بعد از تصفیه مقدماتی و فیلتراسیون و عبور از PAC و در نهایت با کلرزنی وارد لوله‌های آبرسانی می‌شود. جنس لوله‌های آبرسانی معمولا از آزبست، پلی اتیلن و GRT می‌باشد و همچنین عمق لوله‌گذاری از 3 متر در لوله‌های اصلی تا 40 سانتی‌متر در انشعابات اختلاف دارند. میزان سطح ایستایی از 2-1 متر در کنار رودخانه متفاوت می باشد.

نمونه‌برداری از خاک

انتخاب محل نمونه‌برداری به صورت تصادفی و در زمانی که اداره آب و فاضلاب در هر قسمت از سیستم آبرسانی تعمیرات یا حفر خاک داشت از عمق کارگزاری لوله‌ها انجام گرفت. نمونه‌های خاک پس از برداشت در هوای آزاد خشکانده شد و سپس توسط چکش لاستیکی کوبیده شده و از الک شماره 10 عبور داده شد. از این خاک حدود 1 کیلوگرم به آزمایشگاه منتقل و تجزیه‌های فیزیکی و شیمیایی روی آن انجام گرفت.

بافت خاک به روش هیدرومتری، pH خاک در گل اشباع توسط pHمتر، هدایت الکتریکی در عصاره گل اشباع توسط دستگاه هدایت سنج (16)، میزان کلسیم محلول از طریق تیتراسیون با EDTA، میزان سدیم محلول با استفاده از دستگاه فلیم فتومتر، رطوبت خاک به روش وزنی و برای اندازه‌گیری میزان تنفس میکروبی بصورت زیر اقدام گردید (17):

ابتدا 15 گرم نمونه خاک مرطوب توزین و سپس درون بشر قرار داده شد. نمونه خاک را در ظرف شیشه‌ای بزرگتری قرار داده و در شیشه بزرگتر، یک لوله آزمایش حاوی 20 میلی‌لیتر NaOH 1/0 مولار قرار گرفت. درب ظرف را محکم بسته (در این مرحله تنفس خاک صورت می‌گیرد و CO2 ایجاد شده توسط سود جذب می‌شود). پس از نگهداری در دمای 25 درجه و به مدت 24 ساعت بشر را برداشته و سپس به نمونه 3 میلی‌لیتر کلرید باریوم اضافه می‌گردد و بصورت کربنات باریوم رسوب می‌کند. سپس 3 تا 5 قطره شناساگر فنل فتالین به نمونه اضافه نموده و باقیمانده‌ی هیدروکسید سدیم با استفاده از هیدروکلریک 1/0 مولار تیتر می‌گردد. تمام این مراحل برای نمونه شاهد نیز انجام می‌گردد. محاسبه CO2 با فرمول زیر  انجام می‌گیرد (17):

 

C = میزان اسید مصرفی برای نمونه‌ی شاهد، S = میزان اسید مصرفی برای نمونه، SW = وزن اولیه خاک مرطوب، و 2.2 = فاکتور تبدیل ( 1 میلی لیتر از HCl 0.1 مولار معادل 2.2 میلی‌گرم CO2 می‌باشد). در نهایت داده‌های بدست آمده با استفاده از نرم افزار SPSS تجزیه و تحلیل گردید.

یافته‌ها

در جدول 1 برخی خصوصیات شیمیایی اندازه‌گیری شده در نمونه‌های خاک مجاور لوله‌ها آورده شده است. چنانچه نشان داده شده بیشترین مقدار رطوبت مربوط به ایستگاه‌های 10 و 11 به میزان 23 و 24 درصد و کمترین مقدار مربوط به ایستگاه‌های 13 و 15 به میزان 3/4 و 1/4 درصد به دست آمد. همچنین اندازه‌گیری میزان سدیم خاک در ایستگاه 17 به میزان 24300
میلی‌گرم بر کیلوگرم بیشترین مقدار و ایستگاه 7 به میزان 6211 میلی‌گرم بر کیلوگرم کمترین مقدار سدیم را دارا بود. کمترین میزان کلسیم در ایستگاه 3 به میزان 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم و بیشترین مقدار آن 2850 میلی‌گرم بر کیلوگرم مربوط به ایستگاه 4 بدست آمد. بیشترین میزان قلیائیت در ایستگاه 16 به میزان 680 میلی‌گرم بر کیلوگرم و کمترین مقدار مربوط به ایستگاه 6 به میزان 278 میلی‌گرم بر کیلوگرم اندازه‌گیری شد. بیشترین میزان مواد جامد محلول مربوط به ایستگاه 18 به میزان 5316 میلی‌گرم بر لیتر و کمترین مقدار مربوط به ایستگاه 1 به میزان 271 میلی‌گرم بر لیتر می‌باشد. بیشترین مقدار دی اکسید کربن مربوط به ایستگاه 17 به میزان 383 میلی‌گرم بر کیلوگرم و کمترین مقدار مربوط به ایستگاه 8 به میزان 174 میلی‌گرم بر کیلوگرم بدست آمد.

اندازه‌گیری هدایت الکتریکی در ایستگاه‌های مورد مطالعه نشان داد که بیشترین مقدار شوری مربوط به ایستگاه‌های 17، 18، 19 و 20 با مقادیر به ترتیب 10400، 10408، 10408 و 10403 و کمترین مقدار مربوط به ایستگاه‌های 1 و 2 با مقادیر به ترتیب 574 و 577 می‌باشد. بیشترین میزان واکنش خاک (pH) مربوط به ایستگاه‌ 12 به میزان 21/7 و کمترین مقدار مربوط به ایستگاه‌های 8 و 16 به میزان 93/8 و 97/8 بود. همچنین اندازه‌گیری میزان رطوبت در ایستگاه‌های مورد مطالعه نشان داد که بیشترین مقدار مربوط به ایستگاه‌های 10 و 11 به میزان 23 و 24 درصد و کمترین مقدار مربوط به ایستگاه‌های 13 و 15 به میزان 3/4 و 1/4 درصد بود.

در جدول 2 میزان همبستگی پیرسون برای تک تک پارامترها با یکدیگر مورد بررسی قرار گرفته است. چنانچه نشان داده شده است pH خاک همبستگی مثبت و معنی‌دار با میزان قلیائیت کل دارد.

 

 

 

ردیف

 

محل نمونه‌برداری

 

pH

 

 

EC

 

رطوبت جرمی (%)

 

CO2(Biologic)

 

Ca2+

 

TALK

 

Na+

 

TDS

 

R

µs/cm))

 

(mg/kg)

 

Ohm.cm

طول شرقی

عرض شمالی

 

1

341473110370/30

305580966194/48

8.62

574

6.4

196

580

400

6494

271

0017/0

2

342658294714/30

301439635475/48

8.64

577

5.3

210

580

410

6328

279

0017/0

3

362174734911/30

256035201271/48

8.1

1001

6.3

308

300

430

8243

545

00099/0

4

360008491037/30

252172822898/48

8.21

1540

6.1

300

2850

430

10491

730

00065/0

5

376467038697/30

246744029243/48

7.88

3243

15

200

2500

280

9954

1649

00031/0

6

392996851120/30

229685179908/48

7.43

3358

15.1

194

2313

278

9853

1675

00029/0

7

366803300347/30

281290881355/48

8.4

654

6.7

180

2412

450

6211

324

0015/0

8

351231935248/30

298263900002/48

8.93

1540

7.1

174

340

620

6408

784

00065/0

9

352939797997/30

295882098396/48

8.81

1450

7.1

183

355

610

6328

729

00069/0

10

434059380816/30

178058020790/48

8.32

7956

23

312

1844

280

16234

3900

00013/0

11

433763363127/30

164925925455/48

8.28

7898

24

308

1823

291

16321

3884

00013/0

12

444234442579/30

177714698036/48

7.21

4543

7.8

282

2200

320

14240

2524

00022/0

13

434244391416/30

216681830605/48

8.24

6243

4.3

330

1800

430

18431

3988

00016/0

14

435687462051/30

188786856849/48

8.73

6313

4.7

323

1800

434

18810

4123

00015/0

15

436500492474/30

175311438759/48

7.95

6308

4.1

343

1812

427

18439

4212

00016/0

16

447453241012/30

161836020668/48

8.97

7030

14

229

1824

680

20230

3500

00014/0

17

435835468087/30

190245978554/48

8.13

10400

20

383

2450

350

24300

5243

0000/0

18

435169439151/30

183379523475/48

8.34

10408

19.5

328

2482

348

23216

5316

0000/0

19

43346734453871/30

17067658158135/48

8.43

10408

18.5

326

2430

350

24124

5247

0000/0

20

437463519670022/30

201403968055956/48

8.53

10403

16

347

2435

344

24123

5168

0000/0

میانگین

22/8

82/4488

3146/10

12/267

1665

86/391

8/13151

86/2351

00022/0

حداکثر

97/8

10408

24

383

2850

680

24300

5316

0000/0

حداقل

21/7

574

1/4

174

300

277

6133

271

0017/0

 جدول 1- مشخصات محل نمونه‌برداری و برخی خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک مجاور لوله‌گذاری شهرهای آبادان و خرمشهر

 


جدول 2- ماتریس ضریب همبستگی پیرسون بین متغیرهای مورد مطالعه

Na+

T.Alka

Ca2+

CO2(Biologic)

رطوبت جرمی

TDS

EC

pH

متغیر

 

 

 

 

 

 

 

1

pH

 

 

 

 

 

 

1

143/0-ns

EC

 

 

 

 

 

1

987/0**

148/0-ns

TDS

 

 

 

 

1

559/0**

656/0**

140/0-ns

رطوبت جرمی

 

 

 

1

192/0ns

671/0**

633/0**

111/0-ns

CO2(Biologic)

 

 

1

170/0ns

496/0**

559/0**

571/0**

520/0-**

Ca2+

 

1

222/0-ns

237/0-ns

388/0-**

032/0-ns

056/0ns

352/0*

T.Alka

1

113/0ns

520/0**

673/0**

461/0**

969/0**

955/0**

097/0-ns

Na+

** و * به ترتیب درسطح 1 درصد و 5 درصد معنی‌دار است.          ns: معنی‌دار نیست.          

 

بحث و نتیجه‌گیری

 

با توجه به این نکته که هر چقدر میزان رطوبت و مقدار یون‌های موجود در خاک بیشتر باشد، رسانایی خاک بیشتر شده و مقاومت الکتریکی خاک کاهش می‌یابد، بنابراین چون بیشترین مقدار رطوبت در خاک ایستگاه‌های 10 و 11 به میزان 23 و 24 درصد اندازه‌گیری گردید، انتظار می‌رود در این ایستگاه‌ها میزان خورندگی نسبت به سایر ایستگاه‌ها بیشتر باشد (1و2). در ایستگاه 4 میزان یون‌های سدیم و کلسیم زیاد بوده لیکن بخاطر پایین بودن درصد رطوبت خاک پتانسیل خورندگی خاک ضعیف می‌باشد، این در حالیست که چنانچه رطوبت خاک افزایش یابد خاک این منطقه باعث خوردگی لوله‌ها شده و خسارات زیادی را در پی خواهد داشت.

در تحقیق حاضر بین شوری و قلیائیت خاک همبستگی معنی‌دار مشاهده نگردید. این در حالی است که مطالعات دانشمندان در نقاط مختلف دنیا، حاکی از این است که بین شوری و قلیائیت
خاک همبستگی خاص وجود دارد. اگر غلظت املاح در خاک کمتر از 4 گرم در لیتر باشد، pH  چنین محلولی معمولاً از 8 کمتر است. هرچه میزان املاح افزایش یابد، میزان قلیائیت رو به کاهش می‌گذارد. خاک‌های بسیار شور در مناطقی ایجاد می‌شوند که آب زیرزمینی فوق‌العاده شور بوده، قلیائیت آن بسیار اندک است و خاک‌های قلیایی نیز در مناطقی تشکیل می‌شوند که مقدار املاح آن‌ها کمتر باشد. لیکن بین هدایت الکتریکی و میزان دی اکسید کربن همبستگی مثبت و معنی‌دار در سطح 1 درصد مشاهده شد، این یافته بیانگر اینست که احتمالاً در خاک منطقه مورد مطالعه باکتری‌های مقاوم به شوری زیاد بوده و یا اینکه با توجه کمبود بارندگی و زیادی تبخیر و تعرق در منطقه منجر به شور شدن خاک‌ها در طی گذر زمان گردیده و این امر باعث گردیده میکروارگانیسم‌های موجود در خاک نسبت به شوری مقاوم گردند، نتایج این بخش از تحقیق با نتایج آزمایشات جعفری
و همکاران (1393) که نشان دادند تاثیر سطوح شوری برتنفس و کربن زیتوده میکروبی خاک معنی‌دار و تلقیح باکتری در سطوح مختلف شوری باعث افزایش آن‌ها گردید مطابقت دارد (18).

بنابراین در صورتی که چنین اتفاقی در خاک رخ داده باشد انتظار می‌رود در ایستگاه‌های 17، 18، 19 و 20 جمعیت این‌گونه باکتر‌ها نیز زیاد بوده و تنفس میکروبی افزایش یابد که طی آن میزان بیشتری CO2 آزاد شده و این میزان دی اکسید کربن در ترکیب با آب تبدیل به اسید کربنیک شده و باعث خوردگی لوله‌های موجود در آن نقاط گردند (19). چنانچه در جدول 2 نشان داده شده است بین میزان سدیم و تنفس میکروبی رابطه مثبت و معنی‌داری بدست آمد بنابراین انتظار می‌رود در ایستگاه 17 که میزان سدیم محلول 24300 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود بیشترین مقدار تنفس میکروبی رخ داده و خوردگی لوله‌ها در این منطقه بیشتر باشد. نتایج این بخش از تحقیق با یافته‌های حسینی (1390) که دریافت؛ بیشترین مقدار تنفس میکروبی به میزان 41/74 میلی گرم C-CO2 در روز در 100 گرم خاک از خاک با 35=SAR و کمترین مقدار تنفس میکروبی به میزان 20/39 میلی گرم C-CO2 در روز در 100 گرم خاک از خاک با 5=SAR  بدست آمد، مطابقت دارد. همچنین این محقق در پژوهش خود دریافت که افزایش میزان تنفس میکروبی در خاک با کاربری بکر بیشتر از کاربری زراعی بود (20).

نتایج تحقیق نشان داد بین میزان رطوبت موجود در خاک در زمان نمونه‌برداری و تنفس میکروبی همبستگی معنی‌داری وجود نداشت. طوری که در این آزمایش بیشترین مقدار رطوبت مربوط به ایستگاه‌های 10 و 11 به میزان 23 و 24 درصد و کمترین مقدار آن مربوط به ایستگاه‌های 13 و 15 به میزان 3/4 و 1/4 درصد به دست آمد. لیکن با توجه به اینکه با کاهش میزان رطوبت تنفس میکروبی افزایش می‌یابد احتمال وجود خطر در ایستگاه‌های 13 و 15 در آینده می‌رود، نتایج این تحقیق با یافته‌های (رضایی و رئیسی، 1394) که نشان دادند با کاهش رطوبت از 70 به 30 درصد ظرفیت نگهداری آب در خاک، میزان تنفس میکروبی در خاک شاهد، کوکوپیت و خاک اره کاهش (%72-49) ولی در دو تیمار سوپرجاذب افزایش (%221-188) می‌یابد، مطابقت دارد (19).

با توجه به همبستگی مثبت و معنی‌دار pH خاک با میزان قلیائیت کل، با افزایش pH میزان قلیائیت خاک افزایش یافته که به نوبه خود بر روی خورندگی لوله‌های بکار رفته در آن ناحیه اثر بسیار زیادی دارد، بنابر نتیجه بدست آمده از این مبحث مشخص می‌شود که در ایستگاه‌های 8 و 16 که به ترتیب دارای pH 93/8 و 97/8 بودند از نظر اثر واکنش خاک از خورندگی بالاتری نسبت به نقاط دیگر برخوردار هستند.

در نهایت می‌توان گفت با توجه به نتایج حاصل از اندازه‌گیری‌های به عمل آمده از خاک اطراف لوله‌های مناطق مورد مطالعه در شهرهای آبادان و خرمشهر می‌توان نتیجه‌گیری نمود که در نواحی لوله‌گذاری شده‌ی اطراف ایستگاه‌های 10 و 11 به واسطه بالا بودن رطوبت و هدایت الکتریکی، مقاومت الکتریکی خاک کاهش یافته و خاک این نواحی از پتانسیل خورندگی برای لوله‌ها برخوردار هستند، همچنین در نواحی اطراف لوله‌گذاری شده‌ی ایستگاه 8 به دلیل بالا بودن میزان یون‌ها مانند سدیم و کلسیم، پیشنهاد می‌گردد در این نواحی اقدامات لازم جهت خشک نگه داشتن خاک اطراف لوله‌گذاری انجام گیرد. با توجه به این‌که در ایستگاه‌های 17، 18، 19 و 20 میزان تنفس میکروبی اندازه‌گیری شده زیاد بود، خاک این نواحی نیز از پتانسیل خورندگی بالایی برای لوله‌های فلزی برخوردار می‌باشد. بنابراین لازم است تمهیدات لازم در نقاط فوق با توجه به عامل ایجاد آن‌ها اندیشیده شود.

منابع

1-      Sistonen E, Piironen J, Al-Neshawy F, Puttonen J, Ferreira M, Vesikari E. Condition Assessments and Corrosion Measurements of Cooling Water Chambers in a Nuclear Power Plant; 22nd Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology; 18-23 August 2013; San Francisco, California, USA; 1-7.

2-      Peabody AW. Control of pipeline corrosion, NACE International, In: The Corrosion Society Edited by Ronald L. Second Edition, 2001: pp 347.

3-      Zaki A. Principles of corrosion engineering and corrosion control, 1st Edition. Elsevier science & technology, 2006: Pp 672.

4-      Rice O. Corrosion Control with Calgon, Journal AWWA; 1974: 39(6): 552.

5-      Gedge, G. Corrosion of Cast Iron in Potable Water Service. Proc. Corrosion and Related Aspects of Materials for Potable Water Supplies, Proceedings of the Institute of Materials Conference. London, UK; 1992.

6-      پورزمانی، حمیدرضا، محمود قضاوی، و امیر مسعود سامانی، 1384، بررسی کیفیت منابع آبشرب از نظر خورندهبودن درشهرک صنعتی اشترجان اصفهان،هشتمین همایش ملی بهداشتمحیط، تهران، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی تهران.

7-        تیموری. ف و همکاران، ارزیابی پتانسیل خورندگی و یا رسوب گذاری در منابع تامین، مخزن و شیکه توزیع آب شهر کیان  ( استان چهار محال و بختیاری) بااستفاده از دو شاخص لانژلیه و رایزنر، مجله تحقیقات سلامت، 8(1): بهار 1391: 78- 84.

8-      زارع ابیانه. ح، مطالعه خوردگی و رسوب گذاری آب های زیرزمینی دشت همدان، علوم و تکنولوژی محیط زیست، 12(2)، تابستان 89: 89-101.

9-      ززولی. م و همکاران، بررسی پتانسیل خوردنگی و رسوبگذاری منابع آب شرب شهر یاسوج در سال 1390، مجله علوم پزشکی مازندران، 29، زمستان 1391، 29-35.

10-  مظلومی. س و همکاران، بررسی پتانسیل و رسوبگذاری آب شرب شهر شیراز، مجله طلوع بهداشت، 7 (1)، تابستان 1387، 64-72. 

11-  درگاهی. ع و همکاران، بررسی پتانسیل خورندگی و رسوب‌گذاری منابع آب شرب شهر دهلران با اندیس‌های خورندگی در سال 1393، مجله مهندسی بهداشت محیط، سال چهارم، شماره 2 ،زمستان 1395، 103-93.

12-  ابراهیمی. ا و همکاران، پتانسیل خورندگی و رسوب‌گذاری آب آشامیدنی در شبکه توزیع شهر کوهدشت با استفاده از اندیس‌های خورندگی، مجله تحقیقات نظام سلامت، دوره 8، شماره 3، 1391، 486-480.

13-  Mataqi K Y, Akbar B H. Sulfur cycle of microbial corrosion on carbon steel in soil model, Internationa Journal of Engineering Research and Applications  2013; 3(2), pp.617-623.

14-   Al-Judaibi A, Al-Moubaraki A. Microbial analysis and surface characterization of SABIC carbon steel corrosion in soils of different moisture levels, Advan Bio Chem 2013;  3: 264-273.

15-  وفایی، مصیب.، گلچین، احمد و شفیعی، سعید. 1395. بررسی تأثیر گچ و ضایعات آلی مختلف بر ویژگی‌های شیمیایی و تنفس میکروبی یک خاک سدیمی، مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، دوره 23، شماره 2، صفحه 41-23.

16-  Thomas G W. Soil pH and soil acidity In: Methods of soil analysis, Part3, Chemical methods (Ed. Dl. parks). pages 475-490. Soil Sci. Soc. Am. 1996. Madison, WI.

17-  Page A L. Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. Soil Science Society of American Publisher, Madison, Wisconsin, USA, 1982. p1159.

18-             

جعفری، ص.، چرم، م.، عنایتی‌ضمیر، ن. و معتمدی، حسین، 1393. بررسی رابطه بین شوری تنفس پایه وکربن زیتوده میکروبی خاک باحضورهالوتولرانت ها درخاک، دومین همایش سراسری کشاورزی و منابع طبیعی پایدار، موسسه آموزش عالی مهر اروند- گروه ترویجی دوستدارن محیط زیست و انجمن حمایت از طبیعت ایران، تهران.


19-           

20-  رضایی، ر. و رئیسی، ف. 1391. اثرات مواد اصلاحی طبیعی و مصنوعی بر تنفس و کربن بیوماس میکروبی در خاک در شرایط تنش رطوبتی، همایش ملی خاک، کشاورزی پایدار . دولتی - وزارت علوم، تحقیقات، و فناوری - دانشگاه ملایر.

21-  حسینی، م. 1389. تأثیر شوری و قلیائیت بر دینامیک ماده آلی و خصوصیات فیزیکی خاک‌های با کاربری مختلف، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، 157 صفحه.

 

 



[1]- دانشجوی کارشناسی ارشد رشته‌ی آب و فاضلاب، گروه محیط زیست، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

[2]- گروه خاکشناسی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

[3]- M.Sc., Student of Environmental Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran

[4]- Department of Soil Science, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran *(Corresponding Authors)

 
1-      Sistonen E, Piironen J, Al-Neshawy F, Puttonen J, Ferreira M, Vesikari E. Condition Assessments and Corrosion Measurements of Cooling Water Chambers in a Nuclear Power Plant; 22nd Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology; 18-23 August 2013; San Francisco, California, USA; 1-7.
2-      Peabody AW. Control of pipeline corrosion, NACE International, In: The Corrosion Society Edited by Ronald L. Second Edition, 2001: pp 347.
3-      Zaki A. Principles of corrosion engineering and corrosion control, 1st Edition. Elsevier science & technology, 2006: Pp 672.
4-      Rice O. Corrosion Control with Calgon, Journal AWWA; 1974: 39(6): 552.
5-      Gedge, G. Corrosion of Cast Iron in Potable Water Service. Proc. Corrosion and Related Aspects of Materials for Potable Water Supplies, Proceedings of the Institute of Materials Conference. London, UK; 1992.
6-      پورزمانی، حمیدرضا، محمود قضاوی، و امیر مسعود سامانی، 1384، بررسی کیفیت منابع آبشرب از نظر خورندهبودن درشهرک صنعتی اشترجان اصفهان،هشتمین همایش ملی بهداشتمحیط، تهران، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی تهران.
7-        تیموری. ف و همکاران، ارزیابی پتانسیل خورندگی و یا رسوب گذاری در منابع تامین، مخزن و شیکه توزیع آب شهر کیان  ( استان چهار محال و بختیاری) بااستفاده از دو شاخص لانژلیه و رایزنر، مجله تحقیقات سلامت، 8(1): بهار 1391: 78- 84.
8-      زارع ابیانه. ح، مطالعه خوردگی و رسوب گذاری آب های زیرزمینی دشت همدان، علوم و تکنولوژی محیط زیست، 12(2)، تابستان 89: 89-101.
9-      ززولی. م و همکاران، بررسی پتانسیل خوردنگی و رسوبگذاری منابع آب شرب شهر یاسوج در سال 1390، مجله علوم پزشکی مازندران، 29، زمستان 1391، 29-35.
10-  مظلومی. س و همکاران، بررسی پتانسیل و رسوبگذاری آب شرب شهر شیراز، مجله طلوع بهداشت، 7 (1)، تابستان 1387، 64-72. 
11-  درگاهی. ع و همکاران، بررسی پتانسیل خورندگی و رسوب‌گذاری منابع آب شرب شهر دهلران با اندیس‌های خورندگی در سال 1393، مجله مهندسی بهداشت محیط، سال چهارم، شماره 2 ،زمستان 1395، 103-93.
12-  ابراهیمی. ا و همکاران، پتانسیل خورندگی و رسوب‌گذاری آب آشامیدنی در شبکه توزیع شهر کوهدشت با استفاده از اندیس‌های خورندگی، مجله تحقیقات نظام سلامت، دوره 8، شماره 3، 1391، 486-480.
13-  Mataqi K Y, Akbar B H. Sulfur cycle of microbial corrosion on carbon steel in soil model, Internationa Journal of Engineering Research and Applications  2013; 3(2), pp.617-623.
14-   Al-Judaibi A, Al-Moubaraki A. Microbial analysis and surface characterization of SABIC carbon steel corrosion in soils of different moisture levels, Advan Bio Chem 2013;  3: 264-273.
15-  وفایی، مصیب.، گلچین، احمد و شفیعی، سعید. 1395. بررسی تأثیر گچ و ضایعات آلی مختلف بر ویژگی‌های شیمیایی و تنفس میکروبی یک خاک سدیمی، مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، دوره 23، شماره 2، صفحه 41-23.
16-  Thomas G W. Soil pH and soil acidity In: Methods of soil analysis, Part3, Chemical methods (Ed. Dl. parks). pages 475-490. Soil Sci. Soc. Am. 1996. Madison, WI.
17-  Page A L. Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. Soil Science Society of American Publisher, Madison, Wisconsin, USA, 1982. p1159.
18-             
جعفری، ص.، چرم، م.، عنایتی‌ضمیر، ن. و معتمدی، حسین، 1393. بررسی رابطه بین شوری تنفس پایه وکربن زیتوده میکروبی خاک باحضورهالوتولرانت ها درخاک، دومین همایش سراسری کشاورزی و منابع طبیعی پایدار، موسسه آموزش عالی مهر اروند- گروه ترویجی دوستدارن محیط زیست و انجمن حمایت از طبیعت ایران، تهران.
19-           
21-  حسینی، م. 1389. تأثیر شوری و قلیائیت بر دینامیک ماده آلی و خصوصیات فیزیکی خاک‌های با کاربری مختلف، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، 157 صفحه.