تأثير دفن زباله هاي شهري بر آلودگي آبهاي زيرزميني

هرودوت، مورخ يوناني در 2600 سال پيش گفت: «ايرانيان مردماني هستند که در رودخانه قضاي حاجت نمي کنند. حتي دستانشان را در آن نمي شويند و به ديگران هم اجازه ي چنين کاري را نمي دهند، چرا که آنان براي آب احترام زيادي قائلند ». (2)و اين امر چقدر با رفتار نسل کنوني از تمدن بشري در تناقض است!

چکيده:
 

اين تحقيق به منظور بررسي اثرات دفن زباله بر کيفيت آب هاي زيرزميني و ارائه راه حل هايي براي کاهش آلودگي هاي ناشي از ورود شيرابه به آبهاي زيرزميني انجام گرفته است. آبهاي زيرزميني از طريق فرآيندهاي طبيعي مانند شستشوي خاک و اختلاط با منابع آب زيرزميني آلوده و يا از طريق فعاليت هاي انساني، از قبيل دفع مواد زايد، معدن کاري و فعاليت هاي کشاورزي در معرض آلودگي قرار مي گيرند. يکي از مهمترين عواملي که سهم بسزايي در آلودگي منابع آب زيرزميني دارد، دفع مواد زائد جامد و زباله هاي شهري، است. دفع غير اصولي زباله هاي شهري علاوه بر آلودگي هاي آب هاي زيرزميني تبعات زيست محيطي ديگري از جمله آلودگي آب هاي سطحي، تغيير هدايت هيدروليکي آبخوان و آلودگي منابع معدني را نيز در پي خواهد داشت.

1- مقدمه
 

آب مهمترين نياز انسان براي زيستن است که در سطح زمين و زيرزمين وجود دارد و نگهداري آن بسيار اهميت دارد. بهره گيري نامناسب از آن ممکن است موجب آلوده شدن و در نتيجه زيان بخش بودن آن شود که بسيار خطرناک خواهد بود.
بنابراين، توجه به چشمه ها، رودها و سيلاب، درياها، درياچه ها، آبخوان هاي زيرزميني، و نيز راه هاي آلوده شدن آنها و جلوگيري از آلودگي، در بررسي هاي زيست محيطي اهميت بسزايي دارند.
منابع و عوامل آلاينده آبهاي زيرزميني از نظر هندسي به آلاينده هاي نقطه اي و غير نقطه اي تقسيم مي شوند. آلاينده هاي نقطه اي از يک منبع قرار گرفته در يک نقطه منشأ مي گيرند، حال آنکه آلودگي غيرنقطه اي توسط يک منبع آلاينده در امتداد يک خط صورت مي گيرد. (11)
نهرها، جوي ها، رودخانه ها، درياچه ها، درياها و منابع آبهاي زيرزميني از طريق ورود مواد زايد انواع مختلف آلودگي هاي بيولوژيکي و شيميايي را دريافت مي کنند و مي توانند در انتشار عوامل بيماري زا نقش بسزايي داشته باشند. انباشتن مواد زايد در محيط از طريق نشت شيرابه، به آلودگي آبهاي زيرزميني و سطحي منجر مي گردد.
مواد زياد شهري آلوده به ميکروارگانيسم (موجودات ذره بيني= ميکروب) مي باشند و مي توانند منابع آب را آلوده نمايند. به عنوان مثال در هر 100 ميلي ليتر شيرابه زباله در حدود (10 به توان 8) کلي فرم (ميکروب) وجود دارد که مي تواند حجم زيادي از آب را آلوده نمايد. در برخي از ايستگاه هاي موقت زباله و محل هاي دفن، آبهاي سطحي و شيرابه بدون توجه به عواقب آن به چاه هاي جاذب هدايت مي شوند. اين آب به راحتي مي تواند به آبهاي زيرزميني نفوذ کند و آلودگي را در سطح وسيعي منتشر نمايد.
در اين مقاله آثار منفي شيرابه به سفره هاي آب زيرزميني بررسي شده و در پايان راه حل هايي جهت جلوگيري از آلوده شدن آبهاي زيرزميني ذکر شده است.

2- اثر شيرابه بر کيفيت آب هاي زيرزميني
 

عمده ترين مشکل گودال هاي دفن زباله، مسأله آلودگي آبهاي زيرزميني در اثر نفوذ شيرابه است که به دليل عدم رعايت اصول دقيق مهندسي پديد مي آيد. در اين محل ها، آبهاي سطحي به تدريج برخي مواد زباله را در خود حل کرده و با شيرابه زباله ها مخلوط شده و مايعي بسيار آلوده کننده اي تشکيل مي گردد. (8)
شيرابه مايعي است که از ميان مواد زائد جامد تراوش شده و حاوي مقاير زياد مواد محلول و معلق است. طبق تحقيقات انجام گرفته، در ايران بيشتر مواد زايد را سبزيجات، باقي مانده ميوه ها و مواد غذايي تشکيل مي دهند، در نتيجه ميزان مواد محلول و مايع زباله هاي خانگي بالاست. عناصري همانند سديم، کلسيم، آهن، مس، آلومينيوم، سرب، روي، نيکل، کاديوم، کروم و اناديم در شيرابه يافت مي شوند. (10)
شيرابه حالت اسيدي دارد و ميزان PHآن بستگي به غلظت اسيدهاي موجود در ترکيبات زباله و co2 حاصل از اکسيداسيون مواد دارد. به دليل خطرناک بودن ورود شيرابه ها به آبهاي زيرزميني، بايد بيشترين تلاش براي حذف يا محدود کردن آنها صورت گيرد. پيدايش و ظهور شيرابه مي تواند همزمان با دفن زباله و يا ديرتر و تا 20 سال بعد نيز ادامه داشته باشد.
اکسيژن مورد نياز جهت اکسيداسيون يک شيرابه، فاضلاب و پس آب معيار مناسبي براي آگاهي از مقدار مواد آلوده کننده موجود در آنهاست. دو روش تعيين ميزان آلودگي که بر اساس موارد ياد شده، تحت عناوين BOD و COD شناخته شده اند:
BOD (biochemical Oxygen Demand يک شيرابه، عبارت است از ميزان اکسيژن مورد نياز ميکروارگانيسم ها در اکسيداسيون بيوشيميايي مواد آلي موجود در آن، در حقيقت BOD تعيين کننده مقدار اکسيژن مورد نياز براي ثبوت بيولوژيکي مواد آلي نمونه مورد نظر خواهد بود. اگر BOD آبي در حدود 1 ميلي گرم در ليتر باشد، آب خوب و اگر به حدود 3 برسد، مشکوک و بيشتر از 5 ميلي گرم در ليتر، آلوده است. (5)
COD (biochemical Oxygen Demand يک شيرابه، عبارت است از ميزان اکسيژن مورد نياز براي اکسيداسيون مواد قابل اکسيداسيون موجود در آن است. مقدار COD معمولا با استفاده از يک عامل اکسيد کننده قوي در محيط اسيدي قابل اندازه گيري است. تعيين BOD با وجود ارزش فراوان به همراه دو نکته ضعف اساسي است: اولي طولاني مدت بودن آزمايش و دومي امکان مسموم شدن به ميکروارگانيسم هاي مورد نظر در تماس با مواد آلوده در اين مدت زمان طولاني است. از اين رو تعيين COD با صرفه تر از تعيين BOD است. (5)
شيرابه زباله به شدت آلوده است به طوري که BOD آن بين 20 تا 30هزار ميلي گرم در ليتر و COD آن حدود 30 تا 45 ميلي گرم در ليتر متغير است.
تخريب بيولوژيکي مواد زائد در محل دفن معمولاً غيرهوازي است، مگر در قسمت هايي که اکسيژن فراوان در دسترس باشد. تجزيه غيرهوازي منجر به توليد کربن دي اکسيد، متان، آمونياک، هيدروژن، الکل و مواد آلي با BOD و COD بالا مي شود، در حاليکه تجزيه هوازي توليد کربن دي اکسيد، نيترات، سولفات و آب مي کند.(9) . اين مواد به همراه ساير عناصر خطرناک، تأثيرات نامطلوبي را بر کيفيت آبهاي زيرزميني مي گذارند.

3- اثر گاز زباله ها بر کيفيت آبهاي زيرزميني
 

يکي از محصولات تخمير زباله هاي گاز است که عمده آن گاز متان (CH4) و گاز دي اکسيد کربن (CO2) مي باشد. مقدار گاز توليد شده مستقيما با رطوبت، دما و ترکيب زباله ارتباط دارد. مقدار گاز توليدي در حدود 2 ليتر براي هر 1 کيلوگرم زباله خشک مي باشد که اين گاز روزانه بني 6/5 تا 24 سانتي متر به طور عمودي و 7/5 تا 42/5 سانتي متر به طور افقي در زمين حرکت مي کند. (3) کربن دي اکسيد سختي آبهاي زيرزميني را بالا مي برد و همچنين به علت پائين آمدن PH خورندگي آب را افزايش مي دهد.

4- مطالعات زمين شناسي قبل از تعيين محل دفن زباله
 

مکاني که براي دفن زباله ها انتخاب مي شود، در ابتدا بايد از جهات مختلف مورد بررسي قرار گيرد، براي مثال در مطالعات اوليه بايد نقشه برداري صورت گرفته و وضع منطقه از نظر توپوگرافي مشخص شود. همچنين مطالعات زمين شناسي، هيدرولوژي، زهکشي طبيعي منطقه، خاک پوششي، وضعيت دسترسي به محل، مکان سنجي و ... انجام گيرد.
قبل از انتخاب قطعي يک مکان براي دفن زباله ها، وضعيت آب هاي زيرزميني بايد مشخص شود و نوع استفاده از آبهاي زيرزميني منطقه مشخص گردد. در صورتي که لازم است از سفره هاي زيرزميني براي مصارف شرب و شستشو و... استفاده شود. بايد دقت کافي به خرج داد تا از توليد شيرابه، جلوگيري به عمل آيد.
در رابطه با آلودگي آبهاي زيرزميني و امکان نفوذ شيرابه به داخل آنها همواره بايد قدرت تصفيه پذيري و رفع آلودگي در هنگام حرکت شيرابه از لايه هاي مختلف زمين را مد نظر قرار داد. از طرف ديگر، با توجه به نياز روزافزون جامعه به آبهاي زيرزميني و امکان استفاده از اين آبها براي شرب، آلودگي آنها حتي به مقدار کم، مي تواند مشکل آفرين باشد. به دليل جريان آهسته آبهاي زيرزميني، قدرت خود پالايي آنها به مراتب کمتر از آبهاي سطحي است. (10)
بهترين مکان آنهايي هستند که عوامل طبيعي در آن محل ها شرايط خوبي را براي دفن مواد زائد به وجود آورده باشند. بهترين مکان ها، در نقاط خشک و نيمه خشک قرار دارند. در چنين مکان هايي عمدتا به دليل وجود زمين کافي و پايين بودن عمق آب هاي زيرزميني شرايط دفن نسبتا ايمن مي باشند. (شکل1)
با توجه به اينکه در مناطق مرطوب زباله ها در نزديکي سطح آبهاي زيرزميني دفن مي شود، حتي علي رغم وجود خاک نسبتاً غيرقابل نفوذ رس و سيلت، هرگونه شيرابه توليدي در محل دفن تجمع يافته و در اثر فيلتراسيون طبيعي و تبادل يوني بين خاک رس و شيرابه، به آبهاي زيرزميني وارد مي گردد. اين موضوع در مورد جايگاه هاي دفن زباله ساير مناطقي که در آنها سطح آبهاي زيرزميني بالا باشد، نيز صدق مي کند. بنابراين، حداقل ارتفاع خاک غيرقابل نفوذ، بين قسمت تحتاني محل دفن و سطح آب بايد 10 متر باشد. اگر ضخامت خاک غيرقابل نفوذ کمتر از 10 متر باشد، جنس صخره هاي بستر بايد مورد مطالعه قرار گيرد.
در صورتي که محل دفن در بالاي سطح آبهاي زيرزميني باشد و فاصله بين محل دفن و سطح آبهاي زيرزميني از سيلت و شن و صخره هاي ترکدار تشکيل شده باشد، پتانسيل آلودگي شديد، بسيار کم است. (شکل2)زيرا شيرابه به هنگام عبور از صخره هاي ترک دار، به صورت طبيعي فيلتر شده و تجزيه مي شود. به علاوه، آلاينده ها فقط در صخره هاي ترک دار پخش خواهند شد. به هر حال، در صورتي که سطح آبهاي زيرزميني بالاتر باشد و يا ضخامت مواد نفوذ پذير بالاي سطح آب زيرزميني کمتر باشد، آبهاي زيرزميني شديدا آلوده خواهند شد.
در صورتي که مواد زائد جامد در زمين شني نفوذ پذير، دفن شوند و سطح آبهاي زيرزميني زير اين لايه هاي شني قرار گرفته باشد، آبها سريعا آلوده خواهند شد. (شکل3)

5- مديريت و تصفيه شيرابه در محل دفن
 

در مراکز دفن مواد زائد جامد در صورتي که شيرابه و انتشار گاز در آنها کنترل نگردد اثرات زيست محيطي مختلفي را ممکن است از خود بروز دهند. براي تصفيه شيرابه از روش هاي مختلفي استفاده مي شود که تعدادي از آنها عبارتند از:
* گردش مجدد شيرابه در زباله هاي دفن شده (تصفيه در جا)
* تبخير شيرابه
* تخليه درفاضلاب شهري و تصفيه مخلوط هر دو
* تصفيه بيولوژيکي هوازي و بي هوازي
* تصفيه فيزيکي – شيميايي
* اسمز معکوس
* حذف آمونياک
* کمينه سازي شيرابه ( Leachate Minimization)
در زير به توضيح برخي از اين روشها مي پردازيم:
گردش مجدد شيرابه: يک روش مؤثر براي تصفيه شيرابه، جمع آوري و بازگردش شيرابه از محل دفن مي باشد. هنگامي که شيرابه به محل دفن برگردانده مي شود غلظت اجزاء ترکيبي آن در اثر فعاليت هاي بيولوژيکي و ساير واکنش هاي فيزيکي و شيميايي در درون محل دفن زباله اتفاق مي افتد، کاهش مي يابد. مزيت عمده بازگردش شيرابه به محل دفن، بهبودي گاز محل دفن است که حاوي متان مي باشد. (6)

تبخير شيرابه:
 

در اين روش شيرابه را وارد برکه هاي تبخير نموده تا به مرور زمان تبخير گردد. اين روش يکي از ساده ترين سيستم هاي مديريت شيرابه است.

تخليه به تصفيه خانه ي فاضلاب:
 

در جاهايي که محل دفن نزديک شبکه جمع آوري فاضلاب واقع شده يا جاهايي که فاضلابرو تحت فشار براي اتصال سيستم جمع آوري شيرابه محل دفن به يک سيستم جمع آوري فاضلاب مي تواند استفاده گردد، اغلب شيرابه به شبکه جمع آوري فاضلاب تخليه مي گردد. دربسياري از موارد يک عمل پيش تصفيه يا استفاده از چند روش تصفيه براي کاهش مقدار ترکيبات آلي شيرابه قبل از اينکه به فاضلابرو تخليه شود، ضروري است. (7)

تصفيه بيولوژيکي هوازي و بي هوازي:
 

با تصفيه بيولوژيکي مي توان به ميزان قابل توجهي BOD را کاهش داد. ولي تصفيه شيرابه زباله هاي کهنه به دليل داشتن مولکول هاي بزرگ هماننداسيد هوميک و اسيد فلويک، مشکل تر مي باشد.

6- نتيجه گيري
 

از آنجايي که نفوذ شيرابه در سفره هاي آب زيرزميني باعث افزايش مواد مضر و آلاينده در آنها مي شود، در مراکز دفن زباله بايد با بکارگيري يکي از روش هاي پيشنهادي در اين مقاله و ساير روش ها، از ورود شيرابه به آبهاي زيرزميني جلوگيري کرده و آن را دفع يا تصفيه کنند.

1- فتائي، ا.، 1385، مديريت مواد جامد زائد، انتشارات مهد تمدن.
2- راهن، پري، ترجمه: فاطمي، م.، رضايي، پ.، 1383، زمين شناسي مهندسي از ديدگاه محيطي، انتشارات دانشگاه هرمزگان
3- غياث الدين، م.، داويديان، م.، 1365، اثر دفن زباله بر آبهاي سطحي و زيرزميني منطق کهريزک و جاجرود، مجله محيط شناسي – سال سيزدهم – شماره 14
4-غصبان،ف.، 1385، زمين شناسي زيست محيطي، انتشارات دانشگاه تهران
5- www.daneshnameh.ir
6- دانش، شهناز – تيرماه 1385، طرح تحقيقاتي شناخت و ارائه راهکارهاي کاهش بو در محل دفن زباله و کمپوست زباله هاي شهر مشهد
7- صفري، الف.، 1384، کاهش درجاي بار آلي شيرابه در محل دفن زباله کهريزک، مجله محيط شناسي، سال سي و دوم، شماره 35
8- Cameron، robertD. 1987The effects of solid waste land fill leachates on receving waters journal of american water works association 173-176
9- salvato. j.A. wike. G. william 1971.sanitary land-fill leaching prevention and control, wrolater pullution control fedration vol. 43،10،pp.2048 2100.
10- Tchobanglous, G.thisen, h. fliassen R.1977.solid wastes engineering principle and management pp.322, McGraw- hill Book Company Newyork.
11- Todd, D.K.AND Larry, W.M., 2005,Groundwater Hydrology. John Wiley & Sons Publications
منبع: ماهنامه اطلاعات علمي شماره 366