Challenges of red tides in water desalination and solutions

بررسی ها و تحقیقات در سال های اخیر نشان می دهد که red tide ها در سراسر کره زمین در حال افزایش هستند. این روند با شتاب افزایشی می تواند در نتیجه فعالیت های انسان (ورود ترکیبات فسفر دار و نیتروژن دار به آبهای ساحلی) و یا بالا رفتن دما باشد. غلظت مواد مغذی به واسطه شکلهای مختلف آلودگی و تغییرات مشخص که به فضای سبز وارد شده، به عنوان یکی از مهم ترین دلایل شیوع این جلبک ها عنوان شده است. ورود پساب های صـنعتی و خانگی و حجم مواد مغذی در آب زیـاد شده و کلروفیل جمعیتهای جلبکی و فیتوپلانکتون ها افزایش می یابد. حرکت زیر دریایی ها حرکت خاص آب دریاها، چسبیدن جلبکها و سایر عوامل ایجـاد ایـن پدیده به کشتی ها و ورود آنها به آب های دیگر، وقوع طوفان گونو و غیـره از علـل بـروز و تشدید این پدیده باشند.
کلروفیل a از مهمترین رنگدانه های گیاهی است که در همه گیاهان از جمله فیتوپلانکتون ها وجود دارد. افزایش غیر طبیعی غلظت کلروفیل a در سطح آب، حاکی از تولید مثل زیاد فیتوپلانکتون ها بوده و خطر ایجاد شکوفایی مضر جلبکی (red tide) را اعلام می کند.
مثلا در آب و هوای معتدل جنوب کالیفرنیا گاه به گاه مورد حمله red tide ها یا موج قرمز قرار می گیرد. گرچه این بحران قرمز هر ساله اتفاق نمی افتد، اما تاثیرات مخرب آن ممکن است خسارات قابل توجهی بر کارایی سیستمهای RO بگذارد .به عنوان مثال یکی از مخرب ترین تاثیراتی که در سال های اخیر جزر و مد این جلبک های قرمز داشت، به دلیل اختلاف دمای بالای آب حین جزر و مد red tideها داشت. دمای آب خوراک در سیستم های RO 20 درجه سانتی گراد در نوسان بود . رشد و تکثیر red tideها باعث شده آب در واحدهای آب شیرین کن به رنگ قهوه ای مایل به سبز تیره تغییر یابد.

چه عوملی باعث تثبیت red tide ها می شوند؟

زباله‌ای که کنار دریا ریخته شده با باد و باران به راحتی وارد دریا می شود و بعد از تجزیه، نیتروژن آزاد و مورد استفاده جلبک‌ها قرار می گیرد، زلزله هم ممکن است باعث شود، موادی که در کف دریا ته نشین شده از کف به سطح بیاید، مواد مغذی که به دریا وارد می شود ۲ منبع دارد یکی خشکی و دیگری بستر دریا که با تلاطم این مواد به سطح می آیند. یعنی با جریاناتی که از اعماق به سطح می آیند که اصطلاحا فراجوشی گفته می شود. به عنوان مثال در دریای عمان یک فراجوشی تابستانه معمولا وجود دارد ولی اگر زلزله شود ، مواد مغذی بیشتری به سطح می آید.

روش های مقابله با پدیده رشد و تکثیر red tide ها

در رابطه با روش های حذف یا کاهش red tide ها باید به این نکته توجه نمود که اکوسیستم و شرایط زیست محیطی درهرناحیه ازجهان نقش تعیین کننده ای در انتخاب روش برای از بین بردن این نوع جلبک ها دارد. به نتیجه رسیدن و یا نرسیدن یک روش در یک اقلیم، امکان دارد نتیجه معکوسی در اقلیم دیگر داشته باشد. محدویتهای فیزیکی برای رشد این جلبک دمای بین ۲۱ تا ۲۵ درجه سلسیوس و شوری بین ۱۵ تا psu 50 می باشد که جلبک در سواحل کره با این شرایط رشد می کرد. اما در خلیج فارس و دریای عمان با تغییر شرایط محیطی ما شاهد رشد جلبک در دمای ۲۹ درجه سلسیوس نیز بودیم.
استفاده از خاک رس
یکی متداول ترین راه کارها برای مقابله با این پدیده، استفاده ازخاک رس است . نتایح مطالعات انجام شده بیان می دارد که، افزودن خـاک رس روی جلـبک هـا، مـوجب کـاهش قابل توجه آنهـا شده و سرعت تکثیر را کاهش می دهد.

red tide ارتمیا کاهش red tide عمران سازان مهاب

شناورسازی هوای محلول
پیش تصفیه آب با استفاده از شناورساز هوا (DAF) می تواند روشی مفید برای از بین بردن red tideها باشد. شفاف کننده های DAF از اواسط دهه ۱۹۶۰ به مخازن آب شیرین مملو از جلبک های قرمز مانند red tideها و سیستم های تصفیه آب اعمال می شود. در طی فرآیند DAF ، میلیون ها حباب ریز جلبک های موجود در آب را شناور می کنند. این سیستم جلبک ها را به یک ریز لخته کوچک تبدیل می کند و یک ماده منعقد کننده پایه فریک مانند کلرید فریک یا سولفات فریک اضافه می کند. این میکرو لخته های کوچک سپس با میلیون ها حباب میکرو هوا مخلوط می شوند.این حباب ها باعث ایجاد شناوری در جریان مملو از جلبک ها می شوند که به سطح حوضه DAF شناور می شوند. یک سیستم اسکراب مکانیکی به طور متناوب مواد شناور را از سطح حوضه خرد می کند. سپس آب پساب از طریق مجموعه ای از جانبی جمع شده سوراخ دار از پایین گرفته می شود.
کاهش اسیدیته آب در آب شیرین کن های ساحلی
یک مطالعه موردی در یک واحد آب شیرین کن در کویت نشان داد که با تغییرات جزئی در اسیدیته آب هنگام شکوفایی red tide ها ، pH منعقد شده با اسید سولفوریک کاهش یافت. این تغییرات به این واحد اجازه داد تا ظرفیت خود را در طول دوره شکوفایی حفظ کند ، و از تأمین بی وقفه آب آشامیدنی به ساکنان اطمینان حاصل کند.

red tide ارتمیا کاهش red tide عمران سازان مهاب

ارتمیا و رابطه ی آن با کاهش red tide ها
آرتمیا یک موجود فیلتر کننده غیرانتخابی بوده و در زیستگاههای طبیعی از جلبکهای تک سلولی ذرات ریز گیاهان و باکتریهای موجود در آب تغذیه می نماید. بطور کلی آرتمیا می تواند از هر ذره ای که اندازه آن در محدوده ۱ الی ۵۰ میکرون باشد، تغذیه کند. نکته مهم در مورد تغذیه آرتمیا اینست که مواد غذایی باید بصورت ذرات جامد باشند. به عبارت دیگر در آب حل نشوند.
طبق نظر کانن روند تغذیه این سخت پوستان از طریق فیلتر کردن بوده و به سه بخش اصلی تقسیم می شود :
الف- ایجاد جریانهای تغذیه ای
ب- جمع آوری غذا از این جریانها
ج- انتقال غذای جمع شده به دهان
حتی تحقیقات جدید انجام گرفته توسط زیست شناسان دانشگاه ورشو نشان داده است که این جانور اجزاء جدا شده بدن خودش را که در آب رها شده و جلبکها و باکتریهای موجود در روی آن مورد مصرف قرار می گیرد.
اعضای سینه ای آرتمیا شیاری را در وسط سینه بنام ناودان تغذیه بوجود می آورند. واحدهای فیلتر کننده در حاشیه دارای رشته هایی بطول ۳ میکرون می باشند و فاصله اندک بین این رشته ها یک سیستم فیلتری مناسب بوجود می آورد. آرتمیا در هنگام شنا کردن با حرکت پاهای سینه ای خود سبب تولید جریانی می شود که این جریان آب،‌ موادغذایی را به طور عمده از سطح شکمی به داخل ناودان غذایی می مکد. ذرات غذایی در خلال عبور از رشته ها به آنها می چسبند. رشته های جلویی ذرات غذایی را – حداکثر با اندازه ۵۰ میکرون- بصورت شانه کردن از رشته های عقبی می گیرند و بدین ترتیب بطرف دهان منتقل می شود.
چه اقدامات پیش گیرانه یا امکان سنجی هایی را میتوان برای کنترل red tide ها انجام داد؟
تعریف و تدوین طرح پایش بلوم جلبکی در مناطق ساحلی و دریایی
مطالعه تولـید مـثل و ژنتـیک گـونه پلانکتون شکوفا شده و بررسی عوامل زیستی و غیر زیستی مؤثر در کنترل تولیدمثل و چرخه زیستی آن؛
بررسی اکولوژیکی نقاط کلیدی که تحت تأثیر شکوفایی قرار می گیرند؛
پیش بینی زمان، محل و بزرگی شکوفایی زیان آور فیتوپلانکتونی
شناسایی عوامل تأثیرگذار در پیدایش شکوفایی red tide ها؛
شناسایی به موقع شکوفایی مضر از طریق تهیه تصاویر ماهواره ای و تحقیق به منظور پـیش بینـی سـرعت حرکت وجهت شکوفایی مضر؛
بررسی مواد آزاد شده توسط جلبک و تأثیر آنها در اکوسیـستم؛
تحقیق در زمینه راه های کنترل تراکم شکوفایی؛
آموزش، اطلاع رسانی و افزایش مشارکت اجتماعی در مبارزه با ورود مواد مغذی به آب است.

تاثیرات red tide ها بر کیفیت و کمیت و تجهیزات مورد استفاده در تصفیه آب های ساحلی
وجود red tide ها باعث از کار افتادن ۵ کارخانه آب شیرین کنی در امارات شده بودند.

red tide ارتمیا کاهش red tide عمران سازان مهاب

تاثیرات مخرب red tide
زیان های اقتصادی در ماهیگیری، صنعت آبزی پروری،
تاسیسات آب شیرین کن ها مانند آب شیرین کن های بدون پساب جامد،
آسیب های زیست محیطی و تلفات سایر آبزیان، پرندگان دریایی ، مرجانها
تهدید سلامت انسان و سندروم های انسانی ناشی از جلبک های سمی

red tide ارتمیا کاهش red tide عمران سازان مهاب

جمع بندی : مهم ترین راه های کاهش red tide ها عبارتند از :
1.مکش آب های الوده به red tide و برگرداندن انها به دریا پس از فیلتراسیون با کیفیت بالا
2.مکش آب های الوده به red tide و ریختن در تانکر های بزرگ و پاکسازی با ماده شیمیایی و در پایان ریختن آنها در بخش های گود و دور از دسترس
3.همچنین با استفاده از دمای سطحی آب و میزان کلروفیل a میتوان وقوع آن را هشدار داد
4. استفاده از خاک رس با دارا بودن شرایط خاص از جمله فاقد مواد محرک و تقویت کننده بودن به عنوان یک روش فیزیکی میتواند در کنترل این پدیده موثر باشد و براساس تحقیقات انجام شده در کشور بر نوعی خاک رس در استان هرمزگان و استفاده ان در برخی نقاط دریا مشاهده شد ۴۰ تا ۵۰ درصد این روش موثر است پاشیدن خاک رس در سطح محدود مناطق درگیر نیز در کوتاه مدت میتواند از توسعه بیشتر ان در منطقه جلوگیری کند
5.وقوع طوفان های متعدد در آبهای جنوبی کشور و تلاطم دریا و همچنین نشستن گرد و غبار بر روی دریا و کاهش مواد مغذی وسعت وسطح شکوفایی جلبکی را کاهش میدهد
6. از جمله دستاوردهای کشور هایی مانند ژاپن در رابطه با این موضوع کنترل و کاهش نیترات و فسفات ورودی به آب دریا و همچنین عدم ورود فاضلاب شهری به آب دریاست
7.در برنامه مبارزه بیولوژیکی با پدیده red tide میتوان به صورت پایلوت در استخرهای بتنی پرورش میگو و غذای زنده به نام ارتمیا ازمایش شده است این نوع غذا تراکم جلبک ها را کاهش داده به همین دلیل در استخر های میگو قابل رهاسازی است و استفاده از مبارزه فیزیکی تا ۶۰ درصد تراکم جلبک ها را کاهش میدهد
8. به پراکندگی تجمع این جلبک های قرمز در زیرسطح آب باید توجه نمود زیرا این رهیافت در مهندسی جانشانی لوله های ورودی (و تخلیه) در سیستم های آب شیرین کن دریایی بسیار موثر می باشد. در شکل زیر شبیه سازی توزیع و تراکم red tide ها مشاهده می شود.