بررسی اثرات کاربرد الکل چرب هگزادکانول در کاهش میزان تبخیر از حوضچه‌های طراحی شده در محیط دانشکده منابع طبیعی دانشگاه لرستان

صدیقه ابراهیمیان ¹ ( دانشجوی دکتری آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه لرستان )
ناصر طهماسبی پور ² ( دانشیار، گروه آبخیزداری دانشگاه لرستان )
محسن عادلی ³ ( گروه شیمی آلی دانشکده علوم پایه )
حسین زینی وند ⁴ ( گروه مهندسی منابع طبیعی مرتع و آبخیزداری، دانشگاه لرستان )
محمد طهماسبی پور ⁵ ( دانشیار دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران، )

تاریخ ارسال : 1401/12/05 تاریخ تایید : 1403/05/27

کلید واژه: کیفیت آب, کنترل تبخیر, مونولایر, حوضچه تبخیر, هگزادکانول,

چکیده مقاله :

در مناطق خشک، کمبود بارندگی و تبخیر از سطح مخازن از جمله مسائلی است که معظل کمبود آب در کشور را جدی‌تر می‌نماید. یکی از روش‌های مبارزه و مهار این کمبود کاهش تبخیر از مخازن پشت سدهاست. تبخیر آب از ذخایر سطحی علاوه بر اتلاف آبی که می‌تواند مورد مصرف کشاورزی و شهری قرار گیرد؛ موجب افزایش غلظت املاح و کاهش کیفیت آب آبیاری نیز می‌شود. از الکل‌های سنگین می‌تواند موجب کاهش شدت تبخیر در فصول خشک گردد. در این پژوهش و به عنوان روش‌های شیمیایی از اکتادکانول که در اتانول حل شده است استفاده شد. که هر سه روز یکبار بر روی سطح تشتک تبخیر کلاس A اسپری شدند استفاده گردید. با پاشش این پودر بر روی مخازن کوچک آماده شده به ابعاد 2*2*2 مترمکعب در ایستگاه تحقیقاتی آب و هواشناسی اقدام به بررسی اثرات کمی (میزان کاهش تبخیر) و کیفی (تغییرات احتمالی بر روی برخی پارامترهای شیمیایی ، میکروبی) شده که نتایج حاصله ارائه شده است. نتایج کمی و کیفی در بازه زمانی دوماهه بین دو حوضچه شاهد و نمونه کنترل شده است. به منظور بررسی عملکرد این پوشش‌ها در کاهش تبخیر به مدت 2 ماه از 1/6/1400 تا 30/7/1400 بررسی شدند. هر کدام از تیمارها در سه تکرار که به صورت طرح بلوک کاملا منظم در طی 2 ماه داده برداری انجام شد. بر اساس آزمون مقایسه میانگین توکی و دانکن، نمونه مونولایر اکتادکانول به لحاظ تغییرات میزان تبخیر با شاهد اختلاف معناداری در سطح 5 درصد داشتند. نتایج به دست آمده نشان داد اکتادکانول با کارایی

چکیده انگلیسی :

Due to the increase in the population of the earth and the limitation of water resources, mankind must act in order to preserve and provide this important by thinking of solutions and adopting various measures. Iran's location on the belt of dry areas, lack of rainfall and evaporation from the surface of reservoirs are among the issues that make the problem of water shortage in the country more serious. One of the ways to combat and control this shortage is to reduce evaporation from the reservoirs behind the dams. Evaporation of water from surface deposits in addition to water loss that can be used for agriculture and urban use; It also increases the concentration of salts and reduces the quality of irrigation water. of heavy alcohols can reduce the intensity of evaporation in dry seasons. In this research, octadecanol dissolved in ethanol was used as a chemical method. which were sprayed on the surface of class A evaporation pan every three days was used. By spraying this powder on prepared small tanks with dimensions of 2x2x2 cubic meters in the water and meteorology research station, quantitative (evaporation reduction rate) and qualitative (possible changes on some chemical and microbial parameters) effects were investigated. The result is presented. Quantitative and qualitative results have been controlled in the two-month period between the control and sample ponds. In order to investigate the performance of these coatings in reducing evaporation, they were investigated for 2 months from 1/6/1400 to 30/7/1400. Each of the treatments .

متن کامل:



بررسی اثرات کاربرد الکل چرب هگزادکانول در کاهش میزان تبخیر از حوضچه­های طراحی شده در محیط دانشکده منابع طبیعی دانشگاه لرستان

 

چکیده:

در مناطق خشک، کمبود بارندگی و تبخیر از سطح مخازن از جمله مسائلی است که معضل کمبود آب در کشور را جدي‌تر می‌نماید. یکی از روش‌هاي مبارزه و مهار این کمبود کاهش تبخیر از مخازن پشت سدهاست. تبخیر آب از ذخایر سطحی علاوه بر اتلاف آبی که می‌تواند مورد مصرف کشاورزی و شهری قرار گیرد؛ موجب افزایش غلظت املاح و کاهش کیفیت آب آبیاری نیز می­شود. از الکل‌های سنگین می‌تواند موجب کاهش شدت تبخیر در فصول خشک گردد. در این پژوهش و به عنوان روش‌های شیمیایی از هگزادکانول که در اتانول حل شده است استفاده شد. که هر سه روز یکبار بر روی سطح حوضچه تبخیر کلاس A اسپری شدند استفاده گردید. با پاشش این پودر بر روي مخازن کوچک آماده شده به ابعاد  مترمکعب در ایستگاه تحقیقاتی آب و هواشناسی اقدام به بررسی اثرات کمی (میزان کاهش تبخیر) و کیفی (تغییرات احتمالی بر روي برخی پارامترهاي شیمیایی، میکروبی) شده که نتایج حاصله ارائه شده است. نتایج کمی و کیفی در بازه زمانی دوماهه بین دو حوضچه شاهد و نمونه کنترل شده است. به منظور بررسی عملکرد این پوشش‌ها در کاهش تبخیر به مدت 2 ماه از 1/6/1400 تا 30/7/1400 بررسی شدند. هر کدام از تیمارها در سه تکرار که به صورت طرح بلوک کاملا منظم در طی 2 ماه داده­برداری انجام شد. بر اساس آزمون مقایسه میانگین توکی و دانکن، نمونه مونولایر هگزادکانول به لحاظ تغییرات میزان تبخیر با شاهد اختلاف معناداری در سطح 5 درصد داشتند. نتایج به دست آمده نشان داد هگزادکانول با کارایی 18 درصد بیشترین سهم را در کاهش تبخیر داشتند. پارامترهاي منتخب کیفی شیمیایی و میکروبی که پارامترهای شیمیایی شامل درصد اکسیژن محلول (DO%)، کلسیم، منیزیم، سختی کل، مورد بررسی قرار گرفت. بررسی تغییرات غلظت اکسیژن محلول به عنوان پارامتري مؤثر بر سایر پارامترها است. نتایج به دست آمده نشان­دهنده­ي این است که مقادیر پارامترهای مذکور درحوضچه شاهد در طول دوره­ی آماری به ترتیب 63 درصد اکسیژن محلول، سختی کل 6/146 ppm))، کلسیم 5/45 ppm))، منیزیم 6/43 ppm)) و همچنین مقادیر پارمترهای فوق الذکر در حوضچه دارای مونولایر هگزادکانول به ترتیب 75/59 درصد اکسیژن محلول، سختی کل 144 ppm))، منیزیم 1/45 ppm))، کلسیم 2/45 ppm)) بوده است. تجزیه تحلیل آماری نتایج مذکور نشان دهنده­ی میزان تغییرات هر یک از عناصر مورد بررسی در طول دوره­ی آماری به ترتیب اکسیژن محلول که در بین عناصر کیفی آب بیشترین تغییرات و کمترین تغییرات مربوط به عنصر سختی کل می­باشد. نتایج به دست آمده نشان­دهنده­ي افزایش 4و2 درصديBOD  و CODحوضچه دارای مونولایر هگزادکانول نسبت به حوضچه شاهد است. به علاوه در حوضچه شاهد، امکان تماس با هوا، تابش ورودي بیشتر و وقوع فرآیند فتوسنتز غلظت اکسیژن محلول را افزایش می­دهند. در مقابل در حوضچه پوشش یافته با مونولایر هگزادکانول حضور پوشش­هاي شناور موجب کاهش میزان اختلاط آب می­شود. این عوامل موجب کاهش 8 درصدی اکسیژن محلول آب در حوضچه دارای هگزادکانول می­گردد. حضور پوشش­ها با کاهش میزان فعالیت­هاي بیولوژیکی که باعث افزایش غلظت کلسیم و منیزیم به ترتیب 9 و 12 درصد در حوضچه دارای هگزادکانول نسبت به حوضچه شاهد، افزایش منیزیم و کلسیم منجر به افزایش سختی کل حوضچه دارای هگزادکانول نسبت به حوضچه شاهد با افزایش 8 درصدی نسبت به حوضچه شاهد بوده است. وجود مونولایر بر سطح آب بعد از تجزیه به وسیله­ی میکروارگانسیم­های آب باعث افزایش 2 تا 4 درصدی در میزان اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) نسبت به حوضچه شاهد می­شود.

کلید واژه: کنترل تبخیر، کیفیت آب، مونولایر ،حوضچه تبخیر ، هگزادکانول

 

 

 

مقدمه

يکی از مهمترين چالش­های قرن حاضر کمبود آب به حساب می آيد. اين مسئله بسیاری از کشورهای جهان را در برگرفته و معضلات بسیاری را برای دولت ها و مردم اين کشورها ايجاد کرده است. همین مسئله باعث شده است تا نیاز به يک راه حل بهینه برای پايش و مديريت منابع آبی بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد (زمانی و همکاران،2018). در کشور ايران نیز وجود تعداد زياد سدهای مخزنی باعث کاهش اهمیت اين مسئله نشده است به گونه ای که در سال های اخیر کمبود آب به عنوان يکی از چالش های اساسی کشور، توجهات بسیاری را به خود جلو کرده است (گائو و همکاران،2008). میزان آبی که از مخازن سدها در مسیر جهانی به صورت تبخیر هدر می­رود از مجموع آب مورد نیاز صنعت و شرب بیشتر است (زنگ و همکارن،2017). مطالعه میزان تبخیر از درياچ سد امیرکبیر و زمین­های کشاورزی پايین دست آن در ماه­های خرداد، تیر و مرداد سال 1390 نشان داد که میزان تبخیر از کل سطح درياچه در تاريخ­های منتخب بین 5 تا 11 میلیمتر در روز متغیر بوده که مقدار نسبتاً قابل توجهی را نشان می­دهد و برنامه­هايی برای جلوگیری از هدررفت آن می­بايستی درنظر گرفته شود (زمانی و همکاران،2018). در لیبی که آب و هوایی گرمتر از ایران دارد، ولی در اوایل پاییز میزان تبخیر از مخازن مصنوعی نگهداری آب، به حدود 2 متر مکعب در سال به ازای هر متر مربع می‌رسد (ایکواری و همکاران،2008)¹. نتایج یک تحقیق جامع در استرالیا نیز نشان می­دهد که سالانه حدود 40 درصد از آب موجود در مخازن مختلف آب در این کشور تبخیر می­شود (کریگ،2008)². بر اساس اندازه­گیری‌ها اتلاف آب از مخازن نگه­داری آب از 17 ایالت غربی در ایالت متحده هر ساله 6/15 میلیون ایکر بر فیت بوده است. که این اتلاف معادل با ناپدید شدن تمام آب موجود ذخیره شده در کالیفرنیا در سال 1956 می­باشد (ساجایی،2015)³. از جمله استراتژی و راهکارهای مهم که امروزه در بحث منابع آبی روباز جهت حفاظت از آب در جهان مطرح است، کاهش تلفات تبخیر از این سطوح می­باشد. کنترل تبخیر از سطوح آب با استفاده از روش­های مختلف، راه­حل مهمی در حفاظت از آب می­باشد و در بسیاری از موارد از جمع­آوری و ذخیره همان مقدار آب از منابع دیگر اقتصادی­تر می­باشد. تاکنون مطالعات وسیعی در جهان در رابطه با استفاده از پوشش­های مختلف فیزیکی و شیمیایی انجام گرفته است. با ارزیابی میزان کارایی این پوشش­ها در مقیاس آزمایشگاهی و میدانی، در بسیاری از موارد نتایج قابل قبولی ارائه شده است. سیلوا و همکاران در سال 2017 در تحقیقی نشان داد اگر چه کاهش تبخیر در استخرهای خورشیدی کمتر از مخازن طبیعی است اما فواید ناشی از ذخیره انرژی خورشیدی در این حوضچه­ها، بر مزایای ناشی از صرفه­جویی و ذخیره آب غلبه می­کند. بنابراین در استخرهای خورشیدی نه تنها کاهش تبخیر بلکه فواید ذخیره انرژی­های خورشیدی منجر به صرفه اقتصادی آن می­گردد. ساجایی و همکاران در سال 2018 در تحقیقی با عنوان، کاهش تبخیر از مخازن آب در زمین­های خشک مطالعه ی موردی الجزایر، در طی این تحقیق با پخش مونولایرهای هگزادکانولی در مناطق گرم و خشک بر روی دریاچه ی آلچریا و اندازه­گیری میزان تبخیر در بازه­ی زمانی 20 هفته­ای به بازده 22 درصد دست پیدا کرده است. این الکل به عنوان لایه تک ملکولی بازدارنده تبخیر می­باشد. نمونه ذکر شده بیشترین مقاومت را در جلوگیری از تبخیر داشته و فراوانی و استفاده آسان آن از دیگر مزیت استفاده از الکل فوق می­باشد. با وجود پژوهش­هاي بسیار بر روي تأثیر روش­هاي فیزیکی خصوصاً پوشش­هاي شناور بر میزان کاهش تبخیر از سطح مخازن آب، تاکنون مطالعات زیادي در زمینه­ي اثر این پوشش­ها بر پارامترهاي فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی کیفیت آب درون مخازن 2021) ،Abdallah) صورت نگرفته است. در مطالعه­ایMaestre  (2015)، در اسپانیا به بررسی هم­زمان اثرات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی پوشش­های یکپارچه­ی سایبان بر آب ذخیره شده در چهار مخزن آبیاری کشاورزی نزدیک جلگه ی ساحلی رود سگورا به مدت یکسال پرداختند. میزان EC در حضور پوشش­ها 10 درصد کمتر از حالت بدون پوشش به دست آمد. همچنین در اثر کاهش فعالیت­هاي فتوسنتزي در مخازن پوشش­دار، کلیفرم تا 82 درصد کاهش یافت . نجاتیان و همکاران (2022) راندمان کاهش تبخیر انواع مختلف غشاهای نانومونتاژ شده را ارزیابی کردند. این مونولایرها از شش ترکیب مختلف استئاریل و ستیل الکل با افزودنی­هایی مانند روغن جوجوبا، اسید استئاریک و هیدروکسید کلسیم تشکیل شده است. این مطالعه از دو جفت تشت تبخیر کلاس A استفاده شد: یک جفت در سطح آب دریاچه چیتگر نیمه شناور بود و دیگری در ساحل قرار داشت. نتایج تجربی نشان داد که تک لایه­ای حاوی الکل­های استئاریل تا ستیل 3:1 با وزن 60 درصد هیدروکسید کلسیم بهترین عملکرد را داشته و می تواند تبخیر را تا 50 درصد در طول عمر سه روزه خود کاهش دهد. این مطالعه نشان داد که در حالی که غشاها اثرات جانبی قابل‌توجهی بر pH آب دریاچه، کدورت و کل جامدات معلق نداشتند، افزایش جزئی در دمای سطح آب مشاهده شد. می توان نتیجه گرفت که استفاده از این تک لایه­ها در مناطقی که تبخیر زیاد دارند می تواند به مدیریت بهتر منابع آب کمک کند. Mady و همکاران (2020) به مطالعه بر روي تأثیر اجسام شناور مدولار در مخازن کوچک با ابعاد 5/13 مترمربع و عمق 5/1 متر در حضور سیانوباکترها پرداختند. در این مطالعه 2 مخزن بدون پوشش و 6 مخزن با دیسک­هایی از جنس فوم پوشانده شدند. نتایج نشان داد پوشش­ها با کاهش شدت نفوذ تابش خورشید موجب کاهش جمعیت فیتوپلانکتون ها تا 65 درصد شدند. Shalaby و همکاران (2021) دو تشتک تبخیر کلاس A را برای بررسی تاثیر پوشش­های شناور متنوع در رنگ، شکل و درصد پوشش با در نظر گرفتن اکولوژي آب انتخاب کردند. آزمایش اول با توپ­هاي سفید، سیاه و رنگی با 91 درصد پوشش به مدت نه ماه در شمال و جنوب مصر انجام شد. آزمایش دوم با صفحات فومی سفید 91 و 100 درصد پوشش، صفحات پلاستیکی با پوشش 91 و 100 درصد، و توپ­هاي سفید 91 درصد پوشش براي سه هفته صورت گرفت. نتایج مشخص کرد در آزمایش اول توپ­هاي سفید منجر به کاهش تبخیر 64 درصدي شدند. در آزمایش دوم صفحات پلاستیکی با پوشش 91 درصد کاهش تبخیر 27 درصدي را نشان داد. همچنین 96 درصد کاهش تبخیر توسط صفحات فومی و پلاستیکی با 100 درصد پوشش به دست آمد. به علاوه توپ­هاي سفید با 91 درصد پوشش، کاهش 30 درصدي رشد جلبک­ها را به همراه داشتند. پیشنهاد شد براي مخازن کوچک از صفحات فومی یا پلاستیکی با 100 درصد پوشش و براي مخازن بزرگ از توپ­هاي سفید یا صفحات فومی 91 درصد پوشش استفاده شود .با توجه یه معضل کم آبی و اهمیت روش­های کاربردی مبنی بر کاهش تبخیر از مخازن کوچک و بزرگ در سراسر دنیا، در این پژوهش نیز سعی بر آن است تا راهکارهای مناسب در زمینه کاهش هدر رفت از طریق تبخیر انجام گیرد. برآورد شده که از دریاچه­ی سد کرخه، سالانه چیزی در حدود 400 میلیون متر مکعب آب تبخیر می­شود(شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران،1393). البته حدود 50 درصد این مقدار در چهار ماه خرداد تا شهریور صورت می­گیرد بنابراین با توجه به کاهش منابع آبی، استفاده از راه­های جلوگیری از این هدر رفت ضروری به نظر می­رسد (شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران،1393). در پژوهش حاضر، با هدف کاهش تبخیر از مخازن طبیعی در مناطق خشک، تاثیر و کارایی مونولایر هگزادکانول بر حوضچه­های طبیعی به عنوان کاهنده شیمیایی مورد بررسی قرار گرفت و علاوه بر بررسی کمی پارامترهای شیمیایی و میکروبی نیز در بازه 2 ماهه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش هم از لحاظ کمی و هم کیفی به عنوان نوآوری پژوهش مطرح می­باشد.

مواد و روش

طراحی و آماده‌سازی حوضچه‌های تبخیر

به منظور انجام آزمایش‌ها در شرایط طبیعی و واقعی از حوضچه‌های طبیعی (شاهد و تیمار) با ابعاد متر در ایستگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی لرستان مکان‌یابی و ساخته شد(شکل 2). سپس به منظور عدم نشت، کف و دیواره حوضچه‌ها با پلاستیک‌های گلخانه‌ای دارای ضخامت (30 میکرون) به صورت دو لایه ایزوله گردید(شکل 3). در ادامه از مخازن 2000 لیتری برای آبدهی حوضچه‌ها استفاده شد با توجه به حجم 8000 لیتری حوضچه‌ها 4 بار مخازن آبگیری شد و در حوضچه‌ها تخلیه شدند(شکل 4). برای اطمینان عدم نفوذ آب به مدت یک هفته بعد از آبگیری هر روز میزان کاهش عمق آب داده‌برداری شد و این کاهش معادل با میزان تبخیر روزانه بود. برای اندازه‌گیری میزان تبخیر از حوضچه‌ها در چهار ضلع حوضچه‌ها سطح آب علامت‌گذاری شد و هر روز با استفاده از کولیس دیجیتال (مدل 111-006-12) میزان کاهش سطح آب از نقطه اولیه ثبت شد.نحوه اندازه‌گیری، نوک پایین کولیس بر نقطه مبنای دیواره حوضچه گذاشته و به سمت پایین نوک پایینی کولیس حرکت داده و وقتی بر سطح آب می رسید با زدن دکمه ثبت عدد مورد نظر در حافظه ثبت می شد. همزمان بعد از برداشت ارتفاع تبخیر دمای سطحی آب نیز با ترمومتر اندازه گیری می‌شد.                                                                                                     

منطقه مورد مطالعه

مکان اجرای پژوهش در محوطه­ی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه لرستان می­باشد این دانشکده در 11 کیلومتری جنوب شهر خرم آباد در زمینی به مساحت 70 هکتار تاسیس شده است. دانشکده کشاورزی دارای مختصات جغرافيايي48 درجه و 15 دقیقه و 41 ثانیه طول شرقی و 32 درجه و 26 دقیقه و 86 ثانیه عرض شمالي و ارتفاع 1200 متر از سطح دريا با ميانگين حداكثر دما 5/25 درجه­ی سانتي‌گراد و ميانگين حداقل آن 4/9 درجه­ی سانتي‌گراد و ميانگين دماي سالانة آن 4/17 درجه­ی سانتي‌گراد و ميانگين بارندگي سالانه 490 ميلي‌متر می­باشد(شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران،1393). شکل (1) موقعیت دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی خرم آباد درایران و استان لرستان را نشان می‌دهد.                       

 

شکل (1) موقعیت دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی خرم آباد درایران و استان لرستان

پژوهش حاضر با هدف بررسی میزان کاهش تبخیر از طریق مواد شیمیایی می­باشد. در شکل‌های 2، 3 و4به ترتیب مراحل تهیه حوضچه‌ها، استقرار پلاستیک و آب‌گیری حوضچه‌ها انجام شد. سپس بر روی سه حوضچه مونولایر هگزادکانول که با غلظت 40 گرم در هکتار در اتانول حل شده بود با اسپری بر سطح آب پاشش شد. در شکل‌5 (الف،ب) به ترتیب حوضچه‌ شاهد و حوضچه دارای مونولایر هگزادکانول را نشان می‌دهد. یک حوضچه به عنوان شا‌هد و 3 حوضچه دیگرکه دارای مونولایرترکیب هگزادکانول و اکتادکانول به عنوان تیمار در نظر گرفته شدند. به مدت 60 روز از تاریخ 1 شهریور 1400 تا 30 مهر 1400 در ساعت 10 صبح داده­برداری انجام شد. جهت داده­‌برداری میزان تبخیر در حوضچه‌ها از کولیس دیجیتالی استفاده شد. نحوه کار با کولیس، نوک پایین کولیس به صورت عمودی از خط مبنا به سمت سطح آب حرکت می‌دهیم که این کار را عمق­سنجی با کولیس دیجیتالی می‌گوییم. وقتی نوک کولیس به سطح آب رسید از کلید ثبت کولیس استفاده می‌کنیم که داده را بدون تغییر در حافظه ثبت می‌کند و امکان برداشت چند عدد به صورت مکرر برای ما فراهم می‌کند (شکل5). مراحل کار با کولیس ، قبل از شروع کار و استفاده از کولیس دیجیتالی باید آن را صفر کرد، اشتباه یا فراموشی در این مرحله ممکن است باعث خطا در اندازه گیری و اشتباه در کار شود. سپس تنظیم کولیس بر واحد میلیمتر که وقتی بر این اساس تنظیم شود واحد 001/0میلیمترنیز قابل اندازه گیری است. در آخر کارایی حوضچه­های دارای تیمار در کاهش میزان تبخیر با استفاده از معادله ی(1) محاسبه گردید.

 

که در آن:

Mcontrol میزان تلفات از مخزن شاهد طی بازه اندازه­گیری و Mcover میزان تلفات در هریک از پوشش­ها در همان بازه می­باشد. مقادیر اندازه گیری شده تبخیر و دمای سطحی آب به صورت  ارائه شد. از تحلیل واریانس یک طرفه و آزمون توکی و دانکن جهت مقایسه میانگین تاثیر پوشش بر کاهش تبخیر و دما استفاده گردید. آزمون توکی روشی که به طور وسیع برای مقایسه­ی همه جفت میانگین­ها مورد استفاده قرارمی­گیرد، برای اجرای این آزمون ابتدا میانگین تیمارها به صورت افزایشی مرتب و خطای استاندارد هر میانگین به صورت

    معین می­شود. در سطح معنی داری α  و با f درجه آزادی (که برابر درجه آزادی خطا است)، از جدول دامنه­های معنی دار دانکن به دست می­آیند. همچنین پارامترهای کیفی آب در راستای استفاده از مونولایر به عنوان ماده افزودنی به آب شرب در طی 2 ماه­داده‌برداری، 18 سری نمونه از سه حوضچه دارای مونولایر هگزادکانول و حوضچه شاهد به عنوان مبنای آب شرب دانشکده برداشته و داده‌های حاصل با هم مقایسه شدند.که این پارامترها شامل پارامترهای شیمیایی از جمله کلسیم، منیزیم، سختی کل، و پارامترهای میکروبی شامل BOD وCOD داده­برداری شد.    

---

[1] Ikweiri& et al.2008 

[2] (Criag, 2008).  

[3] (Sajia, 2015) 

ج

ب

الف

 

شکل(2)- از سمت چپ به راست مراحل تهیه‌ی حوضچه 8 متر مکعبی

الف

ب

 

شکل (3)- مراحل استقرار پلاستیک دولایه در حوضچه (از سمت چپ به سمت راست) 

الف

ب

 

شکل(4)- مراحل آبگیری حوضچه با مخزن 2000 لیتری (از سمت چپ به سمت راست)

ب

الف

 

شکل (5)- حوضچه دارای مونولایر هگزادکانول (سمت چپ)، حوضچه شاهد(سمت راست)

ترمومتر:

ترمومتر تماسی )مدل (TM-100که با نام دماسنج آزمایشگاهی نیز شناخته می‌شود یکی از انواع تجهیزات آزمایشگاهی است که برای اندازهگیری دمای اجسام و مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد، که روش­های اندازه گیری دما به دو صورت تماسی و غیر تماسی است. در روش­های تماسی از تماس یک سنسور که می تواند ترموکوپلی باشد استفاده می شود. که در این پژوهش از ترمومتر تماسی استفاده شد (شکل 6). 

 

شکل (6)- کولیس دیجیتالی (سمت چپ)، سمت راست ترمومتر

 

سنجش پارامترهای کیفی

برای اندازه­گیری کلسیم، منیزیم با دستگاه فلیم فتومتر(شکل 4 مدل انگلستانی (BWB، جهت بررسی BOD از BODمتر (مدل F102B0133 ) و COD از دستگاه هیتر مانتلی (مدل (HI839800 استفاده شد. دستگاه فلیم فتومتر یک دستگاه آزمایشگاهی است که برای اندازه گیری غلظت عناصر فلزی در محلول ها استفاده می شود. این دستگاه بر اساس جذب نور توسط اتم ها یا یون های فلزی در شعله کار می کند. نحوه کار دستگاه فلیم فتومتر به شرح زیر است: ابتدا محلول نمونه را در یک ظرف مناسب قرار دهید. سپس ظرف را در نبولایزر دستگاه فلیم فتومتر قرار دهید. نبولایزر محلول نمونه را به ذرات ریز تبدیل می کند. این ذرات ریز به شعله دستگاه فلیم فتومتر هدایت می شوند. در شعله، اتم ها یا یون های فلزی موجود در محلول نمونه جذب نور می کنند. مقدار نور جذب شده توسط اتم ها یا یون های فلزی با غلظت آنها در محلول رابطه مستقیم دارد. دستگاه فلیم فتومتر مقدار نور جذب شده را اندازه گیری می کند و غلظت فلز را بر اساس آن محاسبه می کند. دستگاه فلیم فتومتر برای اندازه گیری غلظت عناصر فلزی مختلفی مانند سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن، مس، روی، منگنز و غیره استفاده می شود. نحوه عملکرد BODمتر یک دستگاه آزمایشگاهی است که برای اندازه گیری میزان اکسیژن محلول در آب استفاده می شود. این دستگاه از یک سلول اندازه گیری و یک الکترود تشکیل شده است. سلول اندازه گیری حاوی آب نمونه است و الکترود جریان الکتریکی را بین آب نمونه و یک مرجع اندازه گیری می کند. میزان اکسیژن محلول در آب با کاهش جریان الکتریکی بین آب نمونه و مرجع اندازه گیری می شود. این کاهش جریان به دلیل واکنش اکسیژن محلول با الکترود است. نحوه کار دستگاه BOD متر به شرح زیر است:1- ابتدا آب نمونه را در سلول اندازه گیری دستگاه BOD متر بریزید.2-سپس الکترود را در آب نمونه قرار دهید.3-دستگاه را روشن کنید و اجازه دهید تا به دمای اتاق برسد.4-دکمه اندازه گیری را فشار دهید. دستگاه به مدت چند دقیقه اندازه گیری را انجام می دهد و سپس نتیجه را روی صفحه نمایش نشان می دهد. نتیجه اندازه گیری BOD متر با واحد میلی گرم در لیتر (mg/L) بیان می شود. دستگاه هیتر مانتلی برای اندازه گیری COD استفاده می شود. زیرا می تواند نمونه را در دمای ثابت 250 درجه سانتی گراد به مدت 5 ساعت گرم کند. این دما و زمان برای اکسیداسیون کامل مواد آلی موجود در نمونه کافی است. مراحل اندازه گیری COD با دستگاه هیتر مانتلی به شرح ذیل است:ابتدا نمونه را در یک ظرف شیشه­ای مناسب قرار دهید.سپس ظرف را با یک مایع محافظ بپوشانید. ظرف را در محفظه دستگاه هیتر مانتلی قرار دهید.دمای دستگاه را روی 250 درجه سانتیگراد تنظیم کنید.اجازه دهید دستگاه به مدت 5 ساعت کار کند.پس از اتمام زمان، نمونه را از دستگاه خارج می­کنیم.

 

شکل (7)- دستگاه فلیم فتومتر برای اندازه­گیری کاتیون و آنیون آب 

نتایج:

کارایی مونولایر در حوضچه‌ها:

مقادیر میانگین و انحراف استاندارد، واریانس، مینیمم و ماکزیمم پارامترهای تبخیر در جدول 2 آورده شده است. همان‌گونه که مشاهده می­گردد مقادیر تبخیر در نمونه‌های اندازه گیری شده متفاوت است. این امر تاثیر مثبت استفاده از مونولایر را در کاهش تبخیر نشان می­دهد. بر اساس مقادیر نسبت پراش، در جدول (3) بین پوشش‌های مختلف از نظر میزان تبخیر و دما در سطح احتمال 95 درصد اختلاف معناداری دارد. در ادامه جهت تشخیص تفاوت بین میانگین تبخیر و دما هر یک از زوج پوشش‌ها از آزمون توکی در سطح اطمینان 05/0 استفاده شد.

جدول 2-آماره‌های تبخیر در گروه‌های مختلف در بازه زمانی اندازه‌گیری

	تبخیر حوضچه شاهد (میلیمتر)	تبخیر حوضچه هگزادکانول(میلیمتر)
میانگین	8/8	6/2
خطای میانگین	2/0	1/0
انحراف معیار	3/1	4/0
واریانس	8/1	2/0
مینیمم	2/5	6/1
ماکسیمم	6/11	5/3

جدول3- انحراف واریانس یک سویه براي بررسی تغییرات تبخیر و دما

	منبع تغییرات	مجموع مربعات	درجه آزادی	آمارF	میانگین مربعات	نسبت پراش
تبخیر	بین گروه ها	2/2326	9	94	1230	0.0
	درون گروه ها	1069	64		4/15
	جمع کل		73		5/17	0.0
دما	بین گروه ها	46	9
	درون گروه ها	39	64		3/0
	جمع کل		73

نتایج این آزمون به منظور بررسی تاثیر پوشش‌ها بر میانگین تبخیر در جدول (4) آورده شده است. نتایج مقایسه میانگین تاثیر پوشش‌مونولایر بر میزان تبخیر نشان داد که پوشش در گروه­های مختلف آماری قرار گرفتند. بر این اساس، تشتک شاهد بیش‌ترین مقدار تبخیر را در بین دیگر حوضچه‌ها داشته، در حالی که حوضچه‌های پوشیده شده با هگزادکانول کمترین مقدار تبخیر را نشان داد. تمام زوج پوشش‌ها در سطح 5 درصد اختلاف معنی‌داری با هم دارند.

جدول (4)- نتایج آزمون­هاي مقایسه میانگین تاثیر پوشش در تبخیر

آزمون	پوشش ها
توکی	تشتک پوشیده شده با هگزادکانول	1	4
		3.8
	تشتک شاهد		8.8

نمودار تجمعی و درصد کنترل تبخیر در مدت زمان یاد شده در مونولایر در شکل­های (8 و9) نمایش داده شده است. در نمودار (9) سطح زیر منحنی مربوط به حوضچه شاهد، پتانسیل کل حجم تبخیر صورت گرفته را در شرایط طبیعی نمایش می دهد. سطح زیر سایر منحنی‌های مشاهده شده در نمودار نیز برابر با حجم آب تلف شده در حوضچه‌های پوشیده شده با مونولایر است. که به صورت میانگین‌گیری از سه حوضچه در نمودارهای ارائه شده وارد شده است. بر این اساس، مساحت بین هر منحنی تا منحنی شاهد برابر با میزان ذخیره آب یا حجم کاهش تبخیر ناشی از اعمال پوشش‌ با مونولایر است. میزان درصد کاهش تبخیر مربوط به تشتک پوشیده شده با مونولایر اکتادکانول‌ با 18 درصد به دست آمده است.

 

 

شکل (8)- نمودار درصد کاهش تبخیر از سه حوضچه تحت پوشش مونولایرها و شاهد

 

شکل (9)- تجمعی میزان تبخیر از میانگین سه حوضچه تحت پوشش مونولایرها و شاهد

روند تغییرات پارامترهای شیمیایی کیفیت آب

روند تغییرات سختی کل در حوضچه شاهد و حوضچه دارای مونولایر هگزادکانول

سختی به‌طور عمده بر پایه دو فلز منیزیم و کلسیم سنجیده می‌شود. به‌طور کلی عوامل سختی کاتیون‌ها می‌باشند. یون‌هایی مانند آلومینیم، آهن، منگنز و روی، کلر در سختی آب شرکت می‌کنند ولی کلسیم و منیزیم به مقدار زیاد هستند و کاتیون‌های دیگر یا نیستند یا به مقدار بسیار کم هستند(7). سختی کل (TH) مجموع مقدار کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) است. مطابق با شکل (10) و (11) با افزایش محسوس در میزان کلسیم و منیزیم در حوضچه های دارای ترکیب مونولایر هگزادکانول و اکتادکانول میزان سختی آب نیز روند افزایشی مطابق با شکل (13) در حوضچه دارای ترکیب مونولایر خواهد داشت.

 

شکل (10)- تغییرات منیزیم در حوضچه شاهد و حوضچه­های دارای مونولایر هگزادکانول

 

        شکل (11)- تغییرات کلسیم در حوضچه شاهد و حوضچه های دارای مونولایر هگزادکانول

 

شکل (12)- تغییرات سختی کل در حوضچه شاهد و حوضچه­های دارای مونولایر هگزادکانول

ارزیابی کیفیت میکروبی (BODوCOD) حوضچه‌های دارای مونولایر با حوضچه شاهد

BOD¹ یا اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی یک پارامتر مهم در کیفیت آب است که نشان­دهنده میزان مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی موجود در آب است. مواد آلی موجود در آب توسط میکروارگانیسم­ها تجزیه می­شوند و این فرآیند باعث مصرف اکسیژن می­شود. بنابراین، BOD آب نشان­دهنده میزان اکسیژنی است که میکروارگانیسم­ها برای تجزیه مواد آلی موجود در آب مصرف می­کنند. میزان افزایش BOD در آب ساکن به عوامل مختلفی مانند میزان مواد آلی ورودی به آب، دمای آب، غلظت اکسیژن محلول در آب و نوع میکروارگانیسم­های موجود در آب بستگی دارد. در آب­های با میزان مواد آلی ورودی بالا، BOD به سرعت افزایش می­یابد. همچنین، در آب­های گرم، میکروارگانیسم­ها سریعتر عمل می­کنند و این امر نیز باعث افزایش BOD می­شود. در آب­های با غلظت اکسیژن محلول کم، میکروارگانیسم ها برای تجزیه مواد آلی اکسیژن بیشتری مصرف می­کنند و این امر نیز باعث افزایش BOD می­شود. مونولایر هگزادکانول از الکل­های چرب ترکیبات آلی طبیعی هستند که در منابع مختلف مانند روغن و چربی، محصولات غذایی، محصولات آرایشی و بهداشتی و همچنین در محیط زیست یافت می­شوند. اثرات الکلهای­های زنجیره بلند (C16-C18) بر BOD آب با افزایش غلظت الکل­های زنجیره بلند در آب، BOD آب به طور قابل توجهی افزایش می­یابد. در این مطالعه، غلظت 40 میلی گرم در هکتار الکل­های­های زنجیره بلند، BOD آب را حدود 2 درصد نسبت به حوضچه شاهد  افزایش داد. 

عملکرد مونولایر بر COD آب

COD² یا اکسیژن مورد نیاز شیمیایی یک پارامتر مهم در کیفیت آب است که نشان­دهنده میزان مواد آلی قابل اکسیداسیون موجود در آب است. مواد آلی موجود در آب توسط اکسیژن اکسید می شوند و این فرآیند باعث مصرف اکسیژن می شود. بنابراین، COD آب نشان دهنده میزان اکسیژنی است که برای اکسیداسیون مواد آلی موجود در آب مصرف می شود. اثر COD در آب به این شرح است:کاهش کیفیت آب، COD بالا نشان­دهنده وجود مواد آلی زیاد در آب است. این مواد آلی می­توانند باعث کاهش کیفیت آب شوند. کاهش کیفیت آب می­تواند منجر به مشکلاتی مانند کاهش اکسیژن محلول، رشد جلبک­ها و سایر موجودات زنده مضر، و کاهش توانایی آب برای تصفیه طبیعی شود. مشکلات بهداشتی مواد آلی موجود در آب می­توانند منبع آلودگی های بهداشتی باشند. این آلودگی­ها می­توانند باعث بیماری­های مختلفی در انسان و سایر موجودات زنده شوند اثرات زیست محیطی: مواد آلی موجود در آب می­توانند اثرات زیست محیطی منفی داشته باشند. این مواد می توانند باعث مرگ و میر آبزیان و سایر موجودات زنده شوند. همچنین، می توانند باعث اختلال در اکوسیستم­های آبی شوند. در این مطالعه اثرات الکل­های های زنجیره بلند (C16-C18)  مانند مونولایر هگزادکانول بر COD آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نیز نشان داد که با افزایش غلظت الکل­های­های زنجیره بلند در آب، COD آب به طور قابل توجهی افزایش می­یابد. در این مطالعه، غلظت 40 میلی گرم در هکتار الکل­های چرب های COD آب را حدود 4 درصد نسبت به حوضچه شاهد افزایش داد.

 

 

---

[1] (Biochemical Oxygen Demand) 

[2] (Chemical Oxygen Demand)  

نتیجه گیری:

نتایج این پژوهش که با استفاده از الکل­های سنگین و به منظور کاهش مقدار تبخیر صورت گرفت به شرح زیر است:

1-نتایج نشان می­دهد با استفاده ازالکل­های چرب از جمله­هگزادکانول و نحوه اجرای صحیح آن، می توان تا 18 درصد از میزان تبخیر را کاهش داد. با توجه به بررسی سوابق تحقیقی انجام شده در این باره که این گونه مواد شیمیایی با توجه به خاصیت مونولایر بودن آن­ها به محض این که در سطح آب قرار می­گیرند این نوع الکل­های چرب در سطح مایع پخش شده و دامنه­ی فعالیت آن­ها محدوده­ی معینی را در بر می­گیرد. با توجه به بررسی سوابق تحقیقی نجانیان در سال 2022، انجام شده در این باره که این گونه مواد شیمیایی با توجه به خاصیت مونولایر بودن آن­ها به محض این که در سطح آب قرار می­گیرند این نوع الکل‌های چرب در سطح مایع پخش شده و دامنه‌ی فعالیت آن ها محدوده­ی معینی را در برمی‌گیرد]1و6[. با استفاده از اين الكل­ها و نحوه اجراي صحيح آن، مي­توان 40 تا 55 درصد از ميزان تبخير را كاهش داد. همچنين با افزايش غلظت از 20 تا 40 گرم بر هكتار ميزان كاهش تبخير نيز بيشتر مي­شود.  بهتر است از اين الكل­ها هر سه روز يكبار و در صبح و اواخر بعد از ظهر استفاده شود. زيرا بعد از دو روز مشاهده شد كه بخش بزرگي از غشاء پخش شده بر روي سطح آب كاملاً از بين رفته است]3و4[. در نتایج رضازاده (16) و پیری (14) تشتک دارای ترکیب مونولایر هگزادکانول و اکتادکانول هر 3 روز یکبار ست می­شد اما تشتک شاهد هر روز ساعت 10 صبح ست می­شد (ست شدن: قرار گرفتن نوک قلاب گیج در سطح آب). تشتک دارای مونولایر ترکیب هگزادکانول و اکتادکانول در روز اول کنترل تبخیر قابل توجهی داراست اما در اواخر روز سوم به دلیل از بین رفتن بخشی از مونولایر در اثر تابش و سرعت باد نیاز به تمدید داشت به همین دلیل در روز چهارم همزمان با ست کردن تشتک شاهد تشتک­های دارای مونولایر ترکیب هگزادکانول و اکتادکانول نیز ست می شدند و مونولایر بر سطح آب باز در بخش های نیاز به تمدید اسپری می شدند. مطابق نتایج ابراهیمیان (6) توصیه می شود مونولایر در ساعات خنک تر و آرام تر روز روی آب پخش شود، زیرا مونولایرها باعث کاهش امواج و کاهش اثرات مخرب باد می شود. از مطالعات هواشناسی مشخص است که باد و دما در ساعات بعد از ظهر افزایش می یابد. بنابراین، بهتر است غشا در ساعات اولیه روز تشکیل شود.

2- طبق شکل (11) میزان کل تبخیر دو ماهه در منطقه ی مورد مطالعه 559 میلیمتر که بیانگر تبخیر پتانسیل یا کل تبخیری که می توانسته در طول 2 ماهه اتفاق بیفتد اما تشتک­های دارای مونولایر هگزادکانول با میزان تبخیر 475 میلیمتر دارای کاهش 18 درصدی نسبت به تشتک شاهد می باشد. اختلاف بین تشتک شاهد و تشتک دارای مونولایر هگزادکانول زمانی که در سطح تشتک ضرب شود حجمی معادل با 336 لیتر آب ذخیره در بازه 2 ماهه که این میزان در سطوح وسیع حجم قابل توجهی را به خود اختصاص می دهد.

3-تحقیق مربوطه از نظر نوع مواد شیمیایی مورد استفاده در حوضچه­هایی که از طریق گل اندود کردن و استفاده از پلاستیک­هایی با قطر 50 نانومتری برای اولین بار در ایران استفاده شده است به عبارت ساده­تر در سوابق تحقیق مشخص شده است که محققینی دیگری با استفاده از امکانات پولی و مالی بیشتر از حوضچه­های بتونی استفاده کرده اند در صورتی که در تحقیق حاضر برای صرفه­جویی در هزینه­ها و کاهش وقت از مواد ذکر شده برای طراحی حوضچه­ها استفاده شده علاوه بر این از نظر ابعاد نیز با سایر کارهای تحقیقاتی انجام شده متفاوت می­باشد به طوری که حجم هر یک از حوضچه­های طراحی شده در حدود 8000 لیتر بوده است.

4-با توجه به نتایج به دست آمده از تحقیق مذکور استفاده از ماده­ی شیمیایی مورد نظر باعث شده است که میزان تبخیر بیش از 18 درصد در طول روز کاهش یابد زیرا متوسط تبخیر نمونه ی شاهد در حدود 8.8 میلیمتر ولی با کاربرد ماده شیمیایی این میزان به 1.8 میلیمتر تقلیل یافته است.بنابراین در هر روز به طوز متوسط در سطح 4 متر مربعی حوضچه­های مورد استفاده در حدود 72 لیتر آب از تلفات هیدرولوژیکی در امان مانده و به عبارت دیگر ذخیره شده و در طول دوره عملیات میدانی (60 روزه) این میزان به 4320 لیتر افزایش می­یابد. با توجه به این که وجود آب به عنوان یک عنصر حیاتی بوده تعیین ارزش ریالی آن همواره دارای مشکلات خاص خود می­باشد و با فرض این که هر لیتر آب که از این طریق از دسترس تبخیر خارج و در محیط ذخیره شده و دارای قابلیت بهره­برداری می­باشد. همچنین لازم به یادآوری است که قیمت ماده شیمیایی مورد استفاده در بازار در حدود 5 هزار تومان در هر گرم بوده و با توجه به این که در کل بازه زمانی تحقیق در حدود 15 گرم از این ماده استفاده شده است بنابراین کل مبلغ ماده­ی شیمیایی مورد استفاده در حدود 75 هزار تومان بوده است برای مقایسه­ی قیمت آب ذخیره شده و ماده­ی شیمیایی مصرف شده درصورتی که قیمت آب ذخیره شده از طریق کاربرد روش مذکور قیمت هر لیتر آب در حدود 100 تومان (پایین­ترین سطح) در نظر گرفته شود ارزش اقتصادی آب ذخیره شده (4320 لیتر) در حدود 432000 تومان می­باشد بنابراین نسبت سود به هزینه  ) در حدود 2.8 می باشد و این نسبت نشان­دهنده ی آن می­باشد که پروژه مورد نظر دارای توجیه اقتصادی بوده و قابلیت تکرار در سطوح گسترده را دارد. 

5-درجه سختی آب (شکل 15) از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌شود. درجه‌بندی شدت میزان سختی آب، استاندارد مشخص ندارد و در نقاط مختلف دنیا متفاوت است. با افزایش میزان کلسیم و منیزیم در تشتک های دارای مونولایر سختی کل نیز روند افزایشی محسوسی نسبت به تشتک شاهد دارد. نتیجه این تحقیق با نتایج دشتلویی (4) در تحقیقی با عنوان تأثیر پوششهاي شناور کاهنده تبخیر بر پارامترهاي شیمیایی و بیولوژیکی کیفیت آب مطابقت دارد. پیری تاثیر استفاده از الکل های سنگین بر کاهش تبخیر از سطح مخازن آب ( در خصوص تک لایه انجام گرفت. همچنین در این بررسی خصوصیات کیفی آب شامل pHدرجه حرارت و هدایت الکتریکی در طول دوره آزمایش اندازه­گیری شد و چون تفاوت معنی داری در سطح پنج درصد بین تیمارهای مختلف در هیچ یک از این فاکتورها وجود نداشت .

 

Quantitative and qualitative assessment of the method of reducing evaporation through the chemical method of fatty alcohols (octadecane and hexadecane mixture) in natural ponds (case study of the Water and Meteorology Research Station, Faculty of Natural Resources, University of Lorestan)

Abstract

In arid regions, rainfall shortage and evaporation from reservoir surfaces are among the issues that exacerbate the water scarcity problem in the country. One of the methods for combating and controlling this shortage is to reduce evaporation from reservoirs behind dams. Evaporation of water from surface reservoirs, in addition to water loss that can be used for agricultural and urban purposes, also leads to increased salt concentration and reduced irrigation water quality. The use of heavy alcohols can reduce the intensity of evaporation in dry seasons. In this study, as chemical methods, a mixture of octadecane and hexadecane dissolved in ethanol was used. which were sprayed on the surface of the class A evaporation pond every three days. By spraying this powder on small reservoirs prepared to dimensions of    cubic meters at the Water and Meteorology Research Station, the quantitative (amount of evaporation reduction) and qualitative (possible changes on some chemical, physical parameters) effects have been investigated and the results are presented. Quantitative and qualitative results are compared over a two-month period between two control and control samples. To investigate the performance of these coatings in reducing evaporation, they were evaluated for 2 months from 2023/6/1 to 2023/7/30. Each treatment was repeated three times in a completely regular block design for 2 months of data collection. Based on the Tukey and Duncan mean comparison test, the octadecane monolayer sample had a significant difference in terms of evaporation changes with the control at the 5% level. The results showed that octadecane with a efficiency of 21% had the greatest share in reducing evaporation. Selected chemical and microbiological quality parameters, including chemical parameters, including dissolved oxygen percentage (DO%), calcium, magnesium, and total hardness, were investigated. Investigating changes in dissolved oxygen concentration is an effective parameter on other parameters. The results showed that the values of the aforementioned parameters in the control pond during the statistical period were 63% dissolved oxygen, 146.6 ppm total hardness, 45.5 ppm calcium, and 43.6 ppm magnesium, and also the values of the above parameters in the pond with a mixture of hexadecane and octadecane monolayers were 59.75% dissolved oxygen, 144 ppm total hardness, 45.1 ppm magnesium, and 45.2 ppm calcium, respectively. The statistical analysis of the aforementioned results showed the amount of changes in each of the elements under investigation during the statistical period, in order of dissolved oxygen, which is the most change among the water quality elements, and the least change is related to the element of total hardness. The results showed an increase of 4 and 2% in BOD and COD of the pond with a mixture of hexadecane and octadecane monolayers compared to the control pond. In addition, in the control pond, the possibility of contact with air, more incoming radiation, and the occurrence of photosynthesis increase the concentration of dissolved oxygen. In contrast, in the pond covered with a mixture of hexadecane and octadecane monolayers, the presence of floating coatings reduces the amount of water mixing. These factors cause a 8% decrease in the dissolved oxygen concentration of water in the pond with a mixture of hexadecane and octadecane. The presence of coatings by reducing the amount of biological activity that causes an increase in the concentration of calcium and magnesium by 9 and 12%, respectively, in the pond with a mixture of hexadecane and octadecane compared to the control pond, an increase in magnesium and calcium led to an increase in the total hardness of the pond with a mixture of hexadecane and octadecane compared to the control pond with an increase of 8% compared to the control pond. The presence of monolayer on the water surface after decomposition by water microorganisms causes an increase of 2 to 4% in the amount of biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD) compared to the control pond.

Evaporation, Floating ball, Toki, Evaporation pond, Quality :Keywords

 

منابع:

1- Abass Dawood K, Lafta Rashir F, Hashim A. Reduction evaporation losses from water reservoirs. International journal of Energy and Environmental research. 2013;vol. 1, no. 1, pp. 23-29.

2-Abdallah A, Parihar C, Patra S, Nayak H, Saharawat Y, Singh, U. Critical evaluation of functional aspects of evaporation barriers through environmental and economics lens for evaporation suppression-a review on milestones from improved technologies.2021. Science of The Total Environment:147800.

 

3-Afkhami H.H, Maleki N, Ghoribi St. Investigation of water wastage with an emphasis on methods of reducing evaporation from tailings dam and open water sources of Sarcheshme Mes complex. Journal of Separation Science and Engineering.2008; 9: 61-77.

4-Bakhtiar Dashtaloui ,M. Effect of evaporation suppression floating covers on chemical and biological water quality parameters. Isfahan University of Technology.2021.85.

 

5-Deo A.V, Kulkarni S.B, Gharpurey M.K, Biswas A.B. 1964a. Equilibrium-film pressure of the monolayerson water of nlong- chain alcohols and n-longchai alkoxy ethanols. J. Colloid Sci.1919: 813–81.

6-EbrahimianS, TahmasabipourN, Adeli M, Zainivand H. Evaluating methods of reducing evaporation through the combined methods of floating balls and monolayer in class (A) pan (case study of Khorram Abad city). Journal of Water Resources Research.2023. 4:75 87.

7- EbrahimianS, TahmasabipourN, Adeli M, Zainivand H.. Evaluating methods of reducing evaporation in laboratory levels through physical methods of two- and six-hole floating balls (Khorramabad case study). "New Approaches in Water and Environmental Engineering".2023.

 1(2):10-18.

 

8-Hudson N.W. Soil and water conservation in semiarid regions. FAO Land and Water Conservation Service, Rome.1987. 256 p.

9- Herweijer C, Seager R. The global footprint of persistent extra-tropical drought in the instrumental era, International Journal of Climatology,2008. 28(13):pp1761-1774.

10- Ikweiri f.s, Gabril H, Jahawi M, Almatrdi Y. "Evaluating the evaporation water loss from the Omar Muktaropen water reservoir" Twelfth International Water Technology Conference, IWTC12 Alexandria, Egypt.2008.

11-Mazheri A. Evaporation reduction from water storage pools using floating covers, master's thesis, Isfahan University of Technology, Faculty of Agriculture.2015.

 

12-Nejatian A,  Mohammadi M. M. Doulabi. A. iraji zad. Evaporation Mitigation Assessment by Self-assembled Nano-thickness Films in Shallow Fresh Water Lake Using Fixed and Semi-Floating Pans.August .Environmental Processes.2022.9(3).

 

13-Panjabi K, Rudra R, Goel P. Evaporation Retardation by Monomolecular Layers: An Experimental Study at the Aji Reservoir (India). Open Journal of Civil Engineering, 2016.6: 346-357.

 

14-Piri M, Hassam A, Dehghani A. the key Laboratory study of the effect of using physical and chemical methods on reducing evaporation from water reservoirs Journal of Water and Soil Protection Research.2010. 17(4):141-154.

 

15-Qarawi SH, Ahmad S.A. "Evaporation and its control methods". Scientific Journal of Civil Engineering Faculty Students.2007. 59-53:13.

 

 16-Rezazadeh A , Akbarzadeh M, Aminzadeh M. The Effect of Floating Balls Density on Evaporation Suppression of Water Reservoirs in the Presence of Surface Flows. Journal of Hydrology.2020. 591(1):125323.

17. Maestre-Valero J, Martínez-Alvarez V, Nicolas E. Physical, chemical and microbiological effects of suspended shade cloth covers on stored water for irrigation. Agricultural water management. 2013;118:70-8.

18. Mady B, Lehmann P, Gorelick SM, Or D. Distribution of small seasonal reservoirs in semi-arid regions and associated evaporative losses. Environmental Research Communications. 2020;2(6):061002.

 19-Nejatian A, M Mohammadi, M Doulabi,A iraji zad. Evaporation Mitigation Assessment by Self-assembled Nano-thickness Films in Shallow Fresh Water Lake Using Fixed and Semi-Floating Pans.August .Environmental Processes.2022. 9(3).

20-Segal L, Burstein L. Retardation of Water Evaporation by a Protective Float. Water Resour Manage.2010. 24: 129-137.

21- Santafé M.R., Gisbert P.S,Romero F.S, Soler J, Gozálvez J.J. Gisbert C.M.F.Implementation of a photovoltaic floating cover for irrigation reservoirs,” Journal of cleaner production.2014. vol ,66 .pp. 568-570.

22-Silva C, González D, Suárez F.“An experimental and numerical study of evaporation reduction in a salt-gradient solar pond using floating discs,” Solar Energy.2017. vol. 142, pp. 204-214.

23-.Saggai S. & Bachi O.E.K..”Evaporation Reduction from Water Reservoirs in Arid Lands”,Using Monolayers: Algerian Experience1. ISSN 0097-8078, Water Resources, 2018, Vol. 45, No. 2, pp. 280–288. © Pleiades Publishing, Ltd.

 

24-Shalaby MM, Nassar IN, Abdallah AM. Evaporation suppression from open water surface using various floating covers with consideration of water ecology. Journal of Hydrology. 2021;598:126482.

25-Taboada M. L, Cáceres T, Graber H, Galleguillos L, Cabeza F, Rojas R. “Solar water heating system and photovoltaic floating cover to reduce evaporation: Experimental results and modeling,” Renewable Energy,2017. vol. 105, pp. 601-615.

26- Zamani S. and M. Rahimzadegan M. 2018. Mapping dam lake evaporation using SEBAL evapotranspiration model Case study: Amir Kabir Dam. Scientific- Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) 27(106): 57-69. (in Farsi).

27-Gao, Y., D. Long and Z. Li. 2008. Estimation of daily evapotranspiration from remotely sensed data under complex terrain over the upper Chao River basin in north China. International Journal of Remote Sensing 29(11): 3295-3315.

28- Zhang, H., S. M. Gorelick, P. V. Zimba and X. Zhang. 2017. A remote sensing method for estimating regional reservoir area and evaporative loss. Journal of Hydrology 555: 213-227. 21.

29- Zhao, G. and H. Gao. 2019. Estimating reservoir evaporation losses for the United States: Fusing remote sensing and modeling approaches. Remote Sensing of Environment 226: 109-124.

---