زلزله و آلودگي آب هاي زيرزميني

چکیده

 

ايران از جمله کشورهايي است که بر روي کمربند زلزله واقع شده است و هر روزه اخباري پيرامون وقوع زلزله در اين کشور به گوش مي رسد. زلزله علاوه بر تاثيرات مخرب سازه اي تاثيرات سوء زيست محيطي نيز دارد که از آن جمله مي توان به آلوده نمودن آبهاي زير زميني اشاره نمود. در ارتباط با آلودگي آبهاي زير زميني مي توان به آلودگي شيميايي و ميکروبي که از مهمترين اثرات زلزله بر آبهاي زير زميني مي باشد اشاره نمود. با توجه به زلزله خيز بودن ايران و کمبود منابع آبي نياز به حفاظت از آبهاي زيرزميني امري کاملا ضروري به نظر مي رسد. در اين مقاله به نقش زلزله در آلودگي آبهاي زير زميني، تاثير نامطلوب آن از جنبه هاي مختلف براين ماده ارزشمند و بحث در مورد راههاي حفاظت از آن در برابر زلزله پرداخته مي شود.

 

کلمات کليدي : زلزله ، آبهاي زير زميني ، آلودگي

 

مقدمه

امروزه دسترسي به منابع آب يكي از مهمترين چالشهاي دولتها و ملتهاست. چرا كه با افزايش جمعيت وفعاليت انسانها مصرف آب نيز زيادتر مي شود. اين در حاليست كه مقدار آب كره زمين ثابت است و در نتيجه نياز و وابستگي انسان به آب بيشتر مي شود. از كل آب موجود در كره زمين حدود 97درصد آن بصورت درياها و اقيانوسها مي باشدكه شور مي باشند و در شرايط عادي نمي تواند مورد استفاده بشر قرار بگيرد و از 3درصد باقي مانده كه شيرين مي باشند 2درصد آن بصورت يخ هاي قطبي بوده كه آنها نيز در شرايط موجود قابل استفاده نمي باشند. از 1درصد ديگر نيز قسمت اعظم آن را آبهاي زير زميني تشكيل مي دهند. ايران نيز سرزميني نسبتا" خشك است بطوريكه اگر ميانگين بارندگي سالانه در سطح كره زمين كه حدودا" 860  ميلي متر تخمين زده مي شود را با ميانگين بارندگي ايران كه تقريبا" 240ميلي متر است، مقايسه كنيم ملاحظه مي شود كه حتي از يک سوم هم كمتر است. علاوه بر اين زمان و محل ريزش نزولات جوي با نيازها كشاورزي كه عمده ترين مصرف كننده آب است، مطابقت ندارد. اكثر شهرهاي بزرگ ايران نيز در مناطقي واقع شده اند كه دسترسي آنها به منابع آبهاي سطحي كم است و اكثرا" از آبهاي زير زميني استفاده مي كنند كه وجود و احداث چاهها، قناتها و... دليلي بر اين مدعاست. ايران كشوري است كه بر روي كمربند زلزله خيز دنيا واقع شده است و تقريبا" هر روزه شاهد زلزله هاي مختلف با بزگاي متفاوت هستيم. وقوع زلزله موجب خسارات مستقيم و غير مستقيم مي شود، از جمله اين خسارات آلودگي آبهاي زير زميني است.

 

ادبيات تخصصي

براي بررسي نحوه تاثير زلزله بر آلودگي آبهاي زير زميني نياز به شناخت بيشتر آبهاي زير زميني داريم. آب حاصله از بارندگي يا ذوب برف ها پس از نفوذ به داخل خاك به حركت عمقي خود در خاك ادامه داده تا سرانجام به لايه غير قابل نفوذ برخورد كند و متوقف گردد. آب نفوذي در روي اين لايه ها تمامي منافذ را پر مي كند و منطقه اشباعي را بوجود مي آورد كه به آن سفره آب زيرزميني گويند. اصولاً منطقه موجود در خاك را مي توان از جنبه رطوبت به دو منطقه تقسيم كرد.

1.       منطقه غير اشباع يا لايه هوا دار: منطقه اي است كه از سه فاز آب، هوا و خاك تشكيل شده است كه البته با توجه به اينكه اين منطقه داراي رطوبت مي باشد اما به آن آب زير زميني اطلاق نمي شود. در منطقه هوادار آب بصورت رطوبت موجود بوده و علاوه بر آن برخي از منافذ خاك با هوا پر شده اند. اين آب اگر چه ممكن است داراي حركت باشد اما از نظر بهره برداري اقتصادي از آن امكان پذير نمي باشد. مطالب گفته شده را در شكل1 ميتوان ديد.

 

 

 

 

شکل شماره 1: لایه بندی خاک از نظر رطوبت

 

2.       منطقه اشباع منطقه اي است كه كلاً از دو فاز آب و خاك تشكيل شده يعني اين منطقه اشباع از آب است و به آن آب زير زميني نيز گفته مي شود.

در منطقه مويينگي آب در اثر نيروهاي بالا دهنده مويينگي از قسمت اشباع بالا کشيده مي شود و لذا قسمتي از خاک را بصورت اشباع در مي آورد. ضخامت اين لايه بستگي به جنس خاک دارد. همانگونه که گفته شد خاک يک سيستم سه فازي است و از آب، هوا و مواد جامد تشکيل شده است. فضاي خالي موجود در خاک مي تواند حجم زيادي از آب را در خود جاي دهد. ميزان فضاي بين ذرات را تخلخل مي نامند که معمولاً نسبت حجم فضاي خالي در لايه آبدار به حجم کل مواد تشکيل دهنده آن است.

 N= vv/vt در اين فرمول n تخلخل کل، vt حجم کل مواد رسوبي، vv حجم منافذ موجود در مواد رسوبي است. موادي نظير رس داراي تخلخل زيادي هستند اما آبدهي ويژه کمي دارند به اين معني که آب به سختي از بين منافذ آنها عبور مي کند.

 

 

 

شکل شماره 2: منطقه اشباع و غیراشباع خاک

 

 

 

دلايل استفاده از آبهاي زير زميني

دلايل استفاده از آبهاي زير زميني يا مزاياي آن نسبت به آب سطحي را به اختصار اينگونه مي توان ذكر كرد

 

1.       آب زير زميني صاف و بي رنگ است.

2.       كمتر به ميكروبها و انگلها و مواد زيانبخش آلوده است. در مواردي كه آب سطحي پس از نفوذ در زمين و عبور از طبقات ماسه اي و شني ضخيم، آب زير زميني را تشكيل مي دهد، اين آب حتي ميتواند عاري از آلودگي بيولوژيكي بوده و بدون تصفيه قابل استفاده باشد.

3.       تركيب شيميايي آب زير زميني تقريباً ثابت است.

4.       مواد راديو اكتيو به سختي مي توانند آب زير زميني را آلوده كند، در حاليكه آبهاي سطحي كه در سطح زمين قرار دارد، به آساني آلوده مي شوند.

5.       دماي آب زير زميني تقريباً ثابت است و از اين رو ، آب زير زميني در مصارف تبريد از مزيت زيادي بر خوردار است.

6.       هزينه استخراج آب زير زميني در بسياري از موارد نسبت به تهيه آب از منابع سطحي، از طريق ساخت تاسيساتي نظير سد يا بند كمتر است.

 

آلودگي آبهاي زير زميني

يكي از تعاريفي كه براي آلودگي آب بكار مي رود، اينست كه آلودگي آب عبارتست از تغييرات نامطلوب كيفيت يا خصوصيات فيزيكي، فيزيولوژيكي، شيميايي و حياتي آب كه حيات انسان و ديگر موجودات زنده را بطور موثري تهديد مي كند. 

 

فرآيند آلودگي آبهاي زير زميني پس از زلزله

به نظر مي رسد هر زلزله اي طبق دو ويژگي بر محيط زيست تاثير مي گذارد: اثرات اوليه و اثرات ثانويه. اثرات اوليه را مي توان ناشي از تکان هاي زلزله بر سفره آبهاي زيرزميني دانست، اين عامل به نوعي به صورت عامل تشديد کننده و گاه به صورت عامل اوليه محسوب مي شود. عامل دوم را مي توان ناشي از حرکت بخشي از زمين يا قطعاتي از آن را در اثر زلزله دانست، اين عامل بطور ويژه اي تاثير مخرب سازه اي بر شبکه جمع آوري و تصفيه فاضلاب خواهد داشت. زلزله ممکن است بر برخي از تاسيسات که انهدام يا تخريب آنها باعث آلودگي آبهاي زير زميني مي شود تاثيرات سوء بگذارد که از آن جمله مي توان موارد زير را نام برد:

 

1.       مخازن يا تانک هاي ذخيره محصولات نفتي: در کليه کشور هاي جهان، براي ذخيره کردن محصولات و زوايد نفتي مانند بنزين گازوييل و غيره از تانک هاي مخصوص که در زير يا روي زمين قرار داده مي شود، استفاده مي کنند اين تانک ها بسته به جنس و قدمتشان بر اثر رخ دادن زلزله با ريشترهاي مختلف احتمال دارد تخريب (سوراخ شدن) و يا منهدم گردند و در نتيجه با نشت مواد نفتي، موجب آلودگي آبهاي زير زميني مي شود.

2.       مخازن سطحي: مخازن سطحي نيز يکي ديگر از تاسيساتي است که در صورت وجود مواد آلاينده احتمال دارد پس از رخ دادن زلزله باعث نشت مواد آلاينده شده و تاثيرات نامطلوب خود را بر محيط زيست و به ويژه آبهاي زيرزميني بگذارد.

3.       سيستم جمع آوري فاضلاب: در صورت وجود چنين سيستمي در يک منطقه، مي تواند يکي از خطر ناک ترين علل آلودگي آبهاي زير زميني پس از زلزله مي باشد و به دليل توزيع مکاني گسترده اين سيستم يکي از دلايل آلودگي آبهاي زير زميني پس از زلزله محسوب مي شود. بايد اشاره کرد که در برخي از شهرهاي ايران سيستم جمع آوري فاضلاب در حال احداث مي باشد که لزوم طراحي مناسب و مقاوم آن در برابر زلزله امري ضروري مي باشد.

4.       شکسته شدن سيل بند ها و سد هاي کوچک:که در صورت رخ دادن چنين حادثه اي، منطقه، زير آب رفته و احتمال آلوده شدن آب موجود در سطح منطقه به دلايل مختلف وجود دارد و به دنبال آن احتمال آلوده شدن آبهاي کم عمق يا زير سطحي مي رود. وجود يک سيستم زهکشي مناسب در منطقه جهت تخليه سيلاب موجود مي تواند بسيار مناسب و مفيد باشد.

5.       سيستم انتقال آب آشاميدني: شايد بتوان گفت که اين عامل بالفطره باعث آلودگي آبهاي زير زميني نشود اما در صورت وجود هر گونه شکست يا تخريبي در شبکه انتقال آب آشاميدني احتمال آلوده شدن آب خارج شده از سيستم در هنگام بحران بشدت بالاست و در نتيجه همين آب آلوده مي تواند تاثيرات سوء خود را بر آبهاي زير زميني بگذارد.

6.       عدم نگهداري زباله ها: منظور از زباله در اين بخش کليه مصاديق آن اعم از خانگي، صنعتي، بيمارستاني و... مي باشد، نگهداري نامناسب آنها از ديگر عواملي است که مي توان گفت پس از زلزله دست به دست ديگر عوامل داده و باعث آلودگي آبهاي زير زميني منطقه خواهد شد. زباله ها ممکن است باعث آلوده کردن آبهاي جاري در سطح منطقه به علت ترکيدن لوله هاي انتقال آب يا شکست سد ها و... شود و در نتيجه احتمال دارد باعث آلودگي آبهاي زير زميني نيز شود.

يکي از مهمترين پتانسيلهاي ايجاد خطر پديده زمين لغزش مي باشد خصوصاً در مناطقي که تاسيسات جمع آوري يا ذخيره فاضلاب ها يا زباله ها وجود دارد اين پديده که از اثرات ثانويه زلزله مي باشد مي تواند در مناطقي که آب هاي زير زميني کم عمق يا آبهاي زير سطحي وجود دارد در ايجاد آلودگي موثرتر است. زمين لغزش ها معمولاً به صورت موضعي باعث تخريب مي شوند اما همانگونه که گفته شد مي تواند در انهدام يا تخريب سيستم هاي جمع آوري فاضلاب و تاسيسات انتقال آب و... نقش مهمي را ايفا کند. علاوه بر زمين لغزش ها گسل ها نيز مي توانند پس از وقوع زلزله باعث تخريب سازه هاي جمع آوري فاضلاب و... باشند. اگر گسل ها از زير تاسيسات جمع آوري يا ذخيره مواد آلوده کننده محيط زيست بگذرد مي تواند بشدت باعث تخريب اين سازه ها شوند.

 

حفاظت از آلوده شدن آبهاي زير زميني

 اگر چه معمولا آب سطحي، از لايه هاي متخلخل مانند ماسه نرم و امثال اينها عبور مي کند و در نتيجه عبور از منافذ ريز و کوچک ، خود به خود به طور طبيعي تصفيه مي شود، اما ممکن است که سنگهاي شکسته و مضرس از لحاظ تصفيه کردن آب، داراي قدرت کمتري از سنگهاي آهکي و سنگ خاراي پر شکاف و نيز ماسه هاي درشت باشد. همچنين آلوده کننده هاي به وجود آمده توسط فعاليت هاي انساني بقدري زياد است که امکان دارد که اين تصفيه طبيعي کارايي لازم را نداشته باشد. بنابراين با توجه به شناخت مسئله تمهيدات خاصي را جهت جلوگيري از آلودگي بايد انديشيد. يعني شناخت منطقه مستعد زلزله ، پيش بيني تاثيرات آن بر آبهاي زير زميني و در نهايت مديريت مناسب جهت جلوگيري يا کاهش آلودگي آبهاي زير زميني مي باشد.ايجاد نقشه هاي خطر پذيري و شناسايي مناطق پر خطر و يا امن از نظر زلزله و نيز آبهاي زير زميني مهمترين گام محسوب مي شود.يکي ديگر از اقامات اساسي در جهت کاهش يا مقابله با آلودگي ، تهيه و تصويب قوانين و استاندارد هايي است که از آلودگي جلوگيري مي نمايد ، و در نهايت اجراي اين قوانين و استاندارد ها بصورت ايجاد سازه هاي مقاوم در برابر سوانح. البته بايد اشاره کرد که قوانين و مقرراتي وجود دارد اما اين قوانين بصورت مجزا تنظيم شده اند که بايد توسط يک کميته مشترک شامل کليه کارشناسان مختلف اعم از کارشناسان شبکه آب و فاضلاب ، کارشناسان و طراحان مخازن ذخيره مواد آلوده ، کارشناسان منابع آب زير زميني، مديران بحران و... بازنگري و با ديد کلي تري نوشته شوند.

 

نتيجه گيري

آبهاي زير زمييني به عنوان يکي از با ارزشترين منابع خدادادي در طبيعت همواره به عنوان يکي از پر استفاده ترين ذخاير آبي از گذشته تاکنون مورد استفاده قرار مي گرفته است به دلايل مختلف از جمله محدود بودن اين ذخاير ، زلزله خيز بودن کشور ، کند بودن مکانيزم تصفيه و فيلتراسيون طبيعي در اين آبها لزوم حفاظت به منظور جلوگيري از اتلاف هزينه هاي گزاف ضروري به نظر مي رسد.در مجموع مي توان عوامل زير را از مهمترين راهکارهاي ممکن براي جلوگيري از آلودگي آبهاي زير زميني در اثر زلزله دانست.

 

1.     ايجاد نقشه هاي خطر پذيري و شناسايي مناطق پر خطر و يا امن از نظر زلزله و نيز آبهاي زير زميني

2.     طراحي اصولي و مقاوم سازه هاي جمع آوري و انتقال آب و فاضلاب در برابر تکان هاي ناشي از زلزله و نيز مقاوم سازي اين سازه ها در برابر حرکت هاي ناشي از زلزله.

3.     تنظيم قوانين و مقررات مناسب در اين زمينه و نيز بازنگري مجدد کد ها و قوانين موجود.

4.     تعيين حريم مناطق حفاظت شده با استفاده از آگاهي از انتشار مواد آلاينده ها. 

 

منابع:

  • عليزاده، امين ، هيدرولوژي کاربردي ، انتشارات دانشگاه امام رضا، 1378
  • کردواني ، پرويز ،ژئوهيدرولوژي ، انتشارات دانشگاه تهران،1374
  • باغوند ، اکبر ، جزوه درسي آبهاي زير زميني دانشکده محيط زيست دانشگاه تهران،1382
    • jolankai G. ، Gayer j. ، water related environmental problems ، VITUKI BUDAPEST . 1997
    • Vogelsang ، D.، grundwasser.springer-verlag.Berlin Heidelberg ، 264 p . 1998

 


این مقاله توسط آقایان حسین ظفری، علی ماهرو بختیاری ، اکبر باغوند در "همایش منطقه ای زمین شناسی کاربردی و محیط زیست" سال 1385 در دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر ارائه گردیده است.

 

1394/03/06