بررسی کارایی انواع تیمارهای ضدغبار و اثرات آنها بر ویژگی‌های شیمیایی خاک مجاور جاده‌های جنگلی استان گلستان

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران،

2 استاد، گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران،

3 استاد، گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران،

4 استادیار ، گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران،

5 استادیار ، گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: گرد و غبار پدیده‌ای است که در نتیجه تردد وسایل نقلیه از سطح خشک جاده‌های غیرآسفالته ایجاد می‌شود. ذرات گرد و غبار می‌تواند اثرات مخربی روی رشد گیاهان، کیفیت آب و دوام جاده‌ها داشته باشد. هدف این مطالعه، بررسی کارایی برخی تیمارهای ضدفبار سازگار با محیط زیست شامل تیمارهای ملاس نیشکر، پلی‌اکریل‌آمید و بنتونیت در غلظت‌های مختلف به منظور کنترل گرد و غبار جاده‌ها در بازه‌های زمانی 3، 9، 27 و 81 روزه بود.
مواد و روش‌ها: پیاده‌سازی تیمارها توسط سامانه پاشش محلول‌های ضدغبار متشکل از 8 نازل با نرخ پاشش 5/2-2 لیتر در مترمربع در سه منطقه از جنگل‌های استان گلستان شامل جنگل‌های لوه، کوهمیان و شصت‌کلا به اجرا درآمد. برای جمع‌آوری نمونه‌های گرد و غبار، دستگاه مکنده غبار مورد استفاده قرار گرفت. نمونه‌برداری گرد و غبار همزمان با عبور وسیله نقلیه با سرعت یکنواخت 40 کیلومتر در ساعت انجام شد. همچنین تعدادی نمونه خاک از حاشیه جاده جهت اندازه‌گیری تغییرات میزان سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و اسیدیته خاک در نتیجه آبشویی مواد ضدغبار جمع‌آوری گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که مقدار گرد و غبار جاده‌های جنگلی با افزایش غلظت تیمارهای ضدغبار کاهش و با گذر زمان افزایش یافت. در جاده‌های جنگلی لوه مناسب‌ترین تیمارها برای کنترل گرد و غبار، تیمار پلی‌اکریل‌آمید با غلظت 6 درصد و تیمار ملاس نیشکر با غلظت 20 درصد بود، ولی تیمار بنتونیت به دلیل درصد بالای ریزدانه در مصالح روسازی، کارایی نداشت. در جاده‌های جنگلی کوهمیان تیمارهای پلی‌اکریل‌آمید با غلظت 4 درصد و ملاس با غلظت 20 درصد و در جاده‌های جنگلی شصت ‌کلا تیمار پلی‌اکریل‌آمید 2 درصد مناسب‌ترین تیمارها بودند. بنتونیت سبب افزایش مقدار منیزیم و pH خاک حاشیه جاده شد. ملاس سبب افزایش مقدار پتاسیم خاک و همچنین کاهش pH شد. در سایر موارد اثر معنی‌داری از سوی تیمارها بر غلظت عناصر خاک حاشیه جاده مشاهده نشد.
نتیجه‌گیری: بر اساس یافته‌ها، ملاس نیشکر در مناطقی که درصد ریزدانه مصالح رویه زیاد است، توانست مؤثرتر عمل کند. اما در جاده‌هایی که درصد ریزدانه پایین است، پلی‌اکریل‌آمید تیمار مؤثر و مقرون‌به‌صرفه‌تری نسبت به ملاس و بنتونیت می‌باشد. این افزودنی‌ها به دلیل کم بودن مقدار آنها، تأثیری بر ترکیبات شیمیایی خاک حاشیه جاده‌ها نداشتند.بر اساس یافته‌ها، ملاس نیشکر در مناطقی که درصد ریزدانه مصالح رویه زیاد است، توانست مؤثرتر عمل کند. اما در جاده‌هایی که درصد ریزدانه پایین است، پلی‌اکریل‌آمید تیمار مؤثر و مقرون‌به‌صرفه‌تری نسبت به ملاس و بنتونیت می‌باشد. این افزودنی‌ها به دلیل کم بودن مقدار آنها، تأثیری بر ترکیبات شیمیایی خاک حاشیه جاده‌ها نداشتند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the efficiency of the different anti-dust agents and their effects on soil chemicals at margin of forest road in Golestan province

نویسندگان [English]

  • Aidin Parsakhu 1
  • Seyed AtaOllah Hosseini 2
  • Majid Lotfalian 3
  • Jahangir Mohamadi 4
  • Meysam Salarijazi 5
1
2 Department of Forestry and Forest Economics, Faculty of Natural Resources, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
3 Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
4 Department of Forestry, Faculty of Forest Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
5 Department of Water Engineering, Faculty of Soil and Water Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and Objectives: Dust is occurred when a vehicle passes from the dry surface of unpaved roads. Dust particles can affects negatively on plant growth, water quality and road life. In this study the effects of some environmental friendly anti-dust agents including different dosage of sugarcane molasses, polyacrylamide and bentonite were investigated on road dust control. Research was done in 3, 9, 27 and 81-dat time frame.
Materials and Methods: Rear-mounted solution spray system equipped with 8 nozzles was used for implementation of treatments in rate of 2-2.5 l m-2 in three sites in forests of Golestan provinces including Loveh, Kouhmian and Shastkalateh. Besides, dust sucker instrument was applied to collect dust particles. Data were collected when a vehicle is passed with speed of 40 km h-1. Moreover, soil samples were collected from the margin of forest roads to measure the changes in soil Na, K, Ca and Mg due to washing.
Results: Results showed that dust of forest roads decrease with increasing the anti-dust agent concentration and increased with time. In Loveh forest roads, polyacrylamide with concentration of 6% and sugarcane molasses with concentration of 20% were the most appropriate treatments. Bentonite was unsuitable due to the high amount of fines in surfacing materials. In Kouhmian forest roads, polyacrylamide with concentration of 4% and sugarcane molasses with concentration of 20% and in Shastkalateh forest roads, polyacrylamide with concentration of 2% was the most appropriate treatments. Bentonite increased the Mg and pH and Molasses increased the K and decreased the pH of soil at margin of forest roads. In other cases, there wasn’t a significant effect from the treatments on chemical properties of soil at margin of road. In Kouhmian forest roads, polyacrylamide with concentration of 4% and sugarcane molasses with concentration of 20% and in Shastkalateh forest roads, polyacrylamide with concentration of 2% was the most appropriate treatments. Bentonite increased the Mg and pH and Molasses increased the K and decreased the pH of soil at margin of forest roads. In other cases, there wasn’t a significant effect from the treatments on chemical properties of soil at margin of road.
Conclusion: Base on findings, sugarcane molasses in roads with high fine particles was most efficient, but in roads with low fine particles polyacrylamide was most efficient. These additive materials hadn’t significant effects on adjacent soil chemicals due to their low amount.Base on findings, sugarcane molasses in roads with high fine particles was most efficient, but in roads with low fine particles polyacrylamide was most efficient. These additive materials hadn’t significant effects on adjacent soil chemicals due to their low amount.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polyacrylamide
  • Sugarcane molasses
  • Bentonite
  • Soil elements
  • Road dust

مراجع

1.Addo, J.Q., Sanders, T.G., and Chenard, M. 2004. Road dust suppression: effect of maintenance stability, safety and the environment phases 1-3. Mountain-plains consortium (MPC), University Transportation Centers Program (UTCP). 73p.
2.Addo, J.Q., and Sanders, T.G. 1995. Effectiveness and environmental impact of road dust suppressants. MPC Report No. 95-28A. Fargo, ND: Mountain-Plains Consortium. 132p.
3.Adams, J.W. 1988. Environmental effects of applying lignosulfonate to roads. [Internal report]. Rothschild, WI: Daishowa Chemicals Inc. 11p.
4.Butzke, M.R. 1974. Organic cationic and sodium chloride soil stabilization. Ames, IA: Iowa State University. M.S. thesis. 155p.
5.Bergeson, K.L., and Brocka, S.G. 1996. Bentonite treatment for fugitive dust control. In: 1996 semi-sesquicentennial transportation conference proceedings. Ames, IA: Iowa Department of Transportation; Iowa State University, Center for Transportation Research and Education. 3p.
6.Bennett, F.L. 1994. Gravel roadway maintenance in cold regions. Report No. INE/TRC-94.05. Fairbanks, AK: University of Alaska. Fairbanks, Institute of Northern Engineering, Transportation Research Center. 74p.
7.Brown, D.A., and Elton, D.J. 1994. Guidelines for dust control on unsurfaced roads in Alabama. Final report, IR-94-02, Highway Research Center, Harbert Engineering Center, Auburn University, 20p.
8.Bolander, P. 1999. Laboratory testing of nontraditional additives for stabilization of roads and trail surfaces. Transportation Research Record. 1652: 2. 24-31.
9.Carlsson, G. 1986. Vejstandard og Transportomkostninger (VETO). Sammanfattande slutrapport [Road condition and transport costs (VETO). Summarizing final report]. VTI rapport 307. ISSN 0347-6030.
10.Edvardsson, K. 2010. Evaluation of dust suppressants for gravel roads: methods development and efficiency studies. PhD Thesis, Royal Institute of Technology Stockholm, Sweden, 70p.
11.Edwards, P.J., Wood, F., and Quinlivan, R.L. 2016. Effectiveness of best management practices that have application to forest roads: A literature synthesis. United States Department of Agriculture, General Technical Report NRS-163, 180p.
12.Forman, R.T.T., and Alexander, L.E. 1998. Roads and their major ecological effects. Annual Review of Ecology and Systematics. 29: 207-231.
13.Gebhart, D.L., Hale, T.A., and Michaels-Busch, K. 1996. Dust control material performance on unsurfaced roadways and tank trails. USAEC/USACERL Tech. Rep. Champaign, IL: U.S. Army Construction Engineering Research Laboratories. 34p.
14.Gillies, J.A., Etyemezian, V., Kuhns, H., Nikolic, D., and Gillette, D.A. 2005. Effect of vehicle characteristics on unpaved road dust emissions. Atmospheric Environment. 39: 13. 2341-2347.
15.Gotosa, J., Nyamadzawo, G., Mtetwa, T., Kanda, A., and Dudu, V.P. 2015. Comparative road dust suppression capacity of molasses stillage and water on gravel road in Zimbabwe. Advances in Research. 3: 2. 198-208.
16.Jones, T.E. 1984. Dust emission from unpaved roads in Kenya. Laboratory report 1110, Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne.
17.Jones, D. 1999. Holistic approach to research into dust and dust control on unsealed roads. Transportation Research Record. 1652: 2. 3-9.
18.Jones, D. 2000. Road dust just a nuisance or a significant road management issue? In: Proceedings, South African transport conference. Pretoria, South Africa; Washington, DC, Transportation Research Board. 12p.
19.Kristian Aase, J., Bjorneberg, D.L., and Sojka, R.E. 1998. Sprinkler irrigation runoff and erosion control with Polyacrylamide - Laboratory Tests. Soil Science Society of America J. 62: 6. 77-85.
20.Kirchner, H., and Gall, J.A. 1991. Liquid calcium chloride for dust control and base stabilization of unpaved road systems. Transportation Research Record. 1291: 173-178.
21.Kuhns, H., Etyemezian, V., Landwehr, D., McDougall, C., Pitchford, M., and Green, M. 2001. Testing Re-entrained Aerosol Kinetic Emissions from Roads: a new approach to infer silt loadings on roadways. Atmospheric Environment. 35: 16. 2815-
22.Manafi, M.R., Manafi, P., and Degheh, H. 2016. Synthesis of poly (acrylamide-co-acrylic acid) as soil stabilizers and investigating its rheological properties. J. of Applied Research in Chemistry, 10: 4. 19-30. (In Persian)
23.McLaughlin, R., Amoozegar A., Duckworth, O., and Heitman, J. 2014. Optimizing Soil-Polyacrylamide Interactions for Erosion Control at Construction Sites. Water Resources Research Institute of the University of North Carolina. Report No. 
24.Mohammadi Torkashvand, A., and Barimvandi, A.R. 2009. The effects of sugar cane molasses on calcareous soil chemical characteristics. Pajouhesh & Sazandegi. 81: 47-53. (In Persian)
25.Monlux, S. 2003. Stabilizing unpaved roads with calcium chloride. Transportation Research Record. 1819: 1. 52-56.
26.Monlux, S., and Mitchell, M. 2007. Chloride stabilization of unpaved road aggregate surfacing. Transportation Research Record: J. of the Transportation Research Board. 1989: 2. 50-58.
27.Omane, D., Liu, W.V., and Pourrahimian, Y. 2018. Comparison of chemical suppressants under different atmospheric temperatures for the control of fugitive dust emission on mine hauls roads. Atmospheric Pollution Research. 9: 561-568.
28.Powers, R.L. 2007. Low-volume state highways in Arizona. Innovative Approaches. Journal of the Transportation Research Board. 1989: 1. 272-280.
29.Pusch, R. 2015. Bentonite clay: Environmental properties and applications. CRC press, ISBN: 9781482243437. 360p.
30.Ravi, E., Sharma, A., Manikandan, A.T., Karthick, G., and Abdul Jameel, A. 2015. Study on effect of molasses on strength of soil, International J. of Advanced Research Trends in Engineering and Technology. 2: 2. 57-61.
31.Sadeghi, M.R., and Jalalian, A. 2015. Earthy road stabilization by Chlorides to control produced duct and particles by traffic. International Conference on Advances in Civil Engineering, Architecture and Urban Management, 14 September 2015, Nikan Institute of Higher Education, Tehran. 8p. (In Persian)
32.Shabani, M., and Khademi, A.R. 2013. Dust control and soil stabilization of earthy road by SSR-400. 3nd National Conference on Wind Erosion and dust, 15 and 16 January 2013, Yazd University. 7p. (In Persian)
پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل
دوره 27، شماره 1
خرداد 1399
صفحه 17-30

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار