فناوری نانوحباب می‌تواند اثرات مثبت زیست‌محیطی داشته باشد. یکی از کاربردهای این فناوری، هوادهی دریاچه‌ها با نانوحباب و کمک به نجات دریاچه‌ها و جلبک‌زدایی از آن‌ها است.
فناوری نانوحباب چگونه به نجات دریاچه‌ها کمک می‌کند؟
لایه رسوبی در دریاچه‌ها حاوی مواد آلی و معدنی است که در طول زمان در کف دریاچه انباشته شده است. این رسوبات می‌توانند از منابع مختلفی از جمله خاک فرسایش یافته، روان‌آب‌ها از زمین‌های مجاور و مواد گیاهی و جانوری در حال پوسیدگی به دست آیند. با گذشت زمان، این مواد می‌توانند در کف دریاچه جمع شوند و لایه‌ای از رسوبات را تشکیل دهند که در برخی دریاچه‌ها می‌تواند چندین متر ضخامت داشته باشد.
این لایه رسوبی می‌تواند پیامدهای مهمی برای سلامت و اکولوژی دریاچه داشته باشد. این لایه می‌تواند زیستگاه مهمی برای موجودات اعماق دریا مانند کرم‌ها، حلزون‌ها و لار و حشرات فراهم کند و به عنوان منبع غذایی برای گیاهان آبزی و سایر موجودات مفید باشند. با این حال، همین لایه رسوبی ممکن است به عنوان مخزنی برای آلاینده‌ها، مانند فلزات سنگین و آلاینده‌های آلی باشد، آلاینده‌هایی که می‌تواند در طول زمان انباشته شده و به طور بالقوه به آبزیان و سلامت انسان آسیب برساند. در برخی شرایط، لایه رسوبی ته دریاچه می‌تواند دوباره معلق شود و بر سلامت دریاچه تأثیر منفی بگذارد و باعث مرگ آبزیان شود. کاهش اکسیژن محلول در لایه رسوبی منجر به ناسالمی دریاچه‌ها می‌شود و این لایه‌ها را مستعد مشکلاتی مانند ایجاد گل و لای، جلبک، بوی متعفن و حشرات مزاحم می‌کند.
عوامل موثر بر لایه رسوبی دریاچه‌ها
مطالعه لایه رسوب در دریاچه‌ها می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد تاریخچه دریاچه و محیط اطراف آن و همچنین اطلاعاتی در مورد سلامت حال و آینده دریاچه ارائه دهد. هسته‌های رسوبات را می‌توان از کف دریاچه جمع آوری کرد و برای تعیین ترکیب، سن و آلاینده های بالقوه در لایه رسوبی تجزیه و تحلیل کرد. این اطلاعات می‌تواند به تصمیم گیری‌های مدیریتی با هدف حفاظت و حفظ دریاچه و اکوسیستم آن کمک کند.
سلامت لایه رسوبی دریاچه می‌تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار گیرد:
ورودی مواد مغذی: مقدار و نوع مواد مغذی ورودی به دریاچه می‌تواند بر کیفیت و ترکیب لایه رسوب تاثیر بگذارد. دریافت بیش از حد مواد مغذی، به ویژه نیتروژن و فسفر، می‌تواند منجر به افزایش رشد جلبک‌ها و رسوب مواد آلی شود که لایه رسوبی را تغییر داده و بر سلامت آن تأثیر می‌گذارد.
شیمی آب: pH، دما و سطح اکسیژن محلول آب نیز می‌تواند بر سلامت لایه رسوب تاثیر بگذارد. تغییرات در شیمی آب می‌تواند بر جوامع میکروبی که در لایه رسوبی زندگی می‌کنند تأثیر بگذارد، که به نوبه خود می‌تواند بر ترکیب و سلامت لایه رسوب تأثیر بگذارد.
سرعت تشکیل رسوب: سرعت انباشته شدن رسوب در کف دریاچه نیز می‌تواند بر سلامت لایه رسوب تاثیر بگذارد. ته‌نشینی سریع می‌تواند موجودات اعماق دریا را دفن و خفه کند، در حالی که رسوبات آهسته تشکیل شده، می‌تواند منجر به تجمع مواد آلی و شرایط بدون اکسیژن در لایه رسوب شود. موجودات اعماق دریا موجوداتی هستند که روی یا درون رسوبات کف دریاچه زندگی می‌کنند و با بازیافت مواد مغذی، تامین غذا برای سایر موجودات و حفظ سلامت و عملکرد لایه رسوبی، نقش مهمی در اکوسیستم دریاچه دارند.
کاربری اراضی اطراف: استفاده از زمین در حوزه آبخیز اطراف دریاچه می‌تواند بر کیفیت و ترکیب لایه رسوب تاثیر بگذارد. شیوه‌های استفاده از زمین که فرسایش را افزایش می‌دهد، مانند کشاورزی یا جنگل‌زدایی، می‌تواند منجر به افزایش ورودی رسوب به دریاچه شود که می‌تواند لایه رسوب را تغییر داده و بر سلامت آن تأثیر منفی بگذارد.
آلاینده‌ها: وجود آلاینده‌هایی مانند فلزات سنگین، آفت کش‌ها و بی فنیل‌های پلی کلر (PCB) می‌تواند بر سلامت لایه رسوبی تاثیر بگذارد. آلاینده‌ها می‌توانند در لایه رسوبی جمع شوند و به طور بالقوه به موجودات اعماق دریا و سایر آبزیان آسیب بزنند.
به طور کلی، سلامت لایه رسوبی یک دریاچه تحت تأثیر مجموعه پیچیده‌ای از عوامل است که به روش‌هایی با یکدیگر تعامل دارند که پیش بینی آن دشوار است. درک عواملی که بر سلامت رسوب تأثیر می‌گذارد می تواند به تصمیم گیری‌های مدیریتی با هدف حفاظت دریاچه و اکوسیستم آن کمک کند.
تضمین یک لایه رسوبی سالم با اکسیژن محلول
دریافت اکسیژن محلول به لایه رسوبی دریاچه بسیار مهم است زیرا از رشد و بقای موجودات اعماق دریا و سایر آبزیان که در لایه رسوبی زندگی می‌کنند حمایت می‌کند.
اکسیژن برای تنفس موجودات اعماق زمین ضروری است، به آن‌ها اجازه می‌دهد مواد آلی را تجزیه کرده و مواد مغذی را به آب برگردانند. بدون اکسیژن کافی، لایه رسوبی بدون اکسیژن یا هیپوکسیک شود، به این معنی که غلظت اکسیژن محلول در رسوب کم یا وجود ندارد. این موضوع منجر به تجمع ترکیبات سمی مانند سولفید هیدروژن (H2S) و تغییر در جوامع میکروبی که در لایه رسوبی زندگی می‌کنند، می‌شود.
بنابراین، وارد کردن اکسیژن به لایه رسوبی یک دریاچه برای حفظ اکوسیستم سالم و ارتقاء رشد و بقای موجودات اعماق دریا و سایر آبزیان مهم است. راهبردی‌های مدیریتی با هدف بهبود سطح اکسیژن در لایه رسوب ممکن است شامل کاهش ورودی مواد مغذی، تزریق نانوحباب‌ها و کمک به رشد پوشش گیاهی آبزی غوطه‌ور شود.
قبل (تصویر سمت چپ) و بعد ( تصویر سمت راست) از استفاده از فناوری نانوحباب در یک دریاچه
استفاده از فناوری نانو حباب برای رساندن موثر اکسیژن محلول به لایه رسوب
فناوری نانو حباب را می‌توان برای رساندن اکسیژن محلول بیشتر به لایه رسوبی دریاچه با تولید و رساندن حباب‌های بسیار کوچک اکسیژن به داخل آب استفاده کرد. این حباب‌ها به قدری کوچک هستند که به طور خنثی شناور بوده و برای مدت طولانی در آب معلق می‌مانند و به اکسیژن اجازه می‌دهند در لایه رسوب پخش شود.
سیستم‌های هوادهی رایج، مانند هواده‌های مکانیکی، حباب‌های بزرگی ایجاد می‌کنند که به سرعت به سطح آب می‌آیند و اکسیژن را در جو آزاد می‌کنند. در حالی که این سیستم‌های سنتی می‌توانند سطوح اکسیژن در آب را در برخی موارد بهبود بخشند، اما به طور موثر به لایه رسوبی نمی‌رسند، جایی که اکسیژن اغلب محدود است. فناوری نانو حباب در برخی موارد تا بیش از ۸۵٪ راندمان انتقال اکسیژن (OTE) را دارد، در حالی که بسیاری از سیستم‌های هوادهی معمولی بسته، تنها ۱-۴۰٪ OTE دارند.
با وارد کردن اکسیژن بیشتر به لایه رسوبی با استفاده از فناوری نانوحباب، جوامع میکروبی که در داخل رسوب زندگی می‌کنند می‌توانند رشد کنند و باعث تجزیه مواد آلی و چرخه مواد مغذی شوند. این موضوع به بهبود کیفیت و شفافیت آب و ترویج یک اکوسیستم سالم در دریاچه کمک می‌کند. علاوه بر این، ترویج یک لایه رسوبی سالم می‌تواند به کاهش اثرات جلبکی و بهبود زیستگاه موجودات اعماق دریا و سایر آبزیان کمک کند.
لازم به ذکر است که در حال حاضر شرکت‌هایی «نانوحباب انرژی» و «نانوفناوری سراج» در ایران تجهیزات مربوط به نانوحباب را تولید و به بازار عرضه می‌کنند.
