طراحی و ساخت اسفنج مصنوعی برای حفظ صخره‌های مرجانی
تهران- ایرنا- گروهی از محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با الهام از موجودات زنده دستگاه اسفنج مصنوعی برای جلوگیری از رسوبگذاری و تجمیع آلاینده‌ها در محیط‌های آبی ساختند که علاوه بر کاهش هزینه‌های لایروبی در دریا موجب نگهداری صخره‌های مرجانی خواهد شد.
به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، معصومه هاشم پور مجری طرح و از پژوهشگران دوره پسادکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر خاطر نشان کرد: خلیج فارس سومین خلیج بزرگ جهان و در جنوب ایران و میان دو کشور ایران و عربستان واقع شده است. سر چشمه‌های اصلی آن رودهای اروندرود، کارون، جراحی، مند، دالکی و میناب و بیشتر سرچشمه‌های آن از رشته کوه زاگرس بوده و حجم بالایی از رسوبات دارد. دریای عمان به کمک تنگه هرمز، خلیج فارس را به اقیانوس هند وصل می‌کند. وجود بندر چابهار به عنوان یکی از مهمترین بنادر ایران و دو هزار کیلومتر خط ساحلی در کنار خلیج فارس و دریای عمان، موجب شده منطقه جنوبی ایران به یک منطقه ساحلی تبدیل شود.
وی افزود: این منطقه به دلیل داشتن منابع غنی نفت، گاز، قابلیت ماهیگیری همچنین شاهرگ حیاتی (تنگه هرمز) در تجارت با کشتی باعث شده است حدود ۱۹ میلیون نفر در فاصله ۳۰ کیلومتری از صخره‌های مرجانی سکونت داشته باشند.
وی با اشاره به وضعیت صخره‌های مرجانی در این منطقه، اظهار کرد: در محدوده خلیج فارس تا تنگه هرمز شمار زیادی از صخره‌های مرجانی شناسایی شده‌اند و بالغ بر ۱۴ هزار کیلومتر مربع (۶ درصد از کل صخره‌های مرجانی جهان) توسط صخره‌های مرجانی در خاورمیانه پوشانده شده است. ولی در محدوده خاورمیانه ۶۵ درصد صخره‌های مرجانی در خطر نابودی و بالغ بر ۲۰ درصد آنها با وضعیت بحرانی روبرو هستند.
صخره‌های مرجانی در خطر
محققان وضعیت صخره‌های مرجانی را در این محدوده و در سال‌های ۲۰۳۰ تا ۲۰۵۰ در حالت بحرانی و شدید بحرانی پیش بینی کرده‌اند. توسعه سکونت در حواشی سواحل، افزایش ساخت و ساز و تجمیع ضایعات ناشی از آن، تخلیه فاضلاب‌ها به دریاها، تخلیه رسوبات از طریق رودخانه‌ها به دریاها، استخراج منابع گاز و نفت، آلودگی‌های ناشی از نفت‌کش‌ها، افزایش ماهیگیری، بالا رفتن دمای کره زمین و به تبع آن افزایش دمای آب دریاها و اقیانوس‌ها همچنین افزایش غلظت کربن دی اکسید حل شده در آب از جمله علل تهدید سلامت صخره‌های مرجانی است.
این محقق دوره پسادکتری گفت: باتوجه به جایگاه اقتصادی و اجتماعی مناطق حوزه خلیج فارس، از دست رفتن این صخره‌ها تهدیدی را در راستای از بین رفتن سواحل حاشیه خلیج فارس ایجاد خواهد کرد. مهاجرت گونه‌های مختلف جانوری، انقراض جانداران سازنده این صخره‌ها و از بین رفتن یک منبع اقتصادی بسیار مهم از جمله تبعات از بین رفتن این پهنه‌های مرجانی است.
هاشم‌پور افزود: در این راستا اهمیت وجود یک راهکار زیست محیطی برای بهبود سلامت صخره‌های مرجانی انکارنشدنی است. ما طرحی با عنوان شبیه سازی عملکرد اسفنج های لوله ای و تاثیر آن بر هیدرودینامیک جریان و انتقال رسوب در محیط های دریایی را اجرا کردیم. ارائه راهکار برای احیا و محافظت از این صخره‌های مرجانی با رویکرد مدیریت هیدرودینامیک محیط‌های دریایی از جمله اهداف این طرح به شمار می‌رود.
مجری طرح با اشاره به نتایج به دست آمده از این تحقیق توضیح داد: باتوجه به مشکلات عدیده‌ای که در طبیعت وجود دارد، ارائه یک راهکار با خاستگاه طبیعی می‌تواند مثمرثمرتر و با ارزش‌تر از روش‌های دیگر باشد؛ زیرا در کنترل رسوبگذاری و آلودگی در صخره‌های مرجانی یا حتی رسوبگذاری در کانال‌های دسترسی بنادر روش‌های مختلفی ارائه شده که گاه آثاری موقتی و کوتاه مدت و گاهی برای دولت هزینه سرسام آوری در پی داشته است. ولی ما در این طرح دستگاه اسفنج مصنوعی را ارائه کردیم که منجر به حذف این چالش‌ها شده است.
به گفته وی در طراحی و ساخت دستگاه اسفنج مصنوعی از یک موجود زنده طبیعی الهام گرفته شده و نتایج مطالعات شبیه سازی آزمایشگاهی و رایانه‌ای عملکرد خوبی از آن را در محیط‌های مختلف دریایی نشان داده است.
این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: اسفنج مصنوعی ساخته شده در کاهش رسوبگذاری و تجمع مواد آلاینده در محیط‌های آبی موثر است. همچنین می‌تواند در کاهش انرژی موج در منطقه عمل کرده و به کاهش خسارات ناشی از برخورد موج به خط سواحل کمک کند. این امر در حفاظت از مناطق راهبردی جنوبی کشور می‌تواند حائز اهمیت باشد. این طرح می‌تواند با تغییر الگوی جریان در راستای حفاظت از صخره‌های مرجانی، کاهش هزینه‌های لایروبی و کاهش انرژی امواج و خسارات ناشی از برخورد با سواحل عمل کند.
هاشم پور افزایش عمر صخره‌های مرجانی با استفاده از مدل حاضر (به دلیل کاهش تجمع آلاینده‌ها و رسوبات) را باعث جلوگیری از مهاجرت آبزیان از منطقه و گسترش مشاغل مرتبط همچون صید مروارید، استخراج نفت و ماهیگیری دانست و گفت: این امر در افزایش امکان سکونت در مناطق ساحلی، درآمدزایی و اشتغال‌زایی کمک می کند.
ظرفیت صادرات برای اسفنج مصنوعی
وی افزود: این دستگاه نه تنها در ارتقای مرزهای دانش موثر است؛ بلکه با تجاری سازی آن و حتی صادرات فناوری حاصل از آن می‌توان به آورده خوبی برای کشور دست یافت. در حال حاضر کشورهای بسیاری با انقراض صخره‌های مرجانی یا حتی بسته شدن کانال‌های دسترسی بنادر دست و پنجه نرم می‌کنند که مهمترین آنها استرالیا و چین هستند، بنابراین می‌توان با هدف گذاری تجارت داخلی و خارجی به خوبی از این ایده بهره گرفت.
هاشم پور در خصوص روش دستیابی به این ایده این گونه توضیح داد: در ابتدا مشکلات کشور در حوزه دریا؛ شامل رسوبگذاری کانال‌های دسترسی بنادر همچنین انقراض صخره‌های مرجانی مطالعه شد. سپس با بررسی محیط‌های مرجانی مختلف و سازوکارهای زیستی مرجان‌ها ایده کلی که اسفنج مصنوعی بود ارائه شد. در نهایت طرح‌های مختلفی از شکل صنعتی دستگاه آماده و آزمایش شد.
این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: در مطالعات صورت گرفته به صورت همزمان با مطالعات آزمایشگاهی، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای به جهت اطمینان از عملکرد دستگاه در محیط‌های جریان، موج و رسوبگذار بررسی شد.
وی سازمان حفاظت محیط زیست، سازمان سواحل، بنادر و دریانوردی کشور را از مخاطبان این طرح دانست و یادآور شد: این دستگاه نه تنها در مدیریت هیدرودینامیک محیط‌های دریایی مثمر ثمر عمل می‌کند بلکه می‌تواند در کنترل آلاینده‌های انباشته شده در محیط‌های مرجانی نیز موثر باشد به علاوه این روش در کاهش نرخ رسوبگذاری کانال‌های دسترسی بنادربه جهت افزایش ظرفیت کشتی‌های عبوری نیز می‌تواند گزینه مناسبی باشد.
به گفته این محقق از این دستگاه همچنین در جهت بهبود تبادل مومنتوم قائم در خلیج‌های بزرگ مقیاس که با مشکل گردش عمودی آب روبرو بوده و محیط زیست آنها در نتیجه انباشت طولانی مدت آلاینده‌ها در ستون آب آسیب دیده است نیز می‌توان استفاده کرد.
هاشم پور با بیان اینکه بنیاد علم ایران از این طرح حمایت کرده، گفت: تا کنون پنج مقاله در نشریات معتبر داخلی و خارجی و کنفرانسی ارائه شده و سه مقاله دیگر نیز در مرحله داوری قرار دارد. همچنین کلیه نتایج بخش‌های آزمایشگاهی و شبیه سازی‌های رایانه‌ای آن به صورت مقاله منتشر شده و یا در مسیر انتشار است.
وی کاهش هزینه‌های لایروبی با کمک افزایش نرخ انتقال رسوبات در کانال‌های دسترسی در مقایسه با استفاده مداوم از لایروبی‌ها، کاهش نرخ رسوب گذاری و تجمع آلاینده‌ها در میان کلونی‌های مرجانی را از مزیت‌های رقابتی این دستگاه نام برد.
طرح تحقیقاتی شبیه سازی عملکرد اسفنج های لوله ای و تاثیر آن بر هیدرودینامیک جریان و انتقال رسوب در محیط های دریایی با راهنمایی دکتر مرتضی کلاهدوزان عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه صنعتی امیرکبیر در این دانشگاه اجرایی شده است.
منبع : خبرگزاری ایرنا
