استحصال آب اتمسفری

فرمت: PPT تعداد صفحات: 28

مقدمه:

براساس محاسبات انجام گرفته از سوی سازمان ملل متحد، در سراسر جهان به ویژه در کشورهای حال توسعه تقریبا 1/2 میلیارد نفر از نعمت آب آشامیدنی سالم بی بهره اند. در مناطق خوش آب و هوا و پرآب بیشتر مردم به مقدار زیادی آب دسترسی دارند و شاید به همین دلیل قادر به درك این موضوع نیستند که در یک منطقه خشک حتی نیم لیتر آب روزانه داراي چه اهمیتی می باشد.

در چرخه  هیدرولوژیکی، تمام بخار آب ناشی از تابش انرژی خورشید، به نزولات تبدیل نمی شود بلکه بخشی از بخار آب به دلیل پایین بودن تراکم به بارش تبدیل نگردیده و به صورت مرئی و یا نامرئی در فضا پراکنده می شود. حال مسئله مهم این است که چگونه می توان این نیروي بالقوه را به فعل درآورد.

مفاهیم اولیه (ترکیبات جو و داده های هواشناسی)

بخار آب: در مقیاس جهانی به طور میانگین یک درصد حجم جو زمین را بخار آب تشکیل می دهد. بخار آب عمدتا در لایه هايی پایین جو متمرکز می باشد  با افزایش ارتفاع، به شدت از میزان آن کاسته می شود.

بالا بودن مقدار بخار آب در نزدیکی سطح زمین دارای دو علت اصلی بوده که عبارتند از:

1. به دلیل وجود دریا و اقیانوس ها که منبع اصلی تامین بخار آب است
2. سرد بودن لایه های فوقانی جو که مانع از نفوذ و نگهداشت بخار آب می شوند.

آئروسل ها: آئروسل ها هم به عنوان هسته های میعان و هم هسته های یخ ساز، در تشکیل ابر نقش مهمی بازی می کنند. هسته های آئروسل ها می بایست داراي اندازه ای باشند که در واکنش ها شرکت کنند

الف) هسته های اتیکن Aitken Nuclei: با اندازه کمتر از 0/1 میکرون می تواند می توانند جامد یا مایع باشند

ب) بزرگ هسته ها large Nuclei: با اندازه 0/1 تا 1 میکرون شامل ذرات سولفات آمونیوم اند که به ویژه در نواحی صنعتی یافت می شوند.

ج) غول هسته ها Giant Nuclei: با اندازه بیشتر از 1 میکرون که بیشتر نواحی صنعتی منبع آنها هستند. در حالی که هوا در حال سرد شدن، اشباع شود غول هسته ها نخستین چیزهایی اند که به عنوان هسته های میعان عمل می کنند.

♦ رطوبت: فرآیندهایی که معمولاَ هواي مرطوب از طریق بخار آب در جو شکل می گیرند، عبارتند از:

• تبخیر و تعرق
• ظرفیت: حداکثر بخار آبی که هوا در دماي معینی می تواند دارا باشد به عنوان ظرفیت هوا نامیده می شود
• اشباع: اشباع عبارت است از حداکثر ظرفیت رطوبت هوا در دمای معین
• نقطه شبنم: دمایی است که در آن هوا به حد اشباع می رسد
• رطوبت نسبی: به عبارت دیگر نسبت جرم بخار آب موجود در هر حجمی از هوا به جرم بخار آب موجود در همان حجم هوا را در حالت اشباع، رطوبت نسبی می گویند.

♦ فشار بخار آب

• تراکم: تبدیل بخار آب به حالت جامد یا مایع در هوا را تراکم می گویند.
• شبنم: شبنم رطوبتی است متراکم که به صورت قطراتی روي اشیاء و سطوح مختلف مشاهده می گردد.
• مه: تراکم حاصل از سرد شدن ذرات بخار آب در نزدیکی سطح زمین که بصورت ذرات معلق در فضای سطحی مشاهده می گردند مه نامیده می شود.
• مه یخ زده: در برخورد قطرات ریز یک توده هواي مه دار با اشیاء جامدي که دارای دمای زیر نقطه انجمادند، ته نشینی از کریستال های یخ سفید و زبر تشکیل می شود که به آن مه یخ زده می گویند.

برانگیزش مصنوعی بارش از ابر: بطور کلی هر عملی که به طور مصنوعی باعث تحریک و تغییر در فرآیندهای درونی ابر شود، باروری ابر نامیده شده و امکان دارد به روش های گوناگون انجام شود. از جمله روشهای باروری ابرها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده از شبکه ژنراتورهای زمینی
• اجرای عملیات با هواپیما
• استفاده از ژنراتورهای تزریق هواپیمایی
• استفاده از مواد پیروتکنیک
• سیستم پرتاب راکت (پرتاب بلورهای دی اکسید کربن جامد – استفاده از بلورهای یدید نقره)

بطور کلی تجربه باروری ابرها در 24 کشور در سطح جهان نشان داده که باروری ابرها می توان مقدار باران را بین 10 تا 25 درصد افزایش و خسارات ناشی از تگرگ را بین 30 تا 70 درصد کاهش دهد.

آب های اتمسفری:

مه: تراکم حاصل از سرد شدن ذرات بخار آب در نزدیکی سطح زمین که بصورت ذرات معلق در فضای سطحی مشاهده می گردند مه نامیده می شود. فرآیند سرد شدن اغلب به دلیل سرد شدن تابشی زمین است، مخصوصاَ در شب هایی که آسمان صاف است و بادها ضعیف اند. مه ها بر روی خشکی و همچنین بر روی دریا تشکیل می گردند. معمولا مه های خشکی در فصل پاییز و زمستان ولی مه های دریایی در بهار و تابستان تشکیل می شود. رطوبت نسبی به چهار طریق متراکم شده و مه ایجاد می گردد:

1. افزایش بخار آب در حجم هوای فضای محل
2. سرد شدن هوا در تماس با سطح سردتر
3. سرد شدن هوای سطح زمین به وسیله تابش زمینی
4. سرد شدن به دلیل صعود جریان های هوا

استحصال آب از مه و رطوبت هوا

تاریخچه: مشاهده گیاهانی که به طور طبیعی، رطوبت هوا را به صورت شبنم بر روی برگ های خود ظاهر می کردند و یا در زمان مه های غلیظ، باریکه ای از جریان آب بر روی تنه آنها قابل مشاهده بود، امکان پذیری تهیه آب از مه و هوای مرطوب را در اذهان قوت می بخشید.

جمع آوری مه توسط گیاهان و انجام آزمایشات علمی و تجربی روی رابطه ریزش و پوشش گیاهی از اواخر قرن 18 شروع شده است. از طرف دیگر جمع آوری مه های وزشی توسط جمع کننده های مصنوعی ساخت بشر یک زمینه نسبتا جدید تحقیقات را ایجاد کرده است. در جاهائی که تهیه آب به مقادیر کم، حتی با هزینه زیاد توجیه پذیر است، طراحی و ساخت دستگاه هایی که با مصرف انرژی، یک سیستم خنک کننده ایجاد و با استخراج رطوبت از هوا و تراکم آن به آب، مقادیری آب شیرین تولید می کند، عملا رایج گردیده است.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ مدیریت کیفیت منابع آب

⇐ تعاریف، شاخص ها و خصوصیات کیفی آب

⇐ اثرات آلاینده های اتمسفری بر گیاهان

⇐ اثر گلخانه ای و تخریب لایه ازن استراتوسفر