۱ فصل اول مقدمه و کلیات ۱-۱ ...

دانلود رایگان پایان نامه

عنوان : بررسی مصرف انرژی و آلودگی‌های زیست‏محیطی درتولید شکر استان خوزستان

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد

عنوان : بررسی مصرف انرژی و آلودگی‌های زیست ‏محیطی درتولید شکر استان خوزستان

۱           فصل اول

مقدمه و کلیات

۱-۱    مقدمه

با رشد روز افزون جمعیت جهان و بالا رفتن سطح زندگی و تمایل به سمت مصرف بیشتر، نیاز به مواد غذایی در حال افزایش است. نقش و اهمیت بخش کشاورزی به عنوان مهمترین بخش در تامین مواد غذایی به خوبی روشن می‌باشد. تامین نیاز غذایی و سایر احتیاجات این جمعیت در حال رشد سریع، فقط از طریق افزایش تولید محصولات در واحد سطح و واحد زمان امکان‌پذیر خواهد بود و رسیدن به این هدف نیاز به مدیریت و برنامه ریزی دقیق دارد.
امروزه بخش کشاورزی به منظور پاسخ‏گویی به نیاز غذا برای جمعیت رو به رشد کره زمین و فراهم کردن مواد غذایی کافی و مناسب، به میزان زیادی وابسته به مصرف انرژی[۱] می‏باشد. توجه به منابع طبیعی محدود و اثرات سوء ناشی از عدم استفاده نامناسب از منابع مختلف انرژی روی سلامتی انسان و محیط زیست، لزوم بررسی الگوهای مصرف انرژی را در بخش کشاورزی حیاتی ساخته است (هاتریلی[۲] و همکاران ۲۰۰۵). با توجه به بحران انرژی و انتشار گازهای گلخانه‎ای ناشی از مصرف بی‏‏‏‏‏رویه سوخت‏های فسیلی تمام تلاش‏ها بر آن است که مصرف انرژی تا حد امکان کاهش یابد. بخش کشاورزی نیز از این موضوع مستثنی نیست. اکثر کشورهای پیشرفته و در حال توسعه، انرژی وارد شده در واحد سطح برای تولید محصولات مختلف کشاورزی را بررسی و با محاسبه شاخص کارایی انرژی سعی کرده ‏اند سیستم کشاورزی خود را از نظر مصرف انرژی بهینه کنند (نصیری و همکاران، ۱۳۸۷). بخش کشاورزی هر چند در مقایسه با صنعت به لحاظ مصرف انرژی سهم کمتری در کل انرژی کشور دارد، ولی با اندکی تامل و دقت مشخص می‏شود که میزان انرژی‏های ورودی در آن بسیار بالا و چشمگیر بوده و به دلیل فراوانی و ارزان بودن نسبی انرژی در ایران متاسفانه توجه چندانی به استفاده بهینه از آن نمی‎شود (محمدیان‏صبور، ۱۳۸۶؛ قاسمی کردخیلی و همکاران، ۱۳۹۲).
نظر به اینکه بخش کشاورزی از یک طرف با محدودیت منابع تولید روبرو بوده و از سوی دیگر تامین کننده امنیت غذایی جمعیت در حال رشد می‏باشد، باید تعادل و توازنی بین جریان برداشت و بهره‏برداری از منابع تولید و مقدار تولید محصولات کشاورزی ایجاد شود. در واقع روند استفاده از منابع تولید باید به گونه‏ای باشد که علاوه بر رفع نیازهای غذایی نسل کنونی، امنیت غذایی نسل آینده نیز تهدید نشود. این مسئله مبنای آنچه را امروزه به آن کشاورزی پایدار گفته می‏شود، تشکیل می‏دهد.
افزایش انتشار گازهای گلخانه‏ای در جهان ناشی از مصرف بی‏رویه انواع مختلف حامل‏های انرژی است. این مسئله سبب بروز پیامدهای منفی برای محیط زیست از جمله گرمایش جهانی شده و اثرات زیست محیطی زیادی بر مناطق مختلف داشته است. آثار سوء این پدیده به ویژه در نواحی گرمسیر و نیمه گرمسیر، نظیر ایران نمود بیشتری دارد، مواردی چون گسترش نواحی بیابانی، افزایش نیاز به آب برای کشاورزی و افزونی برخی بیماری‏ها، از جمله پیامدهای زیست‏محیطی آن است (شاه‏حسینی، ۱۳۸۹). اکسیدهای‏گوگرد (SO_x)،‏ اکسیدهای‏نیتروژن (NO_x)،‏‏‏ مونواکسیدکربن ‏(CO)، ذرات‏معلق ‏(PM)،‏ هیدروکربن‏ها (HC) و دی‌اکسیدکربن (CO₂) از جمله گازهای آلاینده و گلخانه‏ای هستند که در اثر فعالیت‏های بخش انرژی به‏ویژه احتراق سوخت‏های هیدروکربنی به جو راه می‏یابند. گازهای گلخانه‏ای مانند CO₂ سبب بروز پدیده تغییر آب و هوا و گرمایش جهانی شده و از بعد جهانی حائز اهمیت می‏باشند. در صورتی که گازهای آلاینده‏ای مانند NO_x، SO_x و COسبب بارش باران‏های اسیدی، بروز مخاطرات بهداشتی و سلامتی برای انسان و سایر موجودات گردیده و عمدتا از دیدگاه منطقه‏ای و ملی مورد توجه قرار می‏گیرند (بی‏نام، ۱۳۹۱).
کشاورزی بزرگترین و قدیمی‏ترین صنعت جهان است. تولید، فرآوری و توزیع مواد غذایی همگی محیط زیست را تغییر می‏دهند. به دلیل عظمت و وسعت این صنعت اثرات آن بر محیط زیست غیر قابل اجتناب بوده و می‏تواند جنبه‏ه ای مثبت و یا منفی داشته باشد. برای مثال علف‌کش‏ها و آفت‏کش‏های جدید در کوتاه مدت انقلابی در کشاورزی

مطلب دیگر :

https://urlscan.io/result/0f6382c5-790a-4da4-a958-99407d67dd2e/

 بوجود آورده‏اند. اما در دوره‏های طولانی اثرات نامطلوب بر محیط زیست ثابت شده است. کشاورزی دارای اثرات اولیه و ثانویه بر محیط زیست بوده که اثرات اولیه آن تاثیراتی است که در محل کشاورزی به‏وقوع می‏پیوندد و اثرات ثانویه در محل صورت نگرفته بلکه توسط باد و جریان‏های سطحی یا زیرزمینی آب بر محیط وارد می‏گردد که اثرات کشاورزی شامل سه گروه محلی، منطقه‏ای و جهانی است. اثرات محلی در مکان‏هایی که کشاورزی انجام می‏گیرد، بوجود می‏آید و شامل فرسایش، از دست رفتن خاک و افزایش رسوبات در رودخانه‏های محلی می‏باشند. اثرات منطقه‏ای از ترکیبی عملیات کشاورزی در مناطق بزرگ ناشی می‏شود که شامل به‏وجود آمدن بیابان‏ها، آلودگی در مقیاس زیاد، افزایش رسوبات در رودخانه‏های اصلی و دهانه رودخانه‏ها و تغییرات در حاصلخیزی شیمیایی خاک‏ها در مناطق بزرگ می‏باشند. اثرات جهانی آنهایی‏اند که باعث تغییرات اقلیمی و نیز تغییرات وسیع بالقوه در چرخه‏های شیمیایی می‏گردند. مشکلات اصلی ناشی از کشاورزی در زمینه مسائل زیست‏محیطی شامل جنگل‏زدایی، کویرزدایی، فرسایش خاک، چرای مفرط، تخریب منابع آبی، تجمع فلزات سنگین، ترکیبات آلی سمی، آلودگی آب و رشد بیش از حد جلبک‏ها می‏باشند (پاینده،۱۳۸۰).

۱-۲   اهمیت شکر

نیشکر از مهمترین گیاهان قندی جهان بوده که از پتانسیل تولید شکر بالا و به مقدار زیاد در واحد سطح زمین را داراست و با داشتن مسیر فتوسنتزی C₄، سرعت رشد بیشتر از ۴۰ گرم در مترمربع در روز را دارد (خواجه پور، ۱۳۷۷). نیشکر خاص مناطق گرمسیری بوده که مقدار قند نیشکر اغلب در حد ۱۲-۱۰ درصد و در مواردی تا ۱۷ درصد می‏باشد (مصباحی، ۱۳۸۵).
شکر به عنوان ماده غذایی انرژی‌زا تنها ماده غذایی است که به طور خالص می‌توان آن‏را تولید کرد و با توجه به ارزانی این منبع تامین انرژی در مقایسه با سایر مواد غذایی، تقاضا برای مصرف آن در ایران و سایر کشورهای در حال توسعه روبه افزایش است و در زمره یکی از کالاهای استراتژیک همواره مورد توجه و حمایت دولت‌ها می‏باشد. قیمت بسیار ارزان شکر در مقایسه با مقدار کالری که ایجاد می‏نماید این کالا را به منبع اساسی تأمین انرژی جامعه‏های فقیر مبدل ساخته است. از طرفی دیگر شکر برای بعضی از کشورهای صادر کننده مانند کشور کوبا به عنوان مهم‏ترین منبع تامین درآمد ارزی محسوب می‏گردد (سیفی‏پور، ۱۳۹۰). حدود ۶۰ درصد قند تولیدی جهان از نیشکر و مابقی از چغندرقند تامین می‌شود. تولید جهانی شکر در سال ۱۹۸۴ معادل ۱۳۲۰ هزار تن بوده و در سال ۲۰۰۰ به ۶۷۶۷ هزار تن افزایش یافت که از این میزان ۳۹۴۵ هزار تن آن مربوط به چغندر و۲۸۲۲ هزار تن دیگر از نیشکر استخراج شده بود و در سال ۲۰۱۳ تولید جهانی شکر به ۱۸۱۰۰۰ هزار تن شکر خام رسید (بی‏نام، ب، ۱۳۹۲). نقش شکر به‌عنوان یکی از عمده‌ترین محصولات کشاورزی در تجارت جهانی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این محصول در ۶۹ کشور گرم استوایی و نیمه گرم تا مدار ۳۲ درجه زیر کشت قرار دارد (بهادری و کلاه‌چی، ۱۳۸۸).

۱-۳  عملیات مختلف سیستم تولید شکر در استان خوزستان

این عملیات‏ شامل عملیات آب‏شویی، عملیات قبل از تسطیح، عملیات تسطیح و خاک‏ورزی، عملیات کاشت، عملیات داشت مزارع و عملیات برداشت مزارع و انتقال به کارخانه و مراحل آسیاب و عصاره‏گیری و سیستم پالایش در کارخانه تولید شکر می‏باشد در عملیات آب‏شویی توسط بیل مکانیکی یا بلدوزر ۶D و یا گریدر ۱۶G اقدام به حوضچه‏سازی مزارع می‏کنند. پس از حوضچه‏سازی عملیات آب‏شویی به دو صورت پیوسته و منقطع انجام می‏شود. عملیات قبل از تسطیح شامل تخریب برم با بلدوزر یا گریدر، دیسک‏زنی اولیه با دیسک ۲۴پره در دو نوبت و ماله اولیه ۵/۳ متری با تراکتور ۱۱۰ اسب بخار در دو مرحله انجام می‏شود و زمین برای تسطیح با اسکریپر آماده می‏شود (راهدار، ۱۳۸۳). عملیات تسطیح با بهره گرفتن از اسکریپرهای لیزری ونگارد[۳] با ظرفیت مزرعه‏ای ۵/۰ هکتار در ساعت انجام می‏شود. پس از تسطیح عملیات خاک‏ورزی با گاوآهن برگردان‏دار انجام می‏شود. سپس عملیات شیارزنی با بهره گرفتن از بلدوزر ۸ Dیا تراکتور ۲۰۰ اسب بخار و زیرشکن سه شاخه انجام می‏گیرد. پس از آن عملیات دیسک ثانویه در عمق ۳۰ سانتی‏متری خاک سطحی با بهره گرفتن از دیسک‏های ۲۴ یا ۳۶ یا ۴۴ پره ۲۸ اینچ با تراکتور ۲۰۰ اسب بخار یا بلدوزر ۶ Dدر دو نوبت انجام می‏شود. ماله ثانویه آخرین عملیات بعد از تسطیح بوده که این عملیات در دو نوبت با ماله ۵ متری و تراکتور ۲۰۰ اسب بخار با ظرفیت مزرعه‏ای ۲/۱ تا ۵/۱ هکتار در ساعت انجام می‏شود (زارعی‏شهامت، ۱۳۸۹). در عملیات کاشت جویچه‏هایی به فاصله ۱۸۳ سانتی‏متری از هم و عمق ۱۰ الی ۱۵ سانتی‏متری ایجاد می‏گردد. در کف جویچه‏ها دو جویچه کوچک به فاصله ۴۰ تا ۴۵ سانتی متر از هم جهت قرار گرفتن قلمه‏ها ایجاد می‏شود. این عملیات با بهره گرفتن از بلدوزر ۶ Dیا تراکتورهایی با قدرت ۱۱۰ اسب بخار با فاروئرهایی دو ردیفه انجام می‏گردد. ظرفیت مزرعه‏ای این عملیات بسته به نوع دستگاه از ۸/۰ تا ۴/۱ هکتار در ساعت می‏باشد. ‏آخرین عملیات تهیه زمین قبل از کاشت عملیات کودپاشی است. پس از کودپاشی عملیات کشت صورت می‏گیرد. میزان قلمه‏ریزی در کشت دستی حدود ۵/۶ تا ۷ تن در هکتار و میزان ریزش در کشت ماشینی ۵/۸ تا ۹ تن در هکتار است (سراغی، ۱۳۸۵). بعد از کشت مزرعه باید روی قلمه پوشانده شود. در این مرحله ۳ تا ۵ سانتی‏متر خاک روی قلمه ریخته می‏شود. پس از پوشش قلمه‏ها باید سمپاشی پیش رویشی صورت گیرد. سمی که در این مرحله انجام می‏گیرد آترازین با ماده مؤثر ۸۰ درصد به مقدار ۵ کیلوگرم در هکتار بوده که در ۲۰۰ لیتر آب محلول می‏گردد (پورآذر و همکاران، ۱۳۸۵). بعد از سمپاشی پیش رویشی بلافاصله آبیاری اولیه صورت می‏گیرد. دومین آبیاری نیز به‏ دلیل ارتباط نحوه و زمان آن با سله بستن خاک از حساسیتی ویژه برخوردار است. از دیگر عملیات زمان داشت عملیات واکاری است. روی پشته بردن مزارع یا هیلینگ آپ[۴] عملیات بعدی است. پس از آن دفع علف‏های هرز به صورت اعمال سم در آب آبیاری یا هربیگیشن[۵] با سمپاشی در ۴ تا ۵ هفته پس از کشت با مخلوطی از آمیترین + توفوردی یا آترازین + توفوردی انجام می‏شود و بر حسب وضعیت رشد علف‏ها از غلظت (دز)[۶] ۱ تا ۲ درصد آن استفاده می‏شود. چنانچه تراکم علف‏های هزر زیاد نباشد سمپاشی دستی به صورت موضعی انجام می‏گیرد که ظرفیت کاری یک کارگر سمپاش به طور متوسط ۵۶/۰ هکتار در روز است. یکی دیگر از عملیات داشت وجین است که مبادرت به علف کنی می‏کنند. معمولا هر کارگر در روز می‏تواند ۱۳/۰ هکتار علف هرز باریک برگ یا ۱۸/۰ هکتار علف هرز پهن برگ و به طور متوسط ۱۶/۰ هکتار علف مخلوط را وجین کند (راهدار، ۱۳۸۳).