اطروحة دكتوراه في كلية الهندسة جامعة البصرة تناقش دراسة نظرية ومختبرية لأنتقال BTEXعبر المنطقة المشبعة وغير المشبعة من التربة

نوقشت اطروحة الدكتوراه للباحثة نبأ احمد عبيد في كلية الهندسة جامعة البصرة قسم الهندسة المدنية وتحت اشراف الاستاذ الدكتور هشام طه ياسين والاستاذ الدكتور علي حسن دهيم بعنوان دراسة نظرية ومختبرية لأنتقال BTEXعبر المنطقة المشبعة وغير المشبعة من التربة 
وتتضمن يُعَدّ تلوّث المياه الجوفية بمركّبات البنزين والتولوين والإيثيل بنزين والزايلينات (BTEX) أحد أهم الآثار البيئية المصاحبة لتسرّب المشتقات النفطية، حيث يتحدد مصير هذه المركّبات من خلال تفاعل معقّد بين جريان المياه الجوفية، وانتقال الملوث في الأوساط المسامية، وعمليات الامتزاز في كلٍّ من الطبقة المشبعة وغير المشبعة. تهدف هذه الأطروحة إلى بناء فهم متكامل لسلوك انتقال واحتجاز BTEX في تربة رملية وتربة رملية مزيجية تحت شروط هيدروليكية مضبوطة، وذلك بالجمع بين تجارب حوض رملي ثلاثي الأبعاد ومحاكاة عددية باستخدام برنامج COMSOL Multiphysics.
 
تم إنشاء نموذج مختبري لحوض زجاجي مستطيل مملوء بتربة متجانسة من نوع الرمل أو الرملية المزيجية، مع حوضين للماء عند المنبع والمصب للحفاظ على تدرج هيدروليكي ثابت. حُقِن محلولBTEX من نقطة محددة داخل الطبقة المشبعة، وتمّ سحب عينات ماء وتربة من مواقع متعددة طوليًا وعرضيًا وعموديًا خلال فترة 30 يومًا. مثّلت منحنيات الاختراق لعينات الماء في الطبقة المشبعة صورة تفصيلية لتطور البلوم المذاب، في حين وفّرت قياسات الكتلة الممتزّة في عينات التربة (عند الحافة الشعرية وفي المنطقة غير المشبعة العليا) معلومات مباشرة عن ديناميكية التخزين في الطور الصلب. كما أُجريت تجارب مستقلة لتتبّع الملوّث (Tracer) ولمنحنيات الامتزاز للإسهام في تقدير معاملات الانتشار والامتزاز عند التوازن.
 
تم بناء النموذج العددي في COMSOL باستخدام صياغة للجريان في الأوساط المسامية مقترنة بمعادلة انتقال تفاعلي لمركّبات BTEX. جرت معايرة مجموعة محددة من المعاملات الرئيسة (معامل توزيع أحجام المسام φ، التشتت الطولي αL، ومعامل الانتشار/التشتت الفعّال (D بطريقة المربعات الصغرى، بالاعتماد على جزء من البيانات التجريبية، بينما استُخدِم الجزء الآخر في خطوة التحقق من دقة النموذج. أظهرت النتائج أن النموذج المُعايَر أعاد تمثيل الأنماط المكانية والزمانية الرئيسة لتراكيز BTEX في الماء والتربة، ولنوعَي التربة، وتحت تدرّجات هيدروليكية مختلفة.
 
أوضحت النتائج أن البلوم الملوث يكون ممدودًا بقوة في الاتجاه الطولي، وضيقًا نسبيًا في الاتجاه العرضي، مع بنية رأسية واضحة: لبّ مشبع عالي التركيز، منطقة حافة شعرية فعّالة من ناحية الامتزاز، ومنطقة غير مشبعة علوية متأثرة بدرجة محدودة خلال زمن التجربة. كما بيّنت المقارنة أن التربة الرملية المزيجية تمتلك قدرة أكبر على الامتزاز والتباطؤ من التربة الرملية، مما يؤدي إلى تراكم كتلة أكبر من BTEX في الطور الصلب وتراكيز مذابة أقل في الماء. وعلى مستوى المركّبات، ظهر ترتيب ثابت تميّز فيه البنزين بأعلى حركة وأقل تخفيف، يليه التولوين ثم الإيثيل بنزين، في حين مثّل الزايلين أكثر المركّبات تباطؤًا وضيقًا في الانتشار الجانبي.
 
بصورة عامة، توفّر هذه الدراسة التجريبية–العددية صورة متماسكة فيزيائيًا لسلوك انتقال BTEX في الأوساط المسامية ذات الإشباع المتغيّر، وتبرز الدور المشترك لقوام التربة وسرعة الجريان والموقع العرضي في تحديد أماكن تخزين الكتلة الملوِّثة؛ سواء في المياه الجوفية أو في الحافة الشعرية أو في المنطقة غير المشبعة. وتعدّ هذه النتائج ذات أهمية مباشرة في تقييم وإدارة تلوّث BTEX في مواقع تداول الوقود والمنشآت النفطية في البيئات الرملية وشبه الجافة.