نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

• نیکو حمزه پور

گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه

چکیده

ذرات گردوغبار معدنی نقش مهمی در تشکیل هسته‌های یخی و درنهایت میزان بارندگی بخصوص در عرض‌های میانی دارند. ازاین‌رو درک نقش هر یک از اجزای تشکیل‌دهنده گردوغبار و میزان مشارکت آن‌ها در فعالیت هسته‌زایی یخ (INA) در ابرها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. لذا اهداف تحقیق حاضر عبارت از 1- مقایسه INA در اندازه شن با بخش سیلت-رس و 2- تعیین نقش کربنات‌های موجود در خاک‌ها در دمای تشکیل ابر (Thet) و در درصد هسته‌زایی ناهمگن (Fhet) بودند. بدین منظور 16 نمونه خاک و گردغبار از اراضی حساس به فرسایش بادی که در نتیجه پسروی دریاچه ارومیه برجای مانده‌اند، تهیه شدند. ذرات شن از بخش سیلت-رس توسط الک 50 میکرومتر جداسازی شد. سپس در هر نمونه و هر اندازه ذرات، حذف کربنات‌ها و املاح محلول صورت گرفت و INA نمونه‌ها به روش انجماد غوطه‌وری تعیین شد. از طیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) برای تعیین نوع کربنات‌ها در نمونه‌های طبیعی و تأیید حذف باندهای مربوطه در نمونه‌های فاقد کربنات‌ها استفاده شد. نتایج نشان داد که در اغلب نمونه‌ها، ذرات سیلت-رس، INA بالاتری نسبت به ذرات شن دارند. این امر می‌تواند ناشی از اندازه کوچکتر و سطح ویژه بالاتر آنها و در نتیجه وجود جایگاه‌های فعال بیشتر در هسته‌زایی یخ باشد. در نمونه‌های حذف کربنات، به استثنای نمونه با میزان کربنات و نمک اندک، پارامترهای Thet و Fhet افزایش داشتند. میانگین افزایش Thet و Fhet در جز شن به ترتیب 7/0 درجه کلوین و 9 % و در جز سیلت-رس 1 درجه کلوین و 15 % به دست آمد. بالاترین افزایش در Thet در هر دو اندازه ذرات، در نمونه‌های D4 و S5 با میزان کربنات معادل 43 % و کانی غالب آراگونیت و 41 % و کانی غالب کلسیت مشاهده شد که نسبت به نمونه طبیعی، به ترتیب افزایشی معادل 5/2 و 3/3 درجه کلوین داشتند. با این حال بالاترین افزایش در Fhet، مربوط به نمونه‌های D1 تا D4 بود که نمونه‌های غنی از کانی آراگونیت بودند. بنابراین به نظر می‌رسد فراوانی کانی آراگونیت در نمونه‌های مورد مطالعه، از عوامل مهم در کاهش INA توسط نمونه‌های گردوغبار حاصل از سطوح برجای مانده از پسروی دریاچه ارومیه باشد.

کلیدواژه‌ها

• آراگونیت
• درصد هسته‌زایی ناهمگن
• دمای هسته‌زایی ناهمگن
• کلسیت
• مادون قرمز تبدیل فوریه

عنوان مقاله [English]

The Comparison of ice nucleation ability of sand with silt-clay fraction of mineral particles and the role of carbonate coatings in ice formation temperature

نویسنده [English]

• Nikou Hamzehpour

Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, ,

چکیده [English]

For this purpose, sixteen soil and dust samples were collected from highly sensitive playa surfaces which are exposed to wind erosion as a consequence of Lake Urmia (LU) recession. The sand particles were separated from the silt-clay section by a 50 μm sieve. Then, carbonates and soluble solutes were removed in each sample and each particle size, and the nucleation activity of the samples was determined by immersion freezing method. Fourier transform infrared spectrum (FTIR) was used to determine both the type of carbonates in natural samples and to confirm the removal of the corresponding bands in carbonate-removed samples. The results showed that in most samples, silt-clay particles have stronger nucleation activity than sand particles. This could be due to their smaller size with higher specific surface area which lead to the presence of more active sites in ice nucleation. The comparison of carbonate removal samples with soluble solute removal samples showed that although solute washing from the samples alone increases the ice nucleation activity, this change is more significant in the carbonate removal samples. Thet and Fhet parameters increased in carbonate removal samples, except for the sample with low carbonate and salt content. The average increase of Thet and Fhet in the sand component was 0.7 Kelvin and 9%, and in the silt-clay component was 1 Kelvin and 15%, respectively. The highest increase in Thet after carbonate removal in both particle sizes was observed in D4 and S5 samples with carbonate content of 0.43% and aragonite as dominant mineral in D4 and 0.41% and the dominant mineral of calcite in S5. The increase in Thet in comparison to the natural samples was 3.2 Kelvin in D4 and 3.3 Kelvin in S5. However, the highest increase in Fhet was related to samples D1 to D4, which were rich in aragonite mineral. Therefore, it seems that the abundance of aragonite mineral in the studied samples is one of the important factors in reducing the ice nucleation activity of dust samples originated from the LU playa surfaces.

کلیدواژه‌ها [English]

• aragonite
• heterogeneous ice nucleation fraction
• heterogeneous ice nucleation temperature
• calcite
• Fourier transform infrared