ازن و قابليت های آن:
ازن را همه به عنوان ماده ای که در بالای جو زمين انباشته شده و لايه محافظی در مقابل اشعه زيان آور ماوراء بنفش خورشيد است، می شناسند . ازن (O3)، آلوتروپ سه اتمی اکسيژن يا « اکسيژن فعال» ، يکی از اجزاء طبيعی هوايی است که ما هر روزه تنفس میکنيم. اين گاز زمانی تشکيل میگردد که مولکول های O2 توسط پرتودهی فرا بنفش خورشيد و يا قوس الکتريکی به دو اتم اکسيژن تفکيک میشود. اتم های آزاد در گروه های سه اتمی ترکيب مجدد شده و ازن را به وجود میآورند. ازن اکسيد کننده ای قوی و در عين حال ناپايدار به شمار می رود. گاز ازن به دليل کوتاهی نيمه عمر، قابل ذخيره کردن در مخازن نمیباشد. از اين رو استفاده از ازن منوط به توليد آن در محل مصرف میباشد .
ازن سبب اکسيد شدن مواد ارگانيکی خاک و بقايای گياهی و در نتيجه سبب رها شدن و پخش مواد غذايي مورد نياز گياه میگردد. اکسيد شدن مواد ارگانيکی روی ذرات رس سبب تغييراتی در سطوح اين ذرات و جمع شدن آن ها شده، در نتيجه سبب افزايش نفوذپذيری خاک و مانع از پراکندگی ذرات و بالطبع کاهش نفوذ پذيری مي گردد. همچنين عمل ازن زنی به آب ، سبب تجمع اسيد نيتريک(HNO3) که منبعی از نيتروژن است، برای گياهان می گردد.
نقش ازن در تصفيه آب و خاک و همچنين پساب به عنوان يک عامل اکسيد کننده و يک ترکيب ميکروب کش حائز اهميت بوده و دارای دو خاصيت بسيار مهم در ارتباط با محيط اطراف خود میباشد.
فواید ازن:
1- قدرت گندزدايی بالا :
تحقيقات نشان می دهد که گندزدايی توسط ازن حاصل اثر مستقيم آن بر باکتری ها و تجزيه ديواره سلولی باکتری ها میباشد،که از اين نظر با مکانيسم عمل کلر در فرآيند گندزدايی متفاوت است. باتوجه به قدرت بالای گندزدايی ازن در مقايسه با ساير گندزداها زمان کمتری جهت تکميل فرآيند گندزدايی مورد نياز میباشد. بررسی ها همچنين بيانگر توانايی بيشتر ازن در از بين بردن ويروس ها در مقايسه با ساير گندزداها است.
2- ازن به عنوان اکسيد کننده قوی :
با توجه به خاصيت الکترون کشندگی اکسيژن، ازن تمايل بسيار زيادی به کاهش عدد اکسايش يکی از اکسيژن های خود دارد. می توان گفت ازن اکسيدکننده ای بسيار قوی است، به طوری که پتانسيل کاهش آن رقم بالای mv 07/2 است. قدرت اين اکسيدکننده در شفاف سازی محيطی با کيفيت بالا فوق العاده با اهميت و مهم است. ازن مواد معدنی را به طور کامل اکسيد نموده و موجب ته نشينی و حذف آن ها میگردد. ازن در بر طرف نمودن ترکيبات آلی و رنگی، اهمیت دارد، به طوري که به عنوان يک جلا دهنده مناسب برای سطوح مختلف و حذف کننده کدورت مواد آب کاربردهای فراوانی دارد. ازن همچنين قادر است ترکيبات فنوليک و ديگر ترکيبات و ميکروارگانيسم های مولد بيماری را در خاک از بين ببرد و محيطی فرح بخش با قابليت بالا جهت تنفس به وجود آورد. ازن تمايل بسياری به واکنش با ترکيبات غير اشباعی يعنی ترکيباتی که دارای پيوندهای دوگانه و سه گانه هستند دارد. از جمله می توان به پيوندهای C=C ، C=N و N=N اشاره کرد. با توجه به اين ويژگی، ازن توانايی فوق العاده ای در اکسيد کردن چربی ها دارد.
قابليت ازن در اکسيدکنندگی به همين جا ختم نمی شود، بلکه ترکيبات ساده قابل اکسايش از قبيل S-2 (مانند ترکيب ( ) را به گونه هايی با عدد اکسايش بالاتر مانند و تبديل می کند . اکسايش اين ترکيبات به حدی راحت است که به محض تماس ازن شروع به اکسيد شدن می کنند و واکنش آن ها از لحاظ سينتيکی با سرعت بالايی رخ می دهد.
کاربردی های ازن : ازن به عنوان يک اکسنده بسيار قوی، قابليت های زيادی در مصارف صنعتی و خانگی دارد و اثرات زيست محيطی زيان بار ندارد. از جمله کاربردهای آن می توان به موارد زير اشاره کرد :
1-تصفيه آب
2-تصفيه هوا
3-تصفيه فاضلاب
4-از بين برنده انگل خاک
5-استفاده در ضدعفونی سبزيجات و ميوه جات
6-کاربرد در انبارهای مرکبات، ميوه جات، غلات و دانه های خوراکی
7- استفاده به عنوان علفکش در کشاورزی
8-استفاده در آب استخر
9-ضد عفونی وسايل بيمارستانی
10 – بازيابی روغن های صنعتی
11- کاربرد در دامداریها و کشتارگاهها
12- استفاده در صنايع غذايی
13- استفاده در صنايع نساجی
14-استفاده در برج های خنککننده و چيلرها
15-رنگ سازی
16- تصفيه پساب کمپوست
کاربردهای ازن در کشاورزی:
ازن در کشاورزی پيشرفته امروزی، يک عامل حياتی و مفيد محسوب میگردد که دارای اثرات سود بخش زيادی میباشد. کاربردهای ازن در کشاورزی بسيار وسيع بوده که از آن جمله می توان به موارد زير اشاره نمود :
1- تصفيه آب زهکشی برایاستفاده دوباره کشاورزی
2- رفع آلودگی های خاک و جايگزين مناسب برای متيل برمايد
3- آزاد کردن اکسيژن در محيط ريشه
4- رفع اثر H2S و کاهش مصرف کود
5- رفع اثر عنصر سمی کلر بر گياهان
6- کنترل علف های هرز
7-کاهش pH آب
8- افزايش طول عمر نگهداری گل های زينتی
9- افزايش عملکرد محصولات
سابقه استفاده از ازن در کشاورزی
استفاده از ازن در کشاورزی بيشتر به دو دهه اخير مربوط می¬شود. حال آنکه استفاده از ازن در مقياس تجاری برای اولين بار در سال 1906 برای ضد عفونی آب آشاميدنی در شهر نايس (فرانسه) به وقوع پيوست .
پری ير ((pryor, 1996 پس از آزمايش های فراوان، به استفاده از ازن برای از بين بردن ارگانيسم¬های خاک و نیز از بين بردن عوامل بيماري زای خاک تأکيد نموده است.
ساندرمن ((sanderman , 1996 نيز به تغيير کيپسيدهای ويروس و حتی شکستن پروتئين با استفاده از ازن اشاره نموده است.
هرمانHerman, 2002) ) نيز به از بين رفتن باکتری های خاک در اثر تزريق ازن به داخل لوله های آبياری اشاره نموده است.
در سال 1992 کشور هلند استفاده از متيل برومايد را به عنوان ضد عفونی کننده خاک به دليل زيان های ناشی از آن بر روی اتمسفر ممنوع اعلام کرد و پس از آن نيز کشورهای دانمارک ، آلمان و سوئيس تصميم به انجام اين کار گرفتند. سميت اين ماده (MB) به حدی است که سازمان EPA (سازمان حفاظت از محيط زيست) آن را در کلاس 1 مواد سمی که کشنده ترين مواد است قرار دادند. اما اکنون پس از 60 سال استفاده از اين ماده، استفاده از آن در سرتاسر دنيا ممنوع شده و به عنوان بهترين جايگزين برای آن، از ازن نام برده می¬شود.
همچنين تحقيقات نشان می دهد که ازن باعث افزايش رشد و مقاومت گياهانی نظير گوجه فرنگی و توت فرنگی در مقابل بيماری ها در کاليفرنيا شده است.(alan prior (530) 758 – 5173 fax 758-5173) .
تحقيقات ديگر توسط ( Ted Rich and Knueve, 2002) نشان داد که آب بسياری از چاه¬ها در مناطق نزديک به مناطق شهری دارای سولفيد هيدروژن (H2S) است که اين ماده به نوبه خود سبب می شود که گياه از کودهای شيميايی به صورت کامل استفاده نکند و لذا مصرف کود بالا می رود. لذا پس از مصرف ازن در آب و اکسيد کردن گوگرد موجود در (H2S) ميزان کود مصرفی به ميزان 50 % کاهش يافت.
همچنين ازن قادر خواهد بود ميزان اکسيژن موجود در آب را افزايش داده و بدين وسيله از رشد باکتري های بی¬هوازی جلوگيری نمايد.
ضمن اينکه ازن قادر است که PH آب را نيز پائين آورد و با توجه به اينکه آب در بعضي مناطق كشور دارای PH بالايی می باشد سبب پائين¬آوردن آن می¬گردد.
همچنين در آزمايش¬های (Ted Rich and Knueve, 2002) شاهد افزايش عملکرد گوجه فرنگی به ميزان 3 برابر بوده ايم که رقم قابل توجهی می باشد (کشت هيدروپونيک) .
همچنين در يک کار تحقيقاتی وسيع که در کشور کره جنوبی انجام پذيرفته نتايج زير در نتيجه استفاده از گاز ازن برای ضدعفونی کردن 8 نوع خاک حاصل شده است Heryong jung et al,2007) ):
1- ميکروارگانيسم های مضر خاک بسيار به گاز ازن حساس و آسيب پذير هستند. نکته جالب آنکه بيشترين تلفات آن¬ها در 30 دقيقه نخست تزريق ازن به خاک صورت پذيرفته است.
2- رشد دوباره ميکروارگانيسم های مضر خاک بستگی به زمان تزريق اين گاز به داخل خاک دارد. هرچه اين زمان تزريق بيشتر باشد، رشد دوباره آن ها کمتر بوده است، به نحوی که نمونه¬ای که 360 دقيقه ازن به داخل آن تزريق شده بود نسبت به نمونه ای که فقط 60 دقيقه ازن به آن تزريق شده بود، با گذشت 4 هفته از تزريق شاهد رشد دوباره کمتری از اين ميکروارگانيسم¬های مضر بود.
در يک کار تحقيقاتی ديگر که با نظارت دکتر وسترهالد (Dr.Becky Westerhald) در سال های 1997 و 1998 در کاليفرنيای آمريکا صورت پذيرفت اثر گاز ازن را بر روی گوجه¬فرنگی و توت¬فرنگی و سيب¬زميني شيرين و چغندرقند و هويج و درختان ميوه از لحاظ افزايش عملکرد و کاهش عوامل بيماری¬زای خاک مورد تحقيق و بررسی قرار داد. نتايج حاصل، نشان از تأثير قابل ملاحظه اين گاز بر افزايش عملکرد و کاهش بيماری¬های خاک بود ، به نحوی که به طور مثال پس از تزريق ازن به خاک شاهد افزايش عملکرد گياه به ميزان 56% در سال 1997 و 2/44% در سال 1998 بر روی گوجه فرنگی بود. همچنين تلفيق گاز دی اکسيد کربن (CO2) با ازن (O3) تأثير بسيار خوبی بر کاهش بيماری های قارچی داخل خاک داشت. اثرات مشابهی در مورد بقیه گياهان نيز مشاهده شده است.
نتايج آزمايشگاهی آناليز شده از آزمايش ازن بر روی آب مصرفی در فضای سبز(چمن) در تگزاس آمريکا در سال 2004 حاکی از آن است که ازن سبب افزايش EC آب زهکشی و افزايش نيتروژن در آب زهکشی نمونه های آزمايشگاهی گردیده و کاهش PH آب در همان نمونه ها نيز مشاهده شده است.(Raub et al,2001) نيز گزارش شده است که PH کمتر و EC بالاتر در نمونه های ازن¬زنی شده مشاهده شده است. در نمونه¬هايي که با ازن آبياری شده اند ميزان کلروفيل نيز بيشتر بوده است و از آنجا که میزان کلروفيل مدرک و دليل خوبی بر سلامتی عمومی گياه است می توان استنباط نمود که ازن اثر بسيار موثری بر روی سلامت گياه دارد. همچنين در اين تحقيق ثابت شده است که ميزان مواد ارگانيکی خاک تغيير زيادی نکرده بود که با نتايج ( Roub et al,2001) نيز مطابقت می¬کرد.
همچنين در کشورهای پيشرفته از اين گاز به منظور ضدعفونی و استفاده دوباره از فاضلاب¬های شهری و کشاورزی استفاده وسيعی می¬شود.
مزايای استفاده از ازن در آب کشاورزی:
1. قوی ترين اکسنده در دسترس مي¬باشد.
2. موجب نابودی و غير فعال شدن ميکروارگانيسم ها می¬گردد.
3. ازن دوازده بار انحلال پذيرتر از اکسيژن در آب است.
4. به آسانی از ميان لايه های خاک عبور می¬کند.
5. به صورت on-site (در محل) تهيه می شود و هيچ نيازی به انتقال و يا انبار مواد شيميايي خطرناک ندارد.
6. ترکيبات پيچيده آلی موجود در خاک را به دی اکسيدکربن و يا مولکول هايي با سميت کم تر تبديل می¬کند (مي¬شكند) که به مصرف گیاه می رسند.
7. پس از انجام واکنش ها، باقی مانده مضر برجا نمی¬گذارد.
8. با انجام عمل ازناسيون، باقی مانده ازن تبديل به اکسيژن می گردد که موجب بالا رفتن ميزان اکسيژن در دسترس ريشه شده و باعث طراوت و قوي¬تر¬شدن گياه می¬گردد.