در استان مازندران به خصوص در شهر ساری مقدار بارش به اندازه کافی و یا حتی در بعضی از مواقع بیش از اندازه مورد نیاز، ریخته شدن سالانه مقدار زیادی آب از رودخانه ها به درون دریای خزر، وجود آب بندان و غیره و از طرفی وجود مقدار کافی منابع آب سطحی و زیرزمینی در منطقه پائین دست حوضه تالار، یک سوال بسیار عمده ای را در ذهن خواننده ایجاد می نماید که چرا به بررسی امکان استفاده از آب شور با بهره گرفتن از واحدهای نمک زدایی با هزینه های مختلف و بیش از حد معقول برای حوضه تالار و ساکنین آن پرداخته شده است. پاسخ سوال را می توان به این صورت داد:

شورای عالی علوم تحقیقات و فناوری (عتف) به منظور تسهیل در فرایند تأمین مالی و اجرای طرح های کلان، دستگاه های اجرایی کشور را موظف کرد میزان هم‌راستایی طرح های کلان ملی حوزه پژوهش و فناوری را با اهداف و ماموریت های خود و همچنین میزان نیازمندی به نتایج و دستاوردهای آن را به دبیرخانه شورا گزارش کنند.

مزایا و دستاوردهای طرح‌های کلان

انتخاب طرح‌های كلان پژوهش و فناوری و ایجاد همگرایی بین فعالیت‌های علمی و فناورانه كشور با تزریق منابع مالی بصورت هدفمند، یكی از رهیافت‌هایی است كه توسط بسیاری از كشورها مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. براساس نظر سازمان همكاری و توسعه اقتصادی، طرح علمی كلان، طرحی است كه از نظر اهمیت، حیطه كار و پیچیدگی در حدی است كه یک تلاش مشاركتی و هماهنگ بین عناصر و بازیگران مختلف را نیاز دارد و همچنین نیازمند منابع مالی، تجهیزات، تسهیلات، نیروی انسانی و پشتیبانی ویژه‌ای جهت انجام خواهد بود. اجرای طرح های کلان از یک سو با مشارکت دادن محققان و پژوهشگران و از سوی دیگر بهره‌‌گیری از توانمندی‌های دستگاه‌های اجرایی و ایجاد شرکت‌های دانش بنیان می‌تواند در کاهش شکاف علمی و فناوری کشور نقش حیاتی ایفاء کند.

طرح کلان ملی چیست

بر اساس ” بند 1″ کلیات آیین نامه اجرایی طرح های کلان ملی مصوب شورای عالی علوم، تحقیقات و فناوری “طرح کلان ملی” طرحی است که: 1- ارزش افزوده فراوان ایجاد می­ کند و منافع مختلف برای جامعه شامل مزایای اجتماعی، بهداشتی، اقتصادی و فرهنگی را در بردارد. 2- مبتنی بر توسعه علوم و فناوری های مستقر بر لبه دانش یا بومی سازی آن ها باشد. 3- اندازه و هزینه طرح عموماً فراتر از حیطه و توان یک بخش یا نهاد خاص باشد. 4- هم راستا با اولویت های ملی باشد. 5- همکاری نهادها و سازمان های مختلف در طرح را در برگیرد. 6- توسعه و هم­افزایی میان اهداف آموزشی و تحقیقاتی را موجب شود. 7- شامل طیف گسترده­ای از طرح های تحت حمایت طرح اصلی باشد.

عناوین طرحهای کلان ملی در حوزه پژوهش و فناوری

با توجه به نقش شورای عالی عتف در برنامه ریزی برای توسعه علم و فناوری، دبیرخانه این شورا از ابتدای سال 1389 تصویب طرحهای كلان ملی را مهمترین وظیفه خود دانست. در این راستا ابتدا معیارهای ارزیابی و انتخاب طرح های كلان ملی پژوهش و فناوری تدوین و هر یک از كمیسیونهای تخصصی شورای عالی با توجه به معیارهای مصوب و همفكری صاحبنظران دانشگاهی و خبرگان دستگاه های ذیربط، طرح های كلان ملی پژوهش و فناوری را انتخاب كردند.

دبیرخانه شورای عالی عتف با توجه به پیشینه و فعالیت‌های صورت گرفته در كمیسیون‌های تخصصی در دی‌ماه 1390 تعداد 37 طرح كلان ملی پژوهش و فناوری را با همكاری دستگاه‌های اجرایی تدوین کرد و در كمیسیون دائمی به تصویب رساند. بدین ترتیب تا پایان سال 1392 تعداد 47 طرح کلان ملی پژوهش و فناوری به تصویب شورایعالی رسید.

یکی از موضوعاتی که بعنوان طرح کلان از آن یاد می شود شامل بند 43 این عناوین بوده و طبق مصوبه برابر است با:

…….

43. دانش و فناوری استفاده از آب دریا و آبهای شور برای استفاده در كشاورزی، شرب و صنعت…..

این تحقیق در واقع مقدمه ای در جهت عملی ساختن بند شماره 43 از عناوین انتخابی می باشد.

مشکلاتی که گریبانگیر طرح های کلان ملی هستند

با گذشت حدود دو سال از شروع طرح های کلان پژوهش و فناوری، مشکلات و چالش‌های مختلفی از جمله عدم قطعیت در تخصیص منابع مالی طرح‌های کلان به صورت هدفمند، مطمئن و پیوسته، عدم شفافیت در فرایند تصویب طرح ها، مشخص نبودن حقوق مالکیت فکری طرح های کلان، تغییرات پی‌درپی در سطوح راهبردی و مدیریتی طرح‌های کلان، نبود سیستم جامع حسابداری بهای تمام شده و مالی طرحهای کلان در دبیرخانه شورای عالی عتف و عدم پاسخگویی مناسب مالی مجریان طرحهای کلان به دبیرخانه و عدم وجود روش‌شناسی خاص تدوین اسناد راهبردی طرح‌های کلان در حوزه فناوری‌های نرم (علوم انسانی) گریبان‌گیر این طرح‌ها هستند. با توجه به این مشکلات و چالشها، در اولین جلسه شورای عالی عتف در دولت یازدهم، به منظور تسهیل در فرایند تامین مالی و اجرای طرحهای کلان مقرر شد دستگاه های اجرایی میزان همراستایی طرح های کلان با اهداف و مأموریت های خود و همچنین میزان نیازمندی آنها به نتایج و دستاوردهای طرح های کلان را به دبیرخانه شورا گزارش کنند.

لذا در این تحقیق سعی شده است تا در یک سطح کوچکتر (بعبارتی در مسافت کمتر یا در نزدیک ترین منطقه ای که مشکل شوری وجود دارد و یا در حال بروز می باشد تا نزدیک ترین مصرف کنندگان (ساکنین بخش های پائین دست حوضه تالار)، شوری کمتر (مخلوط شدن آب دریا با آب زیرزمینی) و بطور کل مقیاسی کمتر در مقایسه با دریای خزر تا استان سمنان) و با در نظر گرفتن شوری بسیار کم تر از حد واقعی (شوری کمتر نسبت به آب دریای خزر) شماتیکی از آینده و امکان استفاده از آب شور دریای خزر با بهره گرفتن از واحدهای نمک زدائی در گذشته (اگر قرار بود تاسیساتی در گذشته ایجاد شود)، در حال حاضر و در آینده (افق 2020 و 2050) طرح ریزی شود. آنچه که می تواند بعنوان دلیل اصلی برای انتخاب منطقه دشتی واقع در پائین دست حوضه تالار ذکر شود، را می توان به مخلوط شدن آب زیرزمینی به آب دریا در منطقه غربی منطقه نسبت داد، که می تواند جهت ارائه شماتیک مذکور بهترین گزینه باشد. از طرفی در این تحقیق با دانش بر هدف اصلی که به نوعی ارائه راه حلی در جهت برطرف نمودن مشکل کمبود آب در سال های آتی می باشد سعی شده مسیری با عنوان امکان سنجی استفاده از آب شور در پائین دست حوضه تالار دنبال شود. امکان سنجی استفاده از آب شور به دو صورت تعریف می شود: 1- مقایسه روش های مختلف استفاده از منابع آبی موجود در منطقه در کنار گزینه استفاده از آب شور، 2-مقایسه گزینه های مختلف استفاده از آب شور در منطقه مورد مطالعه. در این تحقیق گزینه دوم را مورد بررسی قرار داده­ایم. به این نحو که اگر امکان استفاده از آب شور (در صورت وجود) میسر باشد لذا می­توان یک نظام کلی برای استفاده از آب شور (از طریق آب شیرین­کن ها) در هر کدام از بخش های شرب، کشاورزی و صنعت ابلاغ نمود. به عبارتی امکان­سنجی استفاده از آب شور را با بهره گرفتن از مسیر ذکر شده انجام داده، در نهایت اگر جواب حاصل شد به این معنی است که می توان از آب شور موجود در منطقه استفاده نمود. از طرفی علاوه بر آنچه که در رابطه با طرح کلان ملی اشاره شده است، مطالبی در ذیل مطرح شده است که به نوعی ضرورت اجرای طرح های شیرین نمودن آب دریا را در نواحی ساحلی (چه به عنوان انجام شماتیکی از یک طرح بزرگ و چه به عنوان انجام عملیات در سطوح بزرگتر برای خود منطقه) و در نواحی غیر ساحلی بیشتر می­نماید. نواحی شمالی، جایی که همیشه به‌عنوان پرباران‌ترین منطقه کشور شناخته می‌شد، حالا با مشکل کم‌آبی مواجه است. ساکنان تعدادی از روستاهای استان مازندران، آب آشامیدنی ندارند و کم‌آبی، برخی از شالیزارهای استان را خشک کرده است. به این‌ترتیب، استانی که همیشه به‌دلیل سرسبزی و روزهای بارانی طولانی، یکی از مناطق جذاب برای گردشگران داخلی شناخته می‌شد، این روزها در حال از دست دادن بخشی از طراوت و جذابیتش است. مسئولان استان مازندران هنگام تشریح دلیل اصلی بروز بحران کم‌آبی در برخی از مناطق این استان، یک توضیح بیشتر ندارند؛ کاهش بارندگی‌ها. مدیرعامل اسبق سازمان آب منطقه‌ای مازندران، علت کم‌آبی امسال در این استان را کاهش 20‌ درصدی بارندگی‌ها و در نتیجه کاهش 50‌ درصدی آب‌دهی رودخانه‌ها اعلام می‌کند. براساس آمار ارائه‌شده از سوی این مقام مسئول، ظرفیت ذخیره‌سازی آب در استان در سال های اخیر نزدیک به 800‌ میلیون مترمکعب است که به 2‌ شیوه سنتی و مدرن انجام می‌شود. 730 قطعه آب‌بندان در سال 1390 در مازندران وجود داشته که 370 تا 400‌ میلیون مترمکعب آب در آنها ذخیره می‌شود، سدهای استان نیز ظرفیت ذخیره کردن 336 تا 400‌ میلیون متر مکعب آب را دارند. در سال 1390 به‌دلیل کاهش بارندگی‌ها، 90‌ درصد از حجم آب‌بندان‌ها آبگیری شد و حجم آب ذخیره شده پشت سدها نیز 293 میلیون مترمکعب است. تا سال 1390، 35 تا 40‌ درصد از منبع آب‌بندان‌ها و 30‌ درصد از منابع سدها مصرف شده است. اکنون بخش مرکزی استان بیشتر از دیگر مناطق با مشکل کم‌آبی مواجه است، به‌طوری که تأمین آب برای نزدیک به هزار هکتار از زمین‌های کشاورزی دشت تجن با مشکل روبه‌رو شده است و اگر اقدامی در این باره انجام نشود این گستره به حدود 5‌ هزار هکتار خواهد رسید. ساخت 6 سد در این استان در حال مطالعه و اجراست که اگر این طرح‌ها در برنامه پنجم توسعه کشور تکمیل شوند، 2‌میلیارد متر مکعب آب به ذخایر آب استان افزوده می‌شود. اجرای این طرح‌ها به 1700‌میلیارد تومان اعتبار نیاز دارد اما تا زمانی که این سدها ساخته نشده‌اند، کشاورزان باید از همان منابع پیشین آب استفاده کنند. کشاورزان مازندرانی در فصل تابستان بیش از هر چیز به آب احتیاج دارند، تا شالیزارهای خود را سیراب کنند. مازندران بیشترین برنج کشور را تولید می‌کند و در صورتی که برای مقابله با این خشکسالی‌ها، راهکاری مؤثر در نظر گرفته نشود، آسیب زیادی به برنجکاران وارد خواهد شد. براساس اعلام سازمان جهاد کشاورزی استان مازندران در این استان

 239‌ هزار هکتار شالیزار وجود دارد که در سال 1390 در 3300‌ هکتار از این شالیزارها در شهرهای بهشهر، گلوگاه و نکا به‌دلیل کم‌آبی، کشت سویا انجام شده است. 7400 هکتار از شالیزارهای اطراف ساری، جویبار و نکا را هم خطر خشکسالی تهدید می‌کند. به گفته رئیس سازمان جهاد کشاورزی استان، 1100‌هکتار از شالیزارهای استان پس از انجام مرحله نشا با کم‌آبی شدید مواجه شدند و کشاورزان چاره‌ای غیر از این ندیدند که زمین‌های خود را رها کرده و کشت را متوقف کنند. مشکل کم‌آبی شالیزارها در استان پرآب مازندران فقط محدود به سال 1390 نیست و در سال‌های گذشته هم شالیکاران فریدونکنار و بابل با این مشکل روبه‌رو بودند. در سال 1390 نیز به‌دلیل کم شدن آب سد شهید رجایی در ساری و بهشهر مشکل کم‌آبی به‌وجود آمده است. این مسئول استانی معتقد است درصورتی که مدیریت منابع آب از سوی کشاورزان به‌شکل درستی انجام شود، بسیاری از این مشکلات رفع خواهد شد. تجربه در برخی مناطق استان نشان می‌دهد اگر مدیریت آب به شکل نوبت‌بندی از سوی کشاورزان انجام شود، 90‌ درصد از مشکل کم‌آبی رفع می‌شود. در حال حاضر در بسیاری از شالیزارها 4 تا 5 سانتی‌متر آب وجود دارد در حالی که اگر حجم آب موجود در شالیزارها، کمتر از این باشد ضرری به محصول وارد نمی‌شود و حتی در بهبود کیفیت محصول هم تأثیر دارد. متأسفانه هنوز کشاورزان از الگوهای سنتی کشت پیروی می‌کنند و در تمام زمان رویش برنج، شالیزار را به شیوه غرق‌آبی آبیاری می‌کنند. البته با فعالیت‌هایی که از سال ‌1387 برای ترویج شیوه‌های جدید کشاورزی آغاز شده، برخی از کشاورزان شیوه کشت را تغییر داده‌اند اما خیلی‌ها هنوز این شیوه‌ها را قبول نمی‌کنند. از طرفی در نوار ساحلی نمی‌توان از منابع آب زیرزمینی استفاده کرد چون آب این مناطق شور است و در بخش‌هایی از استان که منابع آب شهرهای بزرگ از طریق ذخایر زیر‌زمینی تأمین می‌شود، نیز اجازه برداشت از این منابع صادر نمی‌شود. از سوی دیگر، بسیاری از روستاهای واقع در مناطق گردشگری در فصل تابستان با قطعی آب روبه‌رو می‌شوند. اما این مشکل، اتفاقی نیست که تازه روی داده باشد. برخی از روستاهای مازندران در سال‌های گذشته هم با این مشکل روبه‌رو بودند. روستای چاخانی در اطراف چالوس و روستای شیث در اطراف نکا، سال 1389 را با بی‌آبی سر کردند و حتی منبعی برای تأمین آب‌شرب نداشتند. به گفته مسئولین ‌2عامل در این اتفاق تأثیر دارند؛ یک اتفاق کلی به تغییر اقلیم مربوط می‌شود که بسیاری از مناطق کشور را تحت‌تأثیر قرار داده است؛ به عبارت دیگر، اقلیم ایران از حالت نیمه‌ خشک در حال تبدیل‌شدن به یک اقلیم خشک است؛ یعنی همان اقلیمی که در عربستان یا قطر وجود دارد. عامل دیگر به افزایش جمعیت مربوط می‌شود که این افزایش به‌ویژه در استان‌های شمالی کشور دارای شتاب بیشتری است. افزایش جمعیت به این معنی است که از ظرفیت‌های زمین، آب، خاک و هوا استفاده بیشتری می‌شود، بدون اینکه به این ظرفیت‌ها چیزی اضافه شده باشد. همان طور که مسئولان استان مازندران اعلام کرده‌اند رویکرد اصلی در این استان برای مهار بی‌آبی، حفر چاه است ولی تا چه زمانی می‌توان به این کار ادامه داد؟ شاید به‌نظر برسد استان مازندران به‌دلیل دارا بودن منابع زیرزمینی غنی، مشکلی در این زمینه نخواهد داشت اما اردستانی نظر دیگری دارد؛ «در شهرهای شمالی به‌دلیل همجواری این مناطق با دریای‌خزر، مشکل تداخل آب شور و شیرین وجود دارد؛ یعنی هر چه بیشتر چاه حفر و آب شیرین را بیشتر برداشت کنیم، آب شور در منابع زیرسطحی پیشرفت خواهد کرد. الان آب دریا 50 تا 70‌متر به سمت ساحل پیشروی کرده است و حتی در برخی مناطق این پیشروی به 150‌متر می‌رسد.» مشکل دیگری که کارشناسان محیط‌زیست به آن می‌پردازند، آلودگی منابع آب است؛ «در مناطق شمالی رشته کوه البرز، آب فراوانی وجود دارد ولی ما این آب‌ها را آلوده کرده‌ایم و بخش زیادی از آنها قابل استفاده نیست. برای مثال آب پشت سد شهید رجایی در مازندران آلوده است و کیفیت لازم را ندارد. در شمال البرز 7‌رودخانه وجود دارد که بیشتر آنها در استان مازندران واقع شده‌اند اما همه آنها با آلاینده‌های کشاورزی، صنعتی و معدنی آلوده شده‌اند و قابل شرب نیستند. این آب‌های سطحی در ادامه به دریا می‌ریزند و به همین دلیل دریا هم روز‌به‌روز در حال آلوده‌تر شدن است.»

نتایجی که در این تحقیق بر مبنای آن تصمیم ­گیری اتخاذ می­ شود حاصل انجام تحزیه و تحلیل اطلاعات اخذ شده از سازمان آب منطقه­ای استان مازندران به صورت کیفی و کمی می­باشد. بر فرض اینکه روند صعودی شور شدن در منطقه مورد مطالعه وجود دارد این سوال بوجود می آید که آیا از بین کل روش های موجود روش غشائی برای منطقه مورد مطالعه می ­تواند بهترین گزینه تلقی شود یا خیر؟ و از طرفی آیا با اتخاذ روش منتخب می­توان بین عرضه و تقاضا در منطقه مورد مطالعه تعادل برقرار نمود یا خیر؟

1-2-فرضیات

1-امکان سنجی استفاده از منابع آب شور می تواند پاسخ گوی تقاضا باشد.

2-با بهره گرفتن از روش های مختلف از جمله روش غشائی می توان به آب متعارف دست یافت.

1-3- هدف

بررسی منابع آب شور به منظور رفع نیاز آبی منطقه

1-4-تعاریف و مفاهیم

1-4-1-آب­های زیرزمینی

بخشی از چرخه آب در طبیعت در زیر سطح زمین صورت می­گیرد که منابع آب­های زیرزمینی یکی از اجزا آن محسوب می­ شود. البته آنچه را که به نام آب­های زیرزمینی (groundwater) معروف است نباید با آب زیرسطحی (Sub-surface water) یکی دانست. هر چند هر دو آب بوده و هر دو در زیر لایه سطحی قرار دارند، اما از جایی که کاربری­های متفاوت دارند و در واقع توسط متخصصان جداگانه­ ای مورد بررسی قرار می­گیرند بین این دو تفاوت کلی وجود دارد.

1-4-2-آبخوان

آب حاصله از بارندگی یا ذوب برف­ها پس از نفوذ به داخل خاک به حرکت عمقی خود در داخل خاک ادامه می­دهد تا سرانجام به لایه ­های غیر قابل نفوذ برخورد کرده و متوقف گردد. آب نفوذی در روی این لایه ­ها تمامی منافذ را پر می­ کند و منطقه اشباعی را بوجود می­آورد که به آن لایه آبدار، آبخوان، آبخوانه و یا به اشتباه سفره آب زیرزمینی گویند.

شکل (1-1): لایه­بندی خاک از نظر رطوبت (انصاری، 1392)

1-4-3-چاه

چاه به طور معمول یک تأسیسات عمودی است که در زمین حفر شده و در تمام یا قسمتی از لایه آبدار نفوذ می­ کند.

1-4-4-سطح ایستابی آب

عبارت است از سطح آب در داخل چاه قبل از شروع پمپاژ (علیزاده، 1385).

1-4-5-افت

عبارت است از مقدار پایین رفتن سطح آب در چاه که به وسیله پمپاژ و خارج ساختن آب از چاه صورت می­گیرد. اختلاف سطح استاتیک و سطح دینامیک را در هر نقطه افت سطح آب در آن نقطه گویند (علیزاده، 1385).

1-4-6-آبدهی چاه

حجم آبی است که در واحد زمان از چاه خارج می­ شود.

1-4-7-مخروط افت

حجمی از لایه آبدار که در هنگام پمپاژ از آب ثقلی تخلیه می­ شود مخروط افت نام دارد. این مخروط به نحوی قرار می­گیرد که قائده آن در سطح ایستاتیک آب راس آن در سطح آب داخل چاه باشد.

1-4-8-چاه مشاهداتی

چاهی است که در اطراف چاه پمپاژ حفر شده و فقط افت سطح آب در آن اندازه ­گیری و ثبت می­ شود و هیچ گونه آبی از آن استخراج نمی­ شود.

1-4-9- pH

pH آب بر مبنای لگاریتم غلظت یون هیدروژن (مول/لیتر) بیان شده و به صورت رابطه (1) نوشته می­ شود:

(1)                                                             pH=-log10[H+]

pH بین صفر (اسید بسیار قوی) تا 14 (باز بسیار قوی) تغییر می­ کند (مهدوی، 1385).

1-4-10-نسبت جذب سدیم

این شاخص از رابطه (2) زیر محاسبه می شود:

(2)

که در آن سدیم و کلسیم و منیزیم، به میلی اکی ولانت بر لیتر بیان می­گردند (مهدوی، 1385).

1-4-11-غلظت املاح محلول یا TDS (Total dissolved salts)

غلظت املاح محلول در آب یا باقیمانده خشک را می­توان در صورتی که فاقد بی­کربنات باشد به سادگی با تبخیر حجم معینی از آب و اندازه ­گیری وزن املاح باقیمانده تعیین کرد. در آب­های که دارای مقدار قابل توجهی بی­کربنات هستند با بهره گرفتن از این روش ممکن است تنها نصف وزن بی­کربنات­ها اندازه ­گیری شود. غلظت املاح محلول در آب باران کمتر از 10 میلی­گرم در لیتر است و در آب دریای آزاد، مقدار آن حدود 35 هزار میلی گرم در لیتر می­باشد.

آنچه که از آب های موجود در روی کره زمین می ­تواند قابل استفاده باشد آب شیرین می­باشد. آبهای نسبتا شور تا بسیار شور در بخش های شرب، کشاورزی و صنعت می­توانند مشکلات زیادی را بوجود آورند. جدول شماره (1-1) مقدار استاندارد لازم برای این سه بخش را به طور کلی بیان می­ کند.

جدول (1-1): مقادیر متوسط رایج عناصر موجود در آب های مورد استفاده در بخش های شرب، کشاورزی و صنعت (قاسمی و دانش، 1390)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عناصر(mg/L)	کشاورزی	شرب	صنعت
			خشک شوئی (1)	نساجی (2)	دیگ های بخار (3)	صنایع فلز(4)	سفال(5)
TDS	1500	1000	–	–	–	–	–
SO-24	145	10	500	100	100	20	20
HCO3+	–	5	–	–	–	–	–
Na	115	20	–	–	–	–	–
Mg	150	5/2	5	5	5	10	–
Ca	200	10	10	10	5	20	–
Cl	250	15	500	100	100	20	20
K	100	1	–	–	–	–	–
EC	550-750	750-550	–	–	–	–	–
pH	5/7	5/7	–	–	–	–	–
SAR	–	40	–	–	–	–	–

 

1-4-12-سختی کل آب یا T.H. (Total Hard ness)

یکی از شاخص های کیفیت آب آشامیدنی، سختی آن می­باشد که بر مبنای کربنات کلسیم مورد سنجش قرار می­گیرد. بیشترین سختی آب مربوط به یون های کلسیم و منیزیم بوده و سختی کل بر حسب میلی­گرم در لیتر می­باشد و از رابطه شماره (3) و (4) بدست می­آید:

(3)

1-کلیات

• شوری

1-1-1-مقدمه

شوری عبارت از حضور بیش از اندازه نمک­های قابل حل و عناصر معدنی در محلول آب و خاک است که منجر به تجمع نمک در ناحیه ریشه شده و گیاه در جذب آب کافی از محلول خاک با اشکال روبه رو می­ شود . خاک شور به خاک­هایی اطلاق می­ شود که بیش از 1 /0 درصد نمک داشته باشند. حد بحرانی نمک برای گیاهان 5/0 درصد وزن خاک خشک می­باشد(ابوگادالله، 2010).

شوری خاک یکی از عوامل غیرزنده­ی حساسی است که عملکرد محصول را در نواحی خشک و نیمه خشک تحت تاثیر فرار می­دهد. 4/3 سطح زمین حاوی آب­های شور می­باشد، بنابراین عجیب نیست که مقدار قابل توجهی از سطح زمین، تحت تاثیر نمک باشد. نزدیک به 800 میلیون هکتار از خشکی­های کره­ی زمین در شرایط شوری قرار دارند(مانس و تستر، 2008). میزان اراضی تحت شرایط شوری در ایران در حدود 24 میلیون هکتار گزارش شده است که معادل 15 درصد زمین­های کشاورزی کشور است(شاکر، 1996). شوری، خاک­هایی را که حاوی غلظت­های مشخصی از نمک­های محلول هستند را تحت تاثیر قرار می­دهد و می ­تواند رشد و حیات گیاه را تحت تاثیر قرار دهد(مانس و تستر، 2008) و سبب سمیت در گیاه شود. در کشاورزی شوری اثر منفی روی رشد وعملکرد اقتصادی بسیاری از محصولات مهم دارد (مس و هافمن، 1997، یوکوییو همکاران، 2002 و ویدایانتان و همکاران، 2003) .

مشخصه­های یک خاک شور، سطوح سمی کلریدها و سولفات سدیم آن است. مساله­ی شوری خاک به واسطه­ آبیاری، زهکشی نامناسب، پیشروی دریا در مناطق ساحلی و تجمع نمک در نواحی بیابانی و نیمه بیابانی در حال افزایش است (احمدی­خواه 1389). بنابراین می­توان گفت که در آینده، شوری تهدیدی برای تامین غذا می­باشد. لذا برای غلبه بر این مشکل، تلاش بر این است تا گونه­ های متحمل به شوری را با ارزش­های اقتصادی و اکولوژی در خاک­های شور تولید کنند(رزما و فلاورز، 2008).

1-1-2 اثرات شوری بر روی گیاهان

عدم توانایی گیاه برای جابجایی از زیستگاه طبیعی خود، سبب شده است که گیاهان متحمل شرایط نامطلوب بسیاری چون شوری، خشکی و دمای بالا شوند. داشتن خصوصیتی مانند تحمل به شوری، گیاهان را قادر به رشد و تکمیل چرخه­ی زندگی خود در محیط دارای غلظت زیاد نمک محلول می­سازد.

شوری برای رشد گیاه یک عامل محدودکننده است، زیرا سبب محدودیت­های تغذیه­ای از طریق کاهش جذب فسفر، پتاسیم، نیترات و کلسیم، افزایش غلظت یون­های درون سلول و تنش اسمزی می­گردد. جذب یون­های سمی به ویژهNa+ و Cl–با جذب سایر یون­های مغذی به ویژه K+ و Ca2+ رقابت می­نماید و موجب کاهش غلظت این یون­ها در گیاهان می­ شود(خان، 2008). در نتیجه با افزایش غلظت یون­های سدیم و کلر و کاهش غلظت پتاسیم رشد گیاه مختل می­ شود.

شوری ثبات یونی گیاه را مختل می­ کند که نتیجه­ آن افزایش سمیت Na+ در سیتوپلاسم و کمبود یون­های ضروری نظیر K+ است(هاسگاوا و همکاران، 2000). در تنش شوری یون سدیم جذب یون پتاسیم را از سلول­های ریشه، مختل می­ کند. در این شرایط یون سدیم پس از ورود به سلول­ها با غلظت بالا انباشته می­ شود که برای آنزیم­ها، سمی و مضر است. همچنین نفوذ یون­های سدیم و کلر در لایه ­های آبدار پروتئین از ایجاد پیوند­های غیرکووالانسی در بین اسیدهای آمینه­ی پروتئین ممانعت می­ کند که این موجب تغییر ساختار و از کار افتادن پروتئین­ها و کاهش فعالیت بسیاری از آنزیم­ها از جمله روبیسکو می­گردد(احمدی خواه 1389). به نظر می­رسد این کاهش فعالیت ناشی از اختلال در اسیدیته­ی استرومای کلروپلاست به دنبال خروج یون پتاسیم و همچنین تغییر ساختار فضایی این آنزیم به دلیل آب کشیدگی سلول می­باشد(جسکه، 1984).

فتوسنتز از جمله مهمترین فعالیت­هایی است که تحت تنش، مورد بازدارندگی قرار می­گیرد. شوری از سه طریق سبب کاهش فتوسنتز می­گردد(ونگ و همکاران، 1997 و ملونی و همکاران، 2003) :

الف) کاهش سطح برگ

ب) بسته شدن روزنه­ها،کاهش تبادلات گازی، کمبود دی اکسید کربن و افزایش میزان گونه­ های فعال اکسیژن (ROS) در کلروپلاست

 

ج) نقصان عمل کلروپلاست که بر فعالیت آنزیم­ های فتوسنتزی و عمل فتوسیستم­ها تاثیر می­گذارد.

در شرایط تنش شوری تغییرات ساختمانی از جمله کاهش و تعداد روزنه­ها، ضخیم شدن کوتیکول، چوبی شدن زودرس و افزایش قطر و تعداد آوندهای چوبی حادث می­ شود(رومرو-آراندا و همکاران، 2001)

1-1-3 -واکنش گیاهان به شوری

مکانیسم سازگاری همه­ی گیاهان به استرس شوری به دلیل غلظت­های بالایNaCl، به عنوان محلول­ترین و گسترده­ترین نمک، شامل تنظیم اسمزی، کاهش غلظت یون­های سمی در سیتوپلاسم از طریق دفع و/یا بیرون راندن Na+، تقسیم Na+ به درون واکوئل و مکانیسم دفاع آنتی اکسیدانت می­باشد. با این حال گیاهان را در ارتباط با تنش شوری به دو گروه هالوفیت (شوررست) و گلیکوفیت (شیرین رست) تقسیم ­بندی کرده ­اند. گیاهان بومی­خاک­های شور به شوری مقاوم بوده و غلظت­های بالایی از نمک را تحمل می­ کنند و گیاهان حساس به شوری غلظت­های پایین­تری از نمک را تحمل نموده و در غلظت­های بالاتر از حد آستانه، دچار بی­رنگی برگ و کاهش وزن خشک می­گردند(تایز و زایگر، 1381).

 

1-1-3-1- اجتناب و تحمل

گیاهان سازوکارهای مختلفی دارند که از فروپاشی تعادل ترمودینامیکی یا شیمیایی بین محیط بیرون و درون سلول جلوگیری می­ کند. از آن جمله می­توان به سازوکارهای حفاظتی و مقاومتی در جهت اجتناب از تنش و توانایی پروتوپلاسم­های گیاهی برای مقاومت در برابر تنش اشاره کرد. بنابراین مقاومت در برابر تنش شامل کاهش تنش یا اجتناب از تنش و تحمل تنش می­باشد. این دو همان پاسخ دینامیکی گیاه در برابر تنش می­باشند (لارچر، 1995) . به طور کلی تحمل شوری در گیاهان به خصوصیاتی بستگی دارد که می­توان آنها را در سه دسته­ی اصلی جای داد(وینکوو، 1998):

1)جذب و دفع نمک گیاهان از طریق

الف) جلوگیری از ورود نمک

ب) دفع نمک از طریق غدد نمکی

برخی از گیاهان مقاوم به شوری مانع از نفوذ یون­ها به ریشه نمی­گردند، در عوض در سطح برگ­های آنها غده­های نمکی وجود دارد که دفع نمک از این طریق صورت می­گیرد. ترشح نمک از شیوه ­های تنظیمی گیاهان هالوفیت در تحمل به شوری محسوب می­ شود(آتکینسون و همکاران، 1967). غده­های نمکی برای ترشح و دفع نمک، تخصص یافته­اند(بارهومی و همکاران، 2007). مطالعات انجام شده در میان گونه­ های مختلف گیاهی نشان داده است که برخی مکانیسم­های تحمل به شوری همچون دفع از طریق غده­های نمکی تنها در معدودی از گیاهان وجود دارد و به عنوان یک سازوکار عمومی در همه­ی گیاهان دیده نمی­ شود(نیو و همکاران، 1995).

پ) انتقال آن به برگ­های مسن برای ایجاد مصونیت از اثرات سمی آنها

2.خصوصیات مورفولوژیکی و پراکنش املاح در ساقه­ها و ریشه ­های گیاه که ممکن است میزان تعرق و باز وبسته شدن روزنه­ها را کنترل نمایند.

3.وقایع فیزیولوژیکی و متابولیکی که اثر وجودی نمک را در سطح سلول خنثی می­ کند.

مورفولوژی گیاه و انتقال نمک در آوندها نیز تحت کنترل ژن­هایی با الگوی تنظیمی پیچیده است که دست­ورزی آنها مشکل می­باشد. با وجود این سازوکارهای سلولی-مولکولی نظیر حفظ تعادل یون­ها و توزیع مناسب آنها در درون سلول و نیز تغییرات فیزیولوژیکی و متابولیکی از سازوکارهای موثر در سازگاری به تنش شوری می­باشند(وینکو، 1998 و نیو و همکاران، 1995).

در برخی منابع از سه عمل درون سلولی در برابر اثرات زیانبار شوری ذکر شده است که به عنوان معیارهای قابل اطمینانی برای تحمل به شوری معرفی شده ­اند:

1. خروج یا توقیف Na+ و Cl–برای جلوگیری از سمیت آنها درون سلول
2. حفظ سطح سلولی مناسب K+ و Ca2+مورد نیاز برای فعالیت­های متابولیسمی
3. حفظ فشار تورژسانس بدون توجه به پتانسیل آب خارج (ژو و همکاران، 2001)

سازوکارهای تحمل به شوری از طریق تنظیم نمک به اشکال مختلف در گیاهان مختلف گزارش شده و در بسیاری از گونه­ های زراعی و مرتعی مشاهده شده است.

1-1-3-2: سیستم دفاعی آنتی­اکسیدانت

تنش­های محیطی گوناگون از جمله شوری با برهم زدن شرایط مطلوب، سبب بروز اختلالات متابولیسمی در سلول­های گیاهی می­گردند که یکی از عوامل اصلی این اختلالات افزایش تولید انواع گونه­ های اکسیژن فعال می­باشد. این گونه­ ها به دلیل داشتن الکترون آزاد، بسیار واکنش پذیر بوده و ممکن است برای سلول­های گیاه سمی باشد. بنابراین سیستم دفاعی گیاه برای مقابله با اثرات سمی آنها، از سیستم پاک کنندگی آنتی اکسیدانت استفاده می­نماید.

1-1-3-2-1: گونه­ های فعال اکسیژن(ROS)

به دلیل دو نقش کاملا متفاوت اکسیژن در سیستم­های بیولوژیکی، این مولکول مانند شمشیر دولبه عمل می­ کند. از طرفی، پیش نیاز واکنش­های هوازی بوده و سبب رشد ونمو می­گردد و از طرفی دیگر، احیای همزمان دو مولکول اکسیژن در سیستم بیولوژیکی سبب تولیدROS می­گردد که عامل به هم خوردگی نظم پروسه­های طبیعی سلول می­باشد و در نهایت سبب مرگ سلول می­گردد(اسلساک و همکاران، 2007).

به نظر می­رسد که ROS نقش مهمی به عنوان سنسورهای محیطی و یا تعدیل کننده­ های الگوی بیان ژن در نمو و دفاع گیاه بر عهده داشته باشد. استرس­های اکسیداتیو و مراحل نمو گیاه مثل بلوغ بذر نیز سبب تولید گونه­ های اکسیژن فعال می­گردد.

ROS اغلب به عنوان محصول جانبی متابولیسم­های طبیعی سلول، در میتوکندری، کلروپلاست، پراکسی­زوم و هسته­ی بسیاری از انواع ارگانیسم­های زنده تولید می­گردد (دل ریو و همکاران، 1989 و پراساد و همکاران، 1994). تولید و تخریب ROS یک پدیده­ سلولی تنظیم شده می­باشد. با این حال اصطلاح استرس اکسیداتیو برای توضیح موقعیتی است که تجمع ROS بیشتر از ظرفیت ارگانیسم برای نگهداری هوموستازی رداکس(Redox) سلولی است. برای مثال قرارگیری بافت گیاه در معرض استرس­هایی مانند سرما، یخ زدگی، اشعه­ی فرابنفش(UV)، ازون، خشکی، نور شدید، حشره­کش­ها و صدمات فیزیکیاغلب سبب تحریک تولید یا تقویت تولید ROS­ها می­گردند(بوولر و همکاران، 2000). میزان و محل تجمع ROS در سلول، به گونه، بافت، و سن رشد گیاه و همچنین ویژگی، مدت زمان و درجه­ استرس به کار گرفته شده، بستگی دارد. گفته می­ شود اگر استرس اکسیداتیو که در گیاه اعمال می­ شود، به حداقل برسد، سبب متحمل شدن گیاه به چندین استرس محیطی خواهد شد(مالان و همکاران، 1990 و ویلکنز و همکاران، 1994).

انتقال الکترون از زنجیره­ی انتقال الکترون به ترکیبات یا مولکول­ها، مسیر اصلی تولید ROS تحت شرایط انواع بسیاری از استرس­هاست(الستنر، 1991 و فویر و همکاران، 1994). همچنین استرس­ها اغلب می­توانند روی پروتئین، لیپید، واکنش پروتئین-لیپید و یکپارچگی آن تاثیر بگذارد(گراهام و پترسون، 1982 و نیشادا و ماراتا، 1996). در نتیجه برای متابولیسم­هایی که شامل واکنش­های رداکس می­باشند، تجمع ROS تسهیل می­یابد. استرس­های دیگری چون در معرض قرارگیری ازن نیز می ­تواند به طور مستقیم، از طریق واکنش با اجزای تشکیل دهنده سلول، سبب تجمع ROS شوند(رانئیری و همکاران، 1996).

استرس­های زنده یا غیر زنده تنها فاکتورهایی نیستند که سبب تحریک یا افزایش تولید ROS می­گردند. این گونه­ های فعال از طریق فرایند­های پیری که به صورت طبیعی یا القایی طی می­شوند نیز تولید می­گردند(فیلسوف-هاداس و همکاران، 1994 و هدگس و فویر، 2000). پیری به صورت کلی به عنوان یک پدیده­ ژنتیکی تعریف شده است که منجر به مرگ سلول، ارگان­ها یا همه­ی ارگانیسم­ها می­گردد(نودن و گوایمت، 1989). همچنین آنها در طول مراحل نموی گیاه مثل بلوغ

تقدیر……………………………………………………………………………………………….. ‌ب

چکیده………………………………………………………………………………………………. ‌ج

فهرست مطالب………………………………………………………………………………………. ‌ه

فهرست اشکال………………………………………………………………………………………. ‌ح

فهرست جداول……………………………………………………………………………………… ‌ط

فهرست مطالب

1- فصل اول………………………………………………………………………………………… 1

مقدمه و كلیات تحقیق……………………………………………………………………………… 1

1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………. 2

1-2- بیان مساله تحقیق……………………………………………………………………………… 3

1-3- مفروضات و اهداف مدل………………………………………………………………………… 5

1-4- ضرورت انجام تحقیق…………………………………………………………………………… 6

1-5- روش‌شناسی تحقیق……………………………………………………………………………. 8

1-6- جمع‌بندی……………………………………………………………………………………… 8

2- فصل دوم………………………………………………………………………………………… 9

ادبیات و پیشینه تحقیق…………………………………………………………………………….. 9

2-1- مقدمه………………………………………………………………………………………… 10

2-2- مكان‌یابی تسهیلات…………………………………………………………………………… 11

2-2-1- انواع مسایل مكان‌یابی-تخصیص……………………………………………………………. 12

2-2-1-1- طبقه‌بندی بر اساس فضای جواب………………………………………………………. 12

2-2-1-2- طبقه‌بندی بر اساس هدف………………………………………………………………. 13

2-2-1-3- طبقه‌بندی بر اساس ظرفیت تسهیلات………………………………………………….. 16

2-2-2- سیر تاریخی مساله مكان‌یابی–تخصیص……………………………………………………. 17

2-2-3- سیر تاریخی مساله مكان‌یابی_تخصیص با شرایط عدم قطعیت……………………………… 23

2-2-4- سیر تاریخی مساله مكان‌یابی–تخصیص چند هدفی………………………………………… 25

2-2-5- مكان‌یابی-تخصیص در زنجیره تامین………………………………………………………. 26

2-3- سیر تاریخی روش‌های حل مكان‌یابی-تخصیص پیوسته………………………………………. 32

2-3-1- روش‌های دقیق……………………………………………………………………………. 33

2-3-2- روش‌های ابتكاری…………………………………………………………………………. 34

2-3-3- روش‌های فراابتكاری………………………………………………………………………. 37

2-4- پیشینه‌تحقیق مساله مكان‌یابی-تخصیص پیوسته………………………………………….. 40

2-5- نظریه‌ی فازی………………………………………………………………………………… 47

2-5-1- تعاریف اولیه……………………………………………………………………………….. 48

2-5-2- نظریه‌ی اعتبار…………………………………………………………………………….. 51

2-5-3- كاربردهای نظریه‌ی اعتبار…………………………………………………………………. 53

2-6- جمع‌بندی……………………………………………………………………………………. 58

3- فصل سوم……………………………………………………………………………………… 59

روش تحقیق………………………………………………………………………………………. 59

3-1- مقدمه………………………………………………………………………………………… 60

3-2- تعریف مساله مورد بررسی و مفروضات آن……………………………………………………. 60

3-2-1- اندیس‌ها و پارامترها و متغیرهای مدل…………………………………………………….. 61

3-2-2- تبدیل مدل فازی به یک مدل قطعی متناظر………………………………………………. 65

3-2-3- مدل قطعی………………………………………………………………………………… 70

3-3- تبدیل مدل دو هدفی به مدل تك هدفی با بهره گرفتن از روشe-constraint………………….. 71

3-4- جمع‌بندی……………………………………………………………………………………. 74

4- فصل چهارم……………………………………………………………………………………. 75

نتایج محاسباتی و یافته‌های تحقیق………………………………………………………………. 75

4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………… 76

4-2- الگوریتم بهینه‌سازی كلونی زنبور…………………………………………………………….. 76

4-2-1- ساختار كلی الگوریتم كلونی زنبور عسل…………………………………………………… 76

4-2-2- ساختار پیشنهادی………………………………………………………………………… 78

 

4-2-2-1- نحوه نمایش جواب……………………………………………………………………… 79

4-2-2-2- چگونگی تولید جواب‌های اولیه………………………………………………………….. 79

4-2-2-2-1- ساختار جستجوی همسایگی متغیر…………………………………………………. 81

4-2-2-2-2- لیست ممنوع………………………………………………………………………… 84

4-2-2-2-3- مسیر جستجو……………………………………………………………………….. 84

4-2-2-2-4- شرط توقف و تشكیل جمعیت اولیه جواب‌ها…………………………………………. 85

4-2-2-2-5- به روز رسانی نقطه آرمانی پویا……………………………………………………….. 87

4-2-2-3- جستجوی موضعی (دسته p1 زنبورها)…………………………………………………. 87

4-2-2-4- جستجوی همسایگی تصادفی ( دسته‌ی p2 )………………………………………….. 90

4-2-2-5- به‌روز رسانی آرشیو پارتو……………………………………………………………….. 92

4-2-2-6- رویه بهبود……………………………………………………………………………… 92

4-2-2-7- انتخاب جمعیت………………………………………………………………………… 92

4-3- نتایج محاسباتی………………………………………………………………………………. 93

4-3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………….. 93

4-3-2- نتایج حل مسایل با اندازه‌های كوچك……………………………………………………… 94

4-3-3- شاخص‌های مقایسه‌ای…………………………………………………………………….. 96

4-3-4- مسایل نمونه………………………………………………………………………………. 97

4-3-5- تنظیم پارامترها…………………………………………………………………………… 98

4-3-5-1- تنظیم پارامتر با بهره گرفتن از MINITAB………………………………………………… 99

4-3-5-2- تنظیم سایر پارامترها…………………………………………………………………. 105

4-3-6- نتایج حل مسایل نمونه…………………………………………………………………… 106

4-3-7– مقایسه زمان اجرا……………………………………………………………………….. 109

4-3-8- جمع‌بندی……………………………………………………………………………….. 110

5- فصل پنجم………………………………………………………………………………….. 111

نتیجه‌گیری و پیشنهادها………………………………………………………………………… 111

5-1- مقدمه………………………………………………………………………………………. 112

5-2- نتایج حاصل از تحقیق………………………………………………………………………. 112

5-3- پیشنهادها برای تحقیقات آتی………………………………………………………………. 115

فهرست اشکال

شكل 4-6- نمودار حاصل از اجرای نرم افزار MINITAB برای تنظیم پارامتر اندازه‌ی جمعیت……… 101

شكل4-7- نمودار حاصل از اجرای نرم افزار MINITAB برای تنظیم پارامتر تعداد زنبورهای دیده‌بان…………………………………………………………………………………………………………………………… 102

شكل 4-8- نمودار حاصل از اجرای نرم افزار MINITAB برای تنظیم پارامتر تعداد تكرار در رویه جستجوی همسایگی موازی تكرار شونده………………………………………………………………………………. 103

شكل 4-9- نمودار حاصل از اجرای نرم افزار MINITAB برای تنظیم پارامترهای نرخ جهش و تقاطع…………………………………………………………………………………………………………………………….. 104

شكل 4-10- نمودار حاصل از اجرای نرم افزار MINITAB برای تنظیم پارامتر اندازه‌ی جمعیت…… 105

 فهرست جداول

جدول 4-1- مسایل نمونه با اندازه‌های كوچك………………………………………………………………………… 94

جدول 4-2- نتایج حل مسایل نمونه با اندازه‌های كوچك………………………………………………………….. 95

جدول 4-3- مسایل نمونه با اندازه‌های كوچك و متوسط………………………………………………………….. 97

جدول 4-4- مسایل نمونه با اندازه‌های بزرگ………………………………………………………………………….. 98

جدول 4-5- سطوح پارامتر‌های BCO…………………………………………………………………………………… 99

جدول 4-6- سطوح پارامترهای NSGA-II………………………………………………………………………….. 100

جدول 4-7- نتایج حل مسایل با اندازه‌های كوچك و متوسط………………………………………………….. 107

جدول 4-8- نتایج حل مسایل با اندازه‌های بزرگ………………………………………………………………….. 108

جدول 4-9– زمان‌های اجرا……………………………………………………………………………………………….. 109

 

• فصل اول

مقدمه و كلیات تحقیق

 

• مقدمه

تحولات اقتصادی، اجتماعی، سیاسی و رشد شتابان شهرها در دهه‌ های اخیر منجر به تحولات عمیقی در شهرهای كشور شده است . اثرات این تغییرات وتحولات كه به صورت تغییر شكل كالبدی و توسعه فضایی شهرها تبلور یافته است نتایج مناسبی در شهرها ی كشور نداشته و باعث توزیع نامناسب خدمات و عدم مكان‌گزینی صحیح مراكز خدماتی شده است. بنابراین، بررسی وضع موجود و شناخت كامل از وضعیت مکان‌یابی مراكز خدماتی می‌تواند گام مهم و موثری در بالا بردن سطح كیفیت خدمات مختلف شود. در واقع,مکان‌یابی یکی از علومی است که توجه به آن سبب کاهش هزینه‌ها و موفقیت واحدهای صنعتی می‌شود. مسایل مکان‌یابی تسهیلات از دهه 1960 جایگاه مهمی در ادبیات تحقیق در عملیات یافته است. به طور کلی واژه‌ی مکان‌یابی اشاره به مدل‌سازی، فرمول‌بندی و حل مسایلی دارد که می‌توان آن‌ ها را قرار‌دادن تسهیلات در فضای موجود به بهترین نحو تعریف کرد. این مسایل بررسی می‌کنند که چه طور می‌توان یک مجموعه از تسهیلات را به صورت فیزیکی مکان‌یابی کرد به‌طوری‌که یک تابع هدف تحت مجموعه‌ای از محدودیت‌ها بهینه شود. از جمله مسایل دیگری كه در این زمینه مطرح است و كمك شایانی به نیل به اهداف كاهش هزینه و افزایش كیفیت خدمات به مشتری می‌کند، تخصیص بهینه‌ی مراكز مشتری به تسهیلات توزیع، تخصیص مراكز توزیع به مراكز تولید و … است كه موجب پدید آمدن مساله مكان‌یابی-تخصیص شده است.

در این پایان‌نامه, به ارائه مدلی جدید برای مساله مکان‌یابی-تخصیص پیوسته فازی می‌پردازیم. این فصل, به كلیات تحقیق از جمله بیان مساله، مفروضات مدل، ضرورت انجام تحقیق و روش‌شناسی تحقیق اختصاص دارد.

 

 

• بیان مساله تحقیق

مساله مکان‌یابی-تخصیص، تولید مکان‌های تسهیلات در فضای جواب و تعیین چگونگی تخصیص تقاضای مشتریان به مراکز توزیع است، به‌طوری که اهدافی مانند هزینه حمل و نقل، مجموع فاصله طی شده، میزان دیركرد خدمات رسانی کمتری یا اهدافی مانند سطح رضایت، میزان خدمت رسانی و … بیشترین شوند. مساله مكان‌یابی-تخصیص از منظر فضای جواب به دو گروه مكان‌یابی-تخصیص گسسته و مكان‌یابی-تخصیص پیوسته تقسیم می‌شود. در مسایل مكان‌یابی-تخصیص در فضای گسسته، نقاط نامزد برای مكان‌یابی مشخص و محدود هستند و در مسایل مكان‌یابی-تخصیص در فضای پیوسته، نقاط نامزد معلوم نیستند و تعداد آنها نامتناهی است. در مدل گسسته, مکان‌های نامزد از پیش مشخص شده‌اند، اما در مدل پیوسته مکان‌های تسهیلات تولید می‌شوند. در مدل گسسته یک تابع باید انتخاب شود تا تابع هزینه را تخمین بزند، اما در مدل پیوسته از تابع فاصله واقعی استفاده می‌شود. هم‌چنین مدل‌های پیوسته سریع‌تر تنظیم و ساده‌تر اجرا می‌شوند. مسایل مكان‌یابی-تخصیص در پروژه‌های صنعتی و خدماتی بسیاری ازجمله خدمات اورژانس، شبکه‌های مخابراتی، مراکز توزیع، مدیریت زنجیره‌تأمین، استقرار ایستگاه‌های آتش‌نشانی، استقرار تعمیرگاه‌های ثابت، استقرار دستگاه‌های خودپرداز، استقرار مراکز پلیس، خرده‌فروشی‌ها و اکثر مسایل مکان‌یابی متعارف کاربرد دارد. این مساله NP-سخت است و تعداد زیادی رویکردهای حل و الگوریتم‌های ابتکاری برای حل آن توسعه داده شده‌اند. مدل‌های مکان‌یابی به دلیل اهمیت و کاربردهای روزافزون آن همواره مورد توجه محققین و مهندسین صنایع بوده‌اند. در این میان مدل‌هایی که مؤلفه‌های غیرقطعی سیستم‌های مورد مطالعه را در بر می‌گیرند، حایز اهمیت هستند. بسیاری از محققان، مساله مکان‌یابی-تخصیص پیوسته را در محیط قطعی مطالعه کرده‌اند. این در حالیست كه در دنیای واقعی ارائه تقاضاهای دقیق مشتریان بسیار دشوار است، و بنابراین محققین این مساله را تحت محیط احتمالی توصیف کردند. اما این مدل‌ها نیز برای توصیف موقعیت‌های بسیاری که توزیع تقاضای مشتریان نامعلوم هستند و یا با کمبود داده‌های گذشته مواجه هستند، کافی نیستند. در این موارد نظریه فازی بهتر عمل می‌کند. مدل‌هایی که این مساله را در محیط غیرقطعی در نظر می‌گیرند، به سه بخش دسته‌بندی می‌شوند: مدل‌های احتمالی، فازی، و فازی‌احتمالی. علی رغم مزایای زیاد مدل پیوسته فازی، پژوهش‌های انجام شده در این راستا اندک است.

یكی از ویژگی‌های دیگر مسایل مكان‌یابی تخصیص كه باعث گروه‌بندی دیگری از این مسایل می‌شود، سطح ظرفیت تسهیلات است كه می‌تواند به دو صورت محدود و نامحدود در نظر گرفته شود.

مساله مکان‌یابی مراکز با ظرفیت نامحدود (UFLP) در دسته مسایل کمترین‌جمع قرار می‌گیرند, اما در‌ این مسایل هزینه، هزینه ثابت را نیز شامل می‌شود و هزینه ثابت به مکانی بستگی دارد که مرکز در آن قرار می‌گیرد. تعداد مراکزی که باید استقرار یابند از پیش مشخص نیستند، اما به گونه‌ای معین می‌شوند که هزینه را کمینه کنند. به علت این‌که در این گونه مسایل ظرفیت هر مرکز نامحدود در ‌نظر ‌گرفته‌ می‌شود، تخصیص یک تقاضا به بیش از یک نقطه تأمین، هرگز سودبخش نیست.

مساله مکان‌یابی مراکز با ظرفیت محدود (FLP) شبیه به مسایل UFLP هستند، تنها در این مسایل ظرفیت هر‌یک از مراکز محدود است. ممکن است در این مورد جواب بهینه به‌گونه‌ای باشد که یک مشتری به بیش از یک منبع تأمین، ارجاع داده شود. در واقع, ممکن است که پس از تخصیص مشتری به یک مرکز، پس از برآوردن بخشی از تقاضای مشتری، ظرفیت مرکز به پایان برسد و برای برآوردن باقی مانده تقاضای مشتری مجبور به اختصاص آن به دیگر مراکز که هزینه بیشتری نیز دربر دارند، شویم. البته گاهی ممکن است که با وجود این‌که اختصاص یک مشتری به یک مرکز ویژه کمترین هزینه را در بردارد، به دلیل این‌که ظرفیت آن مرکز توسط مشتریان دیگر پر شده است، مجبور به اختصاص کل تقاضای آن مشتری به مراکز دیگر شویم.

مسایل مكان‌یابی با ظرفیت محدود، در دنیای واقعی مصداق بیشتری دارند. با توجه به آن‌چه كه شرح داده شد، برای نزدیكی هر بیشتر مساله به مسایل دنیای واقعی و هم‌چنین پر كردن برخی از شكاف‌های تحقیقاتی، دراین پژوهش مدل‌سازی مساله مکان‌یابی-تخصیص پیوسته با ظرفیت محدود در محیط فازی برای اهداف مدیریتی مختلف همراه با ارائه روش حل مناسب بررسی می‌شوند.

مساله FLA پیوسته با ظرفیت محدود یافتن مکان nتسهیل در فضای پیوسته به منظور خدمت‌رسانی به مشتریان در mنقطه ثابت و همین‌طور تخصیص هر مشتری به تسهیلات است به طوری که مجموع هزینه‌های حمل و نقل کمینه شود.

• مفروضات و اهداف مدل

به منظور مدل‌سازی مساله FLA با ظرفیت محدود، چند فرض در نظر گرفته می‌شوند كه عبارتند از:

 

• هر مشتری دارای مقداری از تقاضا است كه در این تحقیق غیر‌قطعی در‌نظر گرفته می‌شود.
• هر تسهیل ظرفیت محدود دارد. بنابراین, نیاز داریم که مکان‌ها را انتخاب کنیم و مقدار از تسهیل i به هر مشتری j را تصمیم بگیریم.
• شرایط عدم قطعیت در بسیاری پارامترها تاثیر دارد که برای آن از مجموعه‌های فازی استفاده شده است.
• هر مشتری باید کاملاً توسط تجهیزات، تامین شود.
• یک مشتری در صورتی می‌تواند از یک تجهیز، سرویس دریافت كند كه آن تجهیز تاسیس شده باشد.
• تعداد تجهیزاتی که باید مستقر شوند، محدود است.
• مسیر بین هر مشتری و تسهیل متصل است و هزینه حمل و نقل با مقدار عرضه شده و فاصله طی شده متناسب است.
• فرض شده که تسهیل i درون یک منطقه معین قرار داده شده است

و .

پروفسور ایرج مهدوی

دکتربابک شیرازی

استاد مشاور:

مهندس صابرشیری پور

 

تابستان 1392

 

 

 

 

چکیده:

یکی از مسایل مهم پیش روی شهرهای جهان موضوع سوانح طبیعی است. سانحه یا بحران، واقعه­ای ناگهانی است که با آسیب­های انسانی و مادی گسترده و یا زمینه بروز این گونه آسیب­ها همراه بوده و نیازمند انجام اقدامات فوری است. به طور طبیعی، اولین اقدام انسان در برخورد با سوانح عبارتست از نجات و كاهش اثرات واقعه كه با وجود زمان بسیار كم نیاز به واكنش سریع دارد.

تحقیق حاضر از دو سناریو تشکیل شده است. در سناریوی اول با ارائه مدلی پوششی سعی می­ شود که تسهیلات جدید به مکان­های نامزد تخصیص داده شوند به طوری که پوشش مورد نظر بیشترین شود. در سناریوی دوم با ارائه یک مدل دو هدفی سعی می­ شود که در صورت تخریب تسهیلات تخصیص داده شده در کمترین زمان و هزینه بهترین سیاست تعمیر یا جایگزینی تسهیلات آسیب دیده، اتخاذ شود. سپس با ارائه یک روش ابتکاری مدل سناریوی اول حل و جواب مدل سناریوی اول به عنوان ورودی سناریوی دوم در نظر گرفته می­ شود. مدل سناریوی دوم را با روش برنامه ­ریزی آرمانی فازی حل می­کنیم و با چند مساله به اعتبارسنجی مدل می­پردازیم.

کلمات کلیدی:

مکان­ یابی چند تسهیلی ظرفیت­دهی شده، مدل­سازی غیر قطعی، مکان­ یابی پوششی، روش ابتکاری.

 

 

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فهرست شکل­ها…………………………………………………………………………………………………. ح

فهرست جدول­ها……………………………………………………………………………………………….. ط

فصل اول : مقدمه و كلیات تحقیق…………………………………………………………………………. 1

• مقدمه……………………………………………………………………………………….. 2
• ساختار پایان نامه ………………………………………………………………………….. 4

فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق………………………………………………………………………….. 5

• • مقدمه……………………………………………………………………………………….. 6

فصل سوم: روش تحقیق…………………………………………………………………………………….. 14

• • مقدمه……………………………………………………………………………………… 15
  • دسته بندی کلی مسایل برنامه ریزی تسهیلات……………………………………. 17
  • دسته بندی مسایل مکان یابی با نگرشی سنتی……………………………………. 17
  • دسته بندی مسایل مکان یابی با نگرشی نوین…………………………………….. 20

  • مسایل مکان یابی- تخصیص………………………………………………………… 21

    • طبقه بندی مساله مکان یابی- تخصیص………………………………. 22
    • انواع مدل های مکان یابی- تخصیص…………………………………. 24
  
  
  
  

فصل چهارم: مدل ریاضی………………………………………………………………………………….. 32

 

• • مقدمه……………………………………………………………………………………… 33

  • مدل جانمایی تسهیلات در سناریوی اول………………………………………….. 33

    • تابع حدود پوشش………………………………………………………… 34
    • مدل قطعی سناریوی اول…………………………………………………. 36
    • مدل با محدودیت احتمالی………………………………………………. 39
  • مدل تعیین سیاست تعمیر یا جایگزینی در سناریوی دوم………………………. 41
  
  

• • روش ابتکاری مکان­ یابی – تخصیص ……………………………………… 45

    • تحلیل حساسیت گام چهارم روش ابتکاری…………………………… 53
    
    

  • آزمون تجربی…………………………………………………………………………….. 54

    • مدل قطعی……………………………………………………………………. 56
    • مدل با محدودیت احتمالی……………………………………………….. 61
    
    
  
  
  
  

فصل پنجم: نتیجه ­گیری و پیشنهادها………………………………………………………………………. 66

• • نتیجه ­گیری………………………………………………………………………………… 67
  • پیشنهادها برای کارهای آتی………………………………………………………….. 67

فهرست منابع…………………………………………………………………………………………………… 68

مراجع فارسی………………………………………………………………………………………. 69

مراجع لاتین………………………………………………………………………………………… 69

چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………… 74

 

فهرست شکل­ها

عنوان صفحه

شکل 3- 1. دسته­بندی کلی مسایل برنامه ­ریزی تسهیلات……………………………………………… 17

شکل 3- 2. دسته­بندی نوین مسایل مکان­ یابی …………………………………………………………… 20

شکل 4-1. تابع تقاضا…………………………………………………………………………………………. 35

شکل 4-2. وضعیت تسهیلات تخصیص داده شده و مرکز زلزله……………………………………. 42

شکل 4-3. مکان­های نقاط تقاضا در ایالت لس­آنجلس………………………………………………… 55

شکل 4-4. مقایسه روش ابتکاری مکان­ یابی- تخصیص و شبیه­سازی تبرید……………………….. 57

 

فهرست جدول­ها

عنوان صفحه

جدول 4-1. پارامترهای ورودی مساله اول……………………………………………………………….. 50

جدول 4-2. خروجی­های مساله اول………………………………………………………………………. 51

جدول 4-3. پارامترهای ورودی مساله دوم………………………………………………………………. 51

جدول 4-4. خروجی­های مساله دوم………………………………………………………………………. 52

جدول 4-5. خروجی­های مسایل نمونه……………………………………………………………………. 52

جدول 4-6. خروجی­های مساله اول در حالت تغییر مساله…………………………………………… 53

جدول 4-7. پوشش از مدل قطعی با بهره گرفتن از الگوریتم ………………………………………… 58

جدول 4-8. پوشش از مدل قطعی با بهره گرفتن از الگوریتم شبیه­سازی تبرید…………………………. 58

جدول 4-9. پوشش از مدل قطعی با بهره گرفتن از الگوریتم تحت و …………………… 59

جدول 4-10. پوشش از مدل قطعی با بهره گرفتن از الگوریتم تحت و ………………….. 59

جدول 4-11. پوشش از مدل قطعی با بهره گرفتن از الگوریتم تحت و …………………. 59

جدول 4-12. پوشش از مدل قطعی با بهره گرفتن از الگوریتم تحت و …………………. 60

جدول 4-13. پوشش از مدل قطعی با بهره گرفتن از الگوریتم تحت و ………………….. 60

جدول 4-14. پوشش از مدل قطعی با بهره گرفتن از الگوریتم تحت و …………………. 61

جدول 4-15. پوشش از مدل محدودیت احتمالی………………………………………………………. 62

جدول 4-16. نسبت پوشش از تحت یک تقاضای تصادفی برای بهترین پوشش ممکن شناخته شده   64

جدول 4-17. نسبت عملکرد به در پاسخ به تقاضا تصادفی…………………………. 65

 

فصل اول

مقدمه و کلیات تحقیق

 مقدمه

یکی از اتفاقاتی که بیشتر شهرهای جهان با آن مواجهند، سوانح طبیعی است. سانحه یا بحران، رویداد یا واقعه­ای ناگهانی است که با آسیب­های انسانی و مادی گسترده همراه بوده و نیازمند انجام اقدامات فوری است.

سوانح طبیعی بدون آن که بشر قادر به تاثیرگذاری مستقیم بر آن باشد، اتفاق می­افتد و زندگی انسان را به مخاطره می­اندازد. کشور ما از جمله کشورهای آسیب­پذیر دنیا در برابر بلایای طبیعی است که در صورت وقوع آنها نیازهایی جدید مطرح می­ شود، الگوهای مرسوم و متعارف زندگی بر هم زده می­شوند و انسان­ها در شرایط روحی و روانی خاصی قرار می­گیرند. از طرفی، سوانح و بحران­ها اغلب ناگهانی هستند و در صورت تدریجی بودن نیز به بشر فرصت کافی نمی­ دهند و ضایعات، خسارات و تخریب­های شدید محیطی را به دنبال دارند.

به طور طبیعی، اولین اقدام انسان در برخورد با بحران و سوانح عبارتست از نجات و كاهش اثرات واقعه كه با وجود زمان بسیار كم نیاز به واكنش سریع دارد. واكنش سریع كه بخش بسیار مهم مدیریت بحران را تشكیل می­دهد، شامل شناسایی، ارزش­یابی، تصمیم ­گیری و اقدامات اضطراری موقت است كه تمام مراحل این واكنش در زمان بسیار كوتاه حتی گاهی در چند ساعت صورت می­گیرد. در نتیجه، یكی از اقدامات در مدیریت بحران اندیشیدن تدابیری به منظور امداد رسانی پس از وقوع است. زیرا سوانح طبیعی علاوه بر تلفات انسانی موجب تخریب مراکز تولید موادغذایی (کارخانجات صنایع غذایی، مرغداری­ها، کشتارگاه­ها)، مراکز ذخیره مواد غذایی (انبارها، سردخانه­ها، سیلوها) و مراکز توزیع مواد غذایی و دارویی و خدماتی (فروشگاه­ها، مراکز پخش و غیره) می­شوند و در نتیجه میان مردم اضطراب و نگرانی شدیدی پدید       می­آورند.

در این پایان نامه سعی بر اینست تا با ارائه مدلی ریاضی تحت دو سناریو مکان بهینه برای ایجاد مراکز کمک­رسانی به افراد خسارت دیده در یک منطقه ارائه شود که در آن، سطوح پوششی با توجه به شدت و مرکز حادثه در نظر گرفته می­شوند و به این نکته توجه می­ شود که حادثه می ­تواند تسهیلات را نیز تحت تاثیر قرار دهد. مدل ارائه شده در سناریوی اول توسط مورالی و همکاران [2] ارائه شده است و مدل سناریوی دوم مدل پیشنهادی این تحقیق بوده است. فرضیات مساله پیشنهادی بدین قرارند:

کلید واژه: آفتابگردان، پروتئین، ویژگی‌های عملکردی، ارزش تغذیه‌ای

 

فهرست مطالب

1- مقدمه. 2

1-1- آفتابگردان. 2

1-1-1- خصوصیات گیاهی.. 3

1-1-2- مواد مغذی آفتابگردان. 4

1-1-3- کاربردهای غذایی دانه آفتابگردان. 6

1-1-4- پروتئین‌ آفتابگردان. 7

1-1-5- ترکیبات فنولیک دانه آفتابگردان. 8

1-1-6- ویژگی‌های عملکردی.. 10

1-2- فرضیات… 13

1-3- هدف… 13

2- بررسی منابع. 16

2-1- پروتئین آفتابگردان. 16

2-2- ترکیبات فنولیک آفتابگردان. 17

2-3- استخراج پروتئین آفتابگردان. 17

2-4- ویژگی‌های عملکردی.. 20

3- مواد و روش‌ها 26

3-1- دستگاه‌ها و تجهیزات… 26

الف

3-2- مواد و محلول‌های شیمیایی.. 27

3-3- تهیه نمونه. 27

3-4- روغن گیری.. 27

3-5- خواص فیزیکی دانه آفتابگردان. 28

3-5-1- مشخصات ابعادی.. 28

3-5-2- چگالی ظاهری و چگالی حقیقی.. 29

3-6- ترکیبات شیمیایی.. 29

3-6-1- رطوبت… 30

3-6-2- چربی.. 30

3-6-3- خاکستر. 31

3-6-4- فیبر خام 31

3-6-5- پروتئین.. 32

3-7- تهیه ایزوله پروتئینی آفتابگردان. 32

3-7-1- بازده روش… 33

3-8- خواص عملکردی.. 34

3-8-1- حلالیت پروتئین آفتابگردان. 34

3-8-2- جذب آب و روغن.. 36

3-8-3- خواص کف کنندگی.. 37

3-8-4- خواص امولسیون کنند‌گی.. 37

3-8-5- تشکیل ژل. 38

3-9- ژل الکتروفورز SDS-PAGE.. 39

ب

3-10- ارزیابی کیفیت تغذیه‌ای پروتئین.. 40

3-10-1 آنالیز ترکیب اسید‌های آمینه. 40

3-10-2 شاخص اسیدآمینه ضروری.. 40

3-10-3- میزان کارایی پروتئین محاسبه شده (C-PER) 41

3-10-4 ارزش شیمیایی پروتئین.. 42

3-10-5- قابلیت هضم پروتئین بر اساس امتیاز تصحیح شده اسید آمینهPDCAAS. 42

3-10-6- شاخص تغذیه‌ای.. 43

3-10-7- ارزش بیولوژیک… 43

4- نتایج و بحث… 45

4-1- مشخصات ابعادی.. 45

4-2- ترکیب شیمیایی.. 45

 

4-3- استخراج پروتئین.. 46

4-4- ویژگی‌های عملکردی.. 47

4-4-1 حلالیت پروتئین.. 47

4-4-2- جذب آب و روغن.. 50

4-4-3- تشکیل کف… 53

4-4-4- خواص امولسیون کنندگی.. 55

4-4-5- تشکیل ژل. 58

4-5- الگوی الکتروفورز. 59

4-6- ارزیابی کیفیت تغذیه‌ای پروتئین.. 60

4-6-1- آنالیز ترکیب‌ اسیدهای آمینه. 60

ج

4-6-2- امتیاز اسید آمینه. 63

4-6-3- شاخص اسید‌های آمینه‌ ضروری.. 64

4-6-4- میزان کارایی پروتئین محاسبه شده (C-PER) 65

4-6-5- شاخص PDCAAS. 65

4-6-6- شاخص تغذیه‌ای و ارزش بیولوژیک… 65

4-7- نتیجه گیری.. 67

4-8- پیشنهادات… 68

4-8-1 پیشنهادات اجرایی.. 68

4-8-2- پیشنهادات پژوهشی.. 68

د

منابع. 70

 

فهرست جداول

 

جدول 3-1- مشخصات تجهیزات و دستگاه‌های مورد استفاده 26

جدول 3-2- آماده سازی نمونه‌ها برای سنجش پروتئین به روش برد‌فورد 35

جدول 3-3 موارد مورد نیاز جهت تهیه ژل. 39

جدول 4-1 متوسط ابعاد فیزیکی دانه آفتابگردان. 45

جدول 4-2 ترکیب شیمیایی نمونه‌ها‌ی آفتابگردان. 46

جدول 4-3 درصد جذب روغن آرد کامل، کنجاله و ایزوله پروتئین آفتابگردان. 52

جدول 4-4 ظرفیت تشکیل امولسیون (میلی‌لیتر روغن به ازای هر گرم) و فعالیت امولسیون‌کنندگی آرد و ایزوله پروتئین آفتابگردان  56

جدول 4-5 حداقل غلظت تشکیل ژل آرد و ایزوله پروتئین آفتابگردان در pHهای مختلف… 58

جدول 4-6 ترکیب اسید‌های آمینه‌ ایزوله پروتئین آفتابگردان و الگوی FAO (میلی‌گرم اسیدآمینه به ازای 1 گرم پروتئین) 62

جدول4-7 امتیاز اسیدهای‌آمینه ضروری و امتیاز شیمیایی ایزوله پروتئین آفتابگردان. 63

جدول 4-8 برخی از شاخص‌های ارزیابی کیفیت پروتئین ایزوله آفتابگردان. 66

فهرست شکل‌ها

 

شکل 3-1 ابعاد سه گانه (قطرهای بزرگ، متوسط و کوچک) یک دانه. 28

شکل 3-2 مراحل اصلی استخراج پروتئین از آرد کنجاله آفتابگردان. 32

شکل 4-1 منحنی استاندارد جذب سرم آلبومین گاوی.. 48

ه

شکل 4-2 حلالیت ایزوله پروتئین آفتابگردان 49

شکل 4-3 جذب آب آرد، کنجاله و ایزوله پروتئین آفتابگردان. 51

شکل 4-4 ظرفیت کف کنندگی و پایداری کف ایزوله پروتئین آفتابگردان. 53

شکل 4-5 پایداری امولسیون تشکیل شده توسط ایزوله پروتئین آفتابگردان. 57

شکل 4-6 الگوی الکتروفورز آرد کامل مغز، کنجاله و ایزوله پروتئین آفتابگردان. 59

شکل 4-7 کروماتوگرام ترکیب اسید‌های آمینه ایزوله پروتئین آفتابگردان. 61

 

فصل اول

 

مقدمه

1- مقدمه

 

1-1- آفتابگردان

آفتابگردان (.Helianthus annuus L) گیاهی یک‌ ساله متعلق به جنس هلیانتوس و تیره کامپوسیته یا آستراسه می‌باشد. جنس هلیانتوس بیش از 60 گونه دارد. نام جنس آفتابگردان از کلمه یونانی Helios به معنی خورشید و Anthos به معنی گل گرفته شده است. خاستگاه این گیاه زراعی، بین شمـال مکـزیـک و نبراسکا است و سرخ‌پوستان این منطقه اولین استفاده‌ کنندگان آن بودند. گونه H.annuus در مقایسه با سایر گونه‌ها، بیشترین سطح زیر کشت را در دنیا به خود اختصاص داده است (گونزالو پرز و وریکن، 2007).

به عقیده برخی از مورخین کشت آفتابگردان در آریزونا و نیومکزیکو آمریکای شمالی حدود 3000 سال قبل از میلاد آغاز شد. در اوایل قرن 16 میلادی این گیاه توسط اسپانیایی‌ها از آمریکا وارد اروپا شده و در اسپانیا و فرانسه به عنوان گیاه زینتی از آن استفاده می‌شده است. در قرن 19 این گیاه از اروپا به روسیه انتقال یافت. پس از ورود آفتابگردان به روسیه، سطح زیر کشت این گیاه در آن کشور به‌سرعت افزایش یافت. دانشمندان روسیه برای اصلاح آفتابگردان و افزایش میزان روغن آن تلاش‌های فراوانی کردند به همین دلیل بیشتر ارقام تجارتی مربوط به این کشور می‌باشد (گونزالو پرز و وریکن، 2007).

بنابر منابع وزارت جهاد كشاورزی کشت آفتابگردان در ایران به عنوان آجیل از 78 سال پیش در مناطق مختلف آذربایجان غربی از جمله خوی معمول بوده ولی به عنوان دانه روغنی از سال 1344 متداول شده است. در این سال‌ها مقدار دو تن بذر آفتابگردان شامل آرماویرسکی و ونییمیک 8931 از شوروی سابق خریداری و به ایران حمل و در مازندران کشت شد. نتایج حاصل زیاد رضایت بخش نبود. در سال 1345، بیست تن بذر آفتابگردان رقم رکورد از رومانی وارد و توسط کارشناسان رومانیایی در گرگان و مازندران کشت گردید که نتیجه حاصل از آن بسیار خوب بود. این امر موجب آغاز زراعت دانه آفتابگردان به عنوان دانه روغنی در ایران از سال 1346 با سطح 1700 هکتار گردید (بانک اطلاعات زراعت وزارت جهاد کشاورزی، 1390).

بر اساس آمار در سال 2005 آفتابگردان سومین منبع تهیه روغن خوراکی در جهان بوده است (بعد از سویا و کلزا). تولید در این سال 106× 31 تن و مناطق عمده کشت آن آرژانتین، کشور‌های اتحادیه اروپا، روسیه، اکراین و چین بوده است (FAO، 2007). بر اساس گزارش وزارت جهاد کشاورزی سطح زیر کشت آفتابگردان در ایران در سال زراعی 88-87، برابر با 19 هزار هکتار و با عملکرد 1 تن در هکتار بوده که در این سال در مجموع 18 هزار تن دانه آفتابگردان تولید شد.

 

1-1-1- خصوصیات گیاهی

آفتابگردان گیاهی دو‌لپه‌ای و یکی از اعضاه خانواده آستراسه (گل ستاره‌ای‌ها) با گل های ترکیبی است. این گیاه، یكساله با ساقه های قوی و محكم كه بلندی آن به 5/2-2 متر نیز می رسد. برگ‌های آن پهن، نوك تیز و دندانه دار یا بی دندانه و پوشیده از كرك است. گل‌های آن به شكل طبق، دایره‌ای شكل و بزرگ به قطر 50-40 سانتی متر بوده كه دور آن را زبانه‌های زرد فراگرفته است.

تا کنون گونه‌های دیپلوئید، تتراپلوئید و هگزاپلوئید آن شناخته شده است. آفتابگردانی که کشت می‌شود 34 کروموزومی (34=n2) است (گونزالوپرز، 2003).

میوه آفتابگردان نوعی فندقه است که مترادف دانه محسوب می‌شود. رنگ دانه از سفید تا سیاه یا خاکستری خط دار و بسته به رقم تغییر می کند. گیاه‌شناسان دانه‌ی آفتابگردان را به صورت یک میوه تک‌دانه‌ ساده و خشک تعریف

کلیات

 

مقدمه و هدف

منشور حقوق بشر در سال 1948 گرسنه نماندن و رفع سوء تغذیه را جزو لاینفک حقوق بشر شناخت و این اصل در سال 1989 در کنوانسیون حقوق کودکان مورد تأیید قرار گرفت. ریشه کن کردن گرسنگی و سوء تغذیه هنوز هم مثل گذشته یک آرزو است. چرا که سالانه 13 میلیون کودک کمتر از 5 سال به طور مستقیم و غیر مستقیم در اثر گرسنگی و سوء تغذیه در جهان تلف می شوند و بیش از 25 در صد جمعیت دنیا از درجاتی از سوء تغذیه رنج می برند.

گرسنگی و سوء تغذیه را دیگر نمی توان مشکل مربوط به کشاورزی و دامپروری و بهداشت تلقی نمود،بلکه این مسئله تمامی امور جوامع بشری را تحت شعاع قرار می دهد. به طوری که امروزه رفع گرسنگی و سوء تغذیه را از معیارهای توسعه ملی تلقی می کنند و تلاش کشورهای در حال توسعه برای رفع یا کاهش این نقیضه،منجر به صرف قسمت اعظم منابع محدود این کشورها برای مواد غذایی می گردد.

مسئله رشد و منابع غذایی ارتباط زنجیر گونه ای با هم دارند. اما بدیهی است که میزان افزایش تولید محصولات غذایی جهان با میزان رشد جمعیت هماهنگی ندارد. امروزه کمبود مواد غذایی حتی بر کشورهای غنی، تأثیرگذار بوده است. در چنین شرایطی، با توجه به محدودیت زمین های قابل کشت و محدودیت هایی که برای افزایش کمی جمعیت دامی وجود دارد، پرداختن به افزایش تولید در واحد سطح و واحد دامی و جلوگیری از ضایعات و خسارات وارده به سرمایه و محصولات کشاورزی و دامی در اثر بیماری ها یک ضرورت اساسی می باشد.

حرفه دامپروری در ایران به علت وجود حدود میلیون ها دام گوسفند و بز در کشور از اهمیت خاص اقتصادی برخوردار است در نتیجه شناسایی بیماری های این جمعیت دامی و آگاهی از میزان بروز بیماری ها و راه های پیشگیری و درمان آن ها نیز در شمار وظایف مهم دامپزشکان این مرز و بوم قرار می گیرد.

از آنجا که دامپروری تا حدود زیادی به شیوه های سنتی انجام می شود و به علت مشکلات استفاده حشره کش ها و عدم استفاده از حمام های ضد کنه، بیماری میاز همچنان در نواحی آندمیک ایران به عنوان یکی از مشکلات حرفه دامپروری به شمار می آید.

بزهای اطراف مشهد به طور آزادانه در نواحی کوهستانی و کوهپایه ای چرا داده می شوند و مگس ها نیز آزادانه در این مناطق ساکن هستند و زاد و ولد می کنند.

گوسفند و بز منبع در آمد اصلی چادرنشینان و جوامع روستایی در ایران هستند. از این رو ارتقاء سطح سلامت این احشام سبب بهبود وضعیت اقتصادی و اجتماعی و افزایش سلامت جوامع شهری و روستایی می شود.

 

 

1-1 معرفی استان خراسان رضوی

استان خراسان رضوی با وسعتی حدود 128420 کیلومتر مربع معادل 8/7% مساحت کل کشور متشکل از 20شهرستان، 65 بخش، 163 دهستان و 8861 آبادی جزء چهارمین استان بزرگ کشور محسوب می شود.

این استان از شمال و شمال شرق با کشور ترکمنستان، از غرب با استان های خراسان شمالی و سمنان، از جنوب با استان های خراسان جنوبی و یزد و از شرق با کشور افغانستان همسایه است. مرکز استان خراسان رضوی شهر مقدس مشهد است و از شهرهای مهم آن می توان نیشابور، سبزوار، کاشمر، تربت جام و سرخس را نام برد

 

1-2 موقعیت جغرافیایی

استان خراسان رضوی از نظر موقعیت جغرافیایی به دوبخش شمالی و جنوبی تقسیم شده است که نواحی شمالی آن دارای دشت های حاصلخیز کشاورزی و دامپروری است و بخش جنوبی آن از دشت های کویری با تپه های کم ارتفاع با پوشش گیاهی فقیرتشکیل شده است. در این منطقه، چند رشته کوه وجود دارد که دو رشته کوه هزار مسجد و بینالود از دیگر کوه ها مرتفع و پر امتداد است.

آب و هوای این استان در ناحیه معتدل شمالی قرار گرفته و به طور کلی متغیر است و دمای هوا از شمال به جنوب افزایش می یابد ولی از بارش سالانه کاسته می شود. استان خراسان رضوی در مناطق مختلف دارای شرایط اقلیمی متنوعی است به طوری که مناطق کوه پایه ای دارای آب و هوای نیمه بیابانی ملایم، نواحی جنوبی « گرم و خشک » و مناطقی چون قوچان، نواحی جنوب بینالود، ارتفاعات هزار مسجد و قسمتی از شهرستان مشهد دارای آب و هوای معتدل کوهستانی است.

 

استان خراسان رضوی از لحاظ پرورش دام یکی از مهم ترین مناطق در ایران محسوب می شود.

همچنین با توجه به تنوع محیط طبیعی، تفاوت های اقلیمی و اختلاف هایی که مناطق از نظر استعداد کشاورزی با یکدیگر دارند، دامپروری یکی از اشتغالات مهم مردم می باشد. پرورش دام در استان به اشکال مختلف از جمله کوچ نشینی، رمه گردانی، روستایی و تلفیق زراعت و دامداری و دامپروری صنعتی مشاهده می شود.

از عمده ترین دام هایی که در استان پرورش داده می شود گوسفند، بره، بز، بزغاله، گاو، گوساله، شتر و بچه شتر می باشد که تعداد آن ها در سال 1375 به قرار زیر بوده است:

گوسفند و بره 10609909 رأس، بز و بزغاله 3307799 رأس، گاو و گوساله 571843 رأس، شتر و بچه شتر 50139 رأس.

 

1-3 خصوصیات، محصولات و نژاد های بز ایران

با توجه به آمارهای موجود در كشورمان 25 میلیون راس بز موجود است و مقدار شیر استحصالی در حدود 350 هزار لیتر است. خشكسالی های اخیر و فقیر بودن مراتع امكان تغذیه‌ی دام‌ها از طریق چرای آزاد را با محدودیت روبرو ساخته و لذا باید با تكنیك‌های اصلاح نژادی میزان تولید شیر در واحد سطح را بالا برد. در ایران حدود ٢١ نژاد بز شناسایی شده است. این نژادها به منظور تولید گوشت پرورش داده می‌شوند ولی مو و كرك نیز برای مصرف در صنایع دستی و صادرات از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند.

بزها از علوفه، گیاهان خشک و چوبی شده و خار و خاشاک بیابان‌ها تغذیه می‌کنند و آنها را به تولیدات با ارزش برای انسان تبدیل می‌کنند. شیر و گوشت، دو محصول مهم بزها هستند. گروهی از بزها، علاوه بر شیر و گوشت، كرك هم تولید می‌کنند‌. کرک بز خصوصیات باارزشی دارد. کرک بدن را در سرما گرم نگه می‌دارد. همچنین الیاف و رشته‌های آن زیبا و ظریف هستند. به همین سبب در بافت لباس، بخصوص لباس‌های زمستانی استفاده می‌شود.

شیر بز از نظر طعم ، ترکیب ، نوع و مقدار مواد، با شیر گاو و گوسفند تفاوت دارد. میزان کلسیم و فسفر شیر بز بیشتر از شیر گاو و آهن آن کمتر است ، از این رو کسانی که مدتی طولانی فقط از شیر بز تغذیه می کنند ممکن است به بیماری کم خونی دچار شوند. ذرات چربی شیر بز کوچکتر و مقدار آن نیز کمتر است ، از این رو شیر بز آسانتر هضم می شود و برای کودکان و سالخوردگان و کسانی که ناراحتیهای گوارشی دارندبهتر است .از شیر بز کره ،پنیر و فراورده های دیگر شیری تهیه می شود . شیز بر پس از گاو و گاومیش بیشترین میزان تولید را دارد و سالیانه بیش از شش میلیارد و ششصد میلیون لیتر شیر بز در سراسز جهان تولید می شود . یک بز ماده از نژادهای پر شیر ، روزانه به طور متوسط ٨/٣ لیتر شیر می دهد.

گوشت بز در سراسر جهان مصرف می شود و تولید سالیانه آن در حدود یک میلیون و هشتصد هزار تن است . چربی گوشت بز کمتر از گوسفند است و از نظر طعم و مزه به خوبی گوشت گوسفند نیست . زیرا جست و خیز و حرکت فراوان بز باعث سفتی گوشت آن می شود ، اما گوشت بزهای جوان ،به ویژه بزغاله بسیار لطیف است و عده ای آنرا بر گوشت بره ترجیح می دهند.

موی بعضی از نژادهای بز لطیف و با ارزش است . از بز نژاد آنقره ، سالیانه مقدار زیادی موی بلند و لطیف به دست می آید که موهر نامیده می شود . درازای تارهای موهر معمولا” میان ١٣ تا ٢٢ سانتیمتر و قطر آن ٥٠ تا ٦٠ میکرون است . هر چه قطر موهر کمتر باشد لطیفتر و گرانتر است و در بازارهای جهانی از بهترین پشمهای گوسفندان مرینوس نیز گرانبهاتر است . تارهای موهر خاصیت کشسانی مناسبی دارند از این رو پارچه های بافته شده از موهر کمتر چروک می شوند . امروزه در صنعت بافندگی از موهر خالص کمتر استفاده می شود . موهر را با پشم گوسفند ،مو و کرک بز و یا با کتان ، کنف ، پنبه و نیز با الیاف مصنوعی مانند نایلون و پرلون ٬ به نسبتهای معین درهم می کنند و با آن پارچه های گوناگون می بافند . تارهای موهر خاصیت رنگ پذیری خوبی دارند و رنگها را با درخشندگی و شفافیت زیادنشان می دهند .

از موی بزهای معمولی نیز به صورتهای گوناگون ، از جمله در تهیه قالی و گلیم ، قلم موی نقاشی ، برس و طناب ، پارچه های خشن و غیره استفاده می شود . در ایران دامداران کوچنده از موی بزهای سیاه ، بافته هایی تهیه می کنند که با

تاریخچه ادویه­ها و گیاهان از زمان آغاز تاریخ بشر بوده و مردم این گیاهان را از زمان های بسیار دور استفاده می­کردند. هیچ کالای دیگری به اندازه ادویه­ها در توسعه تمدن مدرن نقش محوری نداشته است. زندگی مردم و گیاهان بسیار پیچیده تر از آن است که قابل درک باشد. برخی گیاهان دارای قدرت تغییر عملکرد فیزیولوژیکی ما می باشند. آنها انقلابی در پزشکی ایجاد کرده و همچنین برای کسانی که آنها را پرورش داده و فرآوری می­ کنند و مورد تیمار قرار می­ دهند بسیار درآمدزا بوده و در موارد بسیاری این گیاهان اهمیت اجتماعی و مذهبی دارند. گیاهان مسیر تاریخ را تغییر دادند و از لحاظ اقتصادی اهمیت بیشتری به عنوان اجزای غذا و دارو، عطریات، لوازم آرایشی وگیاهان تزئینی دارند. دانش گیاهان برای هزاران سال از نسلی به نسل دیگر منتقل شده است (برون[8] ،1995).

هدف از تهیه این متن ارائه یک مرور کلی از داده ­ها عمدتاً در ده سال گذشته بر روی ترکیبات مشتق شده از گیاهان و تاثیر آنها بر ضد عوامل فساد و بیماریزای گزارش شده و روش های عملی برای استفاده از این ترکیبات و همچنین تهیه مروری بر اطلاعات منتشر شده روی فعالیت روغن­های اسانسی و ترکیباتی از آنها که می­توانند برای استفاده در غذاها مناسب باشند و همچنین توصیف مدل فعالیت احتمالی و نیز پتانسیل سینرژیست[9] و آنتاگونیسم[10] آنها بوده و در مورد قوانین و جنبه­ های گوناگون ایمنی و حسی نیز بحث می­ شود و فضاهای مطالعه­ آینده نیز پیشنهاد شده است. اطلاعات آمده در این متن بر روی سطح فساد مواد غذایی بوده و اساساً در مورد اثرات آنتی­باکتریایی روغن­های اسانسی در غذاها و خصوصاً در غذاهای جانوری (دریایی) که منبع اصلی غذایی می­باشد، تمرکز و بحث می­ کند. با توجه به مطالب گفته شده در این متن به این سوال ها پاسخ داده می شود:

آیا عصاره های گیاهی اثر آنتی باکتریایی و آنتی اکسیدانی بر فرآورده های آبزیان دارد؟

آیا انواع مختلف عصاره های گیاهی اثر آنتی اکسیدانی و آنتی باکتریایی یکسانی بر فرآورده های آبزیان دارند؟

آیا عصاره های گیاهی مدت انبارداری فرآورده های آبزیان را تغییر می دهد؟

 

هدف:

1. بازبینی خواص آنتی میکروبی و آنتی اکسیدانی روغن های اسانسی و ترکیبات آن ها و کاربردهای اخیرشان در فرآورده های آبزیان

1-2- کلیات

                 

1-2-1- تعریف

بیماری های ناشی از غذا در نتیجه مصرف غذاهای آلوده به باكتری های عامل فساد و بیماری زا به طور مستقیم در سلامت جامعه نقش دارد (رهنما و همکاران،1388). فساد مواد غذایی می ­تواند در ماده غذایی خام تا ماده فرآوری و توزیع شده رخ دهد و منابع فساد نیز ممکن است شیمیایی، فیزیکی و میکروبیولوژیکی باشد. تکنیکهای نگهداری از فساد میکروبیولوژیکی در سالهای اخیر به طور چشمگیری به بهبود به حداقل رساندن هر گونه رشد میکروارگانیسم­ها از جمله میکروارگانیسم­های پاتوژن کمک کرده است. (برت، 2004). استفاده از مواد شیمیایی به منظور جلوگیری یا به تاخیر انداختن فساد مواد غذایی امروزه دارای كاربرد وسیعی می­باشد، اما در ارتباط با اثرات سوء استفاده از مواد شیمیایی صنعتی بحث­های قابل قبولی در خصوص سرطان­زایی و سمیت آنها برای انسان صورت گرفته است. به این دلیل تولیدكنندگان مواد غذایی و مصرف كنندگان آن بایستی در استفاده از این گونه مواد نگهدارنده احتیاط نمایند (اسکاندامیس[11] و همکاران،2001). در نتیجه بالا رفتن سطح آگاهی مصرف­كنندگان در سطح جامعه جهانی علاقه روزافزونی به استفاده از مواد نگهدارنده نظیر اسانس ­ها و آنتی­بیوتیک­های طبیعی وجود دارد (رهنما و همکاران، 1388).

تحقیق در مورد روغن­های اسانسی محافظت کننده مواد غذایی با منشا گیاهی از دهه 1990 با استفاده بیشتر ادویه­ها و روغن­های اسانسی آنها به عنوان نگهدارنده­های زیستی طبیعی برای افزایش عمر انبارداری و کیفیت کلی محصولات غذایی و کاهش یا از بین بردن میکروارگانیسم­های بیماری زا افزایش یافته است (برت، 2004).

امروزه در خصوص اثرات بازدارندگی آنتی بیوتیک های طبیعی و اسانس های گیاهی مطالعات زیادی صورت می گیرد كه نشان دهنده تلاش درخصوص حذف نگهدارنده های شیمیایی و به كارگیری نگهدارنده های طبیعی می باشد. اسانس های گیاهان از منابع مفید تركیبات ضدمیكروبی می باشند (باگامبولا[12] و همکاران، 2004) و یکی از سریع ترین روندهای رو به رشد در تمامی درمانهای طبیعی روند استفاده از روغن های اسانسی است (رایبرن[13]،2010).

روغن های اسانسی چه هستند ؟

روغن­های اسانسی خالص­ترین شکل یک گیاه، روغن فرّار بدست آمده از طریق تقطیر یا فشار می باشند. روغن­های اسانسی مواد گیاهی بسیار قوی تغلیظ شده هستند بطوری که مثلاً یک قطره روغن نعناع معادل تقریبا 26فنجان چای نعناع می باشد. مثلا 5000پوند گلبرگ رُز فقط یک قطره روغن خالص رُز می­دهد. به گفته دکتر پنوئل[14] این ملکولها توسط بدن ما برای پشتیبانی، تعمیر و نگهداری و بازسازی استفاده می­شوند (رایبرن،2010).

روغن های اسانسی (روغن های فرّار یا روغن های اتری نیز نامیده می شوند) مایعات روغنی معطری هستند که از مواد گیاهی (گل ها، جوانه ها، دانه ها، برگ­ها، شاخه­ها، پوست درختان، علف­ها، چوب­ها، میوه­ ها وریشه­ها) بدست می آیند (گاستافسون[15]، 1948).

روغن­های اسانسی به عنوان جایگزین­های طبیعی افزودنی­های شیمیایی در نظر گرفته شده و استفاده از آنها در مواد غذایی مطابق خواسته­ های مصرف­

 کنندگان برای محصولات با فرآوری کمتر و یا طبیعی می باشد که در صنایع غذایی مدرن پروسه­های خفیف به منظور بدست­آوردن فرآورده ­های سالم که برچسب طبیعی یا سبز دارند مورد استفاده قرار می­گیرد(برت، 2004). با این حال کاربرد علمی روغن­های اسانسی بدلیل ملاحظات طعم محدود است و همچنین اثرشان با توجه به فعل و انفعالات آنها با مواد و ساختار غذایی در حد میانه است (اسکاندامیس و همکاران،2001). روغن­های اسانسی گیاهان و ترکیبات آنها و فرآورده هایی از متابولیسم ثانویه گیاهان کاربردهای بسیاری در داروهای محلی، طعم غذا، محافظت و همچنین عطر و صنایع دارویی دارند (فابیان[16] و همکاران، 2006).

لغت روغن­های اسانسی در قرن 16 از نام Quinta توسط اصلاح­طلب داروی سویسی به نام پاراسلسوس وون هوهنهیم[17] مشتق شده است، او ترکیبات موثر یک دارو را کواینتا اسنشیال[18] نامید (گاستافسون، 1948). 3000نوع روغن اسانسی شناخته شده است که در حدود 300 مورد آنها مخصوصاً به عنوان عطر و ادکلن اهمیت تجاری دارند. همچنین مدت مدیدی است که مشخص شده برخی از روغن های اسانسی خواص آنتی­میکروبی دارند که در گذشته به عنوان خواص آنتی میکروبی ادویه جات بررسی شده بود اما افزایش اخیر میل مصرف کننده ی سبز منجر به تجدید مطالعه ی علمی این مواد شد. علاوه بر این مشخص شده است که روغن­های اسانسی و ترکیبات آنها خواص ضد ویروس، ضد مخمر، ضد میکروب، ضد توکسین، ضدانگل و ضد­قارچ دارند که شاید این خواص به عملکرد ترکیبات آنها در گیاهان بستگی دارد (برت، 2004)

 

1-2-2- تاریخچه استفاده از روغن­های اسانسی

عوامل آنتی میکروبی طبیعی، مشتق شده از منابعی همچون روغن­های گیاهی شناخته شده بوده که برای قرن ها در نگهداری غذا استفاده می شدند. روغن های اسانسی و ادویه ها توسط مصریان اولیه استفاده می­شده و قرن­ها در کشورهای آسیایی همچون چین و هند مورد استفاده قرار می­گرفته است. برخی از ادویه ها همچون میخک، دارچین، خردل، سیر، زنجبیل و نعناع هنوز هم به عنوان درمان جایگزینی در هند استفاده می شود. عصاره های گیاهی و ادویه ها علاوه بر اینکه در عطر و طعم شرکت می­ کنند می تواند بر ضد پاتوژن های گرم مثبتی همچون لیستریامونوسیتوژنز عمل کنند. آنها همچنین با بهره گرفتن از اجزای فعالی همانند فنل ها، الکل ها، آلدهیدها، کتون ها، اترها، و هیدروکربن ها که مخصوصاً در ادویه هایی همچون دارچین، میخک، سیر، خردل و پیاز وجود دارد می توانند ثبات ذخیره سازی را افزایش دهند (برت،2004).

روغن های اسانسی از زمان آغاز بشر وجود داشتند؛ باستان شناسان6500 سال پیش در پاکستان یک دستگاه تقطیر کشف کردند. در مصر در آرامگاه کینگ توت[19] (1932)350 لیتر روغن اسانسی مشاهده شد. بیش از 200کتاب مقدس به روغن­های اسانسی کندور، مر، زوفا و … اشاره کرده ­اند (رایبرن،2010).

مصریان باستان از 3000 تا 14700 سال پیش یک مجموعه ی فارماکولوژیکی بسیار دقیق، موثر و معتبری از مواد متعدد بدست آمده از منابع طبیعی تهیه کردند (کاست[20]، 2003).

اگر چه ادویه ها به خاطر عطر خوبشان ،گلها وخصوصیات محافظتی از دوران باستان استفاده می شدند اما از روغن های اسانسی شناخته شده فقط روغن تورپنتین[21] توسط مورخان رومی و یونانی نامبرده شده بود. تقطیر به عنوان روش تولید روغن­های اسانسی اولین بار در شرق (مصر، هند و ایران) استفاده می­شد و بیش از 2000سال پیش بهبود یافته و با آغاز تکنولوژی­های مدرن­تر در قرن 9 توسط عربها گسترش یافت. اولین نوشه معتبر در مورد تقطیر روغن­های اسانسی بوده که توسط یک پزشک کاتالانی بنام ویلانوا[22] نوشته شده بود. در قرن 13 روغن­های اسانسی توسط داروخانه ها تولید شده و اثرات دارویی آنها در کتاب­های داروشناسی توضیح داده شد (بوئر[23] و همکاران، 2001)؛ اما به نظر می رسد استفاده از آنها در اروپا گسترش نیافته بود؛ تا اینکه در قرن16در لندن مورد داد و ستد قرار گرفت. در همان قرن مطالبی در مورد تقطیر و استفاده از روغن­های اسانسی منتشر شد اما تنها به تعداد نسبتا کمی از روغن­های اسانسی همچون رزماری، اسطوخودوس، میخک، جوز، دارچین و رازیانه اشاره شد. در قرن 17 آماده سازی روغن های اسانسی به خوبی شناخته شده بود و در داروخانه ها عموماً 15 الی 20 روغن مختلف وجود داشت. در قرن 18 از روغن چای به منظور اهداف پزشکی در استرالیا استفاده می شد اما احتمالاً قبل از آن هم توسط استرالیایی­های بومی این روغن استفاده می­شده است. به هر حال استفاده از روغن­های اسانسی در پزشکی در قرن 19 و20 عموماً به استفاده ثانویه آنها بخاطر عطر و طعمشان تبدیل شد (کاربردهای پزشکی پس از عطر و طعم دومین کاربرد روغن های اسانسی شد) (گاستافسون، 1948 و بوئر و همکاران، 2001).

اولین مطالعات علمی پتانسیل نگهداری ادویه ها توصیف فعالیت آنتی میکروبی روغن دارچین بر ضد اسپورهای باسیل سیاه زخم در دهه1880 گزارش شد و همچنین اولین آزمایش اندازه ­گیری خواص باکتریوسیدی بخارات روغن­های اسانسی توسط دلاکرایکس[24] در سال 1881 انجام گرفت (برت،2004)؛ علاوه بر این میخک به عنوان نگهدارنده در برابر فساد تغییردهنده گوشت، شربت­ها، سس­ها و شیرینی­جات مورد استفاده قرار گرفت. از آن به بعد دیگر ادویه ها همچون فلفل شیرین، برگ خشک بو، زیره سیاه، گشنیز، زیره سبز، پونه کوهی، رزماری، مریم گلی و آویشن گزارش شد که خواص باکتریوستاتیکی قابل توجهی دارند. بیشتر ادویه­ها منشا شرقی دارند با این حال برخی از آنها پس از کشف دنیای جدید معرفی شده ­اند همانند: فلفل قرمز، فلفل شیرین، ساسافراس[25] و وانیل که به منظور طعم­دهندگی و خواص دارویی در غذاها استفاده می­شوند (تاج کریمی و همکاران؛ 2010).

در حال حاضر روغن های اسانسی در دانشگاه های سراسر جهان و پژوهشهای پزشکی در صدها بیمارستان آمریکا استفاده می شود (رایبرن، 2010).

 

1-2-3- استفاده کنونی از روغن­های اسانسی

بزرگترین مصرف روغن­های اسانسی در غذا (به عنوان طعم دهنده)، در عطاریها (عطرها و ادکلن ها) و نیز در داروسازی ها (به منظور خواص کاربردیشان ) می باشد. استفاده متداول روغن­های اسانسی در آروماتراپی[26] بوده که کمی بیشتر از 2% کل بازار را شامل می شود. ترکیبات منحصر به فرد روغن­های اسانسی به عنوان طعم دهنده­های غذایی نیز استفاده می­شوند که یا از مواد گیاهی استخراج شده و یا به طور مصنوعی تولید می­ شود. خصوصیات آنتی­باکتریایی روغن­های­اسانسی و ترکیبات آنها در تولیدات متنوع تجاری همچون ضدعفونی­کننده­ها و مکمل­های غذایی مورد استفاده قرار می­گیرند. مواد نگهدارنده حاوی روغن­های اسانسی در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس هستند. پروتکتا1 و پروتکتا2 مخلوط عصاره های گیاهی تولید شده توسط شرکت FL و Apopka بایرن در ایالت متحده آمریکا هستند که عموماً به عنوان افزودنی­های غذایی ایمن(GRAS)[27] در ایالات متحده می­باشند. با این حال محتویات دقیق آنها برای کارخانجات شناخته شده نیستند، اما احتمالاً این عصاره­ها شامل یک یا چند روغن اسانسی بوده که به ترتیب در محلول­های سیترات سدیم و کلرید سدیم حل می شوند. علاوه بر اثرات فیزیولوژیکی، روغن­های اسانسی برای استفاده ی گسترده در محصولات مختلف مثل از بین برنده های تجاری جوانه های سیب زمینی و مواد دافع حشرات تولید می­شوند (برت، 2004).

[1] Rigor-mortis

[2] Listeria monocytogenes

[3] Gutierrez

[4] Li

[5] Burt

[6] Escherichia coli

[7] Brandi

[8] Brown

[9] Synergist

[10] Antagonism

[11] Skandamis

[12] Bagamboula

[13] Raybern

[14] Penoel

[15] Gustafson

[16] Fabian

[17] Paracelsus von Hohenheim

[18] Quinta essential

[19] King Tut

[20] Cast

[21] Turpentine

[22] Villanova