دانشکده جغرافیا

گروه جغرافیای طبیعی دانشکده جغرافیا در حال حاضر در برگیرنده دو آزمایشگاه مجزا است که در زیر مجموعه معاونت پژوهشی دانشکده فعال می باشند. آزمایشگاه آب و هواشناسی دیرینه (با مسئولیت آقای دکتر عزیزی) و آزمایشگاه ژئوموفولوژی (با مسئولیت آقای دکتر یمانی) اداره می­شوند. با تلاش قابل توجه معاونت پژوهشی و همکاری اساتید و پیگیری­های دانشجویان تحصیلات تکمیلی گروه جغرافیای طبیعی، ابزارها و امکانات به نسبت مناسبی در راستای رفع نیازهای پژوهشی استادان و دانشجویان گروه فراهم شده است.

شناخت دوره­های اقلیمی گذشته، راه را برای کشف روند و علل و عوامل تغییرات اقلیمی باز کرده و پیش­بینی اقلیم آینده و برنامه­ریزی و مدیریت منابع طبیعی و فعالیت­های انسانی را برای مدیران و برنامه­ریزان آسان­تر می­کند. بررسی  و مطالعه منابع و پژوهش­های صورت گرفته و نقشه پراکندگی مغزه­های برداشت شده به منظور مطالعه گرده­ها، یک خلاء علمی را در زمینه مطالعات دیرینه اقلیمی دوره هولوسن در ایران نسبت به کشورهای مجاور و آسیای غربی در مقایسه با سایر نقاط کره زمین نشان می­دهد. شواهد و مدارک بی شماری به منظور مطالعه و اثبات تغییرات اقلیمی در گذشته وجود دارد. یکی از این شواهد موجود، گرده­های گیاهی است (سلمانی، 1392). تعداد و تنوع مطالعات در زمینه تغییرات اقلیمی هولوسن به طور باور نکردنی، در طی دهه گذشته افزایش یافته است. امروزه ابزارهای دقیق همراه با فناوری بالا برای مطالعه ترکیبات و حرکات جو قابل دسترس می باشد. اما این ابزارها، داده­های اقلیمی را تنها برای دوره­های کوتاهی تهیه و ثبت کرده­اند. برای برطرف نمودن فقر اندازه گیری مستقیم باید متخصصان اقلیم گذشته با استفاده از شواهد و مدارک غیر مستقیم داده ها را کشف و بازسازی کنند (عزیزی، 1383). پیش­بینی­های تغییرات اقلیمی آینده، تقریباُ به طور کاملی بر پایه مدل­های اقلیمی رایانه­ای هستند. در این میان، مطالعات اقلیم دیرینه به طور معناداری، دانش ما را نسبت به مکانیسم­های پایه اقلیمی افزایش می­دهد.

پژوهش­های اقلیم دیرینه در دانشکده جغرافیای دانشگاه تهران با هدایت آقای دکتر عزیزی در حوزه­های مختلف گرده­شناسی گیاهی، اقلیم­شناسی درختی و تحلیل ایزوتوپ­ها و اندازه گیری و بررسی پذیرفتاری مغناطیسی لس­ها مورد توجه می­باشد.

سایت گروه جغرافیای طبیعی در نظر دارد تا به صورت مرحله ای فرایند آزمایشگاهی پژوهش­های آب و هوای دیرینه را با کمک و یاری دانشجویان پرتلاش دوره دکتری آب و هواشناسی گرایش پالئوکلیماتولوژی (آب و هواشناسی دیرینه) ارائه نماید (در این قسمت روند آزمایشگاهی گرده­های گیاهی ارائه شده است). شایان توجه است مطالب درون سایت اختصاصی گروه جغرافیای طبیعی دانشگاه تهران بوده و با ذکر منبع امکان ارائه و بهره­گیری از مطالب برای تمام پژوهشگران و محققان گرامی فراهم می­باشد.

فرایند کلی آزمایشگاهی به صورت تصویری

منبع: آزمایشگاه پالئوکلیماتولوژی دانشکده جغرافیای دانشگاه تهران

سانتریفیوژ (Centrifuge):

سانتریفیوژ دستگاهی است که از آن برای چرخاندن مواد با سرعت بالا استفاده می‌شود. دانشمندان معمولاً دستگاه سانتریفیوژ را برای جدا کردن ذرات جامد از یک مایع یا تقسیم مخلوط مایعات به اجزای مختلف آن به کار می‌گیرند. مخلوط یا نمونه آزمایشگاهی را درون لوله آزمایشگاهی قرار می‌دهند به شکلی که با چرخش دستگاه، به سمت خارج از مرکز حرکت می‌کند و به حالت افقی قرار می‌گیرند.

 در این حالت، نیروی گریز از مرکز می‌خواهد که مخلوط را برخلاف مرکز سانتریفیوژ براند و از این نقطه دور کند و ذرات یا مایع سنگین­تر بیش­تر به سمت بیرون (یا ته لوله آزمایشگاهی) رانده می‌شوند. در واقع بر اثر چرخش سریع سانتریفیوژ، ذرات درون لوله آزمایشگاهی بر حسب وزن­شان در ته لوله رسوب می کنند. وقتی سانتریفیوژ از حرکت باز می‌ایستد، مواد به همین حالت غیر مخلوط می‌مانند.

در آماده­سازی نمونه­های گرده­های گیاهی درون مغزه­های رسوبی، به منظور حذف مواد غیر­گرده­ای درون نمونه بایستی نمونه­های برداشت شده از مغزه، با اسید­های مختلفی شسته شوند. لذا در مراحل مختلف آماده­سازی نمونه­های گرده­ای، پس از شستشوی نمونه با اسیدها بایستی با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ مایعات اسیدی از نمونه جدا شوند.

بِن­ماری (Water Bath):

بعضی از محلول­ها فقط در دماهای بالا و نزدیک به نقطه جوش آب، می­تواند اثرگذاری مفیدی داشته باشند. به این منظور از دستگاه بن­ماری استفاده می­شود. به نحوی که محفظه درونی بن­ماری با آب مقطر پر و بر روی درجه حرارت مطلوب تنظیم می­گردد که در ادامه، الکترودهای گرمایی درون بن­ماری به تدریج دمای آب را بالا می­برد و به درجه مدنظر می­رساند، آنگاه لوله­های آزمایشگاهی حاوی نمونه درون بن­ماری قرار داده می­شوند تا محلول اثر خود را بر نمونه بگذارد. همچنین می­توان با تنظیم زمان­سنج این دستگاه، دماب آب بن­ماری را برای مدت زمان خاصی در یک درجه حرارت معین قرار داد. به عنوان مثال می­توان دمای آب بن­ماری را برای مدت 60 دقیقه در دمای 98 درجه تنظیم کرد، که در چنین وضعیتی پس از آنکه دمای آب بن­ماری به 98 درجه سلسیوس می­رسد زمان­سنج فعال می­شود و به مدت 60 دقیقه دمای آب را ثابت نگه می­دارد.

شیکر لوله (Shaker)

به منظور مخلوط کردن نمونه درون لوله آزمایشگاهی از دستگاه شیکر لوله استفاده می­شود. از این دستگاه برای مخلوط کردن نمونه های درون لوله­های آزمایشگاهی مختلفی همچون 50 و 15 سی­سی استفاده می­شود. این دستگاه ها دارای یک دکمه تنظیم کننده سرعت چرخش هستند که با استفاده از آن می­توان شدت چرخش را بر حسب دور در دقیقه (RPM) تنظیم کرد. به دو روش می توان با این دستگاه کار کرد: روش 1: که بر روی دستگاه با عدد 1 نشان داده شده است. در این روش با قرار دادن دکمه بر روی عدد یک دستگاه شروع به چرخش می کند. روش 2: که بر روی دستگاه با عدد 2 نشان داده شده است. در این روش با قرار دادن دکمه بر روی عدد دو، دستگاه هیچ گونه چرخشی ندارد و تنها زمانی می­چرخد که لوله آزمایشگاهی بر روی دستگاه قرار گرفته و به سمت پایین فشار داده شود.

هود آزمایشگاهی:

تماس مستقیم و استنشاق بو و بخار محلول ها و اسیدها برای سلامت انسانها مضر است. از این رو ضرورت دارد تمامی گازهایی که طی مراحل شستشوی نمونه­ها با محلول­های مختلف متصاعد می­شوند به وسیله هود مکیده و از فضای آزمایشگاه خارج شوند. به این منظور در اکثر آزمایشگاه­ها از هودهایی استفاده به عمل می­آید که دارای یک صفحه شیشه­ای هستند که اپراتور آزمایشگاه بتواند بر روی نمونه­های درون هود تسلط داشته باشد و آزمایش­های مدنظر را انجام دهد.

دستگاه تقطیر:

آب معمولی دارای املاح و ناخالصی­هایی است که درصورت اضافه شدن به نمونه­ها ممکن است اثرات منفی­ای بر فرایند آزمایش و آماده­سازی نمونه­ها بگذارد. لذا ضرورت دارد به منظور تمیز کردن ابزار آزمایشگاهی و همچنین شستشوی نمونه­ها به منظور خنثی­سازی اثر اسید­ها و محلول­ها و غیره از آب خالص یا آب مقطر (Distilled water) استفاده شود. به این منظور با استفاده از دستگاه تقطیر املاح و ناخالصی­های آب از آن گرفته و آب خالص تولید می­شود. در دستگاه­های تقطیر آب معمولی حاوی املاح از یک سو به دستگاه وارد می­شود و از سوی دیگر طی فرآیند تقطیر، آب خالص یا آب مقطر از دستگاه خارج می­گردد.

هات پلیت (Hot Plate):

هات پلیت­ها دارای صفحات چدنی و یا آلومینیومی در ابعاد کروی یا مستطیل هستند که مجهز به سیستم کنترل حرارت (ترموستات) قابل کنترل می­باشند. این دستگاه­ها معمولاً می­توانند دمایی معادل 400 درجه سلسیوس ایجاد کنند که با توجه به موارد استفاده از آن بر روی درجه حرارت های مختلفی تنظیم می شوند. یکی از موارد کاربرد هات پلیت­ها استفاده از آنها برای ساخت اسلایدهای میکروسکوپی است.

دستگاه مغزه ­گیر پیستونی (Living stone piston corer)

مغزه­گیر پیستونی برای مغزه­برداری از رسوبات دریاچه­ای کاربرد متداولی دارد. اجزای تشکیل دهنده این مغزه­گیر از این قرار است:

لوله استوانه­ای

پیستون و سیم متصل به آن

میله­های رابط (Rod)

پیچ­های اتصال دهنده میله­ها

دسته T شکل

در دریاچه­ها و محیط­های نمونه­برداری که رسوبات آن در زمان نمونه­برداری پوشیده از آب است ضرورت دارد از مغزه گیر پیستونی استفاده شود. زیرا به دلیل ویژگی­های ساختاری آن می­تواند ضمن نمونه­برداری از رسوبات، مانع از هم پاشیدگی آنها در اثر برخورد با آب دریاچه شود. نمونه­برداری  با این مغزه­گیرها با استفاده از نیروی دست انجام می­شود و با فشردن مغزه­گیر در راستای عمود بر رسوبات می­توان یک استوانه کامل از رسوبات به دست آورد. معمولاً عمل مغزه­برداری در صورت عدم برخورد با لایه های سفت و سخت که مانع ادامه مغزه­برداری شود تا رسیدن به بستر دریاچه ادامه پیدا می­کند و به منظور هدایت مغزه­گیر به اعماق پایین­تر، میله­های رابط بر روی مغزه­گیر سوار می­شوند. معمولاً قطر لوله استوانه­ای مغزه­گیر­های پیستونی که رسوبات درون آن جای می­گیرند، حدود 5 سانتیمتر است.

دستگاه مغزه­گیر روسی (Russian corer)

مغزه­گیر روسی توسط پژوهشگران روسی طراحی شده است و به دلیل کارکرد سریع و آسانی که دارد کاربرد وسیعی در نمونه‌برداری از تورب­زارها دارد.

ساختار مغزه­گیر روسی متشکل از قطعات زیر است:

• نیم استوانه
• صفحه درپوش
• میله‌های رابط
• دسته T شکل
• پیچ‌های اتصال دهنده میله‌ها
• قطعه نوک تیز پیشانی

مغزه­گیرهای روسی در اندازه­های یک متری و نیم متری وجود دارند که در اینجا مغزه­گیر نیم متری توضیح داده می‌شود.

نیم­استوانه: طول این قطعه 50 سانتیمتر و قطر آن 5 سانتیمتر است. یکی از لبه‌های طولی این قطعه تیز است که به منظور برش رسوبات به این حالت طراحی شده است. در قسمت بالایی این نیم استوانه یک میله رابط وجود دارد و در قسمت زیرین آن (پیشانی مغزه­گیر) قطعه نوک تیز پیشانی تعبیه شده است.

صفحه درپوش: اندازه طولی این قطعه نیز به مانند نیم استوانه 50 سانتیمتر است ولی عرض آن بیشتر از عرض نیم استوانه است و یک لبه آن مماس با جداره درونی نیم استوانه است و لبه دیگر آن دارای یک زائده است که بر روی لبه نیم استوانه قرار می‌گیرد. یک میله به‌صورت طولی به یک سمت صفحه درپوش متصل است و دو سر این میله به قسمت‌های بالایی و پایینی نیم استوانه متصل می‌باشد. میله مذکور به نحوی به بدنه نیم استوانه وصل شده است که به صفحه درپوش اجازه می‌دهد 180 درجه بر روی نیم استوانه بچرخد. زمانیکه صفحه درپوش 180 درجه چرخیده شود تا سطح صاف آن به سمت بیرون و سطحی که به میله متصل است در درون نیم استوانه قرار گیرد در اصطلاح گفته می‌شود درب مغزه­گیر باز است ولی زمانیکه سطح صاف صفحه درپوش در درون نیم استوانه و سطحی که میله به آن وصل است به سمت بیرون قرار گیرد در اصطلاح گفته می‌شود درب مغزه­گیر بسته است. در شکل‌های زیر بسته و باز بودن مغزه­گیر نشان داده شده است.

مغزه‌گیر در حالت باز (الف) و بسته (ب)

میله‌های رابط: این میله‌ها معمولاً 150 سانتیمتر هستند که برای نمونه‌برداری از اعماق، بر روی مغزه­گیر وصل می‌شوند.

پیچ‌های اتصال دهنده میله‌ها: برای اتصال میله‌های رابط از پیچ‌های خاصی که در انتهای هر یک از میله‌ها تعبیه شده است استفاده می‌شود.

دسته T شکل: این دسته شبیه حرف انگلیسی T است و با استفاده از پیچ بر روی آخرین میله رابط بسته می‌شود و برای چرخاندن مغزه­گیر از آن استفاده می‌شود.

قطعه نوک تیز پیشانی: در پیشانی مغزه­گیر یک قطعه نوک تیز قرار دارد که سبب می‌شود مغزه­گیر راحت‌تر رسوبات را حفر کند و درون رسوبات فرو رود.

دستگاه خلا (Vacuum):

از این دستگاه برای غربال کردن و حذف کردن مواد ریز از نمونه استفاده به عمل می آید. به نحوی که با اتصال محفظه تهی زیرین آن با یک جریان آب، جریان آب سبب مکیده شدن هوای درون محفظه می شود و فضای درون آن را به حالت شبه خلا در می آورد و همین امر سبب می شود موادی که بر روی صافی بالای محفظه تهی قرار دارد، تحت تاثیر نیروی کشش محفظه خالی، به سمت پایین حرکت کنند و ذراتی که قطر آنها ریز­تر از شبکه های صافی است از صافی گذر کرده و از نمونه جدا می شوند.

مغزه گیر درختی (مته درختی):

از این ابزار برای گرفتن مغزه از تنه درخت استفاده به عمل می آید. روش کار با این مغزه گیر ها به این صورت است که مغزه گیر را در حالت عمود بر تنه درخت در ارتفاع برابر سینه بر درخت عمود کرده و ضمن فشار وارد کردن بر مغزه گیر، دسته آن در جهت حرکت عقربه های ساعت چرخانده می شود تا نوک رزوه­دار مغزه گیر پوسته درخت را ببرد و با ادامه چرخش به سمت مرکز درخت رفته و از حلقه های سالانه درخت مغزه تهیه کند. این مغزه گیرها دارای انواعی همچون مغزه گیر چوب سخت (Hard Wood) برای مغزه گیری از درختان سخت چوب و مغزه گیر چوب نرم (Soft Wood) برای مغزه گیری از درختان نرم چوب می باشد. طول این مغزه گیر ها معمولاً 40 یا 60 سانتیمتری می باشد و قطر داخل مغزه گیرهای چوب سخت 5.5 و چوب نرم 4.5 میلیمتر می باشد. برای بیرون آوردن مغزه از داخل مغزه گیر از ابزای به نام قاشقک استفاده می شود.

اجزای مغزه گیر درختی. به ترتیب از راست به چپ: کاور مغزه گیر، مته، قاشقک، مغزه گیر آماده کار (مته متصل به دسته)