پهنه بندی و ارزیابی عدم قطعیت ریسک آلودگی فلزهای سنگین منابع آب سطحی معدن مس با تحلیل بیزین و شبیه سازی گوسی متوالی

سابقه و هدف: فعالیت ­های صنعتی و کشاورزی و در نتیجه عنصرهای سنگین و سمی حاصل از آن­ها به ­شدت کیفیت آب­ ها، سلامت عمومی و محیط زیست را تهدید می­ کنند. بنابراین تعیین مناطق تحت تاثیر عناصر سنگین و بررسی ریسک آلودگی و عدم قطعیت ­های مکانی آب ­های سطحی به­ عنوان موضوعی مهم و حساس مطرح است که کمتر به آن پرداخته شده است. هدف اصلی تحقیق حاضر، ترکیب روش ­های شبکه ­های بیزین و تکنیک­ های شبیه ­سازی متوالی گوسی به منظور ارزیابی خطر آلودگی فلزهای سنگین و عنصرهای سمی در آب­ های سطحی منطقه مس سرچشمه است. مواد و روش ­ها: در این مقاله، از ۹۲۴ نمونه آب مربوط به ۸۲ نقطه از سه منطقه متفاوت شامل زه ­آب ­های سطحی رودخانه شور، سدهای رسوبگیر و سایت اصلی معدن کاری منطقه مس سرچشمه و ۹ عنصر سنگین استفاده و نقشه­ های پهنه ­بندی عدم قطعیت ریسک تهیه شد. اطلاعات براساس استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست در دو کلاس خطر کم و زیاد طبقه ­بندی شدند. از تحلیل بیزین و الگوریتم ­های یادگیری بیزین برای تحلیل و بررسی ویژگی ­های همبستگی عناصر سنگین و استخراج وزن­ های بیزین استفاده شد. براساس ساختار به ­دست آمده از شبکه بیزین، عناصر کلیدی آلودگی منطقه مورد مطالعه انتخاب شدند. برای این ۳ عنصر، احتمال شرطی به هر نقطه اختصاص داده شد و سنجه ریسک بیزین (BRI) به ­عنوان نرخ خطی وزن ­دهی کلاس ­های ریسک، محاسبه شد. در نهایت مدل­ سازی زمین ­آماری و روش شبیه­ سازی متوالی گوسی (SGS) برای تولید نقشه­ های ریسک آلودگی بر مبنای سنجه BRI و نقشه انحراف استاندارد سنجه ریسک بیزین در آنالیز عدم قطعیت ریسک در شبیه­ سازی متوالی گوسی به­ کار برده شد. نتایج و بحث: براساس نتایج تحلیل بیزین سه عنصر روی، آهن و مولیبدن به­ عنوان ویژگی­ های اساسی و کلیدی در تعیین و پیش­ بینی ریسک آلودگی زون­ های مورد مطالعه تشخیص داده شدند که متعلق به ساختار اصلی شبکه بیزین با الگوریتم درختی تعیین حداکثر وزن (MWST) بودند. نتایج نشان دادند که بیشترین ریسک آلودگی در منطقه ­های سایت اصلی معدن کاری و در سد رسوب­گیر وجود دارد. براساس نتایج حاصله از مولفه­ های BRIZn، BRIMo و BRIFe، قسمت­هایی از مناطق جنوبی و شمالی واقع در زون شماره ۱ (سایت اصلی معدن­ کاری) و بیشتر نقاط زون شماره ۳ (سد رسوب­گیر) شامل مناطق غربی، مرکزی و جنوبی، ریسک زیاد آلودگی دارند که باید تمهیدهای لازم برای رفع مشکل آلودگی منبع­ های آب در این مناطق اندیشیده شود. نتایج در زون شماره ۲ (زه­آب جاری در رودخانه شور) ریسک آلودگی کمی را نشان دادند. بنابر نتایج، به ­طور متوسط به­ ترتیب ۱۹ و ۲۲ درصد مساحت زون­ ها در کلاس­ های ریسک خطر آلودگی زیاد و کم قرار گرفتند. نقشه پهنه­ های حاصل از ریسک و غلظت فلزهای سنگین نشان ­دهنده انحراف معیار زیاد و تغییرات وسیع در محدوده مجتمع مس و سد رسوب­گیر و بیانگر عدم قطعیت مکانی زیاد ریسک توزیع آلودگی فلزهای سنگین در منبع­ های آب سطحی حوزه مورد مطالعه است. نتایج تحلیل عدم قطعیت، انتقال فلزها از محل مجتمع مس و تجمع آن­ها در سد را نشان می ­دهد و نیاز به پایش و تصفیه فلزهای سنگین از زه ­آب تولیدی شرکت مس و لزوم دست­یابی بهتر فلزهای جانبی از زه­آب مس را ایجاب می ­نماید. نتیجه­ گیری: بنابر نتایج، آلودگی عنصرهای سنگین و سمی در منبع­ های آب منطقه مس سرچشمه و جریان­ های پایین دست آن بالاست که سبب نفوذ آلاینده­ ها به منبع­ های آب زیرزمینی دشت رفسنجان می­ شود. این وضعیت نشان دهنده فقدان تصفیه مناسب فلزهای سنگین در فرآیندهای مجتمع مس سرچشمه است.

کلیدواژه ها:

زمین آمار ، سامانه اطلاعات جغرافیایی ، شبیه سازی گوسین متوالی ، عدم قطعیت مکانی ، کلاس ریسک ، معدن مس سرچشمه ، نیم تغییرنما