ارایه روابطی جدید برای ضریب زوال جهت مدل سازی فلزات سنگین سرب و کادمیوم در سیستم های رودخانه ای

انتقال آلودگی و رسوب از مهم­ترین مسایل و مشکلات موجود در سیستم های رودخانه ای، خلیج و دریا بوده و باعث تاثیر منفی بر زندگی منطقه می شود. فلزات سنگین یکی از آلاینده­های خطرناک برای زندگی بشر است، به همین دلیل مدل­سازی این پدیده در رودخانه­ها و در نقاط نزدیک به محل زندگی انسان­ها، از اهمیت بالایی برخوردار است. به­طور کلی فلزات سنگین در طبیعت به صورت زوال­پذیر بوده و میزان غلظت آن­ها برحسب pH یا شوری قابل تغییر می­باشد. هدف اصلی این تحقیق ارایه روابط جدیدی برای ضریب زوال فلزات سنگین محلول سرب و کادمیوم با توجه به تغییر pH و EC در سیستم­های رودخانه­ای است. در این مقاله ابتدا اطلاعاتی در مورد معادلات حاکم بر حرکت فلزات سنگین محلول در سیستم­های رودخانه­ای ارایه گردیده است. سپس مدل FASTER که از آن جهت پیش بینی جریان و غلظت فلزات سنگین در پایین دست استفاده شد معرفی گردیده است. در مدل حاضر از حل معادله یک بعدی دینامیکی پخش و انتشار به کمک روش عددی جدیدی که ترکیبی از روش ULTIMATE QUICKEST و یک روش ضمنی تفاضل محدود مرکزی (FTCS) می باشد، استفاده شده است. این روش به کمک یک مثال استاندارد تایید و سپس برای پیش بینی غلظت فلزات سنگین در سیستم رودخانه ای کارون مورد استفاده قرار گرفت. جهت صحت سنجی و واسنجی هیدرودینامیک مدل، ابتدا مدل در بازه ملاثانی-فارسیات رودخانه کارون اجرا و با استفاده از داده های مشاهداتی ایستگاه اهواز کالیبره گردید. در انتها معادلاتی برای ضریب زوال متغیر دو فلز سنگین سرب و کادمیوم ارایه گردید و این معادلات جهت اجرا وارد اصل مدل شد و سپس این مدل برای ۵ ضریب زوال مختلف که شامل:۱- ضریب زوال برابر با صفر، ۲- ضریب زوال ثابت، ۳- ضریب زوال متغیر با pH، ۴- ضریب زوال متغیر با EC، ۵- ضریب زوال متغیر با pH و EC می­باشد برای دو فلز سرب و کادمیوم اجرا شد. نتایج حاصل واسنجی و صحت سنجی فلزات سنگین برای هر دو فلز سرب و کادمیوم نشان داد که انتخاب ضریب زوال متغیر، دقت مدل­سازی را تا اندازه زیادی بالا می­برد. انتخاب ضریب زوال متغیر با pH و EC توانست که دقت مدل را برای مدل­سازی سرب و کادمیوم به ترتیب تا ۷۱/۹۱% و ۷۱/۹۷% افرایش دهد. پس می توان از این معادلات و مدل توسعه یافته به عنوان ابزاری مناسب جهت مدیریت زیست محیطی رودخانه استفاده نمود.

کلیدواژه ها:

رودخانه کارون ، مدل سازی فلزات سنگین ، سرب ، کادمیوم ، ضریب زوال متغیر