کیفیت سنجی رسوبات سطحی شاخه های گاوه رود، قشلاق و سیروان رود به منظور پیش بینی پدیده تغذیه گرایی در محل احداث سد ژاوه (سال ۱۴۰۳-۱۴۰۲)

سابقه و هدف: حوضه آبریز سیروان رود در غرب ایران، به ویژه منطقه احداث سد ژاوه در نزدیکی شهر سنندج، که از پیوستن دو شاخه قشلاق و گاوه رود تشکیل می شود، در سال های اخیر با فشارهای زیست محیطی فزاینده ای مواجه شده است. ورود فاضلاب های شهری و صنعتی به شاخه های فرعی این رودخانه، به ویژه شاخه قشلاق، نگرانی هایی را در خصوص آلودگی رسوبات و بروز پدیده تغذیه گرایی در مخزن سد ژاوه ایجاد کرده است. تغذیه گرایی، که ناشی از تجمع بیش از حد مواد مغذی مانند فسفر در آب است، می تواند منجر به رشد بی رویه جلبک ها، کاهش کیفیت آب و تهدید اکوسیستم های آبی شود.رسوبات سطحی رودخانه ها نقش دوگانه ای در اکوسیستم های آبی ایفا می کنند؛ از یک سو به عنوان مخزن مواد مغذی عمل می کنند و از سوی دیگر، در شرایط خاص می توانند این مواد را به ستون آب آزاد کنند. مطالعات پیشین نشان داده اند که غلظت فسفر در رسوبات می تواند چندین برابر غلظت آن در آب باشد، به ویژه در مناطقی که تحت تاثیر ورود فاضلاب های تصفیه نشده قرار دارند. این مطالعه به بررسی تغییرات مکانی و زمانی ویژگی های رسوبات در سد ژاوه می پردازد و تمرکز آن بر گونه بندی فسفر به منظور ارزیابی پتانسیل تغذیه گرایی است. یافته ها با استانداردهای ملی و بین المللی مقایسه می شوند تا کیفیت رسوبات و خطرات زیست محیطی آن ها ارزیابی گردد.مواد و روش ها: این پژوهش طی سال های ۱۴۰۲ تا ۱۴۰۳ در شش ایستگاه واقع در امتداد شاخه های قشلاق و گاوه رود و همچنین در مخزن سد ژاوه انجام شد. پارامترهای کیفی رسوبات شامل فرم های مختلف فسفر، pH، پتانسیل اکسایش–کاهش (Eh)، و کربن آلی کل (TOC) مورد بررسی قرار گرفتند. از روش استخراج متوالی (پی در پی) برای جداسازی انواع فسفر موجود در رسوب استفاده شد. در این روش امکان جداسازی پنج فرم مختلف فسفر (فسفر جذب سطحی، فسفر متصل به آهن، فسفر متصل به آلومینیم، فسفر متصل به کلسیم و فسفر باقیمانده) وجود دارد. برای ارزیابی خطرات زیست محیطی، شاخص آلودگی فسفر (PPI) با مقایسه غلظت های اندازه گیری شده فسفر با آستانه های آلودگی محاسبه گردید. تحلیل های آماری پارامتری شامل رگرسیون گام به گام، همبستگی پیرسون و آزمون تی تک نمونه ای برای مقایسه با استانداردها با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه ۱۸ انجام گرفت.یافته ها: نتایج نشان داد که فسفر قابل دسترس در رسوبات ایستگاه های ۳ و ۴ (شاخه قشلاق) حدود ۵۰٪ از کل فسفر را تشکیل می دهد که احتمالا ناشی از ورود فاضلاب به رودخانه است. در میان اشکال فسفر قابل دسترس، فسفر جذب سطحی کمترین درصد را داشت، زیرا مستقیما توسط موجودات آبزی مصرف می شود. شکل غالب فسفر در رسوبات، فسفر متصل به آلومینیوم بود که بیش از ۶۰٪ را شامل گردید. در تمامی ایستگاه ها و فصل ها، درصد فسفر معدنی بیش از ۹۵٪ کل فسفر بود، در حالی که غلظت فسفر آلی کمتر از ۵٪ ثبت شد.نتایج این مطالعه نشان داد که میانگین غلظت فسفر کل (TP) در حوضه آبریز سیروان رود (۲۵۱۹ میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک) ۴/۳ برابر بیشتر از استاندارد ملی چین (۷۳۳ میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک) بود، به طوری که بر اساس دامنه غلظت آلودگی فسفر کل در رسوبات، تمامی ایستگاه هایی که غلظت فسفر کل آن ها بیش از ۱۰۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک بود، در سطح آلودگی بالا قرار داشتند.ایستگاه ۶ که در نزدیکی محل ساخت سد ژاوه قرار دارد، غلظت فسفر بالاتری نسبت به ایستگاه های ۱ و ۵ نشان داد. شاخص آلودگی فسفر (PPI) در تمامی نقاط نمونه برداری به جز ایستگاه های ۱ و ۵ بیش از ۱ بود که نشان دهنده آلودگی در بیشتر مناطق مورد مطالعه است. میانگین PPI در این مطالعه (۱۴۰۳–۱۴۰۲) برابر با ۸۱/۰ ± ۴/۳ بود که اندکی بیشتر از مطالعه قبلی در سال های ۱۴۰۰–۱۳۹۹ است. ایستگاه های ۱ و ۳ به ترتیب کمترین و بیشترین مقدار PPI را داشتند. نتایج ارزیابی خطر زیست محیطی فسفر در رسوبات با استفاده از روش شاخص استاندارد آلودگی منفرد (PPI) نشان داد که مقدار شاخص استاندارد TP از ۶/۱ تا ۱/۸ متغیر بود. این امر نشان داد که خطرات زیست محیطی ناشی از آلودگی فسفر در این منطقه از سطح پایین تا بالا متغیر است. این مطالعه روشی موثر برای ارزیابی خطرات زیست محیطی مواد مغذی در رسوبات حوضه آبریز، تعیین منابع کنترل کننده و عوامل موثر بر مواد مغذی در رسوبات حوضه و جلوگیری از تغذیه گرایی و احیای اکولوژیکی حوضه ارائه می دهد. درصد کربن آلی کل (TOC%) در رسوبات حوضه به طور کلی در محدوده استانداردهای کانادایی قرار داشت، اگرچه مقادیر حداکثری در ایستگاه های ۳ و ۴ از استاندارد فراتر رفت. در مقایسه با مطالعه قبلی، فسفر کل ۲/۱ برابر افزایش یافت، در حالی که درصدهای TOC تقریبا بدون تغییر باقی ماندند.مقادیر TP و کل مواد آلی (TOM) به ترتیب در محدوده ۱۷/۰ تا % ۳۹/۰ و ۶۵/۴ تا % ۲/۱۹ قرار داشتند و به صورت فصلی و سالانه بالاتر از ارزیابی های استاندارد کانادایی بودند. درصدهای TP در این مطالعه در تمامی فصل ها به جز تابستان بیشتر بودند، در حالی که مقادیر سالانه با مطالعه قبلی قابل مقایسه بودند. در مقابل، درصدهای TOM در تمامی فصل ها به جز پاییز و در مقیاس سالانه نسبت به مطالعه قبلی کمتر بودند. رابطه بین فسفر معدنی در رسوبات و آب در مطالعه حاضر (۱۴۰۳–۱۴۰۲) در محدوده ۳۳۶۶ تا ۴۷۵ بود، در حالی که در مطالعه قبلی (۱۴۰۰–۱۳۹۹) در محدوده ۲۶۷ تا ۷۹۶ قرار داشت. این امر نشان دهنده افزایش انتشار فسفر معدنی از رسوبات به ستون آب است که با اصل انتشار از محیط های با غلظت بالا به پایین سازگار است. تحلیل مقایسه ای نشان داد که فسفر کل و فسفر معدنی در مطالعه حاضر به ترتیب ۵/۱ و ۳/۰ برابر بیشتر از مطالعه قبلی بودند. قابل توجه است که در فصل بهار، دبی رودخانه در مطالعه حاضر ۳/۲۶ متر مکعب بر ثانیه بود، در حالی که در سال های ۱۴۰۰–۱۳۹۹ فقط ۹۸/۱ متر مکعب بر ثانیه بود. این تغییرات در آشفتگی بستر رودخانه و دبی جریان احتمالا باعث انتقال رسوبات فسفر از بالادست به پایین دست شده و تاثیر آن را بر غلظت فسفر در آب در نزدیکی محل ساخت سد افزایش داده است.نتیجه گیری: بررسی رسوبات در مطالعه حاضر بیانگر مقادیر بالا از غلظت فسفر کل (۲۳۱± ۲۵۱۸ میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک) و فسفر قابل دسترس (۱۴۱±۱۱۲۶ میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک) در مسیر رودخانه های منتهی به سد بوده که خطر مغذی شدن آب را افزایش خواهد داد. ضمن اینکه غلظت فسفر کل (TP) در رسوبات محل مخزن سد بیش از هزار برابر بیشتر از آب رودخانه بود که می تواند فسفر لازم را برای تقویت تغذیه گرایی فراهم نماید. یافته های این پژوهش ضرورت مدیریت بار مواد مغذی و پایش مستمر کیفیت رسوبات را در این منطقه برجسته می سازد.

کلیدواژه ها:

پارامترهای کیفی رسوبات ، تغذیه گرایی ، سیروان رود ، استخراج پی در پی