ارزیابی محیط زیستی فلزات سنگین در منابع آب حوزه آبخیز کرج با رویکرد مدیریت پایدار منابع آب

چکیده مبسوط مقدمه: آلودگی منابع آب به فلزات سنگین به دلیل پایداری بالا، خاصیت تجمع زیستی و اثرات سمی، یکی از چالش های جدی مدیریت پایدار منابع آب در حوزه های آبخیز شهری-صنعتی محسوب می شود. حوزه آبخیز کرج به دلیل تراکم جمعیت، فعالیت های صنعتی و کشاورزی، از مناطق مستعد این نوع آلودگی است. با این حال، ارزیابی جامع از پراکنش مکانی و وضعیت محیط زیستی فلزات سنگین در منابع آب این حوزه کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، هدف کلی این پژوهش، تحلیل مکانی و ارزیابی خطر فلزات سنگین در منابع آب زیرزمینی حوزه آبخیز کرج به منظور ارائه راهکارهای مدیریتی برای توسعه پایدار منابع آب است. مواد و روش ها: در این پژوهش از داده های پایش شرکت آب وفاضلاب استان البرز استفاده شد. نمونه برداری از ۱۲ ایستگاه در دو فصل در نقاط مختلف حوزه آبخیز کرج شامل بخش های بالادست، میانی و پایین دست انجام گرفت. مختصات جغرافیایی ایستگاه ها با استفاده از دستگاه GPS ثبت شد. غلظت فلزات سنگین آرسنیک، نیکل و کروم با بهره گیری از روش های استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) و موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (ISIRI ۱۰۵۳) اندازه گیری گردید. برای تحلیل مکانی، داده های مربوط به غلظت فلزات وارد محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی (ArcGIS) شد و از روش درون یابی IDW جهت تهیه نقشه های توزیع مکانی استفاده گردید. به منظور ارزیابی سطح آلودگی از سه شاخص عددی استفاده شد. (۱)شاخص آلودگی تک عنصری (PI) جهت سنجش میزان آلودگی هر فلز نسبت به حد مجاز. (۲) شاخص آلودگی فلزات سنگین(HPI) برای ارزیابی آلودگی کلی چند فلز. (۳) شاخص درجه آلودگی (Cd) برای برآورد سطح کلی آلودگی محیطی. مقادیر این شاخص ها با حدود مجاز استانداردهای WHO و ISIRI مقایسه گردید. همچنین، از روش های آماری توصیفی و تحلیل همبستگی برای بررسی ارتباط میان غلظت فلزات استفاده شد. نتایج و بحث: نتایج اندازه گیری ها نشان داد که غلظت فلزات سنگین آرسنیک، نیکل و کروم در کلیه ایستگاه های نمونه برداری کمتر از حدود مجاز استانداردهای WHO و ISIRI است. نقشه های درون یابی مکانی نیز حاکی از یکنواختی نسبی توزیع فلزات در سطح حوزه بوده و غلظت های بالاتر به طور جزئی در نواحی پایین دست و مجاور مناطق کشاورزی و شهری مشاهده شد. بر اساس محاسبات، مقادیر شاخص آلودگی PI برای تمام فلزات کمتر از ۱ بود که بیانگر وضعیت ایمن از نظر آلودگی فلزات سنگین است. مقدار میانگین شاخص آلودگی فلزات سنگین (HPI) بسیار پایین تر از مقدار بحرانی ۱۰۰ به دست آمد که نشانگر نبود خطر جدی آلودگی فلزی است. شاخص درجه آلودگی (Cd) نیز در تمامی ایستگاه ها نزدیک به صفر بود و حاکی از وضعیت بسیار مطلوب منابع آب سطحی از نظر تجمع فلزات سنگین می باشد. تحلیل همبستگی بین فلزات نشان داد که رابطه معنی دار بین آرسنیک و نیکل وجود ندارد و منشا آلودگی ها بیشتر طبیعی و ناشی از ویژگی های زمین شناسی منطقه است تا منابع انسانی. در مجموع، نتایج نشان می دهد که حوزه آبخیز کرج در حال حاضر از نظر آلودگی فلزات سنگین در وضعیت پایدار قرار دارد و خطر محیط زیستی قابل توجهی مشاهده نمی شود. نتیجه گیری: بر اساس یافته های این پژوهش، نتیجه­گیری شد که غلظت فلزات آرسنیک، نیکل و کروم در منابع آب سطحی حوزه آبخیز کرج پایین تر از حدود مجاز بین المللی و ملی است و شاخص های آلودگی محاسبه شده نیز نشانگر نبود آلودگی معنی دار هستند. این نتایج تاکید می کند که حوزه آبخیز کرج در وضعیت محیط زیستی مطلوبی قرار دارد و از منظر فلزات سنگین تهدیدی متوجه منابع آب آن نیست. مهم ترین نتایج به دست آمده عبارت اند از: ۱) وضعیت کیفی آب در محدوده مورد مطالعه در سطح ایمن و قابل قبول است. ۲) تغییرات مکانی فلزات سنگین ناچیز و به طور عمده تحت تاثیر عوامل زمین شناسی طبیعی می باشد. ۳) شاخص های PI، HPI و Cd هر سه موید پایین بودن سطح آلودگی و پایداری کیفی منابع آب هستند. ۴) تداوم پایش های دوره ای و استفاده از روش های مکانی می تواند در شناسایی تغییرات احتمالی ناشی از توسعه شهری و کشاورزی موثر باشد. روش تحلیلی مورداستفاده در این پژوهش می تواند به عنوان الگویی مقدماتی برای ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در سایر حوزه های آبخیز کشور مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

فلزات سنگین ، شاخص آلودگی فلزات ، درون یابی فاصله معکوس ، حوزه آبخیز کرج ، مدیریت پایدار منابع آب