ارزیابی و برآورد تغییرات کیفیت آب با استفاده از نقشه های پهنه بندی و نرم افزار تحقیقاتی توسعه یافته (بررسی موردی: رودخانه پیربازار)

سابقه و هدف: رودخانه ها از مهمترین منابع آبی و اکوسیستم های مهم و آسیب پذیر داخل خشکی به حساب می آیند. امروزه به علت مصرف بی رویه آب و آلوده شدن آب رودخانه ها توسط منابع غیرطبیعی و انسانی، کیفیت این نوع منابع آبی تهدید شده است. رودخانه پیربازار و تالاب انزلی در دو دهه گذشته دچار یوتروفیکاسیون شدید شده است؛ به همین دلیل ارزیابی و برآورد تغییرات کیفیت آب مصب رودخانه اصلی تغذیه کننده تالاب انزلی (رودخانه پیربازار)، در اولویت قرار دارد.  مواد و روش ها: این پژوهش وضعیت یوتریفیکاسیون و پیش بینی تغییرات زمانی-مکانی غلظت مواد مغذی مانند آمونیاک- نیتروژن (NH۳-N)، نیترات (NO۳-N) یا به طورکلی نیتروژن کل (TN)، فسفر (PO۴-۳) و یا TP، اکسیژن محلول (DO) را در رودخانه پیربازار بررسی و ارزیابی می کند. نمونه گیری از ۱۰ نقطه حوضه آبریز طی مدت ۱۸ ماه از دی ۱۳۹۳ تا پایان خرداد ۱۳۹۵ انجام شد. هدف این پژوهش تهیه نقشه پهنه بندی و برآورد دقیق وضعیت پارامترهای کیفی موجود و آینده حوضه آبی با استفاده از نقشه های پهنه بندی و نرم افزار تحقیقاتی توسعه یافته توسط نگارندگان و بهره گیری از پنج روش درون یابی کریجینگ، اسپلاس، رگرسیون چندجمله ای، عکس فاصله، چندجمله ای موضعی و انتخاب روش بهینه است. انتخاب بهترین روش با استفاده از روش اعتبارسنجی متقابل و بر اساس معیار ارزیابی جذر میانگین مجموع مربعات خطا (RMSE) صورت گرفت.  نتایج و بحث:  نتایج نشان داد که در این حوضه آبریز روش رگرسیون چندجمله ای مرتبه ۲ (با میانگین ۲۰۷۵/۰ RMSE =  برای نیتروژن کل و ۱۴۷۵/۰RMSE =  برای فسفر کل) برای برآورد غلظت نیترات و فسفات در حوضه آبریز، بهترین روش بوده و روش چندجمله ای موضعی با توان ۱۰ از مرتبه ۳ (با میانگین ۳۳۱/۰RMSE = برای نیتروژن کل و ۲۲/۰RMSE = برای فسفر کل)  بدترین روش در مقایسه با سایر روش ها است. برای تهیه نقشه پهنه بندی، ابتداء نقشه های ماهانه و سپس نقشه های فصلی توزیع مکانی غلظت نیترات و فسفات ایجاد شدند و تغییرات زمانی (فصلی) مواد مغذی در دهانه ورودی به تالاب (مصب رودخانه پیربازار) بیان شد. نتایج نشان داد که میانگین غلظت مواد مغذی آب رودخانه پیربازار (۶۱۶/۰ میلی گرم در لیتر برای نیتروژن کل و ۳۲۵/۰ میلی گرم در لیتر برای فسفر کل)، طبق دستورعمل اروپایی ۸۰/۷۷۸/EEC و استاندارد OECD بالاتر از حد مجاز هستند (حد مجاز این ماده در حالت عادی و در بیشتر آب های شیرین ۱/۰ تا ۵/۰ میلی گرم در لیتر برای نیتروژن کل و ۰۱/۰ تا ۱/۰ میلی گرم در لیتر برای فسفر کل است). همچنین طبق نتایج به دست آمده از این نرم افزار، متوسط نسبت نیتروژن کل به فسفر کل (TN/TP) در ورودی تالاب، ماکزیمم مقدار (۷/۳۳) بوده که بالاتر از حد مجاز ۱۶ است. بنابراین آب منطقه در شرایط نوع یوتروفیک پیشرفته و بحرانی قرار دارد. با توجه به مقدار مثبت و بالای ضریب همبستگی برای فسفر کل و نیتروژن کل که بین ۸۷/۰ تا ۹۱۸/۰ (میانگین ۸۹۴/۰) به دست آمد، می توان استدلال کرد که فسفر و نیتروژن در این حوضه آبی به احتمال زیاد دارای منشاء یکسان و مشترکی هستند؛ ضمن اینکه مقدار ضریب عملکرد نیز بین ۱۸۷/۰ تا ۷۲۱/۰ متغیر بوده که به ترتیب برای نیترات و فسفات بهترین عملکرد را نشان داده است.  نتیجه گیری: با استفاده از نقشه های پهنه بندی و بهره گیری از تکنیک بهترین روش درون یابی می توان تغییرات پارامترهای کیفیت آب را با دقت زیاد ارزیابی و برآورد کرد. پیش بینی های حاصل از این تحقیق نشان می دهد متوسط غلظت سالیانه آمونیوم، نیترات، نیتریت، فسفات و املاح محلول در آب رودخانه پیربازار در سال ۱۴۰۰ و ۱۴۱۰ به ترتیب حدود ۲/۱%، ۲/۳%، ۳۲%، ۵%، ۷%  و ۴/۳%، ۹%، ۸۷%، ۱۴%، ۵/۱۶%  نسبت به وضعیت کنونی، افزایش رشد خواهند داشت که در نوع خود یک یافته جدید محسوب می شود که در مدیریت کیفی حوضه آبریز یک نوآوری قابل اعتماد است.

Keywords:

تغییرات فصلی , روش های درون و برونیابی , روش اعتبارسنجی , جذر مجموع مربعات خطا , رودخانه پیربازار