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.

کلیدواژه ها:

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