ارزیابی حساسیت و آلودگی آبخوان میان آب شوشتر به آفت کش ها

مقدمه :

منطقه مورد مطالعه، با مساحتى حدود ۴۱۵ کیلومترمربع و با مختصات جغرافیایى َ۳۰ و ْ۳۱ تا َ۱۰ و ْ۳۲ عرض شمالى و َ۴۰ و ْ۴۸ تا َ۲۰ و ْ۴۹ طول شرقى در شمال جلگه خوزستان واقع شده است. این محدوده بخشى از حوزه آبریز رودخانه کارون است و توسط روخانه های گرگر و شطیط که از شاخه های رودخانه کارون می باشند احاطه شده است . رودخانه کارون در حوالى شهر شوشتر به دو شاخه فرعى به نام های گرگر و شطیط منشعب مى‌شود. این رودخانه ها پس از مشروب کردن اراضى کشاورزى مجدداً در جنوب دشت و در نزدیکى بند قیر به هم مى‌پیوندند.

Ruppert در سال ۲۰۰۱ با تهیه نقشه آسیب پذیرى در حوضه رودخانه snake و با استفاده از نمونه بردارى نیترات مدل DRASTIC تهیه شده را مورد واسنجى قرار داد. Sanderson  و Lowe در سال ۲۰۰۲ حساسیت آب زیرزمینی را نسبت به آفت کش ها را در catch valley ایالت Utah۱:place>۱:state> مورد بررسی قرار دادند. Ruppert در سال ۲۰۰۳ احتمال آشکارسازی آفت کش آترازین و نیترات را با استفاده از روش های آماری به دست آورد. چگونگی انتقال آفت کش ها و نیترات در آبخوان کم عمقcow castle creek  در جنوب کارولینا با نمونه برداری و آشکارسازی آنها از آب های زیرزمینی و آبهای سطحی توسط Puckett  و Hughes در سال ۲۰۰۵ صورت گرفته است. مسعود تجریشى و همکاران در سال ۱۳۷۸روشى را به منظور ارزیابى آسیب‌پذیرى آبهاى زیرزمینى نسبت به سموم و آفت‌کشها ارائه کرده‌اند. خدایى و شهسواری پهنه بندى آسیب‌پذیرى آب زیرزمینى آبخوان دشت بهبهان در مقابل آلودگى با استفاده از روش DRASTIC در سال ۱۳۸۲ ارئه کرده اند. خدایى و همکاران در سال ۱۳۸۵ با استفاده از روشهاى DRASTIC  و GODS محدوده مطالعاتى جوین را به لحاظ آسیب پذیرى تقسیم بندى کرده و مقایسه اى بین نتایج این دو روش انجام داده اند.

در این تحقیق حساسیت آبخوان میان آب شوشتر به آلودگی آفت کش ها با استفاده از روش DRASTIC ارزیابی شده است و دقت نتایج روش DRASTIC با استفاده از نتایج تجزیه شیمیایی آفت کش ها ی موجود در آب زیرزمینی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

◊◊◊◊◊◊◊

بحث :

میزان قابلیت آلودگی آبخوان و آلودگی آب زیرزمینی به مولفه های جریان و پارامترهای ههندسی و هیدرودینامیک مختلف نظیر عمق آب زیرزمینی، میزان تغذیه سطحی آبخوان، اندازه دانه های رسوبات تشکیل دهنده منطقه اشباع و غیر اشباع و خصوصیات فیزیکوشیمیایی آنها بستگی دارد. همچنین خصوصیات توپوگرافی حوضه و میزان مصرف آلوده کننده ها در سطح زمین و خصوصیات فیزیولوژیکی آنها از جمله مواردی است که آلودگی آب های زیرزمینی را در کنترل خود دارند.

به منظور ارزیابى حساسیت آب زیرزمینى روشهاى متعددى پیشنهاد یا استفاده شده است. این روشها عبارتند از: مدلهاى پیچیده فیزیکى، شیمیایى و فرایندهاى بیولوژیکى که در منطقه غیر اشباع و سیستم آب زیرزمینى اتفاق مى‌افتند و مدلهایى که در آنها فاکتورهاى وزنى و روشهاى احتمالاتى و نظرات کارشناسى براى تعیین آسیب‌پذیرى مؤثرند. در این تحقیق برای ارزیابی حساسیت آبخوان از مدل DRASTIC که یک روش شاخص- همپوشانی وزنی است استفاده شده است. روش DRASTIC توسط آژانس حفاظت محیط‌ زیست آمریکا ( Aller و همکاران ) براى استاندارد کردن سیستمى تهیه شده است تا آسیب‌پذیرى آب زیرزمینى به آلودگى را مورد ارزیابى قرار دهد. عبارت DRASTIC مخفف پارامترهایى است که در سیستم هیدروژئولوژیکى کنترل کننده آلودگى آب زیرزمینى مى‌باشند و عبارتند از :

- عمق آب زیرزمینى[۱] : هر چه عمق آب زیرزمینى کمتر باشد فاصله تا سطح ایستابى کمتر خواهد بود و مواد و رسوبات منطقه غیراشباع و خاک کمترى براى جذب یا فیلتر کردن آلوده‌کننده‌ها وجود دارد.

- تغذیه[۲] : هر چه میزان تغذیه سطحی آبخوان بیشتر باشد پتانسیل آلودگی آبخوان بیشتر خواهد بود.

- مواد تشکیل دهنده آبخوان[۳] : محیط آبخوان و مواد تشکیل‌دهنده آن تعیین‌کننده طول و چگونگى روند مسیر سیستم جریان آب زیرزمینى در آبخوان مى‌باشد و در میزان آلودگی آبخوان موثر است.

- نوع خاک[۴] : محیط خاک تأثیر بسیار مهمى در تغذیه‌اى دارد که به سطح ایستابى نفوذ مى‌کند و از اینرو بر چگونگى حرکت آلوده‌کننده مؤثر است. وجود مواد با بافت ریزدانه نظیر سیلت و رس تراوایى نسبى خاک را کاهش مى‌دهند و مهاجرت و حرکت آلوده‌کننده‌ها را محدود مى‌سازند

- توپوگرافى[۵] : توپوگرافی یا شیب سطح زمین با نقشی که بر مدت زمان لازم برای نفوذ آلوده کننده دارد بر پتانسیل آلودگی آبخوان موثر است. با کاهش شیب سطح زمین میزان احتمال نفوذ افزایش می یابد.

- اثر منطقه غیر اشباع[۶] : نوع محیط منطقه غیراشباع تعیین‌کننده خصوصیات میرایى مواد تشکیل‌دهنده منطقه خاک بالاى سطح ایستابى است.

- هدایت هیدرولیکى آبخوان[۷] : هدایت هیدرولیکى رسوبات شدت جریان آب زیرزمینى که تحت یک شیب هیدرولیکى مشخص در جریان است را در کنترل دارد.

هریک از این پارامترها با استفاده از داده های موجود در منطقه تعیین شده است. عمق آب زیرزمینی با استفاده از درونیابی داده های پیزومترهای واقع در دشت میان آب، میزان تغذیه سطحی و هدایت هیدرولیکی با استفاده از نتایج مدل جریان آب زیرزمینی، مواد تشکیل دهنده آبخوان و اثر منطقه غیر اشباع با استفاده از لوگ چاه های بهره برداری و پیزومتری، اثر خاک با استفاده از نقشه خاک و شیب سطح زمین بر اساس نقشه های توپوگرافی تعیین شده است. با وزن دهی به هر یک از پارامترهای فوق و رتبه بندی آنها ( بر اساس میزان تغییرات هر یک از پارامترها ) و استفاده از GIS به عنوان محیطى براى اجراى روش ارزیابى و نمایش نتایج نهایى استفاده شده است. با تعیین عوامل فوق شاخص DRASTIC و یا به عبارت دیگر پتانسیل آلودگى در هر نقطه از منطقه به صورت ذیل تعیین مى‌گردد :

DrDw + RrRw + ArAw + SrSw + TrTw + IrIw + CrCw = شاخص حساسیت

که در آن r‌‌ رتبه‌بندى و W وزن هر یک از پارامترها است. شاخص آسیب‌پذیرى در دشت میان آب به روش DRASTIC و براساس پارامترهاى هفت گانه از ۶۴ تا ۱۹۹ تغییر مى‌کند. در مدل DRASTIC شاخص نهایى حاصل ضرب ارزش عددى رتبه بندى شده هر پارامتر در وزن آن پارامتر مى باشد. به عنوان مثال به پارامتر عمق آب زیرزمینى وزن ۵ اختصاص داده شده و ارزش عددى رتبه هاى مختلف عمق آب زیرزمینى از ۱ تا ۱۰ تغییر مى کند. بنابراین شاخص DRASTIC حاصل از پارامتر عمق آب زیرزمینى از ۵ تا ۵۰ تغییر مى کند. به همین ترتیب پارامترهاى تغذیه از از ۴ تا ۴۰، محیط آبخوان از ۳ تا ۳۰، نوع خاک از ۲ تا ۲۰، توپوگرافى از ۱ تا ۱۰، اثر منطقه غیراشباع از ۵ تا ۵۰ و هدایت هیدرولیکى از ۳ تا ۳۰ متغیر مى باشند. بنابراین مى‌توان شاخص آسیب‌پذیرى را به سه گروه آسیب‌پذیرى کم از ۲۳ تا ۹۲ ، آسیب‌پذیر ی متوسط از ۹۳تا ۱۸۴ و آسیب‌پذیرى زیاد از ۱۸۵ تا ۲۳۰ تقسیم‌بندى کرد. پس محدوده میان آب شوشتر بر اساس میزان شاخص آسیب پذیری به مناطق سه گانه با حساسیت بالا، متوسط و کم تقسیم بندی می شوند که در شکل ( ۱ ) نشان داده شده است. بدین ترتیب بخش غالبی از دشت در گروه با حساسیت متوسط و نیمه شمالى دشت در گروه با حساسیت زیاد و بخش کوچکی از دشت در نواحی مرکزی و جنوبی در گروه با حساسیت کم قرار مى گیرد.

به منظور ارزیابی نتایج حاصل از مدل DRASTIC اقدام به نمونه برداری از آب های زیرزمینی در ۳۷ نقطه از محدوده دشت میان آب شوشتر با رعایت نکات استاندارد و در طول سه روز انجام شده است. سپس با انتقال آنها به آزمایشگاه با حفظ دمای آب در زیر ۷ درجه سانتیگراد نسبت به آماده سازی آنها جهت استخراج و تعیین غلظت آفت کش ها اقدام شده است و غلظت آفت کش های غالب مورد استفاده در دشت میان آب شوشتر ( در مناطق سه گانه حساسیت آبخوان به آلودگی ) تعیین گردید که نتایج آن در جدول ( ۱ ) آورده شده است. پس از تجزیه نمونه ها و استخراج آفت کش ها ی دیازینون، توفوردی و تاپیک از آنها و تعیین غلظت هر یک از آنها ملاحظه گردید که بیشترین غلظت آفت کش در نمونه ها مربوط به مناطقی است که به منطقه با حساسیت بالا تعلق دارند. همچنین کمترین غلظت اندازه گیری شده آفت کش ها در نمونه ها مربوط به مناطقی بود که جزء مناطق با حساسیت کم گروه بندی شده بودند. لازم به ذکر است که در برخی از نمونه ها یک یا چند آفت کش آشکارسازی نشده است. مطابق با جدول ( ۱ )  غلظت آفت کش های دیازینون، تو فور دی و تاپیک در مناطق با حساسیت کم، متوسط و زیاد به ترتیب رو به افزایش است.

◊◊◊◊◊◊◊

نتیجه گیرى :

در مدیریت کمی و کیفی منابع آب ارائه روشی که بتوان با استفاده از آن میزان پتانسیل آلودگی یک آبخوان را به آسانی و با هزینه کم مشخص نمود مورد توجه می باشد. برای رسیدن به این مهم مدل DRASTIC که بر اساس یک روش شاخص –هم پوشانی است با در نظر گرفتن پارامترهای هیدروژئولوژیکی تدوین شده است به عنوان ابزار اصلی مورد استفاده قرار گرفته است. به منظور مقایسه نتایج مدل DRASTIC و اینکه این نتایج تا چه حد به واقعیت نزدیک می باشند از میزان غلظت آفت کش ها در آب زیرزمینی به عنوان مبنای مقایسه ای استفاده شده است. همخوانی نسبی نتایج کیفی هر دو روش موید این نکته است که پهنه بندی حساسیت آبخوان با روش DRASTIC ابزار مناسبی است که متولیان حفاظت کیفی منابع آب را قادر می سازد تا نسبت به مطالعات تفصیلی و اهداف توسعه ای با حداقل هزینه تصمیم گیری نمایند.

◊◊◊◊◊◊◊

منابع فارسى :

۱- پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاد دانشگاهی شهید بهشتی، ۱۳۸۳، تهیه مدل تلفیقی آب های سطحی و زیرزمینی محدوده مطالعاتی شوشتر.

۲- تجریشی مسعود، ابریشمچی احمد، موسوی سید رضا، تفضلی محسن، اعلم الهدی علی اصغر، توفیق میترا، پورکاشانی فریبا، ۱۳۷۸، ارائه روشی به منظور ارزیابی آسیب پذیری آبهای زیرزمینی نسبت به مصرف سموم و آفت کش ها، مجموعه مقالات پژوهشی دانشکده مهندسی عمران _ دانشگاه شریف.

۳- خدائى کمال، شهسواری علی، ۱۳۸۲، پهنه بندى آسیب‌پذیرى آب زیرزمینى آبخوان دشت بهبهان در مقابل آلودگى با استفاده از روش DRASTIC ، بیست و دومین گردهمایى علوم زمین، سازمان زمین‌شناسى و اکتشافات معدنی.

۴- خدائى کمال، شهسواری علی، اعتباری بهروز و هاتفی راحله ، ۱۳۸۴ ، پهنه بندى آسیب‌پذیرى ذاتی آبخوان دشت جوین در مقابل آلودگى با استفاده از روش های DRASTIC و GODS، انجمن زمین شناسی ایران .

۵- خدائى کمال، شهسواری علی، اعتباری، بهروز ،۱۳۸۵، ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت جوین به روش های DRASTIC و GODS ، فصلنامه زمین شناسی ایران.

◊◊◊◊◊◊◊

References:

کلید واژه ها: خوزستان