بخشی از مقاله
چکیده
توسعه ی روز افزون جمعیت و در پی آن افزایش فعالیت های کشاورزی و صنعتی و نیز افزایش حجم فاضلاب ها و پساب های شهری موجب آلودگی منابع آب موجود شده است،یکی از مهم ترین منابع آب قابل استفاده رودخانه ها می باشند میزان آلاینده های قابل پالایش برای هر رودخانه متفاوت و متغیر است و بسته به نوع و تعداد منابع آلاینده و شرایط رودخانه می باشد.منابع آلاینده می توانند به صورت نقطه ای مانند پساب های شهری و صنعتی و یا غیر نقطه ای همانند زه آب های کشاورزی باشند.
خود پالایی به فعل و انفعالات و فرآیندهایی گفته می شود که به صورت طبیعی در یک منبع آبی رخ می دهـد و در نتیجـه ی آن میزان آلودگی وارد به آب تا رسیدن به حد مطلوب و استاندارد کاهش پیدا می کند. به عبارت دیگر به مقادیری از آلودگی که مـی تواند وارد رودخانه شود و رودخانه توانایی پذیرش و کاهش اثر آن را داشته باشد توان خودپالایی گفته می شود .در این پـژوهش بـه بررسی توان خود پالایی رودخانه کارون در سال آبی 92-93 در فاصله بین ایستگاه های ملاثانی تـا فارسـیات پرداختـه شـد،نتایج نشان داد بیشترین میزان خودپالایی در تیر ماه و در بازه ملاثانی تا اهواز و حداقل میزان خود پالایی در بازه اهـواز تـا فارسـیات،در آذر ماه می باشد.
واژههای کلیدی:خودپالایی،کارون،پساب صنعتی،اهواز،ملاثانی
1
-1 مقدمه
از آنجا که توسعه ی روز افزون جمعیت و در پی آن افزایش فعالیت های کشاورزی و صنعتی و نیز افزایش حجم فاضلاب ها و پساب های شهری موجب آلودگی منابع آب موجود شده است،یکی از مهم ترین منابع آب قابل استفاده رودخانه ها می باشند میزان آلاینده های قابل پالایش برای هر رودخانه متفاوت و متغیر است و بسته به نوع و تعداد منابع آلاینده و شرایط رودخانه می باشد.منابع آلاینده می توانند به صورت نقطه ای مانند پساب های شهری و صنعتی و یا غیر نقطه ای همانند زه آب های کشاورزی باشند.
خود پالایی به فعل و انفعالات و فرآیندهایی گفته می شود که به صورت طبیعی در یک منبع آبی رخ می دهد و در نتیجه ی آن میزان آلودگی وارد به آب تا رسیدن به حد مطلوب و استاندارد کاهش پیدا می کند. به عبارت دیگر به مقادیری از آلودگی که می تواند وارد رودخانه شود و رودخانه توانایی پذیرش و کاهش اثر آن را داشته باشد توان خودپالایی گفته می شود .(Landis )در اثر افزایش بارهای آلاینده و استفاده از رودخانه به عنوان محل تخلیه،در نظر نگرفتن اثرات مخرب آن ها بر محیط زیست و نیز عدم رعایت استاندارد های تخلیه توان خودپالایی رودخانه به تدریج کاهش یافته و کیفیت آن را تحت تأثیر قرار می دهد.بنابراین یافتن نقاطی که از نظر پارامترهای کیفی آب که دارای مقادیر پایین تری از حد استاندارد می باشند به مشخص کردن نقاط بحرانی و ارائه راهکارهای مناسب کمک خواهد کرد.(دریکوند و فرجی،(1389 .میزان بارگذاری مجاز برای رودخانه های مختلف تابع عوامل مکانی و زمانی گوناگون مرتبط با نوع و شدت آلاینده های ورودی،شرایط هیدرولیکی و هیدرولوژیکی رودخانه است،با توجه به تعدد و تنوع آلاینده ها و متفاوت بودن توان خودپالایی رودخانه ها از نظر زمانی و مکانی،ورود پساب های ناشی از فعالیت های صنعتی،زه آب های کشاورزی و فاضلاب های شهری به رودخانه ها برای جلوگیری از کاهش کیفیت آب رودخانه ها ،حفاظت و سلامت اکوسیستم ها در کلیه نقاط،اجرای استاندارد های تخلیه پساب برای کنترل آلاینده ها ی نقطه ای،اجرای اقدامات مدیریتی در سطح حوضه آبریز برای کنترل آلاینده های غیر نقطه ای و متعادل کردن میزان بارگذاری آلاینده ها و توان خودپالایی رودخانه با در نظر گرفتن ویژگی های اقلیمی،هیدرولوژیکی،هیدرولیکی و هندسی رودخانه ضرورت می یابد.(معاضد و مرادزاده.(1391خود پالایی هم در آب های سطحی و هم در آب های زیر زمینی ممکن است رخ دهد.عوامل مؤثر بر خود پالایی عبارتند از:
-1 میزان انتقال آلاینده ها
-2 نفوذ و پخش آلاینده ها
-3 میزان تبدیل آلاینده ها -4 میزان ته نشینی و تجزیه ی آن ها
توانایی یک جریان یا رودخانه در هضم آلودگی و بازیابی کیفیت اولیه رودخانه را قدرت خودپالایی رودخانه می گویند.
در رودخانه ها و جریان های آب سطحی،چنانچه بار تخلیه مواد آلاینده اکسیژن خواه بیش تر از توان خودپالایی رودخانه باشد موجب کاهش اکسیژن محلول و در کنار آن تسریع رشد جلبک ها و گیاهان آبزی و ایجاد شرایط بی هوازی می گردد که به مرگ و میر آبزیان می انجامد.عمده بار آلی ورودی به رودخانه ها را ترکیبات نیتروژنی و یا مواد کربنی تشکیل می دهد،تجزیه ی
2
بیولوژیکی این مواد با مصرف اکسیژن محلول آب همراه خواهد بود و مقدار DO آب تا حد قابل توجهی کاهش و در مقابل مقادیر BOD5 و COD آب افزایش خواهد یافت.ظرفیت پذیرش مواد آلاینده در آب تا حدی است که میزان اکسیژن محلول در هیچ نقطه ی رودخانه ها از 4 میلی گرم در لیتر کمتر نشود.در عمل پالایش خود بخودی ماده ی ورودی تحت تأثیر عوامل مختلفی تغییر پیدا میکند و ترکیبات جدیدی را پدید می آوردکه نسبت به مواد ورودی تأثیر کمتری بر روی کیفیت اولیه آب و حیات موجودات دارد.در میان مواد ذکر شده به عنوان عوامل آلاینده،موارد اول و دوم ویژه ی آلاینده های که خاصیت تجزیه پذیری ندارند و مورد چهارم به آلاینده هایی مرتبط است که به صورت جامد معلق هستند.عوامل مختلفی که فرآیند خود پالایی رودخانه را تحت تأثیر قرار می دهند عبارتند از:
عمل رقیق سازی،رسوب(ته نشینی)،اکسیداسیون،کاهش،درجه ی حرارت،نور خورشید.
رقیق سازی:در هنگام ورود پساب به داخل رودخانه عمل رقیق سازی اتفاق می افتد که به علت کاهش غلطت مواد آلی است.اگر نسبت رقیق سازی خیلی بالا باشد در نتیجه ی آن مقدار DO افزایش می یابد که تحت تأثیر آلودگی و فساد همراه با تعفن را تا حد زیادی کاهش می دهد.
رسوب(ته نشینی):اگر سرعت رود کمتر از سرعت فرسایش ذرات باشد،ترسیب رخ می دهد که خود دو امکان را پدید می آورد. الف)ذرات جامد معلق که به طور گسترده ای با تقاضای اکسیزن در ارتباط هستند به دلیل ته نشینی برطرف خواهد شد و بنابراین کیفیت آب جریان پایین دست افزایش می یابد.
ب)به علت ذرات جامد ته نشین شده تجزیه غیر هوازی ممکن است روی دهد.
اکسیداسیون:مواد آلی موجود در پساب به وسیله ی باکتری های هوازی اکسیده می شود که از اکسیژن محلول در آب استفاده می کنند و تا اکسیده شدن کامل مواد آلی ادامه پیدا می کنند.
کاهش:که به علت هیدرولیز شدن مواد آلی به صورت بیولوژیکی یا به صوت شیمیایی رود می دهد.باکتری های غیر هوازی مواد آلی را به مایعات و گازها تجزیه می کنند و ثبات نهایی شان را به وسیله ی اکسیداسیون تسهیل می کنند.
درجه ی حرارت:در دما های پایین فعالیت باکتری ها کمتر است در نتیجه سرعت تجزیه هم کمتر خواهد بود،در مقابل مقدار DO آب نیز به علت افزایش حلالیت اکسیژن در آب در دمای بیش تر،افزایش خواهد یافت.
نور خورشید:نور خورشید به عنوان یک ضدعفونی کننده عمل می کند و رشد جلبک هایی را که در طول روز اکسیژن تولید می کنند و در شب از اکسیژن در جهت تخریب آلاینده های آب استفاده می کنند تسریع می کند.
بنابراین این امکان وجود دارد که آب با DO در طول روز اشباع شده باشد اما در شب به دلیل رشد جلبک ها شرایط بی هوازی رخ دهد. حسینی و همکاران( (1385 میزان آلاینده ها و توانایی تصفیه فیزیکی و شیمیایی آن را در رودخانه کرخـه و در فواصـل بـین ایستگاه های جلوگیر،پای پل،عبدل خان و حمیدیه مورد بررسی قرار دادند،نتایج نشان داد که قدرت حودپالایی رودخانـه در تمـام فصول سال از روند یکسان برحوردار است و حداکثر میزان آن در ماه فروردین و حداقل آن در مهر ماه اتفـاق مـی افتـد. مهردادی و همکاران((1389برآورد ظرفیت خودپالایی رودخانه گرگانرود در 23 ایستگاه پایش کیفی پرداختند،نتایج نشان داد که از بازه 1بـه 3 در فصل بهار،پاییز و زمستان به علت وجود مراکز جمعیتی بزرگ(شهرستان گنبـدکاووس) و ورود مقـادیر بـالای پسـاب خـانگی و صنعتی میزان اکسیژن محلول کاهش می یابد و از بازه 3به4 به دلیل انباشت رودخانه در سد وشمگیر میزان خودپالایی آن افزایش می یابد.دریکوند وفرجی((1389 به بررسی میزان کیفیت آب رودخانه سفید رود از دیدگاه توان خودپالایی پرداختند،نتایج حاصـل از پژوهش آن ها نشان داد که به علت ورود انواع زه آب های کشاورزی و فاضلاب های شهری میزان اکسیژن محلـوا رو بـه کـاهش بوده و BOD5 افزایش یافته که این امر مشـکلاتی را بـرای حیـات آبزیـان بـه وجـود آورده است.معاضـد و مـرادزاده((1391تـوان خودپالایی رودخانـه ی بشـار در بـازه هـای تنـگ سـرخ و قلات،قـلات و بطـاری و حـد فاصـل بطـاری و پاتـاوه را مـورد بررسـی
3
قراردادند،نتایج نشان داد حداکثر توان خودپالایی در بازه های مورد بررسی،مربوط به بازه دوم در بهمن ماه و حداقل آن مربـوط بـه بازه اول و در آبان ماه می باشد.
-2 مواد و روش ها
در این تحقیق به بررسی کیفیت آب بخشی از رودخانه ی کارون پرداخته شـده است. اسـتان خوزسـتان در جنـوب غـرب ایـران بـا مساحتی حدود 64236 کیلومتر مربع در کنار خلیج فارس و اروند رود قرار دارد.رقوم جلگه خوزسـتان در حـدود شوشـتر کـه رود کارون از سد گتوند میگذرد بالاتر از 50 متر از سطح دریا و بتدریج به سمت جنوب کاهش میابد تا اینکه در بندر قیر به حـدود 22 متر,در اهواز به حدود 15 متر,در ناحیه طرح توسعه نیشکر به حدود 1-9 متر, در دارخویین به حدود 4 متر و در انتها بـه حـدود 2 متر از سطح دریا میرسد.شیب متوسط جلگه نیز از شوشتر تا بند قیر در امتداد متوسط رودخانه حدود 0/8در هـزار,از بنـد قیـر تـا اهواز 0/1 در هزار و از اهواز تا بهمنشیر و حفار حدود 0/008 در هزار میباشد.مساحت دشـتهای جلگـه خوزسـتان 6935 کیلـومتر مربع است.بارندگی کم,تبخیر زیاد,آبیاری بی رویه,شیب کم اراضی دشتها,بافت خاک سنگین,قابلیت نفوذ کم و عدم وجود زهکـش های طبیعی از عوامل اصلی شور شدن اراضی منطقـه است.خوزسـتان از شـمال و شـرق بـه بـه رشـته کوههـای زاگـرس منتهـی میشود.استان خوزستان توسط حوضـه هـای کـارون بزرگ(کـارون و دز) جراحـی و زهـره و کرخـه و مـرزی غـرب پوشـانده شـده است.مقادیر آبدهی حوضـه هـای فـوق در اسـتان خوزسـتان بترتیـب 7366،2077/3 255/7 و 40/2 متـر مکعـب گـزارش شـده است.بسیاری از اراضی موجود در حاشیه ی این رودخانه به وسیله ی آن آبیاری می شوند و این خود دلیلی برای بررسی کیفـی آب این رودخانه می باشد از آنجا که عملکرد محصولات کشاورزی بستگی زیادی به کیفیـت آب آبیـاری دارند،شـناخت الگـوی کشـت مناسب با کیفیت آب ،تأثیر مهمی بر سود اقتصادی، مصرف آب و سایر نهاده های کشاورزی خواهد داشت.منطقه×مورد×مطالعـه×در× این×تحقیق×در ×پایین×دست ×محل×اتصال×رودخانه×دز×به رودخانه×کارون ×و×شامل ×بازه ×های×ملاثانی×تا×اهواز×و×اهـواز×تـا×فارسـیات×مـی× باشد،در شکل زیر موقعیت ایستگاه های هیدرومتری نشان داده شده است.در این پژوهش به بررسی توان خودپـالایی رودخانـه ی کارون در بازه ی ملاثانی تا فارسیات و در سال آبی 92-93 پرداخته شده است.
شکل 1 شماتیک محدوده مورد مطالعه
4
در جدول 1 مشخصات ایستگاه های مورد مطالعه آورده شده است :
جدول((1مشخصات ایستگاه های مورد مطالعه
×رودخانه
×نام ایستگاه ×ارتفاع ×طول جغرافیایی عرض ×نام بازه ×طول بازه
(m) ×جغرافیایی (Km)
کارون ملاثانی-رامین 31-34-48 48-52-48 ملاثانی تا اهواز 65/37
× ×
کارون ×اهواز 31-20-00 48-41-00 اهواز تا فارسیات
× × × 48/5
×کارون ×فارسیات 30-59-00 48-22-00
× × ×
برای بدست آوردن خود پالایی می توان از رابطه استفاده کرد:
CA=0.055QLK2/V
که در این رابطه :
: Q متوسط دبی جریان بر حسبm3/s : L طول بازه بر حسب m
:K2 ضریب هواگیری رودخانه بر حسب 1/day : V متوسط سرعت آب در رودخانه بر حسب m/s
:CA ظرفیت پذیرش مواد زائد به ازای هر واحد کمبود DO بر حسب تن در روز و پارامتر K2 که از روابط (2 و (3) بدست خواهد آمد :
