بخشی از مقاله
چکیده
مدیریت منابع آب به عنوان یک هدف اصلی در کشورهای جهان مورد توجه است. از عمدهترین مسائل مدیریت آب در محیطهای شهری، مسائل بهداشتی و کاهش کیفیت آبهای پذیرنده در اثر تخلیه مستقیم فاضلابهای صنعتی، کشاورزی و شهری به محیط است. روشهای نوین مدیریت باید بر مبنای حفظ منابع آب، استفاده مجدد از آن و سازگاری با اکوسیستم ناحیه باشد. هدف از این تحقیق بررسی تأثیر تالابهای طبیعی بر کیفیت آب، توان خودپالایی و عملکرد آنها - مطالعه موردی تالاب انزلی - در کاهش و حذف آلایندهها است که از طریق مطالعات میدانی روی تالاب انزلی انجام شده است. در این مطالعه نمونههای آب در ۵۱ ایستگاه شامل ورودی ها، خروجی ها و داخل تالاب در یک دوره ۶ ماهه
- مرداد تا دی ۱۸۳۱ - جمعآوری شد که نمونههای آب برای ۰۲ پارامتر فیزیکی و شیمیایی آنالیز شد.
برای بررسی موضوع و تجزیه و تحلیل دادهها از روشهای آماری از قبیل تجزیه به مؤلفههای اصلی و آنالیز خوشهای استفاده شد. نتایج نشان میدهند که با دور شدن از مصب رودخانههای ورودی میزان آلودگی تالاب در اثر عملکرد اجزای تالاب کاهش مییابد. نتایج حاصل میتواند برای مدیریت کمی و کیفی آب در منطقه، مبنایی برای مدلسازی حرکت آلایندهها در تالاب و تحقیقات آینده مورد استفاده قرار گیرد.
واﮊههای کلیدی: تالاب انزلی، توان خودپالایی، آلاینده، تجزیه به مؤلفههای اصلی، آنالیز خوشهای.
۱- مقدمه:
مدیریت منابع آب و کیفیت آب، تقریباﹰ با همه فعالیتهای بشری ارتباط تنگاتنگی دارد. یکی از نادرترین اکوسیستمهای موجود در طبیعت تالابها میباشند. اکولوﮊی تالابها بسیار پیچیده است و اهمیت فراوانی برای چرخه حیات در داخل تالاب و اکوسیستمهای همجوار دارد. اصطلاح تالاب، مرداب، نیزار یا وتلند - wetland - به مناطقی اطلاق میشود که آبهای سطحی را به طور پیوسته یا متناوب دریافت میکنند، یا این که سطح آب زیرزمینی بالا است و منطقه همواره از آب اشباع است و گیاهانی که میتوانند در خاکهای اشباع زندگی کنند در آن منطقه وجود دارند. به بیان دیگر در تالابها، آب با عمق کم و همچنین با سرعت کمی جریان دارد. تالابها ممکن است به صورت طبیعی از قبل وجود داشته باشند و یا به صورت مصنوعی با عملیات خاکبرداری، تسطیح و غیره ساخته شوند.
اثر متقابل بین رﮊیم هیدرولیکی آب و دیگر اجزای تشکیل دهنده تالاب باعث کنترل فرایندهای عام و خاص میشود. در اینجا به بعضی از فواید تالابها اشاره میکنیم ]۳.[
۱- تأمین آب: استحصال مستقیم آب توسط مردم، تأمین و ذخیره آب در یک آبخوان - تغذیه آب زیرزمینی - و تنظیم جریان آب - با اولویت مهار سیلاب - ۲- پیشگیری از نفوذ آبهای شور به آبهای زیرزمینی و سطحی ۳- نقش حفاظتی در برابر نیروهای طبیعی: حفاظت سواحل و مهار فرسایش - حفظ لایههای زیرین توسط ریشه گیاهان، کاهش نیروی امواج و انرﮊی جاری و تلهاندازی رسوبات - ، بادشکن - نقش گیاهان - ۴- نگهداری مواد غذایی ۵- جلوگیری از انتشار آلایندهها، دفع مواد سمی و پاکسازی آب از آلایندهها ۶- منبع محصولات طبیعی - درون تالابی و برون تالابی - ۷- تولید انرﮊی: نیروی برق آبی - انرﮊی از قدرت امواج - و هیزم و تورب - Peat - به عنوان سوخت ۸- حمل و نقل آبی ۹- بانک ﮊن: بهرهبرداری تجاری- حفظ جمعیتهای حیات وحش ۰۱- اهمیت حفاظتی: زیستگاهی چشمگیر برای چرخه حیاتی گیاهان و جانوران و حضور گونههای نادر گیاهان و جانوران ۱۱- تفرج و جاذبههای گردشگری ۲۱- اهمیت تحقیقاتی و آموزشی ۳۱- کمک به حفظ فرایندها و نظامهای طبیعی موجود: فرایندها و نظامهای اکولوﮊیک، ﮊئومورفولوﮊیک، چاهک جهانی کربن، پیشگیری از توسعه خاکهای سولفات اسیدی.
خودپالایی یا تصفیه خود به خودی به معنای بهبود بخشیدن، بازسازی و برقرارسازی کامل یا بخشی از حالت اولیه یک محیط توسط اجزای تشکیل دهنده خود محیط است که در اثر فرایندهای طبیعی با ورود مادهای خارجی - که سبب تغییر کمی و کیفی در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و یا بیولوﮊیک میگردد - انجام میشود. تالابها دارای توانائی مؤثری برای کاهش مواد مغذی، مواد محلول، BOD، فلزات سنگین و حتی ویروسها هستند. تالابها آلودگیها را از طریق یکسری فرایندهای فیزیکی و شیمیایی و بیولوﮊیک میزدایند. آلایندهها از سه طریق در تالاب حذف میشوند:
١- مکانیزمهای فیزیکی شامل فیلتراسیون، رسوبگذاری و جذب سطحی ۲- مکانیزمهای شیمیائی شامل تبادل یونی، تبخیر مواد فرار و تجزیه ۳- مکانیزمهای بیولوﮊیک مثل دنیتریفیکاسیون باکتریائی، جذب باکتریائی و جلبکی و جذب گیاهی
در سال ۰۰۰۲ مصطفی در طی مطالعهای شباهت رفتار تالاب به دریاچههای سطحی را از نظر دینامیک انتقال، تبدیل و حذف فسفر بررسی کرد. در این مطالعه حذف و کاهش فسفر در دریاچه و سه تالاب با جریان سطح آزاد آب مقایسه شد. مدل اختلاط کامل برای پیشبینی غلظت ماندهگار فسفر در دریاچه و تالاب استفاده شد. نتایج نشان داد راندمان حذف فسفر در دریاچه و تالاب شبیه هم بوده و به مراحل و سطوح مختلف تروفیک بستگی دارد ]۹.[
در سال ۱۰۰۲ کینان بار مجاز مواد آلی ورودی به تالابهای طبیعی را برای حفاظت از کیفیت آب تالاب بر مبنای مشخصات اکولوﮊیک قابل قبول تعیین کردند. هدف از این تحقیق بررسی توان خودپالایی تالاب در حذف فسفر بود. در این مطالعه فرمول زیر برای مساحت تالاب مورد نیاز برای حذف فسفر مازاد بر مقدار غلظت فسفر قابل حذف در یک تالاب داده شده است.
Q دبی جریان ورودی، λ ضریب افت و یا نفوذ فسفر به دیوارهها و زیر تالاب، Pi غلظت فسفر در ورودی در لحظه اول، Pt غلظت فسفر در لحظه t، Pb غلظت فسفر مجاز برای کیفیت آب و A مساحت لازم برای حذف غلظت بالاتر از Pt است ]۷.[
در سال ۱۰۰۲ کارلتون و همکاران فاکتورهای مؤثر بر عملکرد تالاب در تصفیه سیلابها را بررسی کردند. این تحقیق براساس ۵۳ مطالعه قبلی روی ۵۴ سیستم تالابی با جریان سطح آزاد آب بررسی شد. نتایج نشان داد که مدلهای واکنش درجه اول جریان نهر گونه - Plug-flow - برای حذف آلایندهها در تالاب صادقند. در این مطالعه مشخص شد که میتوان غلظت خروجی بعضی از آلایندهها را از رابطه زیر بدست آورد.
q آهنگ بارگذاری هیدرولیکی، Ci غلظت آلاینده ورودی، C* غلظت غیر قابل کاهش آلایندهها در آب و Ka ثابت منطقهای است. طبق مطالعات قبلی مشخص شده بود که مقدار C* برای آلایندههایی مانند فسفر کل، آمونیاک و نیترات صفر است ]۶.[
در سال ۲۰۰۲ آرهیمر و همکاران حذف نیتروﮊن توسط تالاب را در مقیاس حوزه آبگیر مدلسازی کردند. در این مطالعه از مدلسازی ریاضی در تالابی با مساحت ۴۲۲ کیلومتر مربع در شمال سوئد استفاده شد. مدلسازی نشان داد که این تالاب ۶% غلظت ورودی نیتروﮊن را به دریا منتقل میکند و تقریباﹰ ۴۹% نیتروﮊن ورودی را حذف میکند. آهنگ حذف نیتروﮊن بین ۷۵ تا ۶۶۴ کیلوگرم بر هر
