بخشی از مقاله
چکیده
امروزه کودها و سموم شیمیایی و سایر عوامل خطرزا برای محیط زیست به صورت کنترلنشده و بیرویه به بخش کشاورزی وارد شدهاند تا این بخش بتواند به تقاضای رو به رشد موادغذایی پاسخ دهد. اما این افزایش تولید با مشکلات زیست محیطی و همچنین، مشکلاتی برای انسان ها همراه بوده است. بطوری که استفاده نامعقول و بی رویه از مواد شیمیایی از مهم ترین علل آلودگی های منابع آب و محیط زیست به شمار میآید. مقاله حاضر به بررسی احتمال نفوذ آلایندهها - خصوصا کود و سموم کشاورزی - به سفره آبهای زیرزمینی با استفاده از اطلاعات هدایت هیدرولیکی خاک و سطح ایستابی آب زیرزمینی در منطقه مطالعاتی شبکه آبیاری و زهکشی مغان در طول سالهای 1387 و 1388 می پردازد.
با توجه به اینکه احتمال نفوذ سریع آلاینده ها به سفره آب زیرزمینی با میزان هدایت هیدرولیک خاک و سطح ایستابی آب زیرزمینی، رابطه مستقیم دارد، نقاط مستعد در 3 کلاس تقسیم بندی شدند. نتایج کلاسه بندی خاک با کلاس 1 نشان می دهد که در صورت مصرف بیرویه کود و سموم، با توجه به نفوذپذیری بالا و سطح ایستابی پایین در این مناطق، احتمال نفوذ آلودگی به سفره آب زیرزمینی بسیار محتمل می باشد. بر این اساس نفوذ آلاینده ها در مناطقی که عمق آب زیرزمینی کم می باشد، سریعتر صورت میگیرد. همچنین جانمایی نقاط مذکور نشان میدهد آبهای زیرزمینی اطراف محدوده کشت و صنعت مغان، قسمت چپ روستاهای فیروز آباد و اوزون قویی، اطراف روستای تکچی، عباس آباد و محمود آباد دارای بیشترین حساسیت برای آلوده شدن میباشند.
مقدمه
کشاورزی و سامانههای مرتبط با آن علاوه بر آثار مفید میتوانند منجر به اثرات بالقوه منفی روی کیفیت آب و زیست بوم شوند. غنی شدن آبهای سطحی به واسطه تخلیه زهآب حاصل از آبشویی کودهای شامل نیتروژن، فسفر و پتاسیم صورت میگیرد. فرار مواد مغذی به درون زهآب علاوه بر ایجاد معضلات زیست محیطی، باعث تخریب و تغییر زیست بوم منطقه، تهدید سلامت انسان شده و از دیدگاه زراعی و اقتصادی نیز منجر به کاهش کارایی تولید محصول میگردد.
این مساله همچنین افزایش هزینه راهبری در تاسیسات تامین آب آشامیدنی شهرها، گرفتگی کانالهای آبیاری را درپی خواهد داشت. از آنجا که غلظت املاح، مواد مغذی و دیگر مواد شیمیایی در زهآبهای سطحی و زیرزمینی به طراحی و مدیریت سامانههای زهکشی و روشهای آبیاری بستگی دارد، تاثیر عوامل محیطی در انتقال و پخش آلودگی در گزینههای متفاوت طراحی و مدیریت آنها از اهمیت بسزایی برخوردار میباشد.
دستیابی به کشاورزی پایدار در کنار افزایش عملکرد محصولات کشاورزی و تامین سلامت جامعه از اهداف محققان در بخش کشاورزی است .>1@ تشدید اثرات مخرب زیست محیطی در کشاورزی سنتی که ناشی از مصرف بیرویه نهادههای کشاورزی از جمله کودهای شیمیایی است، روز بهروز بر اهمیت توجه به کشاورزی پایدار میافزاید. از مهمترین مشکلات سیستمهای کشاورزی سنتی، هدرروی کودهای شیمیایی مصرفی بویژه انواع نیتروژنی - N - آن میباشد.
عوامل متعددی بر میزان آبشویی نیترات تاثیر دارند که در این عوامل بافت خاک نقش بسزایی دارد . زمینهای شنی از جمله اراضی زراعی هستند که پتانسیل بالایی برای شستشوی نیتروژن و در نهایت آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی دارند. این اراضی در کنار اندک خصوصیات مطلوب خود مانند تهویه مناسب و عدم ماندابی، بدلیل پائین بودن ظرفیت تبادل کاتیونی، قابلیت نگهداری و تامین مقدار ناچیزی از عناصر غذایی را دارند.
کشاورزان در اینگونه زمینها به منظور حصول عملکرد مناسب، ناچار از بکارگیری مقادیر بالایی از کودهای شیمیایی بهویژه کودهای نیتروژنه میباشند که سرانجام آن هدررفت نیتروژن و ورود مقادیر زیادی از نیترات به آب های زیرزمینی و افزایش غلظت آن از حد مجاز 10 - میلیگرم در لیتر - میباشد .>2@ از طرفی افزایش کود سبب ایجاد خاکهای شور میشود که این عامل سبب آسیب به بذور در مناطق خشک و فقر از آب میشود .
علاوه بر ویژگی های کود و سموم، وضعیت اقلیم و خاک منطقه از جمله عوامل موثر در نحوه انتشار آلودگی می باشد. بر اساس مطالعاتی که در زمینه سموم کشاورزی صورت گرفته است، در شرایط اقلیمی نرمال، میزان تبخیر سموم از %5 تجاوز نخواهد کرد. همچنین تحقیقات نشان می دهد حدود %50 الی %80 از میزان سموم مصرفی - با توجه به پراکنش محصول - ، جذب گیاه خواهد شد و مابقی سموم، وارد خاک شده و یا به همراه زهآب های کشاورزی جاری می شوند
با افزایش میزان مواد آلی خاک، قدرت حفظ و نگهداری کود و سموم توسط خاک افزایش و سرعت آبشویی آن ها کاهش می یابد . از دیگر عواملی که در آبشویی کود و سموم تاثیر دارد، فرسایش، نوع دانه بندی و بافت خاک می باشد که در میزان آبشویی نیترات نقش موثری دارد، بطوریکه نیترات در خاک دانه درشت بدلیل نفوذ راحتتر آب، بسهولت و با سرعت بیشتری به سفره آب زیرزمینی راه می یابد
نیترات، که بعنوان منبع اساسی نیتروژن برای رشد گیاهان است، در حال حاضر نیز به عنوان یک آلاینده بالقوه توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا - EPA - مطرح شده است به این دلیل که مقدار بیش از حد اعمال شده نیترات می تواند با حرکت به سمت رودخانهها و نهرها از طریق رواناب و با آبشویی به آب های زیرزمینی، به یک خطر زیست محیطی تبدیل شود . در این تحقیق با استفاده از اطلاعات هدایت هیدرولیکی خاک و سطح ایستابی آب زیرزمینی به بررسی احتمال نفوذ آلاینده ها - خصوصا کود و سموم کشاورزی - به سفره آبهای زیرزمینی در دشت مغان پرداخته شده است.
-2 مواد و روشها
-1-2 منطقه مورد مطالعه
دشت مغان در شمال استان اردبیل و در منتهی الیه شمال شرقی منطقه آذربایجان واقع است. وسعت اراضی این دشت حدود 350000 هکتار است که در 90000 هکتار - ناخالص - از آن شبکه آبیاری و زهکشی احداث گردیده است. محدوده مطالعات زهکشی نواحی 2 و 3 مغان به وسعت حدود 6000 هکتار بخشی از اراضی دشت مغان است که موقعیت جغرافیایی آن بین عرض شمالی 39 30 تا 39 40 و طول شرقی 57 47 تا 48 7 قرار دارد و شامل اراضی آبخور کانالهای O، P و N منشعب از کانال A و کانال های D-9L تا D-17L منشعب از کانال اصلی می باشد .
در نقشه شماره 1 موقعیت دشت مغان و محدوده مطالعات زهکشی نواحی 2 و 3 نشان داده شده است. از نظر آب و هوایی محدوده مورد مطالعه دارای اقلیم نیمه خشک معتدل تا نیمه مرطوب معتدل و از نظر بافت خاک، بافت متوسط تا سبک میباشد
شکل :1 موقعیت دشت مغان و محدوده مطالعات زهکشی نواحی 2 و .3
در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر عوامل محیطی در انتقال و پخش آلودگی کود و سموم از اطلاعات هدایت هیدرولیکی خاک و سطح ایستابی آب زیرزمینی در محدوده نواحی 2 و 3 شبکه آبیاری و زهکشی مغان در طول سال های 1387 تا 1388، که مربوط به مطالعات مرحله اول و دوم زهکشی اراضی شبکه آبیاری مغان - سازمان جهاد کشاورزی استان اردبیل - میباشد استفاده گردید.
-3 بحث و نتایج
از میزان هدایت هیدرولیکی خاک می توان از سرعت نفوذ آب و مواد شیمیایی در آن آگاهی پیدا کرد، بدین منظور برای کلاس بندی خاک از نظر نفود از رهنمودهای نشریه فنی 766 استفاده گردید .>4@ طبقه بندی پتانسیل آلودگی خاک و آب زیرزمینی منطقه از نظر سرعت نفوذ آب در آن با توجه به هدایت هیدرولیکی بشرح جدول 1 میباشد:
جدول :1 طبقهبندی پتانسیل آلودگی خاک و آب زیرزمینی از نظر سرعت نفوذ آب.
آبشویی سموم در خاک های دانه ریز کمتر از 1 درصد و گاه کمتر از 0/1 درصد میزان سم پاشی شده گزارش شده است. بطور کلی درجه بندی خاک ها از حیث میزان آبشویی نیترات و نفوذ آن به آب زیرزمینی بصورت زیر میباشد :
شنی< لومی< شنی - لومی< سیلتی - لومی< سیلتی - لومی - شنی< رسی
بررسی پروفیل خاک در اراضی 2 و 3 مغان نشان میدهد که خاک سطحی اکثر اراضی منطقه دارای بافت سیلتی- شنی - Silty - Clay - میباشند. از عمق 1 متر به پایین بافت خاک در برخی نقاط به بافت رسی و یا لومی تغییر می یابد . بدین ترتیب پیش بینی می شود بطور کلی میزان آبشویی در خاک در حد متوسط میباشد.
با بررسی و تحلیل اطلاعات هدایت هیدرولیکی و سطح ایستابی اراضی منطقه مطالعاتی، که شامل تعداد 240 نقطه مورد بررسی، 70 نقطه - جداول 1 تا - 3 دارای هدایت هیدرولیکی بالاتر از 3 متر در روز، سطح ایستابی کمتر از 1/5 متر و یا واجد هر دو شرایط هستند و بنابراین میتوان اذعان داشت که آب زیرزمینی در این مناطق، برای پذیرش آلودگی مستعد می باشند. با توجه به اینکه احتمال نفوذ سریع آلاینده ها - خصوصا کود و سموم کشاورزی - به سفره آب زیرزمینی با میزان هدایت هیدرولیکی خاک و سطح ایستابی آب زیرزمینی، رابطه مستقیم دارد، می توان نقاط مستعد را در 3 کلاس تقسیمبندی نمود:
- کلاس :1 مناطقی که هدایت هیدرولیکی خاک بیشتر از 4/5 متر در روز و عمق سطح ایستابی کمتر از 1 متر ازسطح زمین دارند. در این مناطق به دلیل نفوذپذیری آسانتر و سریعتر مواد در خاک و فاصله کوتاه سطح آب زیرزمینی تا سطح زمین، منابع آب زیرزمینی مستعدتر برای آلوده شدن میباشد
- کلاس :2 مناطقی که هدایت هیدرولیکی خاک بیشتر از 4/5 متر در روز یا عمق ایستابی کمتر از 1 متر از سطح زمین دارند. در این مناطق در صورتی که هدایت هیدرولیکی خاک بیشتر از 4/5 متر در روز و سطح ایستابی بین 1 تا 1/5 متر داشته باشد، سرعت حرکت آلاینده ها در عمق خاک بدلیل نفوذپذیری بالای خاک زیاد است. اما بدلیل طولانی بودن مسیر به آب زیرزمینی - در مقایسه با کلاس - 1، احتمال آلوده شدن سفره آب زیرزمینی کمتر از کلاس 1 میباشد.
همچنین در مناطقی که هدایت هیدرولیکی خاک و عمق سطح ایستابی بهترتیب کمتر از 4/5 متر در روز و کمتر از 1 متر میباشد، علیرغم کمتر بودن هدایت هیدرولیکی خاک - نسبت به کلاس - 1 بدلیل کم بودن فاصله سطح آب زیرزمینی از سطح خاک، سرعت حرکت آلاینده ها در عمق خاک زیاد است و احتمال آلودگی آبهای زیرزمینی از مناطق کلاس 1 تا حدودی کمتر است - جدول . - 3
- کلاس :3 مناطقی که هدایت هیدرولیک خاک بین 3 و 4/5 متر در روز و عمق ایستابی بیشتر از 1 متر - تا 1/5 متر - از سطح زمین دارند. در این مناطق به دلیل کمتر بودن هدایت هیدرولیک خاک و بیشتر بودن سطح ایستابی آب نسبت به کلاس 1، سرعت حرکت آلاینده ها در عمق خاک کمتر از کلاس 1 و 2 میباشد - جدول . - 4
بدین ترتیب حساسیت آب زیرزمینی مناطق مذکور بدین ترتیب می باشد:
کلاس <1 کلاس<2 کلاس3
در صورت مصرف بیرویه کود و سموم در مناطق با کلاس 1، با توجه به نفوذپذیری بالا و سطح ایستابی پایین، احتمال نفوذ آلودگی به سفره آب زیرزمینی بسیار محتمل می باشد. نقشه های هم عمق آب زیرزمینی و هم هدایت هیدرولیکی خاک نیز براساس اطلاعات جدول 1 تا 3 با درون یابی در محیط نرم افزاری GIS و با استفاده از نرم افزار autocad 12 به صورت نقشههای پهنهبندی ترسیم شدند - شکلهای 2 تا . - 5
2 نتیجه گیری و پیشنهادات
تحقیق حاضر با هدف شناسایی نقاط مستعد از نظر آلودگی در شبکه آبیاری و زهکشی مغان انجام گردید. بر اساس نتایج بدست آمده، با توجه به نفوذپذیری بالا و سطح ایستابی پایین در مناطق دارای کلاس 1، احتمال نفوذ آلودگی به سفره آب زیرزمینی بسیار محتملتر از کلاس 2 و 3 میباشد. همچنین جانمایی نقاط مذکور نشان میدهد آبهای زیرزمینی اطراف محدوده کشت و صنعت مغان، قسمت چپ روستاهای فیروز آباد و اوزونقویی، اطراف روستای تکچی، عباس آباد و محمود آباد دارای بیشترین حساسیت برای آلوده شدن میباشند.
