ارزیابی محیط زیستی فلزات سنگین در منابع آب حوزه آبخیز کرج با رویکرد مدیریت پایدار منابع آب

رئیسی‌دهکردی, محمدرضا; یگانه مظهر, امیرحسین

doi:10.22034/iwm.2026.2077942.1253

ارزیابی محیط زیستی فلزات سنگین در منابع آب حوزه آبخیز کرج با رویکرد مدیریت پایدار منابع آب

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمدرضا رئیسی‌دهکردی

امیرحسین یگانه مظهر

گروه مدیریت ساخت و آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

10.22034/iwm.2026.2077942.1253

چکیده

چکیده مبسوط
مقدمه: آلودگی منابع آب به فلزات سنگین به دلیل پایداری بالا، خاصیت تجمع‌زیستی و اثرات سمی، یکی از چالش‌های جدی مدیریت پایدار منابع آب در حوزه‌های آبخیز شهری-صنعتی محسوب می‌شود. حوزه آبخیز کرج به دلیل تراکم جمعیت، فعالیت‌های صنعتی و کشاورزی، از مناطق مستعد این نوع آلودگی است. با این حال، ارزیابی جامع از پراکنش مکانی و وضعیت محیط‌زیستی فلزات سنگین در منابع آب این حوزه کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، هدف کلی این پژوهش، تحلیل مکانی و ارزیابی خطر فلزات سنگین در منابع آب زیرزمینی حوزه آبخیز کرج به منظور ارائه راهکارهای مدیریتی برای توسعه پایدار منابع آب است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش از داده‌های پایش شرکت آب‌وفاضلاب استان البرز استفاده شد. نمونه‌برداری از 12 ایستگاه در دو فصل در نقاط مختلف حوزه آبخیز کرج شامل بخش‌های بالادست، میانی و پایین‌دست انجام گرفت. مختصات جغرافیایی ایستگاه‌ها با استفاده از دستگاه GPS ثبت شد. غلظت فلزات سنگین آرسنیک، نیکل و کروم با بهره‌گیری از روش‌های استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) و مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (ISIRI 1053) اندازه‌گیری گردید. برای تحلیل مکانی، داده‌های مربوط به غلظت فلزات وارد محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی (ArcGIS) شد و از روش درون‌یابی IDW جهت تهیه نقشه‌های توزیع مکانی استفاده گردید. به‌منظور ارزیابی سطح آلودگی از سه شاخص عددی استفاده شد. (1)شاخص آلودگی تک عنصری (PI) جهت سنجش میزان آلودگی هر فلز نسبت به حد مجاز. (2) شاخص آلودگی فلزات سنگین(HPI) برای ارزیابی آلودگی کلی چند فلز. (3) شاخص درجه آلودگی (Cd) برای برآورد سطح کلی آلودگی محیطی. مقادیر این شاخص‌ها با حدود مجاز استانداردهای WHO و ISIRI مقایسه گردید. همچنین، از روش‌های آماری توصیفی و تحلیل همبستگی برای بررسی ارتباط میان غلظت فلزات استفاده شد.
نتایج و بحث: نتایج اندازه‌گیری‌ها نشان داد که غلظت فلزات سنگین آرسنیک، نیکل و کروم در کلیه ایستگاه‌های نمونه‌برداری کمتر از حدود مجاز استانداردهای WHO و ISIRI است. نقشه‌های درون‌یابی مکانی نیز حاکی از یکنواختی نسبی توزیع فلزات در سطح حوزه بوده و غلظت‌های بالاتر به طور جزئی در نواحی پایین‌دست و مجاور مناطق کشاورزی و شهری مشاهده شد. بر اساس محاسبات، مقادیر شاخص آلودگی PI برای تمام فلزات کمتر از ۱ بود که بیانگر وضعیت ایمن از نظر آلودگی فلزات سنگین است. مقدار میانگین شاخص آلودگی فلزات سنگین (HPI) بسیار پایین‌تر از مقدار بحرانی ۱۰۰ به دست آمد که نشانگر نبود خطر جدی آلودگی فلزی است. شاخص درجه آلودگی (Cd) نیز در تمامی ایستگاه‌ها نزدیک به صفر بود و حاکی از وضعیت بسیار مطلوب منابع آب سطحی از نظر تجمع فلزات سنگین می‌باشد. تحلیل همبستگی بین فلزات نشان داد که رابطه معنی‌دار بین آرسنیک و نیکل وجود ندارد و منشأ آلودگی‌ها بیشتر طبیعی و ناشی از ویژگی‌های زمین‌شناسی منطقه است تا منابع انسانی. در مجموع، نتایج نشان می‌دهد که حوزه آبخیز کرج در حال حاضر از نظر آلودگی فلزات سنگین در وضعیت پایدار قرار دارد و خطر محیط‌زیستی قابل‌توجهی مشاهده نمی‌شود.
نتیجه‌گیری: بر اساس یافته‌های این پژوهش، نتیجهگیری شد که غلظت فلزات آرسنیک، نیکل و کروم در منابع آب سطحی حوزه آبخیز کرج پایین‌تر از حدود مجاز بین‌المللی و ملی است و شاخص‌های آلودگی محاسبه‌شده نیز نشانگر نبود آلودگی معنی‌دار هستند. این نتایج تأکید می‌کند که حوزه آبخیز کرج در وضعیت محیط‌زیستی مطلوبی قرار دارد و از منظر فلزات سنگین تهدیدی متوجه منابع آب آن نیست. مهم‌ترین نتایج به‌دست‌آمده عبارت‌اند از:
1) وضعیت کیفی آب در محدوده مورد مطالعه در سطح ایمن و قابل‌قبول است.
2) تغییرات مکانی فلزات سنگین ناچیز و به طور عمده تحت‌تأثیر عوامل زمین‌شناسی طبیعی می‌باشد.
3) شاخص‌های PI، HPI و Cd هر سه مؤید پایین‌بودن سطح آلودگی و پایداری کیفی منابع آب هستند.
4) تداوم پایش‌های دوره‌ای و استفاده از روش‌های مکانی می‌تواند در شناسایی تغییرات احتمالی ناشی از توسعه شهری و کشاورزی مؤثر باشد.
5) روش تحلیلی مورداستفاده در این پژوهش می‌تواند به‌عنوان الگویی مقدماتی برای ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در سایر حوزه‌های آبخیز کشور مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

فلزات سنگین

شاخص آلودگی فلزات

درون‌یابی فاصله معکوس

حوزه آبخیز کرج

مدیریت پایدار منابع آب

موضوعات