تحليل داده‌هاي ژئوشيميايي و ارزيابي خطر اكولوژيكي عناصر بالقوه سمناك در رسوبات سطحي رودخانه كارون، بازه ويس تا اهواز

مقدمه رودخانه ها، سامانه هاي بسيار تغيير پذير و يكي از مهمترين اكوسيستم هاي آبي هستند كه نقش مهمي در زندگي بشر و ساير موجودات زنده دارند و به سادگي تحت تاثير آلودگي قرار مي‌ گيرند. به طور كلى، غلظت فلزات سنگين در رسوبات چندين برابر بدنه‌ هاى آبى است و فلزات سنگين در طى فرايندهاى طبيعى، تخريب و تجزيه نمي‌ شوند. بنابراين، فلزات سنگين مي توانند در رسوبات ذخيره شده و به مدت طولانى در آن باقى بمانند. به همين دليل، رسوبات سطحى يكى از مخازن اصلى فلزات سنگين و ساير آلاينده ها محسوب مي شوند. رودخانه كارون نيز از اين آلودگي ها مصون نمانده است و پساب هاي بسياري از صنايع فلزي، پتروشيمي و نفت، سلولزي و غذايي، فاضلاب هاي خانگي، بيمارستاني و كشاورزي به اين محيط آبي تخليه مي شود. از سويي، اين رودخانه تامين كننده آب براي اين صنايع و منبع آب آشاميدني براي شهرستان هايي مانند اهواز، خرمشهر و آبادان است. ماهي هاي اين رودخانه بزرگ، يكي از منابع اصلي تغذيه مردم منطقه هستند كه در نتيجه حضور آلاينده‌ ها به خصوص عناصر بالقوه سمناك در كارون، مي تواند باعث آلودگي رسوب، آب و مواد غذايي شوند و چرخه حيات اين رودخانه بزرگ را مورد آسيب قرار دهند. با توجه به گستردگي كمي و تنوع فعاليت‌ هاي انساني در دشت خوزستان و ورود انواع پساب ها و فاضلاب ها به رودخانه كارون، بررسي آلودگي ها، آلاينده ها و سطوح مخاطرات ضرورتي اجتناب ناپذير است. لذا، اين پژوهش با هدف تعيين ميزان غني شدگي عناصر، تعيين خطر اكولوژيكي و مخاطره آميز بودن آلودگي ها در مقايسه با استانداردهاي كيفيت رسوبات در رودخانه كارون در بازه ويس تا ابتداي شهر اهواز با استفاده از داده‌ هاي ژئوشيميايي و تحليل‌ هاي آماري انجام شده است.مواد و روش‌ هابه منظور ارزيابي آلودگي رسوبات بستر رودخانه كارون، تعداد 22 نمونه با يك دستگاه شناور (قايق) از عمق صفر تا 10 سانتي متري و بر مبناي روش هاي رايج در زمين شناسي رسوبي از رسوبات ريزدانه برداشت شد. سپس نمونه ها در آزمايشگاه آب و خاك پژوهشكده حفاظت خاك و آبخيزداري، براي آزمون دانه‌ بندي و تعيين غلظت عناصر فلزي سمي آماده سازي شدند. در نهايت، به منظور بررسي وضعيت آلودگي رسوبات، غلظت هاي به‌دست آمده با مقادير استاندارد شاخص كيفيت رسوب (ISQGs)، سطح اثر شديد (SEL)، سطح اثرات احتمالي (PEL) و مقادير پايه جهاني مقايسه شد.نتايج و بحث بر اساس نتايج به‌دست آمده از دانه‌بندي، رسوبات بستر رودخانه در بيشتر ايستگاه‌‎ها داراي بافت دانه ريز و از نوع گل، ماسه گلي و گل ماسه‌ اي و به‌طور ميانگين، داراي 0.62 درصد ماده آلي هستند. نتايج سطح آلودگي نيز نشان داد كه غلظت عناصر سمي آرسنيك (As)، نيكل (Ni) و كروم (Cr)، داراي مقاديري فراتر از مقادير استاندارد ISQGs و PEL هستند. بر اساس مقايسه بين معيارهاي كيفيت رسوب با استانداردها، رودخانه كارون در بازه مورد مطالعه داراي رسوباتي پاك از منظر عناصر Cd و Pb است. نتايج محاسبه عامل غني شدگي نشان داد كه عنصر Zn، غني‌ شدگي متوسط تا قابل توجه دارد. غني شدگي Cu، Ni و Cr در محدوده آلودگي متوسط قرار داشت. شبه فلز As، در محدوده غني شدگي كم تا متوسط و دو عنصر Cd و Pb، داراي غني‌ شدگي كم هستند. ميانگين غني شدگي عناصر به‌ ترتيب Zn Ni Cu Cr As Pb Cd است. بر اساس طبقه بندي ژانگ و ليو، Cr، Ni، Zn، Cu و As، داراي منشا انسان‌ زاد و Pb و Cd منشا زمين زاد دارند. در انتها، نتايج به‌دست آمده از شاخص خطر نشان داد كه مقادير شاخص خطر براي همه نمونه‌ ها در محدوده خطر كم (RI 150) قرار دارد. بررسي و تحليل آماري بر روي نمونه‌ ها نشان داد كه ارتباط معني‌ دار مثبتي ميانCr ، Ni، Cu و AS با رس وجود دارد. پس ذرات رس حامل اصلي عناصر Cr، Ni، Cu و As هستند. ضريب همبستگي بالا بين عناصر نشان از منبع مشترك، وابستگي متقابل و رفتار يكسان در طول حمل و نقل دارد.نتيجه‌گيريپژوهش حاضر منجر به شناخت كافي از وضعيت ژئوشيميايي و هرگونه تغيير از شرايط طبيعي و آشكارسازي غني‌شدگي موضعي و موضوعي سطح آلودگي ها براي آبزيان و بهره برداران به‌ ويژه حوزه كشاورزي و چرخه غذايي در رودخانه كارون در بازه ويس تا شهر اهواز شده است. نتايج عامل غني شدگي، آلودگي كم تا زياد را براي عناصر انتخابي نشان دادند. مقادير خطر بالقوه اكولوژيكي كليه عناصر انتخابي به جز As در نمونه 21، در محدوده خطر كم قرار دارند و AS در نمونه شماره 21 ( ساحل شرقي كيان پارس) در محدوده خطر متوسط قرار دارد. مقادير شاخص خطر براي همه نمونه‌ ها در محدوده خطر كم قرار دارد. بر اساس مقايسه معيارهاي كيفيت رسوب با استانداردها، رودخانه كارون داراي رسوباتي پاك از منظر عناصر Cd و Pb در بازه مورد مطالعه است. به‌طوري‌ كه 100 درصد نمونه‌ ها غلظتي كمتر از ISQG دارند. ميانگين غلظت شبه فلز سمي As، زير كمينه سطح آلودگي ISQG است. Cr با 27 درصد و Ni با 100 درصد، داراي غلظتي فراتر از سطح آلودگي PEL و كليه مقادير به‌دست آمده براي عناصر Cr و Ni داراي غلظتي فراتر از غلظت كمينه سطح آلودگي ISQG است. بدين ترتيب، احتمال بروز مسموميت براي آبزيان و بهره‌ برداري آب به‌وسيله عناصر سمي Ni و Cr وجود دارد. مقايسه غلظت عناصر با استاندارد ها نشان داد كه در ايستگاه هاي شماره هفت (زيردست پرورش ماهي شيبان)، 21 (ساحل شرقي كيان پارس) و 10 (فاضلاب كورش)، عناصر Cr و Ni داراي غلظتي فراتر از سطح آلودگي PEL داشته و As  بيشتر از حداقل سطح ISQG بوده است و آلوده ترين ايستگاه ها در بازه مورد مطالعه هستند. به‌طوري ‌كه در ايستگاه شماره هفت، حداكثر غني شدگي Cr و As هم اتفاق افتاده است. تحليل خوشه‌ بندي عناصر نشان داد كه مواد آلي حامل اصلي عنصر Cu و Zn و ذرات رس، حامل اصلي عناصر Ni و Cr هستند. همچنين، در مورد عناصر Cu و As نيز ذرات رس نقش اصلي را ايفا مي كنند. اما فلز سمي Pb، هيچ گونه رابطه معني‌داري با عناصر ديگر و همچنين مواد آلي و ذرات رس نشان نداده است. در نتيجه عنصر Pb داراي منشا متفاوتي نسبت به عناصر Cu، Zn، Cr، Ni و As است. نتايج تحليل مولفه اصلي، ضمن تاييد ضريب همبستگي و تحليل‌ خوشه‌اي، در تاييد عامل غني‌ شدگي نشان داد كه Cu، Zn، Cr، Ni و As منشا انسان زاد دارند و عناصر Pb و Cd داراي منشا زمين زاد هستند. اين مطالعه سهم مهمي در تعيين منشا، آلودگي و خطر اكولوژيكي عناصر بالقوه سمناك دارد و مي‌ تواند در شناخت منابع آلاينده و كنترل آلاينده‌ ها كمك كند.