ارایه روابطی جدید برای ضریب زوال جهت مدل سازی فلزات سنگین سرب و کادمیوم در سیستم های رودخانه ای

انتقال آلودگی و رسوب از مهم ترین مسایل و مشکلات موجود در سیستم های رودخانه ای، خلیج و دریا بوده و باعث تاثیر منفی بر زندگی منطقه می شود. فلزات سنگین یکی از آلاینده های خطرناک برای زندگی بشر است، به همین دلیل مدل سازی این پدیده در رودخانه ها و در نقاط نزدیک به محل زندگی انسان ها، از اهمیت بالایی برخوردار است. به طور کلی فلزات سنگین در طبیعت به صورت زوال پذیر بوده و میزان غلظت آن ها برحسب pH یا شوری قابل تغییر می باشد. هدف اصلی این تحقیق ارایه روابط جدیدی برای ضریب زوال فلزات سنگین محلول سرب و کادمیوم با توجه به تغییر pH و EC در سیستم-های رودخانه ای است.
در این مقاله ابتدا اطلاعاتی در مورد معادلات حاکم بر حرکت فلزات سنگین محلول در سیستم های رودخانه ای ارایه گردیده است. سپس مدل FASTER که از آن جهت پیش بینی جریان و غلظت فلزات سنگین در پایین دست استفاده شد معرفی گردیده است. در مدل حاضر از حل معادله یک بعدی دینامیکی پخش و انتشار به کمک روش عددی جدیدی که ترکیبی از روش ULTIMATE QUICKEST و یک روش ضمنی تفاضل محدود مرکزی (FTCS) می باشد، استفاده شده است. این روش به کمک یک مثال استاندارد تایید و سپس برای پیش بینی غلظت فلزات سنگین در سیستم رودخانه ای کارون مورد استفاده قرار گرفت. جهت صحت سنجی و واسنجی هیدرودینامیک مدل، ابتدا مدل در بازه ملاثانی-فارسیات رودخانه کارون اجرا و با استفاده از داده های مشاهداتی ایستگاه اهواز کالیبره گردید.
در انتها معادلاتی برای ضریب زوال متغیر دو فلز سنگین سرب و کادمیوم ارایه گردید و این معادلات جهت اجرا وارد اصل مدل شد و سپس این مدل برای 5 ضریب زوال مختلف که شامل:1- ضریب زوال برابر با صفر، 2- ضریب زوال ثابت، 3- ضریب زوال متغیر با pH، 4- ضریب زوال متغیر با EC، 5- ضریب زوال متغیر با pH و EC می باشد برای دو فلز سرب و کادمیوم اجرا شد.
نتایج حاصل واسنجی و صحت سنجی فلزات سنگین برای هر دو فلز سرب و کادمیوم نشان داد که انتخاب ضریب زوال متغیر، دقت مدل سازی را تا اندازه زیادی بالا می برد. انتخاب ضریب زوال متغیر با pH و EC توانست که دقت مدل را برای مدل سازی سرب و کادمیوم به ترتیب تا 71/91% و 71/97% افرایش دهد. پس می توان از این معادلات و مدل توسعه یافته به عنوان ابزاری مناسب جهت مدیریت زیست محیطی رودخانه استفاده نمود.