بررسی کیفیت آب رودخانه کرخه با استفاده از آنالیز آماری چند متغیره بر پایه همبستگی و تغییرات داده های کیفی

گسترش شهرنشینی و فعالیت های صنعتی و کشاورزی در حاشیه رودخانه کرخه و به دنبال آن تخلیه پساب آن ها به منابع آب باعث آلودگی آب توسط آلاینده های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی گردیده است. یکی از مسایل مهم در پایش کیفیت سیستم های منابع آب، تشخیص پارامترهای آلاینده اصلی و تفکیک پارامترهای فیزیکی و شیمیایی و رابطه بین آن ها می باشد. این امر از آن سبب مهم است که پارامترهای آلاینده فیزیکی به طور معمول ناشی از طبیعت و اقلیم حوضه می باشد، اما پارامترهای آلاینده شیمیایی از منابع آلاینده انسان ساخت منشا می گیرند. بنابراین اگر همبستگی بین این دو دسته از پارامترهای آلاینده زیاد باشد، می توانند به طور طبیعی از منبع یکسانی ناشی شوند. از طرفی یافتن این ارتباطات با روش های آزمایشگاهی (مانند روش تفکیک شیمیایی) ممکن است منجر به صرف وقت زیاد و هزینه های سنگین شود.
در تحقیق حاضر، برای یافتن پارامترهای کیفی اصلی مسوول آلودگی آب رودخانه کرخه از روش آماری آنالیز فاکتور اصلی (Principal component analysis یا PCA) و برای یافتن ارتباط بین پارامترهای فیزیکی و شیمیایی از روش آماری تحلیل همبستگی کانونیک (Canonical correlation analysis یا CCA) استفاده شد. پارامترهای فیزیکی آب رودخانه کرخه شامل: دبی (Q)، کدورت (Turb)، دما (T)، اکسیژن محلول (Dissolved oxygen یا DO)، کل ذرات معلق (Total suspended solids یا TSS) و هدایت الکتریکی (Electerical conductivity یا EC) و پارامترهای شیمیایی آب شامل: pH، اکسیژن خواهی بیولوژیکی 5 روزه (Biological oxygen demand یا BOD5)، اکسیژن خواهی شیمیایی (Chemical oxygen demand یا COD)، فسفر کل (Total phosphor یا TP) و نیتروژن کل (Total nitrogen یا TN) در نمونه های جمع آوری شده از 18 ایستگاه در طول رودخانه کرخه بود که در چهار نوبت (در سال 1385) اندازه گیری شدند.
آنالیز PCA نشان داد که تمامی پارامترهای کیفی انتخاب شده برای بررسی کیفیت آب رودخانه کرخه مهم بودند. در آنالیز CCA، ضریب همبستگی برای سه متغیر استاندارد اول، به ترتیب 896/0، 848/0 و 593/0 بودند که نشانگر این بود که Turb، DO و TSS از بین پارامترهای فیزیکی و BOD5، COD، TP و TN از بین پارامترهای شیمیایی، دارای بیشترین امتیاز در کل متغیرهای کانونیک بودند.
بر اساس نتایج به دست آمده از تحلیل همبستگی کانونیک برای داده های کیفی مورد بررسی در این تحقیق، مشخص می شود که منشا هر دو دسته پارامترهای آلاینده شیمیایی و فیزیکی آب رودخانه، انسان ساخت می باشد. روش های آماری معرفی شده می توانند به عنوان ابزار پشتیبان، تصمیم گیری مناسبی جهت بررسی تغییرات کیفی منابع آب در دسترس در مواردی که حجم زیادی از داده های کیفی وجود داشته باشد، توسط تصمیم گیرندگان و مدیران آب کشور مورد استفاده قرار گیرد.