تحلیل داده های ژئوشیمیایی و ارزیابی خطر اکولوژیکی عناصر بالقوه سمناک در رسوبات سطحی رودخانه کارون، بازه ویس تا اهواز

رودخانه ها، سامانه های بسیار تغییر پذیر و یکی از مهمترین اکوسیستم های آبی هستند که نقش مهمی در زندگی بشر و سایر موجودات زنده دارند و به سادگی تحت تاثیر آلودگی قرار می گیرند. به طور کلی، غلظت فلزات سنگین در رسوبات چندین برابر بدنه های آبی است و فلزات سنگین در طی فرایندهای طبیعی، تخریب و تجزیه نمی شوند. بنابراین، فلزات سنگین می توانند در رسوبات ذخیره شده و به مدت طولانی در آن باقی بمانند. به همین دلیل، رسوبات سطحی یکی از مخازن اصلی فلزات سنگین و سایر آلاینده ها محسوب می شوند. رودخانه کارون نیز از این آلودگی ها مصون نمانده است و پساب های بسیاری از صنایع فلزی، پتروشیمی و نفت، سلولزی و غذایی، فاضلاب های خانگی، بیمارستانی و کشاورزی به این محیط آبی تخلیه می شود. از سویی، این رودخانه تامین کننده آب برای این صنایع و منبع آب آشامیدنی برای شهرستان هایی مانند اهواز، خرمشهر و آبادان است. ماهی های این رودخانه بزرگ، یکی از منابع اصلی تغذیه مردم منطقه هستند که در نتیجه حضور آلاینده ها به خصوص عناصر بالقوه سمناک در کارون، می تواند باعث آلودگی رسوب، آب و مواد غذایی شوند و چرخه حیات این رودخانه بزرگ را مورد آسیب قرار دهند. با توجه به گستردگی کمی و تنوع فعالیت های انسانی در دشت خوزستان و ورود انواع پساب ها و فاضلاب ها به رودخانه کارون، بررسی آلودگی ها، آلاینده ها و سطوح مخاطرات ضرورتی اجتناب ناپذیر است. لذا، این پژوهش با هدف تعیین میزان غنی شدگی عناصر، تعیین خطر اکولوژیکی و مخاطره آمیز بودن آلودگی ها در مقایسه با استانداردهای کیفیت رسوبات در رودخانه کارون در بازه ویس تا ابتدای شهر اهواز با استفاده از داده های ژیوشیمیایی و تحلیل های آماری انجام شده است.

به منظور ارزیابی آلودگی رسوبات بستر رودخانه کارون، تعداد 22 نمونه با یک دستگاه شناور (قایق) از عمق صفر تا 10 سانتی متری و بر مبنای روش های رایج در زمین شناسی رسوبی از رسوبات ریزدانه برداشت شد. سپس نمونه ها در آزمایشگاه آب و خاک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، برای آزمون دانه بندی و تعیین غلظت عناصر فلزی سمی آماده سازی شدند. در نهایت، به منظور بررسی وضعیت آلودگی رسوبات، غلظت های به دست آمده با مقادیر استاندارد شاخص کیفیت رسوب (ISQGs)، سطح اثر شدید (SEL)، سطح اثرات احتمالی (PEL) و مقادیر پایه جهانی مقایسه شد.

بر اساس نتایج به دست آمده از دانه بندی، رسوبات بستر رودخانه در بیشتر ایستگاه ‎ها دارای بافت دانه ریز و از نوع گل، ماسه گلی و گل ماسه ای و به طور میانگین، دارای 0.62 درصد ماده آلی هستند. نتایج سطح آلودگی نیز نشان داد که غلظت عناصر سمی آرسنیک (As)، نیکل (Ni) و کروم (Cr)، دارای مقادیری فراتر از مقادیر استاندارد ISQGs و PEL هستند. بر اساس مقایسه بین معیارهای کیفیت رسوب با استانداردها، رودخانه کارون در بازه مورد مطالعه دارای رسوباتی پاک از منظر عناصر Cd و Pb است. نتایج محاسبه عامل غنی شدگی نشان داد که عنصر Zn، غنی شدگی متوسط تا قابل توجه دارد. غنی شدگی Cu، Ni و Cr در محدوده آلودگی متوسط قرار داشت. شبه فلز As، در محدوده غنی شدگی کم تا متوسط و دو عنصر Cd و Pb، دارای غنی شدگی کم هستند. میانگین غنی شدگی عناصر به ترتیب Zn>Ni>Cu>Cr>As>Pb>Cd است. بر اساس طبقه بندی ژانگ و لیو، Cr، Ni، Zn، Cu و As، دارای منشا انسان زاد و Pb و Cd منشا زمین زاد دارند. در انتها، نتایج به دست آمده از شاخص خطر نشان داد که مقادیر شاخص خطر برای همه نمونه ها در محدوده خطر کم (RI<150) قرار دارد. بررسی و تحلیل آماری بر روی نمونه ها نشان داد که ارتباط معنی دار مثبتی میانCr ، Ni، Cu و AS با رس وجود دارد. پس ذرات رس حامل اصلی عناصر Cr، Ni، Cu و As هستند. ضریب همبستگی بالا بین عناصر نشان از منبع مشترک، وابستگی متقابل و رفتار یکسان در طول حمل و نقل دارد.

پژوهش حاضر منجر به شناخت کافی از وضعیت ژیوشیمیایی و هرگونه تغییر از شرایط طبیعی و آشکارسازی غنی شدگی موضعی و موضوعی سطح آلودگی ها برای آبزیان و بهره برداران به ویژه حوزه کشاورزی و چرخه غذایی در رودخانه کارون در بازه ویس تا شهر اهواز شده است. نتایج عامل غنی شدگی، آلودگی کم تا زیاد را برای عناصر انتخابی نشان دادند. مقادیر خطر بالقوه اکولوژیکی کلیه عناصر انتخابی به جز As در نمونه 21، در محدوده خطر کم قرار دارند و AS در نمونه شماره 21 (ساحل شرقی کیان پارس) در محدوده خطر متوسط قرار دارد. مقادیر شاخص خطر برای همه نمونه ها در محدوده خطر کم قرار دارد. بر اساس مقایسه معیارهای کیفیت رسوب با استانداردها، رودخانه کارون دارای رسوباتی پاک از منظر عناصر Cd و Pb در بازه مورد مطالعه است. به طوری که 100 درصد نمونه ها غلظتی کمتر از ISQG دارند. میانگین غلظت شبه فلز سمی As، زیر کمینه سطح آلودگی ISQG است. Cr با 27 درصد و Ni با 100 درصد، دارای غلظتی فراتر از سطح آلودگی PEL و کلیه مقادیر به دست آمده برای عناصر Cr و Ni دارای غلظتی فراتر از غلظت کمینه سطح آلودگی ISQG است. بدین ترتیب، احتمال بروز مسمومیت برای آبزیان و بهره برداری آب به وسیله عناصر سمی Ni و Cr وجود دارد. مقایسه غلظت عناصر با استاندارد ها نشان داد که در ایستگاه های شماره هفت (زیردست پرورش ماهی شیبان)، 21 (ساحل شرقی کیان پارس) و 10 (فاضلاب کورش)، عناصر Cr و Ni دارای غلظتی فراتر از سطح آلودگی PEL داشته و As  بیشتر از حداقل سطح ISQG بوده است و آلوده ترین ایستگاه ها در بازه مورد مطالعه هستند. به طوری که در ایستگاه شماره هفت، حداکثر غنی شدگی Cr و As هم اتفاق افتاده است. تحلیل خوشه بندی عناصر نشان داد که مواد آلی حامل اصلی عنصر Cu و Zn و ذرات رس، حامل اصلی عناصر Ni و Cr هستند. همچنین، در مورد عناصر Cu و As نیز ذرات رس نقش اصلی را ایفا می کنند. اما فلز سمی Pb، هیچ گونه رابطه معنی داری با عناصر دیگر و همچنین مواد آلی و ذرات رس نشان نداده است. در نتیجه عنصر Pb دارای منشا متفاوتی نسبت به عناصر Cu، Zn، Cr، Ni و As است. نتایج تحلیل مولفه اصلی، ضمن تایید ضریب همبستگی و تحلیل خوشه ای، در تایید عامل غنی شدگی نشان داد که Cu، Zn، Cr، Ni و As منشا انسان زاد دارند و عناصر Pb و Cd دارای منشا زمین زاد هستند. این مطالعه سهم مهمی در تعیین منشا، آلودگی و خطر اکولوژیکی عناصر بالقوه سمناک دارد و می تواند در شناخت منابع آلاینده و کنترل آلاینده ها کمک کند.