ارایه روابطی جدید برای ضریب زوال جهت مدل‌سازی فلزات سنگین سرب و کادمیوم در سیستم‌های رودخانه‌ای

الموضوعات :

علی روشنفکر ¹ ( )
سیدمحمود کاشفی‌پور ² ( )
نعمت‌اله جعفرزاده ³ ( )

تاريخ الإرسال : 01 الخميس , محرم, 1429 تاريخ التأكيد : 16 السبت , صفر, 1429 تاريخ الإصدار : 10 الإثنين , جمادى الأولى, 1433

الکلمات المفتاحية: رودخانه کارون, مدل¬سازی فلزات سنگین, سرب, کادمیوم, ضریب زوال متغیر,

ملخص المقالة :

انتقال آلودگی و رسوب از مهم ترین مسایل و مشکلات موجود در سیستم‌های رودخانه‌ای، خلیج و دریا بوده و باعث تأثیر منفی بر زندگی منطقه می‌شود. 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 پیش‌بینی جریان و غلظت فلزات سنگین در پایین‌دست استفاده شد معرفی گردیده است. در مدل حاضر از حل معادلة یک‌بعدی دینامیکی پخش و انتشار به کمک روش عددی جدیدی که ترکیبی از روش ULTIMATE QUICKEST و یک روش ضمنی تفاضل محدود مرکزی (FTCS) می‌باشد، استفاده شده است. این روش به کمک یک مثال استاندارد تأیید و سپس برای پیش‌بینی غلظت فلزات سنگین در سیستم رودخانه‌ای 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 داده‌های 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 صحت‌سنجی 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 می‌توان از این معادلات و مدل توسعه یافته به عنوان ابزاری مناسب جهت مدیریت زیست محیطی رودخانه استفاده نمود.