آلودگی منابع آب و خاک یکی از چالش های مهم استفاده بهینه از این منابع در سرتاسر جهان است. ضریب توزیع (Kd) نه تنها یک پارامتر کاربردی در مدلسازی انتقال آلاینده ها در خاک است، بلکه در ارزیابی ریسک آلودگی منابع آب و خاک نیز کاربرد دارد. مدل های پارامتریک، معمول ترین روش کمی برای تخمین Kd هستند. لیکن معمولاً ضریب همبستگی این مدل ها اندک است. درحالیکه مقدار تخمینی این پارامتر می تواند باعث اشتباه قابل توجه در پیش بینی مهاجرت آلاینده ها در آبخوان و یا انتخاب روش پایش محیط آلوده شود. هدف از این پژوهش، بررسی توانایی شبکه های عصبی مصنوعی در مدلسازی ضریب توزیع فلزات سنگین و بهبود دقت تخمین آن بود. بدین منظور، سه نوع شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP)، توابع پایه شعاعی (RBF) و شبکه های سلسله مراتبی (HN) و دو فلز سنگین کروم و کادمیوم، برای مدلسازی انتخاب شدند. ابتدا داده های جمع آوری شده به دو دسته آموزش و آزمون تفکیک شدند که یک دسته برای آموزش شبکه ها بکار رفت و با دسته دیگر دقت شبکه های تعمیم یافته ارزیابی شد. بهترین هندسه شبکه نیز با روش آزمون و خطا بدست آمد. نتایج مدلسازی برای فلز کروم نشان داد که هر دو شبکه MLP و RBF، بسیار توانمند عمل کرده اند و برتری نسبی در تخمین Kd با شبکه MLP بوده است. هرچند تعداد داده های کاربردی برای آموزش شبکه ها زیاد نبود (حداقل 9 و حداکثر 16 داده)، لیکن نتایج نشان داد که این تعداد کم برای مدلسازی کفایت می کند. این یافته گامی موثر در تخمین Kd است چراکه افزون بر زمان بر و هزینه بر بودن اندازه گیری مستقیم آن، در هر پروژه نیز معمولاً تعداد اندکی نمونه در اختیار است. نتایج مدلسازی تخمین Kd(Cd) با شبکه های عصبی مصنوعی نیز نشان دهنده برتری شبکه MLP در مدلسازی بود. این شبکه ها توانستند مقدار ضریب همبستگی بین مقادیر واقعی و پیش بینی شده را به طور قابل-توجهی افزایش دهند و از 37/0 در مدل پارامتریک برازش داده شده به داده ها، به 63/0 برسانند. Manuscript profile

آلودگی منابع آب و خاک به فلزات سنگین از چالش های مهم عصر کنونی است. به همین دلیل، آلودگی‌زدایی چنین خاک‌هایی، پیش‌نیاز هرگونه بهره برداری بهینه از این منابع است. یکی از روش های مقرون به صرفه برای پیش گیری از انتشار فلزات سنگین در منابع آب و خاک، تثبیت و جامدسازی آن‌هاست. طی این فرآیند، فلزات سنگین در خاک های آلوده با اصلاح کننده هایی همچون مواد فسفاتی واکنش داده و با تشکیل موادی کم محلول یا نامحلول در محیط، به صورتی پایدار باقی می مانند. در این پژوهش، کارآیی دی کلسیم فسفات (DCP) در عدم تحرک و تثبیت دو فلز سنگین کادمیوم و مس در خاک ارزیابی شد. به منظور آگاهی از چگونگی جابه جایی این فلزات طی زمان در خاک، آزمایش شستشوی ستون خاک با 12 تیمار پی ریزی شد. خاک ها در چهار تیمار، به مقدار Kg/mg 500 به فلز مس و در چهار تیمار دیگر به فلز کادمیوم آلوده شدند. یک تیمار به عنوان شاهد انتخاب و به سه تیمار دیگر مقادیر 1/0، 2/0 و 5/0 درصد وزنی تثبیت کننده DCP افزوده شد. چهار تیمار دیگر نیز به همین روش آماده شدند، لیکن همزمان به هر دو فلز آلوده گشتند. نتایج نشان داد که در شرایط آلودگی خاک به فلز مس، کاربرد 1/0% DCP می تواند به اندازه 93% از مقدار خروجی این فلز در نخستین آبشویی، معادل با یک حجم منفذی خاک، بکاهد. این مقدار برای فلز کادمیوم برابر با 80% بود. با کاربرد مقادیر بیشتر تثبیت کننده (2% و 5%)، مقدار این دو فلز در محلول خروجی ناچیز و به صفر نزدیک شد. در حالت آلودگی توأمان خاک به هر دو فلز، با کاربرد 1% از DCP، مقدار اولیه خروجی مس 90% و کادمیوم 92% کاهش داشت. بنابراین به هنگام حضور توأمان این دو فلز در خاک، تثبیت Cd بهتر از Cu انجام می شود. بر پایه نتایج این پژوهش می توان نتیجه گرفت که DCP ماده ای موثر برای تثبیت و جامدسازی Cd و Cu و جلوگیری از ورود این دو فلز از خاک های سبک بافت به منابع آب زیرزمینی است. Manuscript profile