فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                   صفحه

فصل اول : مقدمه و کلیات

1-1اهمیت و ضرورت مطالعه. 2

1-2رودخانه اروند و موقعیت جغرافیایی آن.. 4

1-3- ضرورت لایروبی و پیامدهای زیست محیطی آن.. 6

1-3-1 اثرات لایروبی بر تغییرات فیزیکوشیمیایی و زیستی محیط آب… 7

1-3-1-1 کیفیت آب و عوامل مؤثر بر آن.. 9

1-3-1-2 اهمیت ارزیابی کیفیت آب… 10

1-3-1-3 اثرات لایروبی در محیط آب… 13

1-3-2 تأثیر لایروبی بر غلظت فلزات سنگین در محیط… 17

1-3-2-1- فلزات مورد مطالعه. 19

1-3-3 اثر لایروبی بر ماکروبنتوزها 21

1-3-3-1 تأثیر آلاینده‌ها بر موجودات کفزی.. 23

1-3-3-2 ماکروبنتوزها به عنوان شاخص….. 24

1-4 استفاده از شاخص‌ها در ارزیابی محیط… 26

1-5 اهداف… 27

1-6 فرضیه های تحقیق.. 27

فصل دوم : بر پیشینه و پژوهش

2-1 سابقه انجام تحقیق‌ 29

2-2 مطالعات انجام شده در اروند رود. 29

2-3 مطالعات خارج از کشور. 30

فصل سوم : مواد و روش‌ها

3-1 منطقه مورد مطالعه. 34

3-2 روش‌های نمونه‌برداری به کار رفته در مطالعه حاضر. 36

3-2-1-روش های میدانی.. 36

3-2-1-1- نمونه‌برداری از آب… 36

3-2-2 روش‌های آزمایشگاهی.. 39

3-2-2-1 اندازه‌گیری آب… 39

3-3-2-2 اندازه‌گیری رسوب… 41

3-2-3 اندازه‌گیری‌های محاسباتی.. 43

3-2-3-1 شاخص کیفیت آبWQI. 43

3-2-3-2 بررسی شاخص کیفیت آب با روش بسکارنWQIBA. 45

3-2-3-3 شاخص های اکولوژیک اجتماعات… 47

3-2-3-3-1 شاخص غالبیت سیمپسون.. 47

3-2-3 -3-2 شاخص تراز زیستی.. 47

3-2-3-3-3 شاخص تنوع شانون – وینر. 47

3-3 ابزار تجزیه و تحلیل آماری.. 48

فصل چهارم :نتایج

4-1 پارامترهای فیزیکی و شیمیایی آب… 50

4-1-1 اکسیژن محلول.. 50

4-1-2 دما 50

4-1-3 شوری.. 51

4-1-4 اسیدیته. 52

4-1-5 هدایت الکتریکی.. 53

4-1-6 کدورت… 53

4-1-7-مقدار مواد جامد.. 54

4-1-8 نیترات… 55

4-1-9 فسفات… 55

4-1-10 تقاضای اکسیژن بیولوژیکی.. 56

4-1-11 تقاضای اکسیژن شیمیایی.. 57

4-2 مواد آلی کل در رسوبات… 58

4-3 دانه بندی رسوبات… 59

4-4 غلظت فلزات سنگین در رسوب مراحل مختلف نمونه برداری.. 61

4-7 شاخص‌های اکولوژیک….. 67

4-8 نتایج آزمون همبستگی بین تراکم ماکروبنتوزها و متغیرهای فیزیکی و شیمیایی.. 68

4-9 نوع و تراکم گونه‌های شناسایی شده. 70

4-10 شاخص کیفیت آبWQI. 71

4-11 نتایج همبستگی میان کیفیت آب WQI با فاکتورهای فیزیکوشیمیایی آب… 72

فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری

 

 

5-1 فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی آب… 75

5-2 شاخص کیفیت آب… 78

5-3تغییر مقدار فلزات سنگین.. 82

5-4 تغییر در سایز رسوبات و مقدار مواد آلی در اثر لایروبی.. 86

5-5 اثر فاکتورهای محیطی بر موجودات بنتیک….. 87

5-6 بررسی شاخص‌های اکولوژیک….. 89

5-7 نتیجه گیری نهایی.. 91

5-8پیشنهادات… 92

منابع

منابع فارسی.. 94

منابع لاتین.. 95

پیوست… 112

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                   صفحه

جدول(1-1) بارآلودگی وارده از فاضلاب‌های شهری، كشاورزی و صنعتی به رودخانه (تن در سال). 5

جدول (1-2) منابع آلاینده تخلیه فاضلاب شهری مؤثر بر رودخانه اروند.. 6

جدول(1-3) سازمان سلامت جهانی(WHO) و موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران(ISIRI, 1998). 12

جدول 1-4- برخی از مهم‌ترین اثرات مثبت و منفی لایروبی.. 17

جدول3-1 -مختصات ایستگاه‌های مورد بررسی در منطقه اروند رود. 34

جدول(3-2) اعداد مورد نیاز در محاسبه WQI. 44

جدول(3-3) تعیین کیفیت آب طبق نتایج کمی، در مدل بسکارن 1979. 46

جدول(3-4) درصدهای مؤثر در محاسبه WQIBA. 46

جدول(4-1)میانگین مقدار مواد آلی در رسوب… 58

جدول(4-2) میزان همبستگی بین فاکتورهای محیطی و تراکم ماکروبنتوزها 69

جدول(4-3) گونه‌های شناسایی شده در مراحل مختلف لایروبی در ایستگاه‌های مورد مطالعه و فراوانی‌آن‌ ها در متر مربع. 70

جدول(4-4) میزان همبستگی بین کیفیت آبWQI با فاکتورهای فیزیکوشیمیایی آب… 73

جدول(5-1) راهنمای کیفیت آب UNEP, 2008.. 80

جدول (5-2) طبقه‌بندی متداول آلودگی آب در انگلستان براساس …………. 81

جدول(5-3) استاندارهای جهانی غلطت فلزات سنگین در رسوب میکروگرم بر گرم. 82

جدول(5-4) مقدار استاندارد فلزات در محدوده تحمل موجودات آبزی و مقایسه با نتایج مطالعه حاضر. 84

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                   صفحه

شکل1-1- اسکله سیزده بندر خرمشهر در هنگام لایروبی.. 15

شکل1-3 -حمل و انتقال رسوبات اروند رود از اسکله سیزده در هنگام لایروبی.. 22

شکل3-1- نقشه جغرافیایی محدوده مطالعاتی.. 35

شکل 3-2 – موقعیت جغرافیایی مورد مطالعه در منطقه اروند رود. 35

شکل3–5 اندازه گیری برخی از فاکتورهای آب… 37

شکل3–4 نمونه برداری آب در اروند رود اسکله 13. 37

شکل3–3 دستگاه سنجش فاکتورهای محیطی.. 37

شکل3-8 – دستگاه ICP-oes. 38

شکل3-7- نمونه برداری از رسوب در اروند رود. 38

شکل3-10- دستگاه اسپکتروفتومتر. 40

شکل3-9- دستگاه انکوباتور. 40

شکل4-1 تغییرات اکسیژن محلول در چهار نوبت قبل ، درهنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 50

شکل4-2 تغییرات دما در چهار نوبت قبل، در هنگام بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی 2. 51

شکل4-3 تغییرات شوری در چهار نوبت قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 52

شکل 4-4 تغییرات اسیدیته در چهار نوبت قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 52

شکل4-5 تغییرات هدایت الکتریکی در چهار نوبت قبل، در هنگام، بعداز لایروبی1 وبعد از لایروبی2. 53

شکل4-6 تغییرات کدورت در چهارنوبت قبل، در هنگام و دو نوبت بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 54

شکل4-7 تغییرات مقدار مواد جامد معلق در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 54

شکل4-8 تغییرات نیترات محلول در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 55

شکل4-9 تغییرات فسفات محلول در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 56

شکل4-10 تغییرات تقاضای اکسیژن بیولوژیکی در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 57

شکل4-11 تغییرات تقاضای اکسیژن شیمیایی در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 58

شکل4-12 تغییرات میزان مواد آلی در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 59

شکل4-13 تغییرات میزان سیلت و رس در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 60

شکل4-14 تغییرات میزان شن و ماسه در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 60

شکل4-15 تغییرات میزان غلظت فلز کادمیم در رسوب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 61

شکل4-16 تغییرات میزان غلظت فلز سرب در رسوب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 62

شکل4-17 تغییرات میزان غلظت فلز مس در رسوب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 62

شکل4-18 تغییرات میزان غلظت فلز روی در رسوب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 63

شکل4-19 تغییرات میزان غلظت فلز کادمیم در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 64

شکل4-20 تغییرات میزان غلظت فلز سرب در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 64

شکل4-21 تغییرات میزان غلظت فلز مس در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 65

شکل4-22 تغییرات میزان غلظت فلز روی در آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 وبعد از لایروبی 2. 66

شکل4-23- همبستگی غلظت فلزات در آب و رسوب بر حسب میکروگرم بر لیتر. 67

شکل4-23 میزان تغییرات شاخص‌های اکولوژیکی در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 68

شکل4-24 تغییرات شاخص کیفیت آب در نوبت‌های قبل، در هنگام، بعد از لایروبی1 و بعد از لایروبی2. 72

 

فصل اول

 

مقدمه و کلیات

 

1-1اهمیت و ضرورت مطالعه

استفاده از راه‌های آبی در پیشبرد اهداف اقتصادی و تجاری هر کشوری ضروری می‌باشد. نیاز به استفاده از حمل و نقل دریایی در برنامه‌های تجارت داخلی و بین‌المللی اجتناب ناپذیر می‌باشد. انتقال طیف وسیعی از کالاها از طریق بزرگ‌راه‌های آب علاوه بر منافع اقتصادی و فراهم نمودن کارایی بالا به عنوان حامی طبیعت و دوستدار محیط زیست شناخته شده است.

رودخانه‌ها جریان‌های تند آبی هستند که مسیرهای طولانی را طی می‌کنند و در طول مسیر خود در نتیجه انجام عمل فرسایش گل و لای بسیاری را به بستر رودخانه انتقال می‌دهند. با گذشت زمان در طول مسیر رودخانه هم زمان با انجام عمل فرسایش، رسوبات به تدریج در بستر انباشته می‌شوند، و اگر لایروبی صورت نگیرد لنگرگاه پر شده و حمل و نقل و تردد کشتی‌ها با مشکل رو به رو می‌گردد. انجام عمل رسوبگذاری عمق رودخانه را کاهش می‌دهد. با توجه به سرعت رسوبگذاری رودخانه، لایروبی به صورت دوره‌ای، انجام می‌شود تا رسوبات جمع شده در كف رودخانه‌ها و دریاچه‌ها جمع آوری شده و عمق مورد نظر به وجود آید. جهت رفت و آمد آسان کشتی‌ها، نیاز به پروژه‌های لایروبی ضروری است. وضعیت کنونی بنادر تجاری بزرگ و برنامه‌های توسعه آن‌ ها در آینده، ضرورت تأمین یا حفظ آبخور کافی جهت پذیرش کشتی‌های بزرگ را مشخص می‌سازد. در بندرهای کوچک نیز جهت پیشبرد اهداف گوناگون نگهداری اعماق لازم با تداوم عملیات لایروبی مورد نیاز می‌باشد. ضمن دست‌یابی به این هدف این عملیات سبب تداوم تجارت بین‌المللی، صنعت توریسم و کسب لذت از قایقرانی تفریحی و ماهیگیری در محیط‌های آبی می‌شود. فعالیت‌های لایروبی جهت اعمال مدیریت سیستم های آبی ضروری می‌باشند (Wal et al., 2011). گرچه طبق نظر محققین، این عملیات از جنبه زیست محیطی، اثرات گوناگونی در محیط آب ایجاد می‌کند ولی به منظور دستیابی به راه‌های آبی در بسیاری از کشورهای جهان، این پروژه‌ها اجرا می‌گردند و مقادیر بسیاری از رسوبات بستر دریا، جا به جا می‌شوند (Carvalho et al.,2001).

گسترش فناوری از یک طرف و نیاز به افزایش بازدهی اقتصادی منجر به ساخت کشتی‌های بزرگ‌تر شده است، این امر مستلزم افزایش عرض و عمق بسیاری از رودخانه‌ها و کانال‌ها و ایجاد بزرگراه‌های آبی برای دست‌یابی مناسب به بندرها و لنگرگاه‌ها است. جهت ایجاد بنادر جدید عملیات لایروبی در جهت ایجاد بندر با عمق و عرض مناسب، به کار می‌رود که به آن لایروبی احداثی می‌گویند. برای تداوم در کاربرد این کانال‌ها به لایروبی نگهداری نیاز می‌باشد. این لایروبی با برداشتن مواد رسوبی در کانال‌ها و آبراهه‌ها سبب از بین رفتن مشکلات تردد در این مکان‌ها می‌گردد. هدف از این دو نوع لایروبی ایجاد و تداوم استفاده از کانال‌های آبی می‌باشد. گاهی لایروبی در شهرها و مکان‌های صنعتی به منظور حذف آلاینده‌ها و حفاظت از سلامت محیط زیست آبی می‌باشد، به این لایروبی، لایروبی زداینده یا اصلاحی می‌گویند. در هر صورت لایروبی به هر منظوری که انجام پذیرد، می‌تواند اثرات زیست محیطی را به دنبال داشته باشد که قابل بررسی است (پاک، 1390).

ایجاد آشفتگی در بستر دریا و تغییرات فیزیکی که به دنبال دارد و هم‌چنین احتمال رها شدن آلاینده‌ها از بستر آب به درون ستون آب همه از عواقب لایروبی می‌باشد که با اعمال یک ارزیابی صحیح در جهت مدیریت بهتر می‌توان از بسیاری از خطرات مربوط به حیات آبزیان و تغییرات منفی در محیط زیست دریا جلوگیری به عمل آورد (EPA, 2001; EIA, 2009).

رودخانه‌ اروند یکی از مهم‌ترین منابع آبی کشور ایران می‌باشد، که نقش مهمی در تعادل زیستی، اکولوژیکی، اجتماعی، رشد اقتصادی و پیشرفت صنایع دارد. این رودخانه راه ارتباطی کشورهای مجاور می‌باشد، که انتقال فراورده‌های نفتی و صادرات و واردات کالاهای تجاری و کشاورزی از این مسیر و ازطریق سه بندر مهم آبادان، خرمشهر و بصره انجام می‌گردد. با توجه به مجاورت این رودخانه با صنایعی مانند: پالایشگاه نفت و پتروشیمی احتمال حضور آلاینده‌ها در بستر این رودخانه نیز وجود دارد (WWW. Persiangulfstudies.com).

در بسیاری از بنادر مهم در کشورهای مختلف پیامدهای زیست محیطی لایروبی مورد بررسی قرار گرفته است، محققین جنبه‌های گوناگونی را مورد هدف قرار داده‌اند. نتایج نشان میدهد که در بسیاری از موارد لایروبی با ایجاد تغییرات فیزیکی و شیمیایی به دنبال تأثیر بر فاکتورهای محیطی می‌تواند سبب تغییر در ترکیب اجتماعات موجود در محیط گردد، هم چنین بررسی‌های بسیاری تغییر در غلظت فلزات سنگین در ستون آب را پس از ایجاد آشفتگی در محیط آب را نشان داده‌اند. در این میان کیفیت آب از هدف‌های مهم مورد توجه محققین بوده‌است. کیفیت آب به فاکتورهای گوناگونی بستگی دارد که از آن جمله: BOD, COD, pH و کدورت و دیگر عواملی که لایروبی تأثیر زیادی در ایجاد تغییر در آن‌ ها دارد (Royer et al, 1999).

بنابراین مطالعه حاضر در نظر دارد اثرات احتمالی زیست محیطی حاصل از لایروبی را بر رودخانه اروند، از نظر تغییرات ایجاد شده بر کیفیت آب و مقدار فلزات سنگین، تغییر در فاکتورهای فیزیکوشیمیایی آب و اثر لایروبی بر تنوع، تراکم و موجودات بنتیک به عنوان حلقه‌ی مهمی از زنجیره غذایی مورد ارزیابی قرار دهد.

 

1-2رودخانه اروند و موقعیت جغرافیایی آن

رودخانه‌ اروند یکی از مهم‌ترین منابع آبی کشور ایران می‌باشد، که نقش مهمی در تعادل زیستی، اکولوژیکی، اجتماعی، رشد اقتصادی و پیشرفت صنایع دارد.این رودخانه راه ارتباطی کشورهای مجاور می‌باشد، که انتقال فراورده‌های نفتی و صادرات و واردات کالاهای تجاری و کشاورزی از این مسیر و ازطریق سه بندر مهم آبادان، خرمشهر و بصره انجام می‌گردد.

آب این رودخانه از سه رودخانه‌ مهم دجله، فرات و کارون تأمین می‌گردد، که تا دهانه‌ خلیج فارس پیش می‌رود، این رودخانه ضمن دارا بودن آب شیرین، از طرف مصب و رودخانه بهمنشیر تحت تأثیر پدیده جزر ومد قرار می‌گیرد، که بیشترین جزر و مد از سمت مصب می‌باشد. این رودخانه از جمله مصب‌های دائمی و پر آب‌ترین مصب استان خوزستان می باشد و متوسط دبی ماهانه آن14700 متر مكعب در ثانیه گزارش شده است سالانه نزدیک به 1450 میلیون متر مكعب آب شیرین همراه با رسوبات معلق وارد خلیج فارس می‌کند (Partow, 2001).

طول رودخانه اروند از محل تلاقی دجله و فرات و كارون تا دهانه خلیج‌فارس 60 كیلومتر و میانگین عرض آن حدود 1600 متر می‌باشد. مساحت این آبریز مهم 209000 مایل مربع معادل 541308 كیلومتر مربع می‌باشد (Talling, 1980;