فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مقدمه و هدفآب‌های زیرزمینی به‌عنوان یک منبع حیاتی آب شیرین، نقش اساسی در تأمین نیازهای شرب، کشاورزی و صنعتی در بسیاری از مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان دارند. با این حال، تشدید فعالیت‌های انسانی و صنعتی، منجر به افزایش آلودگی این منابع ارزشمند شده است. در این راستا، آلودگی ناشی از نیترات، به‌دلیل حلالیت و تحرک زیاد در آب، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین تهدیدها برای سلامت انسان و بوم‌سازگان‌های آبی شناخته‌شده است. مصرف آب آلوده به نیترات می‌تواند منجر به بروز بیماری‌های گوناگونی از جمله متهموگلوبینمی (سندرم نوزاد آبی) در نوزادان و حتی برخی از سرطان‌ها در بزرگسالان شود. افزون بر این، ورود نیترات به آب‌های سطحی می‌تواند به پدیده اوتروفیکاسیون و ازبین‌رفتن زیست‌بوم‌های آبی منجر شود. با توجه به اهمیت موضوع و ضرورت حفاظت از منابع آب زیرزمینی، این پژوهش با هدف توسعه یک چارچوب یکپارچه و جامع برای برآورد احتمال رخداد آلودگی آب‌های زیرزمینی، به‌ویژه با تمرکز بر آلاینده نیترات، در منطقه دشت لنجانات در استان اصفهان ایران انجام شد. با استفاده از این چارچوب و بهره‌گیری از رویکردهای نوین مدل‌سازی و تحلیل فضایی، مناطق مستعد به آلودگی شناسایی شد که به ارائه راهکارهای مدیریتی مؤثر برای کاهش خطرات ناشی از آلودگی آب‌های زیرزمینی کمک خواهد کرد. از نتایج این پژوهش می‌توان به‌عنوان الگویی برای برنامه‌ریزی‌های آتی در زمینه مدیریت پایدار منابع آب و حفاظت از سلامت جامعه استفاده کرد. مواد و روش‌هادر این پژوهش، داده‌های مربوط به غلظت نیترات منابع آب زیرزمینی به‌طور دقیق بررسی شد. ازاین‌رو، اطلاعات حیاتی از ۱۰۲ حلقه چاه در دشت لنجانات استان اصفهان جمع‌آوری شد. هر یک از این چاه‌ها نماینده‌ای از وضعیت نیترات در سفره‌های آب زیرزمینی منطقه مطالعه‌شده بود. برای تحلیل این حجم از داده‌ها و استخراج الگوهای پنهان در آن‌ها، از مدل تقویت شیب شدید استفاده شد. این مدل به‌دلیل توانایی زیاد در شناسایی روابط پیچیده و غیرخطی میان متغیرها و نیز عملکرد و دقت قابل قبول در پیش‌بینی، انتخاب شد. افزون بر داده‌های غلظت نیترات، ده عامل مهم محیطی و انسانی که به‌طور بالقوه بر آلودگی نیترات در آب‌های زیرزمینی اثرگذار بودند، شناسایی و در مدل تحلیلی استفاده شدند. این عامل‌ها شامل شیب زمین، بلندی، تراکم زهکشی، شاخص رطوبت پستی‌بلندی، رده خاک، فاصله از آبراهه، نوع سنگ‌شناسی منطقه و کاربری زمین بودند. با گنجاندن این هشت عامل در مدل تقویت شیب شدید، امکان شناسایی مهم‌ترین عامل‌های مؤثر بر آلودگی نیترات و همچنین برآورد مکانی اندازة احتمال آلودگی نیترات در آب‌های زیرزمینی فراهم شد.نتایج و بحثنتایج این پژوهش به‌خوبی بیانگر اثربخشی و کارایی تقویت شیب شدید در برآورد آلودگی نیترات در آب‌های زیرزمینی بود. دقت کلی این مدل 0/86 به‌دست آمد که با بهره‌گیری از آن وضعیت آلودگی منطقه مطالعه‌شده به‌خوبی تفکیک شد. افزون بر این، دیگر معیارهای ارزیابی عملکرد مدل نیز بیانگر دقت زیاد آن در شناسایی صحیح مناطق آلوده و غیرآلوده بود؛ به‌طوری که اندازة سطح زیر منحنی ROC برابر با 0/85 بود. همچنین، اندازة بازیابی مدل 0/80 به‌دست آمد که بیانگر آن بود 80% از کل مناطق آلوده واقعی با استفاده از این مدل به‌درستی شناسایی‌شده است. سرانجام، آماره F1-score که یک معیار ترکیبی از دقت و بازیابی بود، 0/83 به‌دست آمد که بیانگر تعادل خوب میان این دو معیار و عملکرد کلی قابل اعتماد مدل بود. تحلیل حساسیت مدل نشان داد که اثر برخی از متغیرهای ورودی بر روند برآورد مکانی آلودگی نیترات آب زیرزمینی، زیاد بود. در میان ده عامل محیطی و انسانی بررسی‌شده، متغیرهای بارش (21%) و تغییرات بلندی (18%) به‌عنوان اثرگذارترین و مهم‌ترین متغیرها در تعیین الگوی مکانی آلودگی نیترات شناخته شدند. این یافته‌ها بیانگر اهمیت ویژگی‌های طبیعی و زمین‌ریخت‌شناختی منطقه در مهار انتشار و تجمع نیترات در آب‌های زیرزمینی بود که می‌توان از آنها به‌عنوان الگوی مفیدی برای پژوهش‌های آتی و تدوین راهبردهای مدیریتی بهره‌ برد.نتیجه‌گیری و پیشنهادهایکی از دستاوردهای مهم این پژوهش، تولید نقشه‌های خطر بود که در آن به‌خوبی مناطق با خطر زیاد آلودگی نیترات در بخش مرکزی دشت مطالعه‌شده، شناسایی شد. پیشنهاد می‌شود مدیران منابع آب و برنامه‌ریزان شهری و روستایی از این نقشه‌ها به‌عنوان ابزاری ارزشمند برای انجام اقدامات پیشگیرانه در مناطق حساس، بهره ببرند. شایان ذکر است، نقش فعالیت‌های انسانی در افزایش خطر آلودگی نیترات با همپوشانی معنادار مناطق پرخطر با کاربری زمین‌های کشاورزی، قاطعانه تأیید شد. بر اساس این یافته پیشنهاد می‌شود برای حفاظت از منابع آب زیرزمینی و مدیریت پایدار فعالیت‌های کشاورزی از کودهای نیتروژنی به‌شکل بهینه استفاده شود.