کاربرد روش فرکتال در تعیین مقادیر پایه فلزات سمی به‌منظور محاسبه شاخص‌ عامل آلودگی در رسوبات آبراهه‌ای منطقه الشتر

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه محیط زیست دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست دانشگاه ملایر

2 دانشیار گروه محیط زیست دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست دانشگاه ملایر

3 دانشیار دانشکده علوم زمین دانشگاه شهید چمران اهواز

4 استادیار پژوهشی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی لرستان

doi
10.22092/ijwmse.2021.353816.1887
چکیده

رسوبات می­‌توانند نمایانه­‌های حساسی برای پایش آلاینده‌­ها در محیط­‌های آبی باشند. بنابراین، شناخت ساز و کارهای انباشت و توزیع ژئوشیمیایی فلزات سنگین در سامانه­‌های آبزی و فراهم‌­سازی اطلاعات اولیه برای قضاوت ریسک­‌های سلامت محیطی، بررسی فضایی غلظت فلزات در رسوبات و مقایسه آن‌­ها با مقادیر پایه­‌های غیر آلوده از اهمیت بسزایی برخوردار می­‌باشد. یکی از روش­‌های مرسوم ارزیابی آلودگی خاک و رسوب استفاده از شاخص عامل آلودگی (CF) است. محاسبه این شاخص نیازمند تعیین پس زمینه عناصر مورد بررسی است. برای این منظور، به­‌طور معمول از روش‌­های آماری مبتنی بر میانگین و انحراف معیار داده‌­ها استفاده می­‌شود. با توجه به چوله بودن توزیع بیشتر داده­‌های ژئوشیمیایی، استفاده از این روش پارامتریک را با محدودیت مواجه می­‌سازد، لذا، استفاده از روش‌­های مقاوم به داده‌­های پرت به­‌عنوان رویکردی جایگزین می‌­تواند مطرح شود. در یکی دو دهه اخیر، روش فرکتال نیز برای جداسازی جوامع در داده­‌های مربوط به بسیاری از رشته‌­های علوم زمینی به­‌کار گرفته شده است. به­‌منظور ارزیابی کاربرد این دو روش در شاخص CF، 771 نمونه رسوب آبراهه‌­ای حاوی شش عنصر فلزی As، Cr، Cu، Ni، Pb و Zn در منطقه­‌ای به وسعت برگه نقشه زمین­‌شناسی یکصد هزارم الشتر (واقع در شمال شهر خرم­آباد) برداشت شد. سپس، با هر دو روش (روش آماری مقاوم به داده­‌های پرت و روش فرکتالی) پس‌زمینه عناصر تعیین و در نهایت، شاخص CF محاسبه شد. این شاخص مبتنی بر روش آماری به‌ترتیب برای عناصر آرسنیک، کرم، مس، نیکل، سرب و روی 7.5، 0.8، 5.1، 0.5، 4.7 و 9.2 درصد نمونه­‌های مورد بررسی را در سطح متوسط ارزیابی کرده است. شاخص CF مبتنی بر روش فرکتال برای عناصر مذکور به‌ترتیب 39، 28.9، 88.6، 39.4، 45.7 و 73.4 درصد در سطح متوسط است و برای عناصر مس، سرب و روی سه، 0.1 و 4.3 درصد در سطح قابل ملاحظه ارزیابی کرده است. نتایج به‌­دست آمده نشان می­‌دهد که استفاده از روش­‌های آماری در تعیین پس‌زمینه عناصر با وجود انتخاب روش آماری متناسب با توزیع داده‌­ها، حساسیت شاخص CF را کاهش داده، در جداسازی طبقات آلودگی، کارایی شاخص را پائین ­آورده است، در حالی‌­که استفاده از روش فرکتال به ­علت در نظر گرفتن بعد فضایی (مساحت) در جداسازی جوامع مختلف پس‌زمینه از آنومالی تفکیک طبقات آلودگی به‌­وسیله شاخص CF را قوت بخشیده، در نتیجه برآوردهای آلودگی منطقه­‌ای را بهبود می­‌بخشد.