علوم آب و خاک

به‌طور عمده گرد و غبار خیابانی تحت تأثیر آلودگی هیدروکربن¬های آروماتیک چندحلقه‌ای (PAHs) قرار دارند. PAHs گروهی از آلاینده‌های آلی هستند که از دو یا چند حلقه بنزنی تشکیل شده و عمدتاً طی احتراق ناقص تولید شده¬اند. PAHs به دلیل خواص سرطان¬زایی و جهش-زایی بالا در انسان توجه گسترده‌‌ای را به خود جلب کرده¬اند. بنابراین، هدف از انجام این مطالعه، بررسی منشأ و میزان تأثیر این ترکیبات بر سلامت انسان و محیط زیست بود. تعداد 30 عدد نمونه گرد و غبار از پیاده¬رو خیابان¬های اصلی شهر دزفول برداشت و غلظت PAHs به روش
کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC-MS) تعیین شد. مقدار کل غلظت ترکیبات PAHs در گرد و غبار خیابانی شهر دزفول از 562/85 تا 51447/10 میکروگرم بر کیلوگرم متغیر بود. نسبت ترکیبات سرطان¬زا به کل PAHs در محدوده بین 0/73 تا 0/91 بود. PAHs با وزن مولکولی پایین و وزن مولکولی بالا به‌ترتیب 12% و 88% از کل PAHs را شامل شد. احتراق سوخت¬های فسیلی و محصولات نفتی و انتشار از وسایل نقلیه و ترافیک مهم‌ترین منشأ PAHs در شهر دزفول است. میزان خطر ابتلا به سرطان درطول عمر (ILCR) در مسیر بلع برای کودکان بیشتر از بزرگسالان بوده است اما میزان ILCR در مسیر جذب پوستی و تنفس در بزرگسالان بیشتر از کودکان است. مجموع ریسک سرطانی (CR) برای کودکان (10-3×5/77) بیشتر از بزرگسالان (10-3×5/56) است که این امر پتانسیل بالای خطر سرطان¬زایی را در منطقه مورد مطالعه نشان می‌دهد.
 

هدف از پژوهش حاضر یافتن بهترین روش¬های بهره¬گیری از سنجش از دور و الگوریتم¬های طبقه¬بندی نظارت¬شده در پایش شوری بلندمدت در منطقه عتابیه در غرب استان خوزستان با وسعت 5000 هکتار است. شیوه کار بر پایه تفکیک سطوح مختلف خاک¬های شور به‌وسیله اطلاعات حاصل از تصاویر ماهواره¬ای لندست 7 و 8 (۲۰۰۱ تا ۲۰۱۵) همراه با داده¬های شوری برداشت¬شده از منطقه مورد مطالعه، و شاخص¬های شوری SI1، SI2، SI3، NDSI، IPVI و VSSI است. نتایج بدست آمده از طبقه¬بندی تصاویر ماهواره¬ای نشان-دهنده گسترش روند محدوده¬های شور در خاک¬های منطقه مورد مطالعه بوده که در این بین، خاک¬های با EC بیشتر از 16 دسی¬زیمنس بر متر (بسیار شور)، بیشترین فراوانی را دارند. افزایش وسعت خاک¬های شور به میزان قابل توجهی در طی 15 سال رخ داده است، به-طوری که وسعت اراضی شور بیش از 90 درصد افزایش داشته است. بر اساس این مطالعه، تنها شاخص معنی¬دار در شوری خاک در سطح اطمینان %95، شاخص SI3 بوده که توانسته است تخمین مناسبی از تغییرات افزایشی خاک¬های منطقه داشته باشد. نتایج طبقه¬بندی نظارت¬شده نشان داد که ماشین بردار پشتیبان (با دقت کلی 95/78 و ضریب کاپا 0/89)، دارای دقت بیشتری است. پس از روش ماشین بردار پشتیبان به ترتیب روش¬های حداقل فاصله از میانگین، حداکثر احتمال شباهت و فاصله ماهالانوبیس دارای بیشترین دقت هستند. بر اساس نقشه¬های شوری بدست آمده در سال¬های 2001، 2005، 2010 و 2015 میلادی می¬توان گفت میزان شوری در تمام منطقه مورد مطالعه پیشروی داشته و همزمان وسعت شوری در کلاس¬های متوسط و زیاد توسعه بسیار زیادی داشته است. به¬طوری که وسعت شوری در کلاس بسیار زیاد در سال 2015 به تدریج نسبت به سال 2001 در تمام منطقه پراکنش داشته است. 

امروزه رشد جمعیت و محدودیت منابع آب و خاک، توجه به عوامل تأثیرگذار بر تولید مواد غذایی از جمله تناسب روش آبیاری با اراضی زراعی را ضروری می‌نماید. این پژوهش با هدف ارزیابی تناسب اراضی برای روش‌های آبیاری سطحی، قطره‌ای و بارانی بر اساس سیستم ارزیابی پارامتریک در منطقه‌ای به وسعت 2250 هکتار در دشت شهید رجایی خوزستان انجام شد. پس از تجزیه و تحلیل ویژگی‌های خاک، نقشه‌های تناسب برای روش‌های مختلف آبیاری، با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) تهیه شد. نتایج نشان داد برای آبیاری سطحی، 704 هکتار (31/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) دائماً نامناسب (N2) هستند. برای آبیاری قطره‌ای، 8 هکتار (0/4 درصد) بسیار مناسب (S1)، 644 هکتار (28/6 درصد) نسبتاً مناسب (S2)، 52 هکتار (2/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) به‌عنوان دائماً نامناسب (N2) تشخیص داده شدند. برای آبیاری بارانی نیز، 652 هکتار (29 درصد) نسبتاً مناسب (S2)، 52 هکتار (2/3 درصد) تا حدودی مناسب (S3)، 866 هکتار (38/5 درصد) در حال حاضر نامناسب (N1) و 680 هکتار (30/2 درصد) دائماً نامناسب (N2) ارزیابی شدند. آبیاری بارانی با شاخص قابلیت آبیاری 29/9 تا 60/7، در 2242 هکتار (99/6 درصد) نسبت به سایر روش‌های آبیاری برتری دارد. آبیاری قطره‌ای نیز در 8 هکتار (0/4 درصد) مناسب‌ترین روش تشخیص داده شد. عوامل اصلی محدودکننده در استفاده از هر سه روش‌ آبیاری، شوری، قلیائیت و زهکشی بوده و در آبیاری قطره‌ای کربنات کلسیم خاک نیز به عوامل محدودکننده افزوده شد.

استفاده از تابع‌های انتقالی برای پیش‌بینی پارامترهای رطوبتی خاک به‌عنوان روش‌های علمی و در عین حال اقتصادی مورد تأکید و پژوهش پژوهشگران است. در این پژوهش، ظرفیت زراعی (FC) و نقطه پژمردگی دائم (PWP) خاک با استفاده از سه تابع انتقالی رگرسیونی (خطی و غیرخطی)، مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) و مدل برنامه‌ریزی بیان ژن (GEP) براساس سه شاخص ارزیابی عملکرد ضریب تعیین (R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و نسبت اختلاف توسعه یافته (DDR) در دشت ارسباران در شمال غرب ایران شبیه‌سازی شده است. پارامترهای مستقل شامل درصد رس (Cl)، درصد سیلت (Si)، درصد شن (Sa)، درصد مواد آلی (OC)، چگالی ظاهری (ρb) و چگالی حقیقی (ρs) خاک بودند که با استفاده از آزمون گاما، متغیرهای درصد Si، ρb و ρs برای پیش‌بینی پارامتر FC و متغیرهای ρb و ρs برای پیش‌بینی پارامتر PWP انتخاب شدند. نتیجه پژوهش نشان داد هر سه تابع انتقالی قادر به پیش‌بینی FC و PWP هستند اما مدل SVM دارای بهترین عملکرد در میان این سه گروه تابع انتقالی است به‌طوری که مقدار شاخص‌های (R2، RMSE، DDRmax) در فرایندهای آموزش و آزمون برای پارامتر FC به‌ترتیب (0/9908، 0/5517، 17/50) و (0/9785، 0/7004، 11/62) و برای پارامتر PWP به‌ترتیب (0/9872، 0/5764، 2/85) و (0/8389، 1/187، 3/09) به‌دست آمدند.

مدیریت آبخیزها و توسعه‌پایدار امروزه نیازمند مناسب‌ترین و سریع‌ترین روش تهیه و تلفیق اطلاعات برای مدیریت بهینه و برنامه‌ریزی هست. یکی از چالش‌های آبخیزداری در مرحله تهیه طرح و اجرای عملیات اصلاحی و احیایی، انتخاب محل مناسب و صحیح آن است تا حداکثر بهره‌وری و اثربخشی لازم را داشته باشند که به‌دلیل هزینه زیاد عملیات مکانیکی و کمبود منابع مالی، انتخاب محل مناسب احداث بندهای اصلاحی مکانیکی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بنابراین، هدف از این پژوهش مکان‌یابی عملیات مکانیکی آبخیزداری با رویکرد چند معیاره و با استفاده از روش‌های پشتیبان تصمیم‌گیری AHP و ANP و مقایسه دو روش با هم در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی در سطح حوزه آبخیز سقزچی بوده است. معیارها و زیر معیارهای پژوهش 14 متغیر شامل: خاک (عمق و بافت)، اقلیم (نوع اقلیم و میزان بارش)، کاربری اراضی و پوشش سطحی (NDVI)، عوامل هیدرولوژیک و حفاظت خاک (تجمع جریان، میزان رسوب‌دهی و شماره منحنی)، پستی‌ و بلندی (ارتفاع و شیب) و اقتصادی و اجتماعی (فاصله از روستا، فاصله از منابع قرضه و فاصله از جاده) بوده است. قضاوت‌های کارشناسی برای وزن‌دهی، از طریق پرسش‌نامه و به روش میدانی با جامعه آماری 29 نفر از متخصصان و اساتید دانشگاه جمع‌آوری شد. نتایج این پژوهش نشان داد، در اولویت‌بندی مکانی عملیات سنگی ملاتی طبق آزمون همبستگی پیرسون، روشANP در سطح 95 درصد و با شدت 0/839، همبستگی معنی‌داری با روش AHP دارد و با مقایسه اولویت‌بندی دو روش با سازه‌های سنگی ملاتی اجرا شده در حوزه آبخیز سقزچی چای مشخص شد، روش ANP به‌دلیل شبکه‌ای بودن و افزایش دامنه تغییرات، با صحت و قدرت تفکیک بیشتری به اولویت‌بندی پرداخته است.

در این پژوهش تأثیر فعالیت‌های کشاورزی بر خاک‌های جنوب مهریز با تعیین ترکیب ژئوشیمیایی و مقایسه خواص فیزیکوشیمیایی خاک‌ در باغ‌های پسته (خاک‌های کشاورزی) و خاک‌های بکر (طبیعی) بررسی شد و جنبه‌های زیست‌محیطی آن ارزیابی شد. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی خاک نشان می‌دهد که فعالیت‌های کشاورزی موجب کاهش pH و افزایش مواد آلی در خاک‌های کشاورزی شده است. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی خاک مزارع مهریز نشان می‌دهد که فعالیت‌های کشاورزی موجب افزایش TOC (میانگین 1/5% (و کاهش اسیدیته در خاک‌های کشاورزی شده است. فعالیت‌های کشاورزی میزان فسفر در خاک‌های کشاورزی را نیز به نسبت افزایش داده است. خاک‌های کشاورزی در عناصری همچون کادمیم (Cd)، آنتیموان (Sb)، کروم (Cr)، نیکل (Ni)، سرب (Pb)، اسکاندیم (Sc) و عناصر نادر خاکی (REE) به نسبت خاک‌های طبیعی غنی‌شدگی دارند و الگوی REE در آنها همگن‌تر شده است. مقایسه مقادیر عناصر کمیاب با استانداردهای ملی زیست‌محیطی (MPC) نشان می‌دهد که با وجود افزایش غلظت این عناصر در خاک‌های کشاورزی، میزان این عناصر در حد قابل قبول و کمتر از حد بحرانی است؛ البته از سوی دیگر، فعالیت‌های کشاورزی میزان دسترس‌پذیری زیستی فلزات سنگین در خاک‌های کشاورزی را به میزان قابل‌توجه افزایش داده است که عدم توجه به این امر می‌تواند مشکلات زیست‌محیطی را در آینده به همراه آورد.

سیلاب یکی از پرتکرارترین و مخرب‌ترین بلایای طبیعی در جهان به شمار می‌رود که هر ساله خسارات گسترده‌ای به زیرساخت‌های انسانی و محیط‌زیست وارد می‌کند. هدف این پژوهش، ارزیابی خسارات مستقیم سیلاب با استفاده از مدل HEC-FIA در حوضه آبخیز سمیرم است. در گام نخست، نقشه‌های سیلاب حاصل از مدل HEC-RAS بر مبنای داده‌های مدل ارتفاع رقومی (DEM)، اطلاعات هیدرولوژیک و ضرایب زبری، در شرایط جریان یکنواخت و ناپایدار تولید شدند. سپس با تبدیل نقشه‌ها به فرمت قابل‌استفاده در نرم‌افزار HEC-FIA و تلفیق آن با داده‌های اقتصادی، کاربری اراضی و جمعیت، برآورد خسارات سیلاب انجام گرفت. پایگاه داده‌های اقتصادی شامل اطلاعات به‌روز‌شده مربوط به کاربری‌های کشاورزی، باغی، مسکونی و صنعتی بوده که بخشی از آن از طریق بازدیدهای میدانی تأمین شد. سیلاب رخ‌داده در تاریخ ۲۰ اسفند ۱۳۸۴ به‌عنوان سیلاب پایه انتخاب شد و تحلیل خسارات برای دوره‌های بازگشت مختلف انجام شد. نتایج نشان دادند که بیشترین خسارت به بخش کشاورزی وارد شده است. در سیلاب سال پایه، مجموع خسارات کشاورزی بیش از ۸۲۱ میلیارد ریال و خسارات ساختمانی حدود ۳ میلیارد ریال برآورد شد. همچنین، در دوره بازگشت ۱۰۰۰ساله، خسارات کشاورزی به ۱۴۲۷ میلیارد ریال و خسارات ساختمانی به ۴۴ میلیارد ریال رسید. روند کاهش خسارات در دوره‌های بازگشت کمتر نیز بررسی شد و نشان داد که در دوره‌های بازگشت ۱۰ساله و کمتر، بخش ساختمانی خسارتی متحمل نشده، اما بخش کشاورزی همچنان آسیب‌پذیر باقی مانده است. یافته‌ها بیانگر آن است که مدل HEC-FIA قابلیت زیادی در برآورد خسارات مستقیم سیلاب در سطوح مختلف مکانی و زمانی دارد و می‌تواند ابزاری کارآمد در تصمیم‌سازی‌های مدیریتی و برنامه‌ریزی مقابله با سیلاب باشد.