پديد آورندگان :
راثي نظامي، سعيد نويسنده , , نظري‌ها، مهرداد نويسنده , , باغوند، اكبر نويسنده , , مريدي، علي نويسنده ,
كليدواژه :
آناليز فاكتور اصلي , تحليل همبستگي كانونيك , رودخانه كرخه , متغيرهاي كانونيك
چكيده فارسي :
مقدمه: گسترش شهرنشيني و فعاليت‌هاي صنعتي و كشاورزي در حاشيه رودخانه كرخه و به دنبال آن تخليه پساب آن‌ها به منابع آب باعث آلودگي آب توسط آلاينده‌هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي گرديده است. يكي از مسايل مهم در پايش كيفيت سيستم‌هاي منابع آب، تشخيص پارامترهاي آلاينده اصلي و تفكيك پارامترهاي فيزيكي و شيميايي و رابطه بين آن‌ها مي‌باشد. اين امر از آن سبب مهم است كه پارامترهاي آلاينده فيزيكي به طور معمول ناشي از طبيعت و اقليم حوضه مي‌باشد، اما پارامترهاي آلاينده شيميايي از منابع آلاينده انسان ساخت منشا مي‌گيرند. بنابراين اگر همبستگي بين اين دو دسته از پارامترهاي آلاينده زياد باشد، مي‌توانند به طور طبيعي از منبع يكساني ناشي شوند. از طرفي يافتن اين ارتباطات با روش‌هاي آزمايشگاهي (مانند روش تفكيك شيميايي) ممكن است منجر به صرف وقت زياد و هزينه‌هاي سنگين شود.
روش‌ها: در تحقيق حاضر، براي يافتن پارامترهاي كيفي اصلي مسوول آلودگي آب رودخانه كرخه از روش آماري آناليز فاكتور اصلي (Principal component analysis يا PCA) و براي يافتن ارتباط بين پارامترهاي فيزيكي و شيميايي از روش آماري تحليل همبستگي كانونيك (Canonical correlation analysis يا CCA) استفاده شد. پارامترهاي فيزيكي آب رودخانه كرخه شامل: دبي (Q)، كدورت (Turb)، دما (T)، اكسيژن محلول (Dissolved oxygen يا DO)، كل ذرات معلق (Total suspended solids يا TSS) و هدايت الكتريكي
(Electerical conductivity يا EC) و پارامترهاي شيميايي آب شامل: pH، اكسيژن‌خواهي بيولوژيكي 5 روزه (Biological oxygen demand يا BOD5)، اكسيژن‌خواهي شيميايي (Chemical oxygen demand يا COD)، فسفر كل (Total phosphor يا TP) و نيتروژن كل (Total nitrogen يا TN) در نمونه‌هاي جمع‌آوري شده از 18 ايستگاه در طول رودخانه كرخه بود كه در چهار نوبت (در سال 1385) اندازه‌گيري شدند.
يافته‌ها: آناليز PCA نشان داد كه تمامي پارامترهاي كيفي انتخاب شده براي بررسي كيفيت آب رودخانه كرخه مهم بودند. در آناليز CCA، ضريب همبستگي براي سه متغير استاندارد اول، به ترتيب 896/0، 848/0 و 593/0 بودند كه نشانگر اين بود كه Turb، DO و TSS از بين پارامترهاي فيزيكي و BOD5، COD، TP و TN از بين پارامترهاي شيميايي، داراي بيشترين امتياز در كل متغيرهاي كانونيك بودند.
نتيجه‌گيري: بر اساس نتايج به دست آمده از تحليل همبستگي كانونيك براي داده‌هاي كيفي مورد بررسي در اين تحقيق، مشخص مي‌شود كه منشا هر دو دسته پارامترهاي آلاينده شيميايي و فيزيكي آب رودخانه، انسان ساخت مي‌باشد. روش‌هاي آماري معرفي شده مي‌توانند به عنوان ابزار پشتيبان، تصميم‌گيري مناسبي جهت بررسي تغييرات كيفي منابع آب در دسترس در مواردي كه حجم زيادي از داده‌هاي كيفي وجود داشته باشد، توسط تصميم گيرندگان و مديران آب كشور مورد استفاده قرار گيرد.
چكيده لاتين :
Abstract
Background: The spread of urbanization in floodplains as well as increase of industrial and agricultural activities in river discharges may lead to water pollution by physical, chemical and biological pollutants. One of the major concerns in monitoring the water resources system is indentifying major quality parameters and determining a relationship between physical and chemical parameters. This is important because the physical parameters are usually related to the natural characteristics of the river basin, while chemical parameters are associated with human-made pollution resources. Thus, if there is a high correlation between these two groups of parameters, it could be concluded that the source of both parameters are identical. However, to achieve this goal, costly and time consuming instrumental techniques and intensive laboratory efforts might be required.
Methods: To determine the major quality parameters that cause water pollution in Karkheh River, statistical principal components analysis (PCA) method was employed. Moreover, canonical correlation analysis (CCA) was used to find the relationships between physical and chemical parameters. In this study, discharge rate (Q), turbidity (Turb), temperature (T), dissolved oxygen (DO), total suspended solids (TSS) and electrical conductivity (EC) were selected as representative parameters for the physical characteristics of the river water quality. In addition, pH, 5-day biological oxygen demand (BOD5), chemical oxygen demand (COD), total phosphorous (TP) and total nitrogen (TN) were chosen as representatives of the river chemical attributes. These two groups of quality parameters were measured along the Karkheh River in 18 monitoring stations from March 2006 to March 2007.
Findings: Results of PCA analysis indicated that all the selected chemical and physical parameters of Karkheh River were of high importance. Further investigations indicated that in CCA analysis the first three canonical correlations were 0.896, 0.848 and 0.593, respectively, suggesting that turbidity, DO and TSS were three dominant physical parameters in all the canonical variables, whilst BOD5, COD, TP and TN were highly scored among the chemical parameters.
Conclusion: According to the CCA results, it can be implied that human activities are the source of the physical and chemical parameters of the river. The utilized statistical methods in this study can be used as an appropriate decision support system for water sector managers regarding water quality management of the river basin when large complex water quality data are involved.
