تلفيق منطق فازي و روش‌هاي زمين‌آماري در تهيه نقشه عنصر مس متاثر از ‏خصوصيات شيميايي، مطالعه موردي: خاك تالاب انزلي

Combination of fuzzy logic and statistical land methods in mapping ‎of copper affected by chemical properties, case study: Anzali ‎wetlandʹʹs soil

به‌­دليل پيچيدگي و تغييرات وسيع فاكتورهاي زيست­محيطي در تالاب­‌ها، پايش آلودگي، حفظ و كنترل كيفيت خاك، امري ضروري تلقي مي­‌شود. بنابراين، شناخت توزيع مكاني ويژگي‌­هايي نظير مقادير غلظت فلزات سنگين از اهميت زيادي برخوردار است. در اين راستا، اين پژوهش با هدف بررسي تغييرات مكاني عنصر مس با توجه به برخي خصوصيات شيميايي خاك تالاب انزلي انجام شد. در اين رابطه، نمونه­‌برداري در 48 محل از خاك سطحي تالاب انجام و مقادير غلظت مس، اسيديته و ظرفيت تبادل كاتيوني خاك آن­‌ها تعيين شد. در اين پژوهش، روش­‌هاي معكوس فاصله وزني، چند جمله­‌اي­‌ها، پنج تابع اسپلاين شامل اسپلاين با تابع كاملا منظم، اسپلاين با تابع كششي، اسپلاين با تابع چند جمله­‌اي درجه دوم، اسپلاين با تابع چند جمله­‌اي معكوس، اسپلاين با تابع صفحه نازك، كريجينگ عام و تلفيق روش­‌هاي ياد شده با روش­‌هاي فازي با استفاده از تكنيك ارزيابي متقاطع مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين، براي مقايسه اختلاف مقادير مشاهده­‌اي و تخميني و تعيين روش مناسب، معيارهاي ارزيابي ميانگين خطاي مطلق (MAE)، ميانگين انحراف از خطا (MBE) و كارايي مدل (EF) مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس نتايج به­‌دست آمده، روش فازي اسپلاين كششي با استفاده از متغير كمكي ظرفيت تبادل كاتيوني، با حداقل (MAE) برابر 5.64، درصد خطا برابر 11.90 و مقدار EF برابر 0.3، به­‌عنوان روش برتر در تهيه نقشه پراكنش مس برگزيده شد. اين روش در مقايسه با روش­‌هايي چون معكوس فاصله وزني، چند جمله­‌اي موضعي، چند جمله­‌اي فراگير، اسپلاين، كريجينگ عام و فازي كريجينگ معمولي، ميانگين خطاي مطلق را به‌ترتيب به­‌ميزان 50، 56، 56، 53، 53 و 50 درصد كاهش داد. همچنين، مقايسه مقادير حداكثر و ميانگين غلظت مجاز عنصر مس در اين پژوهش با مقادير اين عنصر در استانداردهاي خاك كشورهاي استراليا و لهستان نشان داد كه در حال حاضر و با توجه به مقادير داده­‌هاي حاصل از نمونه‌­ها، فعلا مقدار عنصر مس در خاك تالاب انزلي كمتر از حد بحراني است.

Due to the complexity and wide changes in wetlandsʹ environmental factors, pollution ‎monitoring, protection and control of soil quality is deemed to be necessary. Therefore, ‎understanding the spatial distribution of characteristics including the concentration of ‎heavy metals is of great importance. In this context, this study aimed to investigate the ‎spatial variations of copper element as for some chemical properties of Anzali wetlandʹs ‎soil. In this regard, sampling was conducted at 48 sites of the wetland topsoil and copper ‎concentration, pH and cation exchange capacity of their soil was determined. Inverse ‎distance estimators, polynomials, five spline functions including regularized spline, ‎tension spline, multi quadratic function spline, inverse multi quadratic function, thin plates ‎spline and universal kriging and combination of above mentioned and fuzzy methods ‎using cross-evaluation method have been examined in this research. Also, assessment ‎criteria of Mean Absolute Error (MAE), Mean Bias Error (MBE) and Model Efficiency ‎‎(EF) were used to compare the differences between observed and estimated values and ‎determine the appropriate method. Based on the results, fuzzy tension spline method using ‎the auxiliary variable of cation exchange capacity (least MAE=5.64, percent error=90/11 ‎and EF=0.3) was chosen as the preferred method in copperʹs distribution mapping. This ‎method decreased the mean absolute error of 50, 56, 56, 53, 53 and 50 percent compared ‎with techniques such as inverse distance estimators, local polynomials, universal ‎polynomials, spline, universal kriging and fuzzy ordinary kriging, respectively. ‎Furthermore, comparing maximum and average values of copperʹs allowable ‎concentration in this study with the same values in Poland and Australiaʹs soil standards ‎showed that nowadays given to the data obtained from samples, the level of copper ‎element in Anzali wetlandʹs soil is less than the critical level.‎