ارایه روابطی جدید برای ضریب زوال جهت مدل‌سازی فلزات سنگین سرب و کادمیوم در سیستم‌های رودخانه‌ای

انتقال آلودگی و رسوب از مهم­ترین مسایل و مشکلات موجود در سیستم‌های رودخانه‌ای، خلیج و دریا بوده و باعث تأثیر منفی بر زندگی منطقه می‌شود. فلزات سنگین یکی از آلاینده­های خطرناک برای زندگی بشر است، به همین دلیل مدل­سازی این پدیده در رودخانه­ها و در نقاط نزدیک به محل زندگی انسان­ها، از اهمیت بالایی برخوردار است. به­طور کلی فلزات سنگین در طبیعت به صورت زوال­پذیر بوده و میزان غلظت آن­ها برحسب pH یا شوری قابل تغییر می­باشد. هدف اصلی این تحقیق ارایه روابط جدیدی برای ضریب زوال فلزات سنگین محلول سرب و کادمیوم با توجه به تغییر pH و EC در سیستم­های رودخانه­ای است. در این مقاله ابتدا اطلاعاتی در مورد معادلات حاکم بر حرکت فلزات سنگین محلول در سیستم­های رودخانه­ای ارایه گردیده است. سپس مدل FASTER که از آن جهت پیش‌بینی جریان و غلظت فلزات سنگین در پایین‌دست استفاده شد معرفی گردیده است. در مدل حاضر از حل معادلة یک‌بعدی دینامیکی پخش و انتشار به کمک روش عددی جدیدی که ترکیبی از روش ULTIMATE QUICKEST و یک روش ضمنی تفاضل محدود مرکزی (FTCS) می‌باشد، استفاده شده است. این روش به کمک یک مثال استاندارد تأیید و سپس برای پیش‌بینی غلظت فلزات سنگین در سیستم رودخانه‌ای کارون مورد استفاده قرار گرفت. جهت صحت سنجی و واسنجی هیدرودینامیک مدل، ابتدا مدل در بازه ملاثانی-فارسیات رودخانه کارون اجرا و با استفاده از داده‌های مشاهداتی ایستگاه اهواز کالیبره گردید. در انتها معادلاتی برای ضریب زوال متغیر دو فلز سنگین سرب و کادمیوم ارایه گردید و این معادلات جهت اجرا وارد اصل مدل شد و سپس این مدل برای 5 ضریب زوال مختلف که شامل:1- ضریب زوال برابر با صفر، 2- ضریب زوال ثابت، 3- ضریب زوال متغیر با pH، 4- ضریب زوال متغیر با EC، 5- ضریب زوال متغیر با pH و EC می­باشد برای دو فلز سرب و کادمیوم اجرا شد. نتایج حاصل واسنجی و صحت‌سنجی فلزات سنگین برای هر دو فلز سرب و کادمیوم نشان داد که انتخاب ضریب زوال متغیر، دقت مدل­سازی را تا اندازه زیادی بالا می­برد. انتخاب ضریب زوال متغیر با pH و EC توانست که دقت مدل را برای مدل­سازی سرب و کادمیوم به ترتیب تا 71/91% و 71/97% افرایش دهد. پس می‌توان از این معادلات و مدل توسعه یافته به عنوان ابزاری مناسب جهت مدیریت زیست محیطی رودخانه استفاده نمود.