استفاده از شاخص‏های زیستی ماکروبنتوزها در تعیین سلامت اکولوژیکی آب (مطالعه موردی: حوضه آبخیز بختگان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم محیط زیست، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان

2 استادیار گروه علوم محیط زیست، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان *(مسئول مکاتبات)

3 دانشیار گروه علوم محیط زیست، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان

4 دکترای جغرافیای طبیعی، مدیر گروه محیط زیست شرکت سهامی آب منطقه‏ای فارس

10.22034/jest.2020.26483.3547

چکیده

زمینه و هدف: از آن‌جایی‏‏‏که گونه‏های ماکروبنتوزها به طور قابل توجهی نسبت به آلودگی‏های محیط‌زیست حساسیت نشان می‏‏‏‏‏دهند؛ می‏توان از تغییرات ساختار اکولوژیک آن‌ها برای استنتاج بار آلودگی وارد شده به اکوسیستم استفاده کرد. لذا مطالعه حاضر با هدف شناسایی ماکروبنتوزها ساکن و هم‌چنین به منظور ارزیابی کارایی شاخص‌های تک معیاره و چند معیاره برای تعیین سلامت اکولوژیکی آب حوضه آبخیز بختگان در شهرستان اقلید انجام شد.
روش بررسی: از نمونه‏بردار سوربر جهت نمونه‌برداری از 8 ایستگاه در طول مسیر رودخانه سفید و گاوگدار که از سرچشمه‌های مهم رود کر در حوضه آبی بختگان است،  استفاده شد. ویژگی‌های شیمیایی شامل BOD، COD، نیترات، نیتریت، فسفات، آمونیاک و کلی‍فرم مدفوعی در آزمایشگاه و ویژگی‌های فیزیکی دما، pH، هدایت الکتریکی، اکسیژن محلول، سختی کل و کدورت در محل نمونه‌برداری اندازه‌گیری شد.
یافته‏ها: تعداد 8161 ماکروبنتوزها در 14 راسته و 24 خانواده شناسایی شدند که بیش‌ترین فراوانی متعلق به راسته Amphipoda، خانواده Gammaridae با فراوانی 66 درصد بود. ضریب همبستگی اسپیرمن (81/0 = r)، نشان داد که بین شاخص زیستی BMWP/ASPT  و ویژگی‌های زیستی وابستگی‌ بیش‌تری وجود دارد.
بحث و نتیجه‏گیری: گرچه نتیجه‌ی تحلیل‌های آماری بیان‍گر عدم اختلاف معنی‌دار آماری بین شاخص‏های مورد مطالعه در ایستگاه‌های شاهد و غیر شاهد بود (05/0 Sig >)، اما تایید می‌کرد که کیفیت زیستی آب در تمام ایستگاه‏ها در سطح متوسط به پایین می‌باشد. نتیجه‏گیری نهایی، ضمن تعیین بهترین شاخص، آن بود که وضعیت اکوسیستم مطالعه شده، مطلوب نیست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و یکم، شماره ده، دی ماه 98

استفاده از شاخص‏های زیستی ماکروبنتوزها در تعیین سلامت اکولوژیکی آب

 (مطالعه موردی: حوضه آبخیز بختگان)

 

حبیب مرادپور[1]

جابر اعظمی*[2]

j.aazami@znu.ac.ir

عباسعلی زمانی[3]

احمدرضا عیسایی[4]

تاریخ دریافت: 05/02/96

تاریخ پذیرش: 24/03/96

چکیده

زمینه و هدف: از آن‌جایی‏‏‏که گونه‏های ماکروبنتوزها به طور قابل توجهی نسبت به آلودگی‏های محیط‌زیست حساسیت نشان می‏‏‏‏‏دهند؛ می‏توان از تغییرات ساختار اکولوژیک آن‌ها برای استنتاج بار آلودگی وارد شده به اکوسیستم استفاده کرد. لذا مطالعه حاضر با هدف شناسایی ماکروبنتوزها ساکن و هم‌چنین به منظور ارزیابی کارایی شاخص‌های تک معیاره و چند معیاره برای تعیین سلامت اکولوژیکی آب حوضه آبخیز بختگان در شهرستان اقلید انجام شد.

روش بررسی: از نمونه‏بردار سوربر جهت نمونه‌برداری از 8 ایستگاه در طول مسیر رودخانه سفید و گاوگدار که از سرچشمه‌های مهم رود کر در حوضه آبی بختگان است،  استفاده شد. ویژگی‌های شیمیایی شامل BOD، COD، نیترات، نیتریت، فسفات، آمونیاک و کلی‍فرم مدفوعی در آزمایشگاه و ویژگی‌های فیزیکی دما، pH، هدایت الکتریکی، اکسیژن محلول، سختی کل و کدورت در محل نمونه‌برداری اندازه‌گیری شد.

یافته‏ها: تعداد 8161 ماکروبنتوزها در 14 راسته و 24 خانواده شناسایی شدند که بیش‌ترین فراوانی متعلق به راسته Amphipoda، خانواده Gammaridae با فراوانی 66 درصد بود. ضریب همبستگی اسپیرمن (81/0 = r)، نشان داد که بین شاخص زیستی BMWP/ASPT  و ویژگی‌های زیستی وابستگی‌ بیش‌تری وجود دارد.

بحث و نتیجه‏گیری: گرچه نتیجه‌ی تحلیل‌های آماری بیان‍گر عدم اختلاف معنی‌دار آماری بین شاخص‏های مورد مطالعه در ایستگاه‌های شاهد و غیر شاهد بود (05/0 Sig >)، اما تایید می‌کرد که کیفیت زیستی آب در تمام ایستگاه‏ها در سطح متوسط به پایین می‌باشد. نتیجه‏گیری نهایی، ضمن تعیین بهترین شاخص، آن بود که وضعیت اکوسیستم مطالعه شده، مطلوب نیست.

واژه‏های کلیدی: اقلید، شاخص زیستی، کیفیت آب، بزرگ‌ بی‌مهرگان آبزی.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J. Env. Sci. Tech., Vol 21, No.10,December, 2019

 

 

 

 

 


The Use of Macroinvertebrate Biotic Indices for Water Ecological Quality (case study: Bakhtegan Basin)

 

Habib Moradpour[5]

Jaber Aazami[6]*

j.aazami@znu.ac.ir

Abbasali Zamani[7]

Ahmad Reza Issaee[8]

Accepted: 2017.06.14

Received: 2017.04.25

Abstract

Background and Objective: macroinvertebrates communities are very sensitive to environmental pollution. Therefore, we can use to derive the pollution load entering to the ecosystem via their ecological structures. This study aimed to identify macroinvertebrates as well as indicator to evaluate the ecological health of water in the Eghlid.

Methods: Thirteen physicochemical parameters have been measured including BOD, COD, NO3, NO2, PO4, NH4, Fecal Coliforms, Temperature, pH, EC, DO, Total Hardness and Turbidity in Eghlid Rivers (Sefid and Gavgodar parts), Fars province- Iran. 

Findings: Based on the results, 8161 macroinvertebrates were identified from 14 orders and 24 families with 66 % frequency of Gammaridea belong to Amphipoda order as the most collected family.

Discussion and Conclusion: With regard to Spearman correlation (r=0.81), the BMWP/ASPT index had the most dependency with the abiotic parameters. Although, the results didn’t show any significant differences between references and impaired stations (sig > 0.05), but the category of water ecological quality was in moderate to low in all studied stations. This study concluded the ecological status of water in the studied area is not desirable.

Keywords: Eghlid, Biotic Index, Water Quality, Macroinvertebrate.

 

 

 

مقدمه

 

رودخانه‌ها در بین اکوسیستم‏های آبی، تنها منابع آبی هستند‏‏‏ که مسیرهای طولانی را از میان اکوسیستم‏های مختلف کوچک و بزرگ (هم‌چون کوه‏ها، جنگل‏ها، شهر و روستا‏ها، مناطق کشاورزی، پرورش‌ماهی و ...) طی می‌کنند و به عنوان اصلی‏ترین منبع تامین نیاز شرب، کشاورزی و صنعت هر منطقه قلمداد می‏‏‏‏شوند (1). بنابراین تعیین میزان آلودگی آن‌ها شاخصی از آلودگی محیط‌زیست است. در تعیین آلودگی‏‏ یک محیط آبی، در دست داشتن اطلاعات فیزیکی، شیمیایی و زیستی آن محیط لازم است. در واقع ‏‏این اطلاعات مکمل‏‏ یکدیگر هستند و وجود همه آن‌ها برای تجزیه و تحلیل‏های درست، ضروری است (2). البته مطالعات زیستی نقش پر رنگ‏تری دارند چراکه ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی در همان محدوده زمانی وجود آلودگی، نشان‏‏‏‏‏دهنده تغییرات کمی و کیفی آب می‌باشد، درحالی‏‏‏ که موجودات زندة آبزی در جریان آلودگی دست‍خوش تغییراتی می‏‏‏‏شوند ‏‏‏که با مطالعه روی ‏‏این جانوران می‏توان به وجود آلودگی در‏‏یک بازه زمانی طولانی پی برد (3). از آن‌جایی‏‏‏که گونه‏های ماکروبنتوزهای آب شیرین به طور قابل توجهی نسبت به آلودگی‏های محیط‌زیست حساسیت نشان می‏‏‏‏‏دهند؛ می‏توان از تغییرات ساختار زیستی آن‌ها (فراوانی، تنوع، غالبیت و ‏‏یکنواختی) برای استنتاج بار آلودگی وارد شده به اکوسیستم استفاده کرد. در رودخانه‏های طبیعی و دست‏نخورده، تنوع و غنای بالایی از‏‏این گونه‏ها‏‏ یافت می‏‏‏‏‏‏‏‏‏شود (4). مطالعات متعددی در شهرستان اقلید صورت گرفته که با استفاده از شاخص‏های فیزیکوشیمیایی به مطالعه کیفی آب سرچشمه‌ها و چاه‌های شرب پرداخته‌اند که در مورد سرچشمه‌ها گزارش کردند در صورت عدم رعایت قوانین محیط‌زیستی خطر آلودگی و چاه‌های نزدیک به روستای آسپاس دارای آلودگی نیترات می‌باشد (5, 6). اما مطالعه حاضر با هدف شناسایی ماکروبنتوزهای ساکن و هم‌چنین به منظور ارزیابی کارایی شاخص‌های تک معیاره و چند معیاره برای تعیین سلامت زیستی آبحوضه آبخیز بختگان در شهرستان اقلید با استفاده از ساختار جامعه‌ی ماکروبنتوزها برای نخستین بار انجام شد. وضعیت کیفی آب توسط شاخص منتخب کیفی آب ایران ارزیابی گردید.

 

مواد و روش‌ها

منطقه مورد مطالعه: اقلید یکی از شهرهای شمالی استان فارس است که از شمال به شهرستان آباده، از جنوب به شهرستان‌های مرودشت و سپیدان، از شرق به شهرستان خرم‌بید و از غرب به استان‌های اصفهان و کهکیلویه و بویراحمد محدود می‌شود. از مهم‌ترین رودخانه‌های منتهی به سد ملاصدرا رودخانه‌ی سفید و گاوگدار می‌باشد که یکی از سرچشمه‌های مهم رود کر در حوضه آبی بختگان است. این شهرستان، حوضه‌ی آبخیز دریاچه بختگان می‌باشد. رودخانه سفید از چشمه‌های خسروشیرین و محمد‌آباد سرچشمه می‌گیرد و به سد ملاصدرا منتهی می‌شود. رودخانه گاوگدار از چشمه‌های بالنگان و آسپاس سرچشمه می‌گیرد و پس از به هم پیوستن، به سد ملاصدرا وارد شده و با گذشتن از تنگ براق با شاخه دِژکُرد یکی شده و به نام رودخانه کر وارد دشت کامفیروز و سد درودزن شهرستان مرودشت و در پایان به دریاچه بختگان ختم می‌شود. با توجه به سرشاخه‌ها و شاخه‌های فرعی رودخانه، امکان دسترسی و موقعیت کاربری‌های مختلف اراضی از جمله منطقه‌های مسکونی، تفریحی و مزرعه‌های پرورش‌ماهی در هشت ایستگاه در اوایل پاییز 1395 نمونه‌برداری انجام شد. در (جدول1) و (شکل 1) نام و موقعیت ایستگاه‌های نمونه‌برداری نشان داده شده است. ایستگاه شاهد، ایستگاهی است که کمترین آسیب را از فعالیت‏های انسانی دارد. همچنین اگر چنین ایستگاهی در منطقه مورد مطالعه وجود نداشت، از منطقه مجاور با شرایط اقلیمی و موقعیت جغرافیایی مشابه استفاده می‏شود.

 

 

جدول 1- مشخصات ایستگاه‌های نمونه‌برداری در حوضه‌ی آبخیز بختگان

Table 1- Specifications of sampling stations located in Bakhtegan

کد ایستگاه

نام ایستگاه

نوع ایستگاه

طول جغرافیایی

عرض جغرافیایی

1

سرچشمه آسپاس

شاهد

ʺ19  ʹ40  ˚52

ʺ33  ʹ64  ˚30

2

خروجی آسپاس

غیرشاهد

ʺ19  ʹ39  ˚52

ʺ27  ʹ64  ˚30

3

سرچشمه حاجی آباد

شاهد

ʺ04  ʹ29  ˚52

ʺ85  ʹ66  ˚30

4

خروجی حاجی آباد

غیرشاهد

ʺ75  ʹ28  ˚52

ʺ60  ʹ66  ˚30

5

سرچشمه محمد آباد

شاهد

ʺ63  ʹ02  ˚52

ʺ76  ʹ83  ˚30

6

خروجی محمد آباد

غیرشاهد

ʺ61  ʹ01  ˚52

ʺ84  ʹ83  ˚30

7

سرچشمه خسروشیرین

شاهد

ʺ53  ʹ00  ˚52

ʺ72  ʹ89  ˚30

8

خروجی خسروشیرین

غیرشاهد

ʺ52  ʹ00  ˚52

ʺ39  ʹ89  ˚30

 

 

شکل 1- موقعیت ایستگاه‌های نمونه‏برداری

Figure 1- Location of sampling sites

 


سنجش پراسنجه‌های فیزیکی و شیمیایی آب

پراسنجه‌های فیزیکوشیمیایی از جمله هدایت الکتریکی، اکسیژن محلول، دما و pH در محل با استفاده از دستگاه آنالیز صحرایی چندکاره (Hach HQ 40d) اندازه‌گیری شد. در ادامه، نمونه‌های آب برای اندازه‌گیری BOD، COD، نیترات، نیتریت، فسفات، آمونیاک، کلی‏فرم مدفوعی، سختی کل و کدورت با استفاده از دستورالعمل‌های کتاب روش‌های استاندارد آزمایش آب و فاضلاب تهیه و مقادیر آن‌ها در آزمایشگاه معتمد اداره آب منطقه‏ی فارس تعیین شد (7). شاخص فیزیکی و شیمیایی IRWQISC[9] متداول‏ترین شاخص کیفیت آب‌های سطحی ایران بر مبنای ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی است که از آن در این مطالعه استفاده گردید.

سنجش ویژگی‌های زیستی

نمونه‌برداری از ماکروبنتوزها به کمک دستگاه نمونه‌بردار سوربر با مساحت 900 سانتی‌متر مربع (30 *30) و اندازه مش 250 میکرون با سه بار تکرار در هر ایستگاه انجام شد. نمونه‌ها پس از جمع‌آوری در ظرف‌های پلاستیکی با فرمالین 4 درصد تثبیت و به آزمایشگاه منتقل و شناسایی شدند.

تجزیه و تحلیل آماری

جهت محاسبه شاخص‌های تنوع زیستی و تجزیه و تحلیل آماری از نرم افزارهای تخصصی زیستی Past (8)، SPSS و Excel استفاده گردید و آزمون شاپیرو-ویلک جهت تعیین نرمال بودن داده‌ها به کار برده شد و به دلیل عدم پیروی داده‌ها از توزیع نرمال و عدم نتیجه در تلاش برای نرمال‏سازی، از آزمون‏های مختص داده‌های ناپارامتری شامل همبستگی اسپیرمن و من‏ویتنی‎‏یو استفاده شد. پیش از مقایسه نتایج شاخص‏ها، مقدار عددی آن‌ها با استفاده از فرمول تخصصی استاندارد‏سازی زیستی (9) به عدد یک استاندارد شدند (معادله 1).

معادله 1

 

 

در این معادله، N عدد نرمال شده، x عدد بدست آمده، m کوچک‌ترین عدد و M بزرگ‌ترین مقدار عددی شاخص در ایستگاه‏ها است.

 

نتایج

در مجموع تعداد 8161 ماکروبنتوزها در 14 راسته و 24 خانواده شناسایی شدند، که بیش‌ترین فراوانی متعلق به راسته Amphipoda، خانواده Gammaridae با بیش از 66 درصد فراوانی نسبت به کل ماکروبنتوزها بود.

جدول 2 میانگین و انحراف معیار ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی را در ایستگاه‏های مورد مطالعه نشان می‏دهد. در محدوده‌ی مورد مطالعه بازه‌ی تغییرات آمونیوم نسبت به سایر آلاینده‌های معدنی (نیترات، نیتریت و فسفات) در ایستگاه‌های دیگر بیش‌تر است (27/0-01/0) و هم‌چنین بازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌ی تغییرات عددی فسفات نسبت به پراسنجه‌های دیگر در ایستگاه‌های مذکور متفاوت بود (04/0-31/0).

بیش‌ترین همبستگی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مربوط به همبستگی مثبت و بسیار قوی BOD و COD (90/0=2R و 95/0=r) در سطح معنی‌داری 99 درصد بود در حالی که در سطح معنی‌‌‌داری 95 درصد میزان کلی‌‏فرم و فسفات (55/0=2R و 75/0-=r) همبستگی منفی و به نسبت قوی داشتند. بین سایر ویژگی‌های اندازه‌گیری شده رابطه همبستگی آماری معنی‏دار وجود ندارد

 

 

 

 

 

 

 

جدول2- میانگین و انحراف معیار ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی

Table 2- Mean and standard deviation of physical and chemical properties

ایستگاه 8

ایستگاه 7

ایستگاه 6

ایستگاه 5

ایستگاه 4

ایستگاه 3

ایستگاه 2

ایستگاه 1

 

46/11±185

50/2±50/212

89/2±67/201

02/17±83/180

02/17±17/169

78/8±67/191

29/6±17/194

50/12±50/237

TH (mg/L)

34/0±01/10

29/0±84/8

04/0±09/11

05/0±11/9

02/0±73/8

08/0±79/8

61/0±12/9

07/0±69/8

NO3- (mg/L)

00/0±01/0

ND

00/0±02/0

0/0±01/0

00/0±01/0

00/0±01/0

00/0±03/0

00/0±01/0

NO2- (mg/L)

05/0±14/0

03/0±10/0

03/0±10/0

02/0±09/0

01/0±17/0

01/0±08/0

06/0±31/0

02/0±04/0

PO43- (mg/L)

07/0±30/0

01/0±03/0

01/0±01/0

03/0±27/0

01/0±17/0

01/0±12/0

02/0±14/0

01/0±13/0

NH4+ (mg/L)

39/1±83/23

32/1±24

64/0±46/16

68/0±53/14

88/0±77/14

33/0±97/10

80/0±02/14

38/0±83/12

BOD

36/4±47

61/3±50/46

58/0±17/31

84/2±33/27

26/1±17/26

76/0±17/22

76/1±17/25

50/0±23

COD

13/0±42/0

03/0±33/0

03/0±17/0

06/0±28/0

03/0±35/0

05/0±40/0

08/0±36/0

03/0±33/0

Turbidity

01/0±79/7

01/0±61/7

03/0±94/7

11/0±32/7

05/0±80/7

08/0±41/7

04/0±71/7

05/0±59/7

pH

08/0±31/6

02/0±93/5

09/0±34/5

04/0±97/4

01/0±63/6

09/0±06/7

05/0±75/3

05/0±29/6

DO (mg/L)

00/0±359

58/0±33/371

58/0±33/310

58/0±33/292

00/0±305

58/0±33/311

00/0±341

00/2±336

EC

06/0±23/14

15/0±63/15

10/0±90/9

06/0±47/13

00/0±50/14

06/0±43/14

06/0±17/14

26/0±90/14

T (˚C)

ND

ND

00/0±00/3

ND

ND

00/0±00/4

ND

00/0±00/4

Total Coliform

ND: غیر قابل سنجش برای دستگاه

 

 

شکل 2، روند تغییرات عددی شاخص IRWQISC را نشان می‏دهد که آخرین ایستگاه (خروجی پرورش‌ماهی) کم‌ترین امتیاز
را دارد و تمامی ایستگاه‏ها دارای بازه‏ی آلودگی مشابه هستند.

 

 

 

شکل 2-نتایج شاخص IRWQISC

Figure 2- Results of IRWQISC index

 

 

در جدول 3 نتایج شاخص‌های زیستی آورده شده است. آخرین ایستگاه (8) کم‌ترین مقدار عددی شاخص‏های زیستی را دارد. تغییرات عددی شاخص EPT به دلیل در نظر گرفتن تنها تعداد افراد خانواده‌های سه راسته مذکور بسیار بیش‌تر از سایر شاخص‏ها است. در حالی که سایر شاخص‏های زیستی مورد بحث به ماکروبنتوزها امتیازی داده و و در واقع از رابطه‌های نسبی، مقایسه می‏شود.

 

 

جدول3-نتایج شاخص‌های زیستی(استاندارد شده با استفاده از معادله 1) و شاخص فیزیکی و شیمیایی

Table 3- Results of biological indicators (standardized using the equation 1)

Physical and chemical index

ایستگاه

TBI

BMWP/ASPT

HFBI

EPT

NJIS

Simpson

Shannon

IRWQISC

1

00/0

98/0

80/0

02/0

33/0

01/0

01/0

20/51

2

00/1

00/1

72/0

00/0

00/0

00/0

00/0

20/47

3

44/0

83/0

87/0

09/0

67/0

35/0

29/0

90/51

4

00/0

00/0

00/0

01/0

33/0

85/0

69/0

90/48

5

50/0

98/0

67/0

00/1

67/0

06/0

04/0

50/47

6

50/0

47/0

91/0

27/0

67/0

87/0

77/0

00/46

7

88/0

05/0

49/0

27/0

00/1

94/0

84/0

80/41

8

00/1

05/0

00/1

57/0

00/1

00/1

00/1

40/39

 

 

 

رابطه‏ی همبستگی قوی مثبتی بین شاخص NJIS و شاخص تنوع Shannon در سطح 99 درصد وجود دارد (70/0=2R و 84/0=r). هم‌چنین نتایج ارتباط منفی شاخص تنوع Shannon و BMWP/ASPT را در سطح 95 درصد نشان می‏دهد (69/0=2R و 83/0-=r). نکته‏ی مهم همبستگی‌های مشاهده شده، عدد همبستگی BMWP/ASPT به IRWQISC با مقدار مثبت (65/0=2R و 81/0=R) است که از نظر آماری بیان‏گر کارایی بالاتر شاخص مذکور نسبت به سایر شاخص‏های زیستی در منطقه مورد مطالعه است. گرچه پس از شاخص مذکور نتایج شاخص Shannon با شاخص فیزیکی و شیمیایی از نظر آماری ارتباط همبستگی منفی معنی‏داری در سطح 95 درصد دارد  (60/0=2R و 78/0-=r).

در ادامه جهت مقایسه مقدار نرمال شده کمی شاخص‏های
منتخب (BMWP/ASPT و IRWQISC) وضعیت ایستگاه‏های شاهد و غیر شاهد در منطقه مورد مطالعه از آزمون من‏ویتنی‏یو استفاده و نتایج آزمون نشان داد که از نظر شاخص زیستی منتخب (BMWP/ASPT)، اختلاف معنی‏دار آماری بین ایستگاه‏های شاهد و غیر شاهد وجود ندارد (56/0=P. Value) هم‌چنین نتایج شاخص IRWQISC نیز این نتیجه را تأیید می‏کند. در واقع اختلاف معنی‏دار آماری بین ایستگاه‏های نمونه‌برداری شده از نظر کیفیت آب وجود ندارد (24/0=P. Value). شکل 3 نشان دهنده وضعیت ایستگاه‏های مورد مطالعه با شاخص BMWP/ASPT است که سه ایستگاه (6، 7 و 8) آخر در وضعیت آلودگی شدید، ایستگاه‏های 1، 2، 3 و 5 در وضعیت مشکوک به آلودگی و ایستگاه 5 در وضعیت آلودگی متوسط قرار گرفته‏اند.

 

 

 

شکل 3- طبقه بندی ایستگاه‏های مورد مطالعه با استفاده از شاخص BMWP/ASPT

Figure 3- Classification of stations studied using the index BMWP / ASPT

 

 

 

 

بحث

 

ماکروبنتوزها به دلیل تنوع گونه‏ای بالا، می‏توانند شاخص‏های مناسبی برای تغییرات اکوسیستم‏های آبی ‏باشند و خانواده‏های مختلف آن‏ها با توجه به شرایط محیط‏زیستی متنوع، در اکوسیستم‏های مختلف زیست می‏کنند (10). حوضه‌ی آبخیز بختگان (اقلید) نیز دارای شرایط متنوعی از محیط زیست بوده، به طوری که دارای بیشینه و کمینه درجه حرارت 32 و 22- سانتی‌گراد است. از طرف دیگر متوسط بارندگی سالیانه در این شهرستان بین 331-311 میلی‏متر است (11). که بهترین شرایط برای رشد و حضور گونه‏های مختلف از راسته Amphipoda می‏باشد (12). نتایج نشان داد که بیش‌ترین درصد فراوانی جمعیت این ماکروبنتوزها مربوط به راسته Amphipoda با اختلاف بسیار زیاد (41/66 درصد فراوانی) نسبت به دومین راسته از لحاظ فراوانی (Diptera؛ 8 درصد فراوانی) است (جدول 2). ایستگاه اول در سرچشمه رودخانه آسپاس در مرکز روستای آسپاس قرار دارد و سلامت کیفی آب رودخانه تحت تأثیر چاه‏های دفع فاضلاب بود؛ نه تنها در روستای مذکور بلکه در بسیاری از شهرهای ایران سیستم جمع‏آوری و تصفیه فاضلاب انسانی وجود ندارد. مقدار بالای کلی‏فرم مدفوعی تاییدی در مدیریت نامناسب فاضلاب انسانی است (13). مقدار اکسیژن خواهی زیستی برای ایستگاه مذکور از حد استاندارد آب‏های سرچشمه رودخانه (نزدیک به یک) فراتر می‏باشد (14) که باید در این زمینه نیز مراقبت‏های لازم برای استفاده‏های آشامیدنی شود. مقدار بالای سختی موجود در ایستگاه مذکور مربوط به ویژگی‌های زمین شناختی منطقه است که بالاترین مقدار سختی را در میان ایستگاه‏ها با میانگین عددی 237 دارد البته مقدار آلاینده‏های معدنی (نیترات، نیتریت، آمونیوم و فسفات) در ایستگاه مذکور به دلیل عدم تماس مستقیم کود و سموم و سایر منابع آلاینده انسانی در مقایسه با سایر ایستگاه‏ها به‌نسبت کم‏تر است. ایستگاه دوم که در حدود 200 متری خروجی روستای آسپاس قرار داشت مقدار کلی‏فرم مدفوعی نزدیک به صفر و غیر قابل تشخیص برای دستگاه بود و این خود گواه بر منشاء آلودگی آلی ناشی از فاضلاب انسانی است؛ به طوری که با فاصله گرفتن از روستا (منشاء) این مقدار به صفر نزدیک می‏شود. نتایج مطالعه ترابیان و همکاران نیز تأیید می‏کند که با دور شدن از مرکز کانونی فاضلاب انسانی مقدار کلی‏فرم کاهش می‏یابد (15). مقدار عددی کم‏تر سختی در این ایستگاه نسبت به ایستگاه پیش‌تر بیان‏گر منشأ زمین شناختی سختی در ایستگاه اول است. ایستگاه سوم در سرچشمه رودخانه حاجی‏آباد واقع شده و علی رغم فاصله به‌نسبت زیاد از روستا (بیش از 500 متر) به دلیل قرارگیری در مسیر شیب فاضلاب‏های آن روستا مقدار کلی‏فرم مدفوعی قابل ملاحظه است (میانگین عددی 4). در منطقه مورد مطالعه از سموم فسفره استفاده می‏شود و احتمال می‏رود این امر باعث همبستگی منفی بین فسفات و کلی‏فرم شده است. این مهم علاوه بر این‌که می‏تواند یک هشدار برای بومیان منطقه در لزوم جلوگیری از ورود فاضلاب به سرچشمه باشد؛ می‏تواند بیان‏گر فاصله گرفتن سلامت کیفی آب با توجه به مقدارهای BOD و COD نیز باشد. ایستگاه چهار در خروجی روستای حاجی‏آباد و پس از استخر پرورش‌ماهی قرار دارد؛ گرچه مقدار فسفات، BOD وCOD  افزایش داشته اما DO، TH و کلی‏فرم کاهش دارند که این تغییرات بیان‏گر کاهش کیفیت آب است. در مورد تأثیر پسآب استخرهای پرورش‌ماهی بر اکوسیستم‏های آب جاری مطالعات پیشین نتایج این مطالعه را به خوبی تأیید می‏کنند (16). ایستگاه پنجم در سرچشمه رودخانه محمدآباد و در ارتفاع بالاتر از روستا قرار دارد بنابراین شاخص آلودگی فاضلاب انسانی (کلی‏فرم مدفوعی) صفر می‏باشد در حالی که به دلیل وجود چراگاه مقدار آلودگی نیترات آمونیومی ناشی از فاضلاب دامی بسیار بالا است و از طرف دیگر به دلیل تقاضای بالای اکسیژن خواهی شیمیایی میزان اکسیژن محلول بسیار پایین اندازه‌گیری شده است. فاضلاب‌های دامی دارای مقدارهای بالای آلودگی نیتروژنی هستند که نتایج پژوهشهای انجام شده این موضوع را تأیید می‏کند (17). هم‌چنین مقایسه نتیجه مقدار عددی آمونیومی در ایستگاه پنجم با ایستگاه ششم که در محل خروجی روستای محمدآباد، این ادعا را اثبات می‏کند. افزایش مقدار کلی‏فرم مدفوعی از ایستگاه پیش نسبت به خروجی این ایستگاه، تأیید مجدد منشاء آلودگی فاضلاب انسانی در ایستگاه‏های مورد مطالعه می‏باشد. به نظر می‏رسد نقش مزرعه‌های پراکنده روستا و انواع شوینده‏ها در فاضلاب انسانی در افزایش نسبی آلودگی‏های نیتروژنی و فسفری نقش مهمی دارد و این موضوع نیز پیش‌تر شده است (18, 19). ایستگاه هفت، سرچشمه رودخانه خسروشیرین است که در روستای خسروشیرین قرار دارد. احتمالا سختی بالای این آب ناشی از ویژگی‌های زمین شناختی منطقه است. علی رغم مقدار پایین کدورت و سایر آلاینده‏های معدنی مقدار عددی COD بسیار بالا است و ناشناخته بودن تعداد عددی سایر پراسنجه‌های فیزیکی و شیمیایی مؤثر بر اکسیژن خواهی شیمیایی دلیل این نتایج است که باید علت در مطالعات بعدی بررسی شود. ایستگاه هشتم پس از استخر پرورش‌ماهی در فاصله 20 متری آن قرار دارد و دارای مقدار زیادی آلودگی‏های نیتروژنی به‌ویژه نیترات و آمونیوم می‏باشد و به همین دلیل بیش‌ترین تقاضای اکسیژن خواهی شیمیایی را نسبت به سایر ایستگاه‏های مورد مطالعه را دارد. عدم رعایت اصول ایمنی و ‌محیط زیستی در صنعت آبزی‏پروری، موقعیت قرارگیری نامناسب، استفاده از روش‏های سنتی پرورش‌ماهی و تکثیر بیش از اندازه از استخر مذکور سبب آلودگی محیط‌زیست آن‌جا (ایستگاه هشتم) می‏شود (20, 21). مقدارهای نسبی pH در تمامی ایستگاه‏ها تغییر چندانی ندارد و این می‏تواند بیان‏گر عدم آلودگی‏های صنعتی در منطقه مورد مطالعه باشد همان‏طور که یار‏محمدی و همکاران در سال 1390 مهم‌ترین عامل تغییر در اسیدیته‏ اکوسیستم‏های آب شیرین را وجود صنایع مختلف خصوصا صنایع فلزی برشمردند (22).

نتایج شاخص فیزیکی و شیمیایی (شکل2) به خوبی گویای تغییر عددی از ایستگاه‏های شاهد به غیر شاهد به صورت 2 به 2 است و همان‏طور که نادری‏جلودار و همکاران بیان کردند تأثیر پسآب استخرهای پرورش‌ماهی بر شاخص کیفیت آب (ایستگاه هشتم) محسوس است (16). استفاده از ویژگی‌های شیمیایی آب برای تعیین وضعیت اکوسیستم‌های آبی به منزله عکس از محیط است و فقط قادر است ویژگی همان لحظه را نشان دهد در حالی که پایش زیستی مانند تهیه فیلم از محیط، تمام وقایع را با جزییات ثبت می‌کند (23). طبقه‌بندی کیفی منطقه مورد مطالعه (شکل 3) با استفاده از شاخص زیستی منتخب در این پژوهش نشان داد به‌طورتقریبی همه ایستگاه‌ها در وضعیت مطلوبی از نظر زیستی و کیفی آب قرار ندارند، هرچند بین ایستگاه‏های شاهد و غیر شاهد، نتایج اختلاف نداشت اما فشار ناشی از پرورش‌ماهی، دامداری، فاضلاب انسانی و روستایی در منطقه به‌ویژه ایستگا‏ه‏های آخر وجود دارد.

 

نتیجه‏گیری و پیشنهادات

شناسایی تعداد قابل توجه خانواده‏های متنوع ماکروبنتوزها در حوضه‏ی آبخیز بختگان (اقلید) بیانگر ارزش این اکوسیستم می‏باشد. گرچه این پژوهش نخستین مطالعه‏ای است که شناسنامه‏ی مقدماتی از خانواده‏های مختلف ماکروبنتوزها این منطقه را نشان می‏دهد. برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی (BOD،  CODو DO) حاکی از فشار انسانی شدید بر اکوسیستم مورد مطالعه است؛ بنابراین ضرروی است که در مطالعات بعدی تأثیرات کاربری اراضی به‌ویژه توسعه صنعتی و شهری به همراه اثرات خشک‏سالی بر تنوع زیستی ماکروبنتوزها بررسی شود که شاخص کیفی آب نیز تأیید کننده این ادعا می‏باشد. هم‌چنین پیشنهاد می‏شود در پژوهش‏های آینده از شاخص‏های چند معیاره به همراه تکرار آزمایشات برای دو یا چند سال انجام شود. مقایسه تنوع زیستی و تغییرات ساختار زیستی ماکروبنتوزها در منطقه مورد مطالعه با سایر اکوسیستم‏های همسان در استان فارس یا استان‏های هم‌جوار در یک بازه زمانی یکسان به عنوان پیشنهاد بعدی مطرح است. با توجه به تطابق آماری بسیار بالای شاخص زیستی منتخب (BMWP/ASPT) به شاخص فیزیکی و شیمیایی در سطح 99 درصد، استفاده و اصلاح درجه حساسیت خانواده‏های شناسایی شده همسان با شرایط اقلیمی منطقه در تکرارهای سالانه نیاز است. همچنین به منظور جلوگیری از آلودگی محیط‏زیست و ارزیابی دقیق‏تر در بازه زمانی طولانی مدت، از ماکروبنتوزها و خصوصیات اکومورفولوژیکی آن‏ها استفاده گردد.

 

منابع

  1. Galat DL, Zweimüller I. Conserving large-river fishes: is the highway analogy an appropriate paradigm? Journal of the North American Benthological Society. 2001;20(2):266-79.
  2. Jun Y-C, Won D-H, Lee S-H, Kong D-S, Hwang S-J. A multimetric benthic macroinvertebrate index for the assessment of stream biotic integrity in Korea. International journal of environmental research and public health. 2012;9(10):3599-628.
  3. Liu W, Coveney R, Chen J. Environmental quality assessment on a river system polluted by mining activities. Applied Geochemistry. 2003; 18(5):749-64.
  4. Marzin A, Archaimbault V, Belliard J, Chauvin C, Delmas F, Pont D. Ecological assessment of running waters: do macrophytes, macroinvertebrates, diatoms and fish show similar responses to human pressures? Ecological indicators. 2012;23:56-65.
  5. Mirsoleimani M-A, Keihanpanah M, Mircholi F, Davoodian A, Pajouhesh M, Masoudi M. Evaluation of Microbial Pollution of Drinking Water inNorth-West Eghlid. Journal of Sabzevar University of Medical Sciences. 2014; 22(3):516-22.
  6. Samani N, Kamrani S. Privacy assess the quality and quantity of drinking water wells compared to nitrate Case Study: Aspas plain Eghlid city, Fars province. Journal of Advanced Applied Geology. 2016;6(20):29-40.
  7. APHA. Water Environment Federation (1998) Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington, Dc; 1994.
  8. Hammer Q, Harper D, Ryan P, inventorsPAST-Palaeontological statistics2001.
  9. Mostafavi H, Schinegger R, Melcher A, Moder K, Mielach C, Schmutz S. A new fish-based multi-metric assessment index for cyprinid streams in the Iranian Caspian Sea Basin. Limnologica-Ecology and Management of Inland Waters. 2015;51:37-52.
  10. Aazami J. Macrobenthos biological indices to assess the ecological health of aquatic ecosystems. Animal Environment 2017; Printing.
  11. Sefidpari P, Keyhani A, Pishgar-Komoleh SH, Khanali M, Akram A. Assessment of wind energy production with the help of statistical analysis of wind characteristics - A case study in the city Eghlid Fars province. Iran Biosystems Engineering. 2016; 47(3):469-83.
  12. Lincoln RJ. British marine amphipoda: Gammaridea: British Museum (Natural History); 1979.
  13. Shahsavaripour N, Esmaeili-Sari A. Haraz and determine microbial contamination of river water permit applications according to international standards. Journal of Environmental Science and Technology. 2011;13(4):81-94.
  14. WHO. Guidelines for drinking-water quality. WHO chronicle Edition, Fourth. 2011; 38:104-8.
  15. Torabian A, Hasani A-H, Izadpanah A-H. Check the status of the Branch River and recreational purposes Jajrood. Journal of Environmental Science and Technology. 2011; 13(2):55-66.
  16. Naderi-Jeloudar M, Abas E-S, Ahmadi M-R, Seyfabadi S, Abdoli A. The effects of Trout farm effluents on the water quality parameters of Haraz river. 2007.
  17. Tamminga G, Wijnands J. Animal waste problems in the Netherlands. 1991.
  18. Rand GM. Fundamentals of aquatic toxicology: effects, environmental fate and risk assessment: CRC Press; 1995.
  19. Sahasrabuddhe K, Mahabaleshwarkar M, Joshi J, Kanade R, Goturkar S, Oswal P, et al., editors. Changing status of urban water bodies and associated health concerns in Pune, India. Proceedings of the Third International Conference on Environment and Health, Chennai, India; 2003.
  20. GHasemi S, Mafi-GHolami R. Effects of effluent on fish farms Nour Ali area changes GARGAR river dissolved oxygen and fish farms provide a solution for waste management. Journal of Wetland Ecobiology. 2014;8(28):75-84.
  21. Naderi-Jelodar M, Abdoli A. Call benthic macro-invertebrates to effluent Haraz River rainbow trout fish farms. Iranian Scientific Fisheries Journal. 2011; 64:163-75.
  22. Yarmohammadi S, SHariat M, Monavari M, Farshchi P. Management and practical reduction of pollutants in the river Qomroud. Journal of Human and Environment. 2011;9(1):11-20.
  23. Aazami J, Esmaili-Sari A, Abdoli A, Sohrabi H, Van Den Brink P. Length-weight relationships of 14 fish species from Tajan River, Southern Caspian Sea basin, Iran. Iranian Journal of Ichthyology. 2015; 2 (4):299-301.

 

 



 -[1] دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم محیط زیست، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان

 -[2] استادیار گروه علوم محیط زیست، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان *(مسئول مکاتبات)

 -[3] دانشیار گروه علوم محیط زیست، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان

-[4] دکترای جغرافیای طبیعی، مدیر گروه محیط زیست شرکت سهامی آب منطقه‏ای فارس

[5]- MSc, Department of Environmental Sciences, Faculty of Sciences, University of Zanjan, Zanjan

[6]- Assistant Professor, Department of Environmental Sciences, Faculty of Sciences, University of Zanjan, Zanjan, Iran. (Corresponding Author)

[7]- Associate Professor, Department of Environmental Sciences, Faculty of Sciences, University of Zanjan, Zanjan, Iran

[8]- Director of Environmental Department at Fars Regional Water Authority.

[9]- Iranian Water Quality Index-Surface Water Resources

  1. Galat DL, Zweimüller I. Conserving large-river fishes: is the highway analogy an appropriate paradigm? Journal of the North American Benthological Society. 2001;20(2):266-79.
  2. Jun Y-C, Won D-H, Lee S-H, Kong D-S, Hwang S-J. A multimetric benthic macroinvertebrate index for the assessment of stream biotic integrity in Korea. International journal of environmental research and public health. 2012;9(10):3599-628.
  3. Liu W, Coveney R, Chen J. Environmental quality assessment on a river system polluted by mining activities. Applied Geochemistry. 2003; 18(5):749-64.
  4. Marzin A, Archaimbault V, Belliard J, Chauvin C, Delmas F, Pont D. Ecological assessment of running waters: do macrophytes, macroinvertebrates, diatoms and fish show similar responses to human pressures? Ecological indicators. 2012;23:56-65.
  5. Mirsoleimani M-A, Keihanpanah M, Mircholi F, Davoodian A, Pajouhesh M, Masoudi M. Evaluation of Microbial Pollution of Drinking Water inNorth-West Eghlid. Journal of Sabzevar University of Medical Sciences. 2014; 22(3):516-22.
  6. Samani N, Kamrani S. Privacy assess the quality and quantity of drinking water wells compared to nitrate Case Study: Aspas plain Eghlid city, Fars province. Journal of Advanced Applied Geology. 2016;6(20):29-40.
  7. APHA. Water Environment Federation (1998) Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington, Dc; 1994.
  8. Hammer Q, Harper D, Ryan P, inventorsPAST-Palaeontological statistics2001.
  9. Mostafavi H, Schinegger R, Melcher A, Moder K, Mielach C, Schmutz S. A new fish-based multi-metric assessment index for cyprinid streams in the Iranian Caspian Sea Basin. Limnologica-Ecology and Management of Inland Waters. 2015;51:37-52.
  10. Aazami J. Macrobenthos biological indices to assess the ecological health of aquatic ecosystems. Animal Environment 2017; Printing.
  11. Sefidpari P, Keyhani A, Pishgar-Komoleh SH, Khanali M, Akram A. Assessment of wind energy production with the help of statistical analysis of wind characteristics - A case study in the city Eghlid Fars province. Iran Biosystems Engineering. 2016; 47(3):469-83.
  12. Lincoln RJ. British marine amphipoda: Gammaridea: British Museum (Natural History); 1979.
  13. Shahsavaripour N, Esmaeili-Sari A. Haraz and determine microbial contamination of river water permit applications according to international standards. Journal of Environmental Science and Technology. 2011;13(4):81-94.
  14. WHO. Guidelines for drinking-water quality. WHO chronicle Edition, Fourth. 2011; 38:104-8.
  15. Torabian A, Hasani A-H, Izadpanah A-H. Check the status of the Branch River and recreational purposes Jajrood. Journal of Environmental Science and Technology. 2011; 13(2):55-66.
  16. Naderi-Jeloudar M, Abas E-S, Ahmadi M-R, Seyfabadi S, Abdoli A. The effects of Trout farm effluents on the water quality parameters of Haraz river. 2007.
  17. Tamminga G, Wijnands J. Animal waste problems in the Netherlands. 1991.
  18. Rand GM. Fundamentals of aquatic toxicology: effects, environmental fate and risk assessment: CRC Press; 1995.
  19. Sahasrabuddhe K, Mahabaleshwarkar M, Joshi J, Kanade R, Goturkar S, Oswal P, et al., editors. Changing status of urban water bodies and associated health concerns in Pune, India. Proceedings of the Third International Conference on Environment and Health, Chennai, India; 2003.
  20. GHasemi S, Mafi-GHolami R. Effects of effluent on fish farms Nour Ali area changes GARGAR river dissolved oxygen and fish farms provide a solution for waste management. Journal of Wetland Ecobiology. 2014;8(28):75-84.
  21. Naderi-Jelodar M, Abdoli A. Call benthic macro-invertebrates to effluent Haraz River rainbow trout fish farms. Iranian Scientific Fisheries Journal. 2011; 64:163-75.
  22. Yarmohammadi S, SHariat M, Monavari M, Farshchi P. Management and practical reduction of pollutants in the river Qomroud. Journal of Human and Environment. 2011;9(1):11-20.
  23. Aazami J, Esmaili-Sari A, Abdoli A, Sohrabi H, Van Den Brink P. Length-weight relationships of 14 fish species from Tajan River, Southern Caspian Sea basin, Iran. Iranian Journal of Ichthyology. 2015; 2 (4):299-301.