اثر سد زاینده رود بر کیفیت آب و غنای درشت بی مهرگان کفزی رودخانه زاینده رود

اثر سد زاینده رود بر کیفیت آب و غنای درشت بی مهرگان کفزی رودخانه زاینده رود
رودخانه ­ها به عنوان یکی از مهم­ترین منابع آبی، نسبت به فعالت­های انسانی بسیار آسیب­پذیر هستند. ایجاد مخازن و سدها یکی از قدیمی­ترین اشکال دخالت انسان در اکوسیستم­های آبی است. سدها با وجود مزایای زیاد (تولید انرژی برق­آبی، کنترل سیلاب و تنظیم سطح آب) پتانسیل تغییر جمعیت موجودات آبزی را نیز دارند. احداث سدها تغییرات مهمی را در رژیم جریان، حمل و انتقال ذرات معلق، مورفولوژی رودخانه، درجه حرارت آب و شرایط شیمیایی به خصوص در پایین دست رودخانه­ها ایجاد می­کنند. درشت بی­مهرگان کفزی تحت تأثیر تغییرات ایجاد شده در زیستگاه قرار می­گیرند. اثر سدها بر جوامع بی­مهرگان کفزی به خاطر نقشی که در عملکرد اکوسیستم رودخانه­ای ایفا می­کنند، بسیار مهم است. رودخانه زاینده رود یکی ازبزرگترین رودخانه­های ایران و مهم­ترین رودخانه جاری درفلات مرکزی ایران است که رژیم جریان آن تحت تاثیر سد زاینده رود قرار دارد. به منظور ارزیابی اثر اکولوژیکی ناشی از احداث سد زاینده رود بر جوامع زیستی و کیفیت آب رودخانه زاینده رود، تعداد 6 ایستگاه (ایستگاه­های خرسونک و اورگان قبل از سد، ایستگاه چادگان درفاصله نزدیک زیردست سد و ایستگاه­های حجت آباد، مارکده و هوره در پایین­دست سد) انتخاب و وضعیت کیفی آب و کفزیان رودخانه به روش کمی از تیر ماه 1392 تا خرداد 1393 مورد بررسی قرار گرفت. نمونه برداری از آب و کفزیان رودخانه در هر ایستگاه با 3 تکرار و در تناوب­های زمانی 45 روزه ( هر فصل دو بار) انجام شد. پارامترهای دما، اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، BOD5، COD، EC و pH نمونه­های آب به روش استاندارد اندازه گیری شد. شاخص­های زیستی شامل غنای تاکسونی، BMWP و ASPT و همچنین شاخص­های تنوع شانون، سیمپسون و مارگالف برای جوامع کفزی محاسبه شد. نتایج حاصل در مجموع نشان داد که خصوصیات فیزیکی وشیمیایی آب رودخانه (به جز دما) بین مناطق بالادست و پایین­دست تحت تاثیر ساختار سد نبوده و بیشتر متاثر از تغییرات فصلی است. همچنین شاخص­های تنوع شامل غناء، شاخص­های تنوع شانون، مارگالف و سیمپسون کاهش معنی داری را به خصوص در ایستگاه زیردست سد و کاهش قابل توجهی را در ایستگاه های پایین­دست سد نشان دادند که می­تواند تحت تاثیر سازه سد باشد. تراکم بسیاری از خانواده­های کفزیان در ایستگاه سد کاهش قابل توجهی را نشان داد. در ایستگاه­های پایین­دست سد نیز علاوه بر کاهش تراکم، نوع موجودات نیز تغییر کرده و با نمونه­های سازگار با شرایط جدید جایگزین شدند. همچنین شاخص­های زیستی BMWP و ASPT به ترتیب وضعیت کیفی آب را در ایستگاه زیر دست سد مشابه آب­های آلوده و مشکوک به آلودگی تا آلودگی متوسط احتمالی نشان داد. این افت کیفیت ناشی از آلودگی­های آلی نبوده و بیشتر در اثر تغییر در تراکم و تنوع خانواده­های کفزیان حاصل شده است.

کلمات کلیدی: سد، زاینده­رود، شاخص­های زیستی، درشت بی­مهرگان کفزی، کیفیت آب.

فهرست مطالب
فهرست مطالب………………………………………………….. هشت

فهرست اشکال…………………………………………………………………… ده

فهرست جداول……………………………………………………………….. یازده

فهرست پیوست­ها…………………………………………………………………… دوازده

چکیده……………………………………………………………. 1

فصل اول: مقدمه

مقدمه……………………………………………………………………………… 2

فصل دوم: تعاریف و مرور منابع

2-1 اثر سد بر کیفیت آب………………………………………………………………………………. 7

2-2 پیامدهای اکولوژیک سدها………………………………………………………………………………. 9

2-3 تأثیر سد بر تنوع ژنتیکی آبزیان……………………………………………………………….. 11

2-4 اثرات فیزیکی احداث سدها………………………………………………………………………….. 11

2-5 پارامترهای کیفی آب…………………………………………………………………………………… 13

2-5-1 دما………………………………………………………………………………….. 13

2-5-2 اکسیژن محلول آب……………………………………………………………………………………….. 13

2-5-3 اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD5)…………………………………………………………………………. 14

2-5-4 اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)………………………………………………………………………….. 14

2-5-5 نیترات……………………………………………………………………………………………… 15

2-5-6 pH……………………………………………………..15

2-5-7 هدایت الکتریکی……………………………………………………………………………. 15

2-5-8 فسفات……………………………………………………………………….16

2-6 استفاده از بی­مهرگان درشت کفزی جهت بررسی وضعیت کیفی آب رودخانه­ها ………………………………………… 16

2-7 شاخص­های تنوع………………………………………………………………………………………………………… 19

2-7-1 شاخص تنوع شانون- وینر……………………………………………………………………………… 20

2-7-2 شاخص تنوع سیپمسون………………………………………………………………………………………… 20

2-7-3 شاخص تنوع مارگالف…………………………………………………………………………… 21

2-7-4 غنای آرایه­ها………………………………………………………………………………………….. 21

2-8 شاخص­های زیستی………………………………………………………………………………………. 21

2-8-1 شاخص زیستی BMWP……………………………………………………………………….. 22

2-9 سابقه و اهمیت تحقیق در جهان………………………………………………………………….. 24

2-10 سابقه و اهمیت تحقیق در ایران……………………………………………………………………………….. 26

2-11 معرفی رودخانه­ی زاینده رود………………………………………………………………….. 27

2-12 معرفی دریاچه­ی سد زاینده رود………………………………………………………………………. 27

فصل سوم: مواد و روش­ها

3-1 انتخاب ایستگاه­های نمونه برداری…………………………………………………………………………… 29

3-2 روش نمونه برداری…………………………………………………………………………………. 31

3-2-1 نمونه برداری از آب……………………………………………………………………………………….. 31

3-2-2 نمونه برداری از کفزیان رودخانه……………………………………………………………………… 31

3-3 اندازه گیری فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی آب……………………………………………………………………………… 31

3-4 شناسایی نمونه­های بی­مهرگان کفزی …………………………………………………………………………………. 32

3-5 تحلیل داده­ها ……………………………………………………………………………………………………………. 32

3-5-1 محاسبه­ی شاخص­های غنا و تنوع درشت بی­مهرگان کفزی…………………………………………………. 32

3-5-2 شاخص­های زیستی BMWP و ASPT………………………………………………………………………. 32

3-5-3 بررسی روند تغییرات زمانی و مکانی داده­ها…………………………………………………………. 32

3-5-4 بررسی همبستگی بین داده­ها…………………………………………………………………………………….. 33

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1 بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی پارامترهای کیفی آب رودخانه……………………………………………….. 34

4-1-1 دمای آب………………………………………………………………………………………. 34

4-1-2 اکسیژن محلول…………………………36

4-1-3 BOD5…………………………………………………………………………………….. 36

4-1-4 COD………………………………………………………………………….. 38

4-1-5 نیترات………………………….38

4-1-6 pH…………………………………………………………………………. 39

4-1-7 هدایت الکتریکی………………………………………………………………………….. 40

4-1-8 فسفات………………………………………………………………………………………….. 41

4-2 بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی شاخص­های غنا و تنوع درشت بی­مهرگان کفزی…………………………… 42

4-2-1 تعداد خانواده……………………………………………………………………………….. 42

4-2-2 شاخص تنوع شانون……………………………………………………………….. 44

4-2-3 شاخص تنوع مارگالف………………………………………………………………….. 45

4-2-4 شاخص تنوع سیمپسون……………………………………………….. 4۵

4-3 بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی شاخص­های زیستی…………………………………….. 46

4-3-1 شاخص BMWP……………………………………………………….. 46

4-3-2 شاخص ASPT………………………………………………………………… 47

4-4 همبستگی بین داده­ ها………………………………………………………………………………. 48

4-4-1 همبستگی بین پارامترهای کیفی آب رودخانه…………………………………………………….. 48

4-4-2 همبستگی بین پارامترهای کیفی آب و شاخص­های محاسبه شده…………………………………… 48

4-4-3 همبستگی بین شاخص­های محاسبه شده…………………………………………………….. 49

فصل پنجم: بحث و نتیجه ­گیری

5-1 نتیجه گیری…………………………………………………………………………………… 52

5-2 پیشنهادات…………………………………………………………………………………54

منابع…………………..55

فهرست اشکال

شکل 3-1 موقیت ایستگاه­های نمونه برداری………………………………………………………………… 30

شکل 3-2 نمونه­ای از نمودار باکس- ویسکرپلات………………………………………………… 33

شکل4-1 تغییرات دمای آب رودخانه در ایستگاه­های مورد مطالعه در فصول مختلف ………………………………….. 35

شکل4-2 تغییرات میزان اکسیژن محلول آب رودخانه در ایستگاه­های مورد مطالعه در فصول مختلف ………………………. 36

شکل 4-3 تغییرات میزان BOD5 درماه­های مختلف …………………………………………………………… 37

شکل 4-4 تغییرات میزان BOD5 در ایستگاه­های نمونه برداری ……………………………………………….. 37

شکل 4-5 تغییرات COD در ایستگاه­های نمونه برداری در فصول مختلف سال ………………………………… 38

شکل 4-6 تغییرات نیترات در ایستگاه­های نمونه برداری در فصول مختلف سال ………………………………………… 39

شکل 4-7 تغییراتpHدر ایستگاه­های نمونه برداری در فصول مختلف سال …………………………………………. 40

شکل 4-8 تغییرات هدایت الکتریکی در ایستگاه­های نمونه برداری در فصول مختلف سال ………………………….. 41

شکل 4-9 تغییرات فسفات در ایستگاه­های نمونه برداری در فصول مختلف سال …………………………………………. 41

شکل 4-10 روند تغییرات تعداد خانواده­های بی­مهرگان درشت کفزی در ایستگاه­های نمونه برداری …………………………………… 43

شکل 4-11 درصد فراوانی راسته­های Ephemeroptera و Trichoptera در ایستگاه­های نمونه برداری ……………………… 44

شکل 4-12 نسبت نمونه­های حساس بی مهرگان کفزی به شیرونومیده در ایستگاه­های نمونه برداری …………………………… 44

شکل 4-13 تغییرات شاخص تنوع شانون در ایستگاه­های نمونه برداری …………………………………………………….. 45

شکل 4-14 تغییرات شاخص تنوع مارگالف در ایستگاه­های نمونه برداری ………………………………………………………. 45

شکل 4-15 تغییرات شاخص تنوع سیمپسون در ایستگاه­های نمونه برداری ………………………………………… 46

شکل 4-16 تغییرات شاخص زیستی BMWP در ایستگاه­های نمونه برداری ……………………………………………. 47

شکل 4-17 تغییرات شاخص ASPT در ایستگاه­های نمونه برداری ………………………………………………………. 48

فهرست جداول

جدول2-1 طبقه بندی کیفیت آب بر اساس شاخص شانون- وینر ………………………………………………….. 20

جدول2-2 طبقه بندی کیفی آب بر اساس امتیاز کلی شاخصBMWP ………………………………………… 23

جدول 2-3 گروه بندی بر اساس ASPT……………………………………………………………… 23

جدول 3-1 موقعیت جغرافیایی ایستگاه­های نمونه برداری ………………………… 30

جدول 4-1 ضرایب همبستگی پیرسون بین پارامترهای کیفی آب ……………………………………… 49

جدول 4-2 ضرایب همبستگی پیرسون بین شاخص­های محاسبه شده و پارامترهای کیفی آب ……………………… 50

جدول 4-3 ضرایب همبستگی پیرسون بین شاخص­های محاسبه شده ………………………………. 51

فهرست پیوست­ها

پیوست۱

جدول 1-1 استاندارد خروجی فاضلاب­ها ……………………………………………………………….. 60

جدول 1-2 استاندارد کمیسیون اروپایی برای آب­های مورد استفاده در تولید آب­های آشامیدنی ………………………………… 62

پیوست2

جدول 2-1 آمار ماهیانه ی دبی ایستگاه های هیدرومتری سازمان آب منطقه ای در زمان نمونه برداری …………………….. 64

جدول 2-2 آمار دبی ایستگاه های هیدرومتری سازمان آب منطقه ای در زمان نمونه برداری ……………………………… 64

شکل 2-1 نمودار بارندگی ماهیانه در ایستگاه هواشناسی کوهرنگ در استان چهارمحال و بختیاری ………………………….. 65

شکل 2-2 نمودار بارندگی ماهیانه در ایستگاه هواشناسی سامان در استان چهارمحال و بختیاری ………………………………. 65

پیوست3

جدول 3-1 امتیازهای هر خانواده در سیستم BMWP ………………………………………………………………… 66

جدول 3-2 معرفی گونه­های شناسایی شده در ایستگاه­های نمونه برداری ………………………………………………….. 69

جدول3-3 تراکم و فراوانی نمونه­های شناسایی شده در تاریخ 22 تیرماه 1392…………………………………………………. 70

جدول 3-4 تراکم و فراوانی نمونه­های شناسایی شده در تاریخ 2 شهریور ماه 1392………………………………………….. 71

جدول 3-5 تراکم و درصد فراوانی نمونه­های شناسایی شده در تاریخ 20 مهر ماه ۱۳۹۲………………………………………. 72

جدول 3-6 تراکم و درصد فراوانی نمونه­های شناسایی شده در تاریخ 5 آذر ماه 1392 ………………………………………… 73

جدول 3-7 تراکم و درصد فراوانی نمونه­های شناسایی شده در تاریخ 20 دی ماه ۱۳۹۲……………………………………. 74

جدول 3-8 تراکم و درصد فراوانی نمونه­های شناسایی شده در تاریخ 3 اسفند 1392……………………………………………. 75

جدول 3-9 تراکم و درصد فراوانی نمونه­های شناسایی شده در تاریخ 23 فروردین 1393……………………………………….. 76

جدول 3-10 تراکم و درصد فراوانی نمونه­های شناسایی شده در تاریخ 10 خرداد 1393 ………………………………… 77

شکل 3-1 نمودار میانگین میزان BOD اندازه گیری شده در ایستگاه­های مورد مطالعه در فصول مختلف ……………. 78

شکل 3-2 نمودار میانگین میزان شاخص تنوع شانون محاسبه شده در ایستگاه­های مورد مطالعه در فصول مختلف ………… 78

شکل 3-3 نمودارمیانگین میزان شاخص تنوع سیمپسون محاسبه شده در ایستگاههای مورد مطالعه در فصول مختلف