مقاله کامل اثرات تغيير اقليم بر روي كيفيت آب سطحي و ارائه راهكارهاي مديريتي

اثرات تغییر اقلیم بر روی كیفیت آب سطحی و ارائه راهكارهای مدیریتی

چكیده

تغییر اقلیم یك پدیده پیچیده اتمسفری-اقیانوسی در مقیاس جهانی و دراز مدت است. هدف این مقاله ارائه یك تركیب از مطالعات میان رشته ای اخیر در مورد اثرات مهم و عمده تغییر اقلیم بر روی پارامترهای كیفیت آب است كه عموما برای آبهای سطحی (رودخانه‌ها و دریاچه‌ها)شرح داده میشود. پس از یك معرفی و توضیح كوتاه در مورد نقش عوامل مهم و اصلی(گرمایش و نتایج آن)كه اثرات تغییر اقلیم بر روی كیفیت آب را توصیف میكند، تمركز و توجه به اثرات تغییر اقلیم بر روی كیفیت مناب ع آب(رودخانه ها و دریاچه‌ها) كه مقادیر پارامترهای كیفیت آب را (پارامترهای فیزیكوشیمیایی، آلاینده های میكرو و پارامترهای بیولوژیكی با میكرو ارگانیسمهای پاتوژن، سیانوباكترها و شاخصهای كیفیت آب) تعدیل میكنند، مدنظر قرار میگیرند. نتیجه گیری اصلی كه میتوان گرفت این است كه روند تنزل كیفیت آب سطحی در زمینه تغییر اقلیم منجر به افزایش در موقعیت های خطر مرتبط با اثر بالقوه بهداشتی میشود. به ویژه با رشد موجودات هوازی دریاچه‌ها ورودخانه‌ها كیفیت منابع آب پایین آمده و هزینه‌های بالای تصفیه آب را به دنبال خواهد داشت.

كلمات كلیدی: تغییر اقلیم، كیفیت آب، گرمایش، پارامترهای فیزیكوشیمیایی، پارامترهای بیولوژیكی.

1-مقدمه

تغییر اقلیم با تغییرات اقلیمی تفاوت علمی دارا میباشد. تغییرات اقلیمی دورهای است و نوسانات و انحرافات پارامترهای اقلیمی از میانگین را بیان میكند و در دوره‌های زمانی مختلف میتواند اتفاق بیافتد ولی تغییر اقلیم نوسان كلی و گسترده در آب و هوای یك منطقه است كه در حال حاضر روند گرم شدن دمای كره زمین را بخشی از تغییر اقلیم قلمداد میكنند. یكی از بزرگترین چالشهای محیطی كه جهان امروز با آن روبروست افزایش دمای جهان است كه الگوهای آب و هوایی را تغییر میدهد. بالا آمدن سطح آب دریاها و تغییر در آستانه‌های آب و هوایی از پیامدهای تغییر اقلیم میباشد (Frederick, 1997 و Major) و (Herrington, 1996).

سیلها و خشك سالی ها اثرات مهم و عمده تغییر اقلیم بر روی موجودیت آب هستند. در كنار این اثرات كمی، كیفیت آب سطحی نیز به وسیله تغییر اقلیم تحت تاثیر قرار میگیرد. به عنوان مثال، این واضح و آشكار به نظر میرسد كه خشكسالی میتواند حداقل تغییراتی در كیفیت آب سطحی یا زیرزمینی ایجاد كند كه گاهی اوقات منجر به محدودیت ذخایر آبی می

شود. اگر عقب نشینی آب سطحی مستقیما به وسیله تنزل كیفیت آب تحت تاثیر قرار بگیرد، پمپ كردن چاه‌ها را میتوان به دلایل بهداشتی(كیفیت آب زیرزمینی) و به دلایل امنیتی (خطر سیل) قطع كرد. گرچه حتی اگر این واقعیتها به خوبی شناخته شده باشند، فعالیت‌های كمی توسط محققین تاكنون در مورد اثرات تغییر اقلیم بر روی تغییرات كیفیت آب منتشر شده است. در واقع تغییر اقلیم تنها عاملی نیست كه كیفیت آب را تحت تاثیر قرار میدهد. در كنار مفهوم جهانی تغییر كاربری اراضی، جنگل زدایی، پراكندگی و گسترش شهری و عایقبندی و ضدآب كردن منطقه نیز ممكن است منجر به تنزل كیفیت آب شود. ولی بیشتر، آلودگی آب مستقیما در ارتباط با فعالیت‌های شهری، صنعتی و كشاورزی انسانهاست و تغییر اقلیم میتواند منجر به تنزل كیفیت آب سطحی به عنوان یك نتیجه غیرمستقیم اینگونه فعالیت‌ها باشد.

هنگامی كه آلودگی با منبع نقطه ای در بسیاری از كشورها كاهش مییابد، اثرات تغییر اقلیم میتواند تمایل به افزایش دادن پراكنش آلودگی با رواناب شهری یا كشاورزی داشته باشد. دترمینان های (عوامل تعیین كننده) تغییر اقلیم كه كیفیت آب را تحت تاثیر قرار میدهد اساسا درجه حرارت هوای محیط و افزایش وقوع اتفاقات هیدرولوژیكی شدید میباشد. چرخه‌های خشكی- مرطوب شدن مجدد و افزایش تابش خورشید را نیز باید در نظر گرفت. اول از همه، درجه حرارت (به طوركلی) باید به عنوان فاكتور اصلی كه تقریبا همه تعادلهای فیزیك و شیمیایی و واكنش های بیولوژیكی را تحت تاثیر قرار میدهد مدنظر قرار گیرد. این مشخص است كه همه ثابتهای فیزیكوشیمیایی با درجه حرارت تغییر میكند و غالبا واكنشهای گرماگیر را افزایش میدهند. طبق رابطه Arrhenius، انرژی جنبشی یك واكنش شیمیایی خاص ممكن است برای افزایش درجه حرارتی به میزان 10 درجه سانتیگراد دو برابر شود. نتیجتا، چنین تغییرات یا اثرات مرتبط با آبی مورد توجه و تحت تاثیر پدیده‌های افزایش درجه حرارت آب مانند انحلال، حل شدن، تشكیل كمپلكس، تنزل، تبخیر و غیره میباشد. این پدیده به طور كلی منجر به افزایش غلظت مواد محلول در آب میشود ولی منجر به كاهش غلظت گازهای محلول نیز می شود. این نكته آخر با توجه به اكسیژن محلول در آب بسیار مهم است. در واقع، غلظت اشباع آن با افزایش 3 درجه سانتیگراد تقریبا 10 درصد كاهش مییابد. به یاد داشته باشید كه سناریوی IPCC هرچه باشد، درجه حرارت متوسط هوا باید طی قرن بیست و یكم بین 8/1 و 4 درجه سانتیگراد افزای ش یابد. علاوه بر این، تمایل به خشكی در تابستان به ویژه در نواحی زیر استوایی، عرضهای جغرافیایی كم و متوسط، در كنار افزایش حوادث و اتفاقات شدید در كل مورد انتظار است(Mimikou و همكاران، 2000) و (Wilby و همكاران، 2006).

سیل ها و خشكسالیها نیز كیفیت آب را با اثرات مستقیم ترقیق یا تغلیظ مواد محلول تغییر میدهند. برای رودخانه‌هایی با سرعت جریان كم، اثر مهم بر روی كیفیت آب مانند افزایش درجه حرارت، افزایش غلظت مواد محلول در آب ولی كاهش غلظت اكسیژن محلول است. یك اثر مثبت لازم و ملزوم كاهش غلظت برخی از آلاینده‌ها به دلیل سرعت كم آب است (جذب مواد مغذی توسط گیاهان آبزی و جذب و تشكیل كمپلكس از فلزات سنگین بر روی مواد معلق و ته نشینی). این پدیده‌ها از این به بعد با جزئیات بیان میشوند. برای بارشهای سنگین و شرایط هیدرولوژیكی شدید، جابجایی مواد جامد و رواناب نتایج اصلی هستند. برای كشورهای در منطقه معتدل، تغییر اقلیم تعداد روزهای بارانی را كاهش خواهد داد ولی حجم میانگین بارش را افزایش میدهد. در نتیجه، چرخه‌های خشكی-مرطوب شدن مجدد میتواند كیفیت آب را تحت تاثیر قرار دهد زیرا این تجزیه و شستن مواد آلی با جریان سریع به رودها را تشدید میكند. افزایش تابش خورشید همچنین میتواند كیفیت آب و به ویژه ویژگیهای مواد آلی طبیعی در سیستمهای آب شیرین را به وسیله گرم كردن و تابش ماورائبنفش(UVB) تغییر دهد. تبدیل نوری (phototransformation) باید هنگام ارزیابی احتمال ایجاد محصولات ناشی از تبدیلUV از آلاینده‌های میكرو آلی مانند تركیبات دارویی به طور جدی مدنظر قرار گیرد. بسیاری از مقالات، تركیبات دارویی را به عنوان مواد واكنش زا در برابر نور درنظر میگیرند(Delpla)،(Mujumdar, 2008 و همكاران، 2009) و (Hyungpark, 2010). هدف این مقاله بررسی اثرات مهم و عمده بر روی پارامترهای كیفیت آب است كه عموما برای آب سطحی- (رودخانه‌ها و دریاچه‌ها) شرح داده میشود و نیز بررسی اثرات مورد انتظار بر روی تولید آب آشامیدنی میباشد.

2- اثرات بر روی پارامترهای كیفیت آب

پارامترهای كیفیت آب را میتوان طبق موارد زیر طبقه بندی كرد: 1) پارامترهای اساسی فیزی كوشیمیایی (درجه حرارت،pH، اكسیژن محلول، مواد آلی محلول) و مواد مغذی 2) آلاینده‌های میكرو (معدنی و آلی) شامل فلزات، آفت كشها وتركیبات دارویی 3) پارامترهای بیولوژیكی با میكروارگانیسم های پاتوژن، سیانوباكترها و شاخص های كیفیت آب.

.(Herrington, 1996)

2-1 پارامترهای اصلی

افزایش در درجه حرارت های آب سطحی (2/0 تا 2 درجه سانتیگراد) از دهه 1960 در اروپا، امریكای شمالی و آس یا بیشتر به دلیل گرمایش اتمسفری در رابطه با افزایش تابش خورشید مشا هده شد. در رودخانه های اروپا، یك افزا یش متوسط در حدود 2 درجه سانتیگراد در درجهحرارت آب را به ترتیب در رودهای راین (Rhine) و موس (Meuse) بعد از خشكسالی شدید 2003 با یك افزایش در pH و یك كاهش در حلالیت اكسیژن محلول (DO) كه نشان دهنده حلالیت كمتر اكسیژن محلول تحت درجه حرارت های بالاتر آب است، مشاهده كردند. كاهش در اكسیژن محلول میتواند به افزایش در جذب اكسیژن محلول ماده آلی قابل تجزیه زیستی به وسیله میكروارگانیسمها (كه مرتبط با افزایش در كربن آلی محلول (DOC) است) نیز مربوط باشد. در مطالعه مشابه در رابطه با كیفیت آب سطحی در رودخانه Mekong، همبستگی های قابل توجه منفی بین ته نشینی و اكسیژن محلول، PH و قابلیت هدایت (از 2/0 تا 9/0) مشاهده شد. در دریاچه‌های زیادی در اروپا و امریكای شمالی، دوره لایه بندی 2-3 هفته طول داشته است و درجه حرارت آب از 2/0 به 5/1 درجه سانتیگراد افزایش یافته است كه دارای اثر بر روی لایه بندی حرارتی و هیدرودینامیك دریاچه‌ها میباشد.

مدلهای كامپیوتری افزایشی در حدود 2 درجه سانتیگراد تا سال 2070 در دریاچه‌های اروپا پیش بینی میكنند، گرچه این افزایش بستگی به ویژگی های دریاچه و فصل نیز خواهد داشت. اثبات شده است كه دریاچه‌های سطحی در برابر تغییر اقلیم بیشتر آسیب پذیر هستند. درجه حرارتهای آب دارای اثر بر روی فرایندهای داخلی دریاچه مانند پخش و انتشار، معدنی شدن و اختلاط عمودی میباشند. زمان ماند دریاچه‌ها احتمالا در تابستان در 2050 برای دریاچه‌هایی با زمان ماندهای کم 92 درصد افزایش مییابد. همچنین، پیشبینی شده است كه به ویژه دریاچه‌های سطحی افزایش درجه حرارتی را در اپی لیمنیون و هیپولیمنیون در طول تابستان تجربه خواهند كرد، هرچند دریاچه‌های مصنوعی حتی واكنشهای  مستقیم تریبه تغییرات آب نشان میدهند. با این وجود، عمیقترین دریاچه‌ها به گرمایش اقل یم در ی ك دوره طولان ی از زمان بیشترحساس هستند و این به دلیل ظرفیت ذخیره حرارتی بیشتر آنها است و نتیجتا بالاتر ین درجه حرارتها د ر زمستان رانشان میدهند. یك افزایش در درجه حرارت آب همچنین دارای اثر بر روی فرایندهای شیمیایی دریاچه‌ها با افزایش در pH و ایجاد قلیاییت بالاتر در دریاچه میباشد. اثرات افزایش پیشبینی شده در ته نشینی ها در آب در آبهای دریاچه‌ها به اندازه دریاچه بستگی دارد. دریاچه‌های كوچك با زمان ماندهای كوتاه به ویژه به تغییر در بارندگیها حساس هستند.

2–2 ماده آلی محلول

ماده آلی محلول ((DOM كاركرد اكوسیستمهای آبی را از طریق اثر آن بر روی اسیدیته، انتقال عناصر كمیاب، جذب نور وانرژی و ذخیره غذایی تحت تاثیر قرار میدهد. منبع اصلی ماده آلی محلول (DOM) در آبهای سطحی آبشویی خاك است. از این گذشته، روابط مكانی مثبت بین بیرون بردن (صادرات) كربن آلی محلول (DOC) و اراضی تالابی مانند پیتزارها نشان داده شده است. از دهه 1980، مطالعات گوناگونی نشان دادهاند كه كربن آل ی محلول (DOC) به طور قابل توجهی در اروپای شمالی، اروپای مركزی و امریكای شمالی افزایش یافته است. عوامل بالقوه بسیاری (درجه حرارت هوا، افزایش در شدت بارش، افزایش در دی اكسید كربن (CO2) اتمسفری و كاهش در ته نشست اسید) برای توصیف و تشریح ای ن روندهادر كربن آلی محلول ارائه شدند، گرچه هیچ گونه آمار علمی برای آن وجود

فایل : 16 صفحه

فرمت : Word