بررسی تأثیر پساب استخرهای پرورش ماهی بر کاهش کیفیت آب رودخانه قزل اوزن

مستخرج از پایان نامه

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره بیست و چهارم، شماره دو، اردیبهشت ماه 1401(273-284)

بررسی تأثیر پساب استخرهای پرورش ماهی بر کاهش کیفیت آب رودخانه قزل اوزن

علی افشاری [1] ^*

a.afshari88@gmail.com

پریسا علمداری[2]

احمد گلچین[3]

محمدصادق عسکری[4]

چکیده

زمینه و هدف: با عنایت به اهمیت تولید و مصرف ماهی در زنجیره غذایی انسان و امنیت غذایی بشر و از طرف دیگر تأثیرات سوء احتمالی پساب استخرهای پرورش ماهی بر کیفیت آب های رودخانه؛ پژوهش حاضر با در نظر گرفتن تأثیر پساب مزارع پرورش­ماهی بر کیفیت آب رودخانه، با مطالعه موردی بر مزارع پرورش­ماهی حاشیه رودخانه قزل­اوزن بزرگ (از کوه­های چهل­چشمه استان کردستان تا سد منجیل یا سفیدرود) انجام گرفت.

روش بررسی: شناسایی مزارع پرورش­ماهی بر اساس پیمایش میدانی در طول رودخانه انجام گرفت. نمونه­برداری از عمق 10 - 0 سانتی­متری از سطح آب در فصل تابستان (سال 1396) با تعداد 5 نمونه در حدود فاصله 500 متری قبل از استخرها (کنترل) که تحت تأثیر فعالیت­های پرورش­ماهی قرار نداشت و تعداد 5 نمونه در حدود فاصله 150-100 متر بعد از استخرها (که پساب مزارع پرورش­ماهی وارد رودخانه شده است)، انجام گرفت. نمونه­برداری و آنالیز پارامترهای فیزیکوشیمیایی از قبیل دما، pH، هدایت­الکتریکی (EC)، نیترات (NO₃)، فسفات (PO₄)، اکسیژن­محلول (DO) و اکسیژن­موردنیازشیمیایی (COD) مطابق با دستورالعمل­های موجود در کتاب استاندارد متد (Standard Methods) صورت پذیرفته است.

یافته­ها: نتایج نشان داد میانگین مقادیر پارامترها در ایستگاه­های ورودی و خروجی به ترتیب برای اسیدیته برابر 24/7 و 21/7، هدایت­الکتریکی برابر 6/2250 و 8/2282 دسی­زیمنس­برمتر، اکسیژن­محلول برابر 41/7 و 94/6 میلی­گرم بر لیتر، اکسیژن­مورد نیاز شیمیایی برابر 94/24 و 63/29 میلی­گرم بر لیتر، دما برابر 8/14 و 5/15 درجه سانتی­گراد، نیترات برابر 1/4 و 9/5 میلی­گرم بر لیتر و فسفات برابر 1/1 و 84/1 میلی­گرم بر لیتر به­دست آمد.

بحث و نتیجه­گیری: به صورت کلی روند پارامترهای اسیدیته و اکسیژن­محلول کاهشی و پارامترهای هدایت­الکتریکی، اکسیژن­مورد نیاز شیمیایی، دما، نیترات و فسفات افزایشی مشاهده شد.

واژه­های کلیدی: آبزی پروری، استخر، امنیت غذایی، مدیریت منابع آبی.

Investigating the effect of fish ponds on water quality of Ghezel Ozan river

Ali Afshari [5] ^*

a.afshari88@gmail.com

Parisa Alamdari[6]

Ahmad Golchin [7]

Mohamad Sadegh Askari [8]

Abstract

Background and Objective: Considering the importance of fish production and consumption in the human food chain and human food security, and on the other hand, the possible adverse effects of fish pond effluents on river water quality; the present study was carried out by considering the effect of fish farm effluents on river water quality, with a case study on fish farms along the Great Ghezel Ozan river (from Chehelcheshmeh mountains of Kurdistan province to Manjil or Sefidrood dam).

Material and Methods: Fish farms were identified based on field surveys along the river. Sampling from a depth of 0 – 10 cm from the water surface in summer (2017) With 5 samples about 500 meters before the pools (control) that were not affected by fish farming activities and 5 samples in approximately100 – 150 meters after the pools (where the effluents of fish farms entered the river) was done. Sampling and analysis of physicochemical parameters such as temperature, pH, electrical conductivity (EC), Nitrate (NO₃), Phosphate (PO₄), Dissolved oxygen (DO) and Chemical oxygen demand (COD), according to the instructions in the standard methods book was done.

Findings: The results indicated that the average values of the parameters in the input and output stations, respectively for pH (7.24 – 7.21), EC (2250.6 – 2282.8 dS/m), DO (7.41 – 6.94 mg/L), COD (24.94 – 29.63 mg/L), Temp (14.8 – 15.5 °C), NO₃ (4.1 – 5.9 mg/L), PO₄ (1.1 – 1.84 mg/L) was obtained.

Discussion and Conclusion: In general, the process of acidity and oxygen parameters of the solution decreased, and the parameters of electrical conductivity, oxygen demand, chemical temperature, temperature, nitrate and phosphate, increased.

Keywords: Pool, Aquaculture, Water resource management, Food security.

مقدمه

اطلاع از وضعیت کیفی آب­های سطحی این امکان را فراهم می­سازد تا ضمن استفاده از آن در موارد مختلف، شیوه­هایی اتخاذ شود تا کمترین آسیب به این منبع وارد شود. بررسی کیفیت آب یک رودخانه می­تواند اولین و یا شاید مهمترین گام در اعمال یک مدیریت صحیح کیفی به منظور رفع مشکل آلودگی آن باشد، چرا که دیدگاه فرد را نسبت به روند و چگونگی تغییرات آلودگی در هر زمان و مکان و شرایط خاص روشن می­نماید (1). باید توجه داشت که عوامل دیگری از جمله نوع کاربری آب رودخانه نیز بر کیفیت آب مؤثر بوده و نمی­توان تأثیر آنها را در ارزیابی کیفی آب نادیده گرفت (2). تخریب مراتع و جنگل­ها در مناطق بالادست رودخانه­ای، با هر ریزش جوی باعث فرسایش خاک و در نهایت گل­آلودگی و تغییر رنگ آب رودخانه شده و علاوه بر اختلالات به وجود آمده در جذب مواد غذایی، باعث به خطر افتادن زندگی آبزیان خواهد شد. این ذرات معلق به همراه آلودگی­های مختلف وارد آب­ها می­شوند و نه تنها از نظر زیستی بلکه از نظر فیزیکی نیز می­توانند سلامت آبزیان را به خطر اندازند (3).

آبزی­پروری در کشورهای در حال توسعه، ابزار مهمی برای ارتقای رشد اقتصادی به دلیل ایجاد شغل و کسب و کار درآمد است، بنابراین به منظور جبران اثرات منفی محیط زیستی آبزی­پروری باید به روش­های تولید و پیامدهای محیطی آن توجه کرد (4). فعالیت­های آبزی­پروری با برخی تأثیرات محیط زیستی همراه است که برخی از آنها شامل: غنی­شدن آب از مواد مغذی (به ازای تولید هر تن ماهی حدود نیم تن ماده جامد قابل رسوب تولید خواهد شد)، آلوده شدن محیط به داروها و ضد عفونی­کنده­ها و آسیب به جمعیت ماهیان و دیگر جانوران آبزی می­باشد. از جمله مهمترین ترکیبات آلاینده پساب مزارع پرورش قزل­آلا که تأثیرات مخرب بر بوم­سازگان رودخانه دارد، می­توان به مواد مغذی (به ویژه ازت و فسفر)، مواد جامد معلق، عوامل بیماری­زا و باقی­مانده­های شیمیایی اشاره نمود (5). میزان تولید ماهی و مدیریت اعمال شده در یک کارگاه، دبی آب و ظرفیت خود پالایی بدنه آبی دریافت کننده پساب از عوامل مهم در تعیین مقدار بار آلودگی پساب و میزان تأثیر آن بر کیفیت آب هستند (2). افزایش تولید ماهی منجر به مصرف بیشتر غذا و مواد شیمیایی شده (مواد ضدعفونی کننده، دارو و نمک)، در نتیجه مواد دفعی افزایش می­یابد. البته با توجه به گونه، سن و اندازه ماهی و تراکم ماهی­ها در استخر، میزان مواد آلاینده تولید شده و تأثیر آن بر اکوسیستم­های نهرها متفاوت می­باشد (4). میزان جذب مواد مغذی در محیط به عمق آب، توپوگرافی منطقه و شدت جریان بستگی دارد (5). پساب مزارع پرورش­ماهی قزل­آلا به طور عمده شامل سه دسته مواد آلاینده می­باشد: دسته اول، مواد جامد معلق (بقایای غذا و مدفوع ماهی)؛ دسته دوم، مواد محلولی که توسط ماهی به محیط آزاد می­شود که بیشتر شامل کربن آلی و ترکیبات ازته محلول (آمونیوم و اوره) است و دسته سوم، مواد شیمیایی باقی­مانده از درمان­های دارویی، قارچ­کش و انواع آنتی­بیوتیک­هاست. دو دسته اول باعث اختلالات شیمیایی آب، ناشی از فرآیندهای تجزیه مواد می­گردند که مهمترین آنها، تغییرات pH و نوسانات شدید اکسیژن محلول می­شوند (4). مزارع پرورش ماهیان، این مزارع مواد زاید خود را بدون هیچگونه فرآیند بهبود و تصفیه وارد اکوسیستم­های آبی می­کنند. با توجه به این­که به ازای هر تن تولید ماهی، 300-150 کیلوگرم مواد غذایی مصرف نشده و 300-250 کیلوگرم مدفوع به آب وارد می­گردد. تخلیه پساب­ها و مواد مغذی از طریق سیستم­های آبزی­پروری و مراکز پرورش­ماهی به محیط زیست باعث می­شود تا تأثیر منفی بر روی کیفیت آب گذارده شود (4). پساب خروجی از سیستم­های آبزی­پروری ممکن است باعث تغییراتی در اکوسیستم­های دریافت کننده پساب شود. البته سهم آثار زیست محیطی آبزی­پروری در جهان در مقایسه با دیگر فعالیت­های بشر مانند کشاورزی، صنعت، مسکن­سازی و غیره اندک است (2). پساب آبزی­پروری با افزایش غلظت مواد جامد معلق و مواد آلی محلول، کاهش سطح اکسیژن محلول در آب و ایجاد حالت بی­هوازی، افزایش غلظت نیترات و فسفات، افزایش غلظت مواد سمی مانند آمونیاک، معمولاً کاهش غنای گونه­ای و تنوع جوامع زیستی و افزایش فراوانی و غالبیت موجودات مقاوم به آلودگی و تغییر ساختار جامعه زیستی را به دنبال دارد. افزایش مواد آلی در نتیجه کاهش شدید اکسیژن بستر، آثار منفی بر ساختار ماکروبنتوزها دارد (2). آلاینده­های موجود در پساب در دراز مدت باعث کاهش کیفیت آب و محیط زیست بستر در محل­های خروجی پساب و رودخانه می­شود (2). اگر کارگاه­های تأسیس شده در فواصل بسیار کوتاه پساب خروجی را بدون هرگونه سیستم تصفیه به رودخانه رها سازند، این امر می­تواند به افت شدید کیفیت آب منجر گردد (5).

میررسولی و همکاران (1392) گزارش دادند که مزارع پرورش­ماهی تأثیر معنی­داری روی غلظت مقادیر نیترات، نیتریت، فسفات و EC داشت که در ایستگاه­های پایین­دست این تأثیر بیشتر بود و غلظت فسفات و نیترات از حد استاندارد بالاتر بود، اما تغییرات در غلظت پارامترهای pH و اکسیژن محلول در طول مدت بررسی معنی­دار نبود (4). کاهش کیفیت آب ایستگاه­های پایین­دست رودخانه را می­توان به ورود پساب­های صنعتی و شهری و همچنین تخلیه موردی فاضلاب­های خانگی در آن بخش از رودخانه مربوط دانست (2). تخلیه فاضلاب­های خانگی، صنعتی، فضولات حیوانی، زباله­های شهری و روستایی، آلودگی­های ناشی از فعالیت­های کشاورزی از دلایل عمده کاهش کیفیت آب رودخانه در ایستگاه­های پایین­دست نسبت به ایستگاه­های بالادست به شمار می­آیند (1). سرخوش و همکاران (1396) گزارش کردند که در خروجی پساب مزرعه پرورش­ماهی میزان فاکتورهای سولفات، فسفات، نیتریت، نیترات، سختی کل، دما و pH افزایش و میزان اکسیژن کاهش یافت. همچنین ایستگاهی که بلافاصله بعد از مزرعه قرار دارد، آلودگی بیشتری نسبت به ایستگاه­های قبلی داشته و با افزایش فاصله از مزرعه، رودخانه دارای روند خودپالایی شده و درجه آلودگی آب کاهش می­یابد و در نهایت در طبقه با کیفیت بالاتر قرار می­گیرند (1). سبحان اردکانی و همکاران (1393) گزارش دادند که بین میانگین غلظت پارامترهای نیتریت و COD در ایستگاه­ها اختلاف معنی­دار وجود دارد. همچنین کمینه و بیشینه میانگین غلظت نیتریت به ترتیب با 001/0 ±004/0 و 01/0 ±049/0 میلی­گرم در لیتر و کمینه و بیشینه میانگین غلظت COD به ترتیب با 20/1 ±00/8 و 33/5 ±67/27 میلی­گرم در لیتر می­باشد. نتایج مقایسه غلظت پارامترهای کیفی آب بین ماه­های مختلف نمونه­برداری نیز بیانگر وجود اختلافی معنی­دار بین میانگین غلظت همه پارامترهای مورد ارزیابی بود. ایشان به صورت کلی اشاره کردند که رودخانه مورد مطالعه در حال حاضر توان خودپالایی آلاینده­ها را دارد، ولی با افزایش تعداد کارگاه­های تکثیر و پرورش ماهی و همچنین عدم نظارت بر منابع آلاینده ورودی، در آینده­ای نزدیک با معضلات جدی به ویژه بروز پدیده تغذیه­گرایی مواجه خواهد شد (5). واردی و همکاران (1384) با بررسی چند رودخانه در مازندران مقدار درجه حرارت آب رودخانه­ها را بین 18 درجه سانتی­گراد (ماه فروردین) تا 32 درجه سانتی­گراد (ماه مرداد) که افزایش دمای آب در این زمان با کاهش اکسیژن محلول رودخانه­ها همراه بوده است، اکسیژن محلول را بین 4/3 (خرداد ماه) و 5/13 میلی­گرم بر لیتر (تیر ماه)، میانگین اکسیژن مورد نیاز زیستی[9] را 28/3 میلی­گرم بر لیتر، اسیدیته[10] را به رغم کاهش آب و افزایش غلظت آلاینده­ها بین 93/8 (ماه خرداد) و 61/7 (ماه مرداد) گزارش کردند (3).

رودخانه قزل­اوزن یکی از حوضه­های آبریز مهم ایران است که از لحاظ اقتصادی و اجتماعی تأثیرات قابل توجهی بر استان­های همجوار با آن دارد. بر اساس مطالعات طرح جامع آب کشور، پهنه سرزمین به سی­وهفت حوزه آبریز اصلی تقسیم شده است. حوزه آبریز قزل­اوزن بخش بزرگی از یکی از حوزه­های اصلی کشور، یعنی حوزه سفیدرود – مرداب - طالش می­باشد. این حوضه آبریز یکی از هفت حوضه اصلی آبی ایران بوده که به دریای خزر می­ریزد. حوضه آبریز قزل­اوزن در عرض جغرافیایی ^״21 ^׳53 ˚34  تا ^״2 ^׳56 ˚37  شمالی و طول جغرافیایی ^״43 ^׳27 ˚46  تا ^״43 ^׳19 ˚49  شرقی قرار دارد. از لحاظ تقسیمات کشوری تابع استان­های کردستان، زنجان، آذربایجان­شرقی و بخش­هایی از استان­های همدان، قزوین و اردبیل و مناطق کوچکی از استان­های آذربایجان­غربی و گیلان را نیز شامل می­شود و زهکشی آب­های سطحی این منطقه نسبتاً پهناور را انجام می­دهد. شهرهای زنجان، میانه، طارم، منجیل، خلخـال، هشـترود، مـاهنشـان، ایجرود، خدابنده، بیجـار و دیواندره از شهرهای مهم واقع در این حوضه به حساب می­آیند. طول رودخانه قزل­اوزن از سرچشمه تا محل تلاقی با شاهرود حدود 660 کیلومتر بوده و از سرشاخه­های مختلف و متفاوتی از جمله قرانقوچای، آیدوغموش، شهرچای، قمچقای، آجی­چای، خلخال­چای، تالوار، شورچای، آرپاچای، زنجان­چای، انگوران­چای، خوئین، سجاسرود و غیره تشکیل یافته است. این رودخانه یکی از دو شاخه مهم سفیدرود بوده که به سد منجیل ریخته و با شاهرود به هم می­پیوندند و رودخانه سفیدرود را تشکیل می­دهند. مساحت حوضه آبریـز سفیدرود حـدود 67000 کیلومترمربـع بوده که شامل حوزه آبریز قزل­اوزن با مساحت حدود 60000 کیلومتر مربع (وسعت حوضه آبریز آن در گیلوان تقریباً 51450 کیلومتر مربع برآورد گردیده است) و حوزه شاهرود با مساحت حدود 7000 کیلومتر مربع است که 81 درصد مساحت حوزه اصلی خود و 3 درصد سطح کشور را می پوشاند (6). ماهی قزل­آلا به عنوان گونه اصلی ماهی سردآبی قابل پرورش در کشور ما بوده که محیط­های مختلفی شامل استخر بتونی، استخر خاکی، قفس و انواع روش­های متراکم، نیمه­متراکم و معمول پرورش می­یابند (7). رودخانه­هایی که در حوضه جنوبی دریای خزر واقع شده­اند به عنوان محل­های تخم­ریزی ماهیان نقش مهمی در بقا گونه­های مختلف آنها دارند (3). پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر مزارع پرورش­ماهی در طول رودخانه قزل­اوزن بر کیفیت آب رودخانه انجام گرفته است.

روش بررسی

شناسایی مناطق و مزارع پرورش­ماهی بر اساس پیمایش میدانی در طول رودخانه قزل­اوزن از سرچشمه (کوه­های چهل چشمه شهرستان دیواندره) تا سد منجیل انجام گرفت. در طول رودخانه قزل­اوزن از سرچشمه آن اقدام به نمونه­برداری از استخرهای پرورش­ماهی شد. تعداد 5 نمونه در حدود فاصله 500 متری قبل از استخرها (کنترل) که تحت تأثیر فعالیت­های پرورش­ماهی قرار نداشت و تعداد 5 نمونه در حدود فاصله 150-100 متر بعد از استخرها که پساب مزارع پرورش­ماهی وارد رودخانه شده­اند، برداشت گردید. نمونه­برداری در فصل تابستان سال 1396 به صورت مرکب و تصادفی در هر ایستگاه با سه تکرار و در امتداد خطی فرضی عمود بر جریان آب و در شرایط جوی پایدار (هوای آفتابی و عدم وزش باد) صورت پذیرفت. همچنین حجم و میزان پساب خروجی از استخرهای پرورش­ماهی به رودخانه قزل­اوزن نیز در انتخاب نمونه­ها مؤثر بود. برای این منظور از ظروف پلی­اتیلنی تیره رنگ 500 میلی­لیتری که چندین بار با آب رودخانه محل نمونه­برداری شستشو داده شده بودند و از عمق 10-0 سانتی­متری از سطح آب رودخانه انجام گردید. پارامترهای فیزیکوشیمیایی مانند دما، pH، هدایت الکتریکی[11] در محل نمونه­برداری، با کمک دستگاه قابل حمل دیجیتالی اندازه­گیری شدند. برداشت و نگهداری و سنجش پارامترهای مورد نظر با استفاده و مطابق با دستورالعمل­های موجود در کتاب استاندارد متد[12] صورت پذیرفته است (8). بررسی آماری داده­ها با استفاده از نرم­افزار SPSS 16 و با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه One-Way-ANOVA مورد بررسی آماری قرار گرفت. از آزمون دانکن[13] برای سطح معنی­دار بودن (سطح احتمال 95 درصد) پارامترهای اندازه­گیری شده در ایستگاه­ها و تشخیص گروه­های همگن استفاده شد.

یافته­ها

جدول 1 نمایی کلی از غلظت پارامترهای مورد آنالیز در این آزمایش را نشان می­دهد. شایان ذکر می­باشد ایستگاه­هایی که قبل از ورودی آب رودخانه به کانال مزارع پرورش­ماهی نمونه­برداری شده­اند (ایستگاه­های شاهد)، عنوان ورودی (1 تا 5) به کار برده شده است و ایستگاه­هایی که بعد از مزارع پرورش­ماهی (ایستگاه­های سنجش آلودگی و کیفیت آب) از عبارت خروجی (1 تا 5) استفاده شده است. همچنین خلاصه آماری هر یک از پارامترها در ایستگاه­های ورودی به صورت حداقل، حداکثر و میانگین یک (1) و ایستگاه­های خروجی به صورت حداقل، حداکثر و میانگین دو (2) به کار برده شده است.

جدول 1- خلاصه آماری وضعیت پارامترهای مورد آنالیز در ایستگاه­های ورودی و خروجی مزارع پرورش ماهی

Table 1. Statistical summary of the status of the analyzed parameters in the input and output stations of fish farms

حداقل، حداکثر و میانگین 1 مربوط به خلاصه آماری غلظت پارامترهای ایستگاه­های ورودی و حداقل، حداکثر و میانگین 2 مربوط به خلاصه آماری ایستگاه­های خروجی مزارع پرورش­ماهی می­باشند.

واحدهای EC (دسی­زیمنس بر متر)، دما بر حسب درجه سانتی­گراد، DO، COD، NO₃ و PO₄ بر حسب میلی­گرم بر لیتر می­باشد. 

با توجه به جدول 1 غلظت حداقل و حداکثر اسیدیته در ایستگاه­های ورودی به ترتیب عبارتند از 11/7 و 46/7 و میانگین آنها 24/7 می­باشد. این در حالی است که غلظت حداقل و حداکثر آن در ایستگاه­های خروجی 09/7 و 40/7 و میانگین آن 21/7 می­باشد. حداقل مقدار هدایت­الکتریکی در ایستگاه­های ورودی 1876 دسی­زیمنس بر متر و حداکثر مقدار آن 3245 دسی­زیمنس بر متر و میانگین آن برابر 6/2250 دسی­زیمنس بر متر می­باشد. در ایستگاه­های خروجی حداقل، حداکثر و میانگین آن به ترتیب برابر 1887، 3287 و 8/2282 دسی­زیمنس بر متر می­باشد. مقدار حداقل و حداکثر اکسیژن محلول[14] در ایستگاه­های ورودی به ترتیب 75/6 و 41/8 میلی­گرم بر لیتر و در ایستگاه­های خروجی برابر 12/6 و 52/7 میلی­گرم بر لیتر می­باشد. میانگین آن در ایستگاه­های ورودی و خروجی به ترتیب برابر 41/7 و 94/6 میلی­گرم بر لیتر می­باشد. مقادیر حداقل، حداکثر و میانگین اکسیژن مورد نیاز شیمیایی[15] در ایستگاه­های ورودی به ترتیب برابر 29/21، 14/28 و 94/24 میلی­گرم بر لیتر و در ایستگاه­های خروجی به ترتیب برابر 45/28، 15/32 و 63/29 میلی­گرم بر لیتر می­باشد. مقادیر حداقل و حداکثر و میانگین دما در ایستگاه­های ورودی به ترتیب برابر 2/13، 6/16 و 8/14 درجه سانتی­گراد و در ایستگاه­های خروجی برابر 9/13، 1/17 و 5/15 درجه سانتی­گراد می­باشد. مقادیر حداقل و حداکثر و میانگین نیترات[16] در ایستگاه­های ورودی به ترتیب برابر 5/1، 7/5 و 1/4 میلی­گرم بر لیتر و در ایستگاه­های خروجی برابر 9/1، 6/7 و 9/5 میلی­گرم بر لیتر به­دست آمد. مقادیر حداقل و حداکثر فسفات[17] در ایستگاه­های ورودی به ترتیب برابر 8/0، 5/1 میلی­گرم بر لیتر و میانگین آن 1/1 میلی­گرم بر لیتر به­دست آمد. در ایستگاه­های خروجی مقادیر این پارامتر به ترتیب 11/0، 5/2 و 84/1 میلی­گرم بر لیتر می­باشد.

بحث و نتیجه­گیری

بر اساس مطالعات انجام شده نرخ آلودگی پساب خروجی به عواملی مانند مقدار مواد تخلیه شده، مقیاس زمانی تخلیه مواد به طبیعت، ظرفیت جذب و توان تخلیه و ستون آب دریافت­کننده در پایین­دست بستگی دارد. مواد شیمیایی مورد استفاده جهت درمان عفونت­های انگلی و باکتریایی و ضدعفونی استخرها (مانند سولفات مس) از جمله موادی هستند که در پساب کارگاه­های پرورش­ماهی وجود دارند (5). پساب مزارع پرورش­ماهی زمانی که بدون تصفیه وارد آب شود، تأثیر قابل توجهی بر کیفیت آب گذاشته و باعث تغییرات زیادی در پارامترهای کیفیت آب (از قبیل نیترات، فسفات و هدایت­الکتریکی) می­شود. با توجه به روند افزایش و توسعه مزارع پرورش­ماهی در حاشیه نهرها، باید پساب خروجی از این مزارع تصفیه گردد و برای کاهش تأثیرات منفی مزارع می­توان از طریق بهبود طراحی مزارع، تصفیه آب و استفاده از غذای کنسانتره به جای غذای دستی عمل نمود (4). با توجه به نتایج پژوهش حاضر ملاحظه شد که میانگین غلظت اسیدیته در ایستگاه­های خروجی (21/7 = pH) کمتر از ایستگاه­های ورودی (24/7 = pH) می­باشد. اسیدیته آب به واسطه غلظت یون اسیدی یا بازی تأثیر مستقیم و از طریق انحلال مواد سمی در آب و یا تبدیل کیفی مواد مانند تبدیل آمونیوم به آمونیاک تأثیر غیرمستقیم بر بوم­سازگان آبی و موجودات آبزی دارد (5). میررسولی و همکاران (1392) بین ایستگاه­های قبل و بعد از مزارع پرورش­ماهی اختلاف معنی­داری در غلظت pH گزارش نکردند و حداکثر و حداقل میانگین غلظت pH 3/0 ± 7/8 و 2/0 ± 4/8 اندازه­گیری شد (4).

میانگین پارامتر هدایت­الکتریکی در ایستگاه­های ورودی برابر 6/2250 دسی­زیمنس بر متر و در ایستگاه­های خروجی برابر 8/2282 دسی­زیمنس بر متر به­دست آمد که نشان می­دهد غلظت آن در ایستگاه­های خروجی نسبت به ایستگاه­های ورودی بالاست. باقی­مانده مواد غذایی و ضایعات ناشی از سوخت­وساز ماهی و در نتیجه افزایش بی­رویه کود و غذا باعث می­شود میزان املاح در خروجی کارگاه­های پرورش­ماهی افزایش یابد (5). میزان افزایش غلظت هدایت­الکتریکی با توجه به ورود مواد آلی موجود در پساب مزارع پرورش­ماهی در پایین­دست مزارع به علت تناژ بالای تولید و افزایش نرخ تغذیه و مواد آلی خروجی می­تواند تا حدودی افزایش یابد (4). در پژوهشی با بررسی اثرات پساب مزارع پرورش­ماهی قزل­آلای رنگین­کمان بر روی پارامترهای کیفی آب، افزایش معنی­داری در میانگین غلظت هدایت­الکتریکی در ایستگاه­های بعد از مزارع پرورش­ماهی گزارش شده است که تأثیر آن معنی­داری بوده و مقادیر حداکثر میزان EC 9/0 ± 6/2 میلی­موس بر سانتی­متر و حداقل آن 02/0 ± 3/0 میلی­موس بر سانتی­متر بود (4). میانگین پارامتر اکسیژن محلول در ایستگاه­های خروجی (94/6 میلی­گرم بر لیتر) نسبت به ایستگاه­های ورودی (41/7 میلی­گرم بر لیتر) کمتر به­دست آمد. میررسولی و همکاران (1392) غلظت اکسیژن محلول در ایستگاه­های مطالعاتی را دارای نوسان گزارش کردند، به طوری­که حداقل و حداکثر میانگین آن 2/0 ± 5/8 میلی­گرم در لیتر و 13/0 ± 5/8 میلی­گرم در لیتر بوده است که در پایین­دست مزارع پرورش­ماهی، غلظت اکسیژن محلول کاهش یافته ولی هیچ اختلاف معنی­داری بین دستگاه­ها مشاهده نشد (4). سرخوش و همکاران (1396) در رودخانه هراز غلظت نسبتاً بالای اکسیژن در همه نقاط و حتی در پایین­دست مزارع پرورش­ماهی را به علت این­که رودخانه دارای یک بستر سنگلاخی با شیب بالاست و هوادهی به صورت مکانیکی انجام می­شود، نسبت داد. البته کاهش اکسیژن به دلیل وجود مزارع پرورش­ماهی و تفرجگاه در بالادست منطقه مورد مطالعه اتفاق می­افتد ولی موازنه اکسیژن به دلیل هوادهی به وسیله نیروی گرانشی منطقه، این کاهش را تقریباً جبران می­نماید (1). غلظت اکسیژن محلول در خروجی کارگاه­های پرورش­ماهی به دلیل فعالیت متابولیسمی ماهی بیشتر از ورودی کارگاه­ها است (5). افزایش تولید، با کاهش غلظت اکسیژن محلول در آب، افزایش مقادیر ازت، فسفر، مواد معلق، پساب و رسوب کف استخر ارتباط مستقیم دارد (5). در صورتی­که میزان اکسیژن محلول کاهش یابد غلظت نیتریت افزایش می­یابد زیرا در فرایند دنیتریفیکاسیون باکتری­های احیاکننده عمل احیا ازت معدنی اکسیژن­دار در آب­های بی­هوازی و رسوبات را انجام داده و غلظت نیتریت را بالا می­برند (3).

میانگین پارامتر اکسیژن مورد نیاز شیمیایی در ایستگاه­های ورودی برابر 94/24 میلی­گرم بر لیتر و در ایستگاه­های خروجی برابر 63/29 میلی­گرم بر لیتر به­دست آمد که نشان­دهنده افزایش این پارامتر بعد از مزارع پرورش­ماهی است. سبحانی­اردکانی و همکاران (1393) در رودخانه کبکیان مقدار بیشینه و کمینه میانگین غلظت COD را به ترتیب 67/27 و 0/8 میلی­گرم در لیتر گزارش کردند (5). افزایش در مقدار پارامترهای مورد بررسی در ماه­های گرم احتمالاً به علت افزایش دما و کاهش دبی رودخانه است، که افزایش غلظت آلاینده­ها و مواد مغذی به ویژه مواد ازته ناشی از مزارع ماهی را به واسطه افزایش نرخ تغذیه ماهیان باعث می­شود. در تمام کارگاه­های مورد بررسی، ماهی­های پرورشی در شهریور ماه به حداکثر نرخ رشد خود رسیده و آماده فروش می­باشند. بنابراین علاوه بر عوامل ذکر شده، افزایش فعالیت­های سوخت­وساز و تراکم آبزیان در این ماه می­تواند باعث افزایش در مقدار این پارامترها گردد (5). درجه حرارت آب به عوامل متعددی وابسته است که از جمله آنها می­توان به زمان نمونه­برداری در طول روز و فصل نمونه­برداری اشاره کرد. تغییرات دمای آب در ایستگاه­های مطالعاتی علاوه بر موارد یاد شده بالا از دمای هوا و ارتفاع ایستگاه نیز پیروی می­کند. همچنین در ایستگاه­هایی که تحت تأثیر پساب استخرهای پرورش­ماهی قرار دارند، میزان دما به دلیل حضور ماهی در استخرها و واکنش­های گرمازا در اثر تجزیه مواد آلی افزایش می­یابد (5). میانگین این پارامتر در ایستگاه­های ورودی برابر 8/14 درجه سانتی­گراد و در ایستگاه­های خروجی برابر 5/15 درجه سانتی­گراد به­دست آمد که نشان از افزایش نسبی این پارامتر در ایستگاه­های خروجی مزارع پرورش­ماهی دارد. دمای آب به طور قابل توجهی در فرایند فیزیولوژیک از قبیل میزان تنفس، بازده تغذیه و جذب مواد غذایی، رشد، رفتار و تولیدمثل مؤثر است. افزایش ده درجه سانتی­گراد عموماً باعث دو یا سه برابر شدن واکنش­های شیمیایی و فیزیولوژیک می­گردد. با افزایش دمای آب، نیاز ماهیان به اکسیژن محلول بیشتر می­شود اما میزان اکسیژن محلول به سبب افزایش دما کاهش یافته ضمن آنکه جمعیت باکتری­ها در همان زمان افزایش می­یابد. به واسطه کاهش جریان آب و کم عمق شدن رودخانه، دمای آب تحت تأثیر دمای محیط قرار می­گیرد (3).

مقادیر میانگین نیترات در ایستگاه­های ورودی برابر 1/4 میلی­گرم بر لیتر و در ایستگاه­های خروجی برابر 9/5 میلی­گرم بر لیتر به­دست آمد که نشان­دهنده افزایش این پارامتر در ایستگاه­های خروجی می­باشد. منبع عمده آلودگی نیتراتی در آب­های سطحی، استفاده از کودهای نیتروژنه و حیوانی برای حاصلخیز کردن خاک­هاست (3). میررسولی و همکاران (1392) گزارش نمودند که پساب مزارع پرورش­ماهی تأثیر معنی­داری بر روی غلظت نیترات دارد و مقدار حداکثر و حداقل میانگین غلظت آن را 2/1 ± 03/2 میلی­گرم در لیتر و 2/1 ± 4/1 میلی­گرم در لیتر اندازه­گیری کردند (4). سمیت نیترات­ها برای ماهی­ها خیلی کم است و حداکثر غلظت قابل قبول نیترات برای ماهی کپور حدود 80 میلی­گرم بر لیتر در نظر گرفته شده است (3). مقادیر حداقل و حداکثر و میانگین فسفات در ایستگاه­های ورودی مزارع پرورش­ماهی به ترتیب 8/0، 5/1 و 1/1 میلی­گرم بر لیتر و در ایستگاه­های خروجی به ترتیب 11/0، 5/2 و 84/1 میلی­گرم بر لیتر می­باشد. در مطالعه میررسولی و همکاران (1392) پرورش­ماهی تأثیر معنی­داری بر روی مقادیر فسفات داشته است که غلظت آن به طور چشم­گیری در پایین­دست مزارع افزایش یافته است که حداکثر میزان فسفات را 16/0 ± 30/0 میلی­گرم در لیتر و حداقل آن را 15/0 ±19/0 گزارش کردند (4).

به نظر می­رسد که ظرفیت منبع آبی دریافت­کننده پساب یکی از عوامل مهم در تعیین میزان تأثیر پساب بر کیفیت آب است که در زمان احداث مزارع و تعیین حجم تولید باید به آن توجه داشت (2). حاتمی و همکاران (1390) با بررسی اثر پساب مزارع پرورش ماهی بر جوامع ماکروبنتوز رودخانه زاینده رود با استفاده از شاخص BMWP، روند بهبود این شاخص را در فاصله یک کیلومتری از محل خروجی این مزارع گزارش نمودند و دلیل آن را متأثر از دبی بالای رودخانه و ظرفیت بالای خود پالایی رودخانه دانستند که منجر به رقیق­سازی پساب و از بین رفتن اثر نامطلوب آن شده است (2). سرعت زیاد آب و بستر سنگلاخی رودخانه امکان و فرصت خودپالایی را فراهم می­نماید (5). جدول 2 ارتباط همبستگی بین پارامترهای مورد آنالیز را در منطقه مطالعاتی نشان می­دهد. با توجه به آن اسیدیته خروجی از مزارع پرورش­ماهی (pH2) با اسدیته ورودی (pH1)؛ EC2 با EC1؛ pH1 با PO₄2؛ pH2 با PO₄2؛ DO1 با DO2؛ دما 1 با دما 2؛ اختلاف معنی­دار و مثبت در حد یک درصد نسبت به همدیگر از خود نشان دادند. پارامتر EC1 با COD1؛ EC2 با COD1 و COD1 با COD2 ارتباط معنی­دار و مثبت در حد 5 درصد نسبت به همدیگر از خود نشان دادند. از طرف دیگر DO1 با NO₃1 و NO₃2؛ DO2 با NO₃2 اختلاف معنی­دار و منفی به ترتیب در حد 5 درصد و 1 درصد از خود نشان دادند.

جدول 2- ارتباط همبستگی (اسپیرمن) بین پارامترهای مورد آنالیز (با توجه به حجم بالای جدول و محدودیت تعداد صفحات مقاله، لذا فقط پارامترهایی که نسبت به هم اختلاف معنی دار نشان دادند، آورده شده است)

Table 2. Correlation relationship (Spearman) between the analyzed parameters

در تجزیه و تحلیل خوشه­ای، هدف دست یافتن به ملاکی برای طبقه­بندی هر چه مناسب­تر متغیرهـا و یا نمونه­ها بر اساس تشابه هر چه بیشتر درون گروهی و اختلاف هر چه بیشتر بـین گروهـی اسـت. معمـولاً نتیجه حاصل از محاسبات تحلیل خوشه­ای را به صورت یک نمـودار سلسـله مراتبـی بـه نـام دنـدروگرام[18] نمایش می­دهند. برای انجام تجزیه و تحلیل خوشه­ای از نمره استاندارد[19] داده­ها استفاده شد. زیرا تغییرات بزرگ در یک متغیر ممکن است به اندازه تغییرات کوچـک مقیـاس متغیر دیگر مهـم باشـد و همچنین نمی­توان فاصله داده­هایی با واحدهای مختلف را سنجید. در این مطالعه از روش الگـوریتم وارد[20] و فواصل اقلیدوسی[21] برای محاسبه تشـابهات بـین متغیرهـا، در تحلیـل خوشـه­ای و رسـم دندروگرام استفاده شد (9). نتایج حاصل در شکل 1 قابل مشاهده می­باشد. با توجه به شکل، دو خوشه اصلی و بزرگ قرار دارد که در خوشه اول هدایت­الکتریکی ورودی (EC1) به همراه هدایت­الکتریکی خروجی (EC2) و فسفات خروجی (PO₄) در یک سطح و گروه قرار دارند. در مرتبه بعدی دمای ورودی (Temp1) و دمای خروجی (Temp2) قرار گرفته و در مرتبه بعدی اکسیژن محلول ورودی (DO1) و اکسیژن محلول خروجی (DO2) قرار دارد. در خوشه بعدی اسیدیته ورودی (pH1) و اسیدتیه خروجی (pH2) و فسفات خروجی (PO₄2) به همراه نیترات ورودی (NO₃1) و خروجی (NO₃2) و اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی ورودی (COD1) و خروجی (COD2) قرار گرفته­اند. با توجه به شرایط محیطی و ویژگی­های هر یک از پارامترهای مورد آزمایش می­توان چنین نتیجه­گیری کرد که خوشه اول شامل پارامترهای با خصوصیات فیزیکی بوده و خوشه دوم پارامترهایی با ویژگی شیمیایی هستند.

شکل 1- دندوگرام حاصل از تحلیل خوشه­ای پارامترهای مورد آزمایش

Figure 1. Dendrogram from Cluster analysis of tested parameters

References

1. Sarkhosh, S., Patimar, R., and Jafarian, H. 2016. Effects of Qezel Kaj trout farm on physical and chemical characteristics of Haraz river water. New Technologies in Aquaculture Development. Vol 11, Isue 1, Pages 51-60. (In Persian)
2. Hatami, R., Mahboobi Soofiani, N., Ebrahimi, E., and Hemami, M.R. 2011. Evaluating the aquaculture effluent impact on macroinvertebrate community and water quality using BMWP index. Vol 37, Issue 59, Serial Number 59. Pages 43-54. (In Persian)
3. Varedi, S.E., and Fazli, H. 2005. Analyzing water quality in Mazandaran Province rivers during release of fish fingerlings. Iranian Scientific Fisheries Journal. Vol. 14. Pages 167-182. (In Persian)
4. Mirrasooli, E., Nezami, Sh. A., Ghorbani, R., and Khara, H. 2013. The Impact of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) farm effluents on water quality in Zarringol Stream. Journal of Fisheries, Islamic Azad University, Azadshahr Branch. Pages 107-112. (In Persian)
5. Sobhan Ardakani, S., Mehrabi, Z., and Ehteshami, M. 2014. Effect of aquaculture farms wastewater on physicochemical parameters of Kabkian River, 2001-12. Journal of Mazandaran University Medical Science. 24 (113). Pages 140-149. (In Persian)
6. Jihad Engineering Services Company, May 1994. Studies and planning of comprehensive development of Ghezel Ozan watershed, The first step is the first step, Volume II, Deputy of Planning and Planning, Office of Comprehensive Studies and Supervision of the Ministry of Jihad Sazandegi. Pages 150. (In Persian)
7. Export Potentials and Investment. Opportunities available in agriculture sector of Zanjan Province. Zanjan Chamber of Commerce, Industries, Mines and Agriculture. Agricultural Jihad Organization of Zanjan Province. Pages 73. (In Persian)
8. Rice EW, Baird RB, Eaton AD, Clesceri LS. USA Standard Methods for the Examination of water and wastewater 22^ND American Public Health Association (APHA) / American Water Works Association (AWWA) / Water Environmental Federation (WEF). 2012. Washington. APHA.
9. Azimzadeh Ismaili Kandi, B. 2013. Spatial analysis and environmental assessment of selected heavy metals in surface soils of Mazandaran Province, Iran. A Thesis submitted in partial fulfillment of requirements for the degree of master of science. Department of Soil Science. Isfahan University of Technology. Pages 170. (In Persian)

[1] - دانشجوی دکتری، گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران. ^*(مسوول مکاتبات)

2- دانشیار، گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3- استاد، گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

4- استادیار، گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

1- PhD student, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran. ^*(Corresponding Author)

2- Associate Professor, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran.

3- Professor Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran.

4- Assistant Professor Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran.

1- BOD₅

2- pH

1- EC

2- Standard Methods

3- Duncan

[14]- DO

[15]- COD

1- NO₃

2- PO₄

1- Dendrogram

2- Z-score

3- Ward-algorithmic method

4- Euclidean distances