تحلیل وضعیت کیفیت و پهنه‌بندی نیترات منابع آب زیرزمینی استان البرز (دشت هشتگرد)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد آلاینده های محیط زیست،پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشیار گروه فناوریهای محیط زیست، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

3 استادیار گروه مهندسی منابع آب، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

چکیده

زمینه و هدف : ورود آلاینده‌ها از طریق توسعه شهری، فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی به همراه تغییرات اقلیمی از جمله مواردی هستند که همواره بر روی کیفیت منابع آب زیرزمینی تاثیرگذار هستند. آب زیرزمینی از منابع ارزشمندی است که در صورت بی‌توجهی و مدیریت نامناسب می‌تواند انتقال آلاینده‌های شیمیایی توسط منابع شهری، صنعتی و کشاورزی را به همراه داشته باشد . عوامل طبیعی نظیر خشکسالی‌ها و عوامل انسانی همچون برداشت بیش‌ از حد از منابع آب زیرزمینی از عواملی هستند که موجب تغییرات کمیت و کیفیت منابع زیرزمینی می‌گردند. از جمله این اثرات این عوامل می‌توان به تغییرات تراز آب زیرزمینی دشت هشتگر اشاره نمود که در طول سه دهه گذشته حدود 15 متر افت داشته است. نوآوری پژوهش حاضر که آن را از مطالعات پیشین متمایز می‌سازد، بکارگیری همزمان تصاویر ماهواره‌ای و پایش کیفیت وضعیت منابع آب است تا به این طریق شناسایی عوامل احتمالی تاثیرگذار بر روی کیفیت منابع آب زیرزمینی تا حدی ممکن گردد و راهکار‌های حفاظت از منابع آب و خاک مورد بررسی قرار گیرد.
روش بررسی: در این پژوهش تعداد 24 نمونه (از 24 حلقه چاه) از نقاط مختلف دشت هشتگرد تهیه شد و غلظت پارامتر‌های تاثیرگذار بر روی کیفیت منابع آب زیرزمینی شامل نیترات، سولفات، کلسیم، سدیم، منیزیم، پتاسیم و کل مواد جامد محلول بر اساس روش استاندارد مرجع مختص به خود اندازه‌گیری گردید. سپس با استفاده از نرم‌افزارهایArc GIS وAquaChem پهنه‌بندی (ارزیابی خطای روش-های درون یابی) و تحلیل کیفیت منابع آب زیرزمینی صورت گرفت. علاوه بر این با بکارگیری تصاویر ماهواره‌ای لندست 8 (سنجنده OLI) و نرم‌افزار ENVI تغییرات مکانی کاربری اراضی نیز بررسی شد . سپس نتایج بدست آمده جهت بررسی تغییرات مکانی پارامتر-های کیفی و شناسایی عوامل موثر بر تغییرات کیفیت منابع آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج بدست آمده از پردازش سمی‌واریوگرام و ارزیابی خطا روش‌های درون‌یابی مورد استفاده در این پژوهش برای پارامتر نیترات (1391-1394) نشان می‌دهند که نسبت اثر قطعه‌ای به آستانه تاثیر بین 0.12 تا 0.17 متغیر است که نشان دهنده پیوستگی مکانی قوی این پارامتر می‌باشد. همچنین از میان روش‌های درون‌یابی، روش کریجینگ بیزین تجربی، کمترین میزان ریشه میانگین مجذور خطا (2.99) را دارا است. نتایج حاصل از بررسی تغییرات مکانی مقادیر نیترات در منابع آب زیرزمینی دشت هشتگرد نیز نشان می‌دهند، بیشترین مقادیر این آلاینده (بیش از 50 میلی‌گرم بر لیتر) در محدوده کاربری شهری و صنعتی ( عرب‌آباد کوه، قلعه ‌سلیمانی) واقع گردید است که، می‌تواند ابتدا با فاضلاب‌های شهری و سپس با بکارگیری از کودهای نیتروژنه در کشاورزی مرتبط باشد.
علاوه بر این، بررسی تغییرات مکانی سولفات و نسبت‌های یونی آب زیرزمینی در سال‌های 1391-1394 نشان می‌دهند که مقادیر این پارامتر در قسمت‌های واقع در اراضی باغات و کشاورزی دشت (قسمت‌های مرکزی ) بیشتر از حدود استاندارد (بیش از 400 میلی گرم بر لیتر) می‌باشد. همچنین علت اصلی این افزایش عوامل و واکنش‌های هیدروشیمیایی شناخته شده است.
نتیجه گیری: به طور کلی نتایج حاصل از این پژوهش‌ نشان دادند که در حال حاضر مقادیر تعدادی از پارامتر‌های موثر در تعیین کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت هشتگرد از حد مجاز استاندارد‌ها فراتر رفته است. علاوه بر این سطح آب زیرزمینی نیز در در بازه زمانی مطالعاتی (1391-1394)، دچار افت ( 9.71 متر) چشم‌گیری شده است. به این ترتیب توجه به تاثیر گسترده عوامل انسانی بر کاهش کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت هشتگرد و افت شدید سطح آب زیرزمینی، بررسی حریم‌های حفاظت کیفی از منابع آب زیرزمینی و مدیریت برداشت چاه‌های بهره‌برداری در طرح‌های آتی امری ضروری به نظر می‌رسد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Quality analysis and nitrate map of groundwater resources in Alborz province (Hashtgerd Plain)

نویسندگان [English]

  • Farshid Safari 1
  • Afsaneh Shahbazi 2
  • Hamed Ketabchi 3
1 MSc. Graduated of environmental pollutants, Department of Environmental Pollutants Research, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, G.C., Tehran, Iran
2 Associate Prof., Department of Environmental Pollutants Research, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, G.C., Tehran, Iran.
3 Assistant Professor, Water Resources Engineering Department, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and Objective: Discharging of pollutants produced by municipal developments, agricultural and industrial activities and climate change are among the issues affecting the quality of groundwater resources. Groundwater is one of the valuable resources that lack of proper management can transfer chemical pollutants through industrial and agricultural effluents. In relation to the influence of these factors, we can mention the changes in the groundwater level of Hashtgerd Plain which has fallen by about 15 meters over the past three decades. The innovation of this research is to use Satellite Images and monitor the quality of water resources status by identifying the factors affecting the quality of groundwater resources and studying soil and water resources conservation strategies.
Materials and methods: In this research, 24 samples (from 24 wells) obtained from different parts of Hashtgerd plain were prepared. The concentration of effective parameters on the quality of groundwater resources, including Nitrate, Sulfate, Calcium, Sodium, Magnesium, Potassium and total dissolved solids was self-measured using the standard reference method. Then the interpolation (Error estimation of interpolation methods) and quality analysis of ground water resources were investigated by Arc Map and AquaChem software’s. Land-use changes were also investigated using Landsat 8 satellite imagery (OLI sensor) and ENVI software’s. Then the obtained results were used to study the spatial variation of the quality parameters and identify the factors affecting the quality of groundwater quality changes.
Results: The results obtained from the analysis semivariogram and the error estimation of the interpolation methods in this study for the nitrate parameter (1394-1394) show that the nugget effect ratio with sill from 0.12 to 0.17, indicating spatial continuity Strong is this parameter. In addition, the interpolation methods, the Empirical Bayesian Kriging method, had the lowest root mean square error (2.99). The results of the study of spatial variations of nitrate values in Hashtgerd plain groundwater resources indicate that the highest amounts of this pollutant (more than 50 mg / l) were located in the urban and industrial users (Arab Abad kouh, Qaleh Soleimani) Which can be linked first with municipal wastewater and then with the application of nitrogen fertilizers in agriculture. In addition to the above, the study of spatial variations of sulfate and groundwater ion ratios in the years 1391-1394 show that the values of this parameter in parts of the gardens and agriculture of the plain (central parts) more It is about the standard (more than 400 mg / l). The main cause of this increase is known as Hydrochemical reactions and factors.
Conclusion: In general, the results of this study showed that the number of effective parameters in determining the quality of groundwater resources of Hashtgerd plain exceeds the standard limits. In addition, the groundwater level has dropped (9.71 m) during the study period (1394-1394).. In addition, due to the intensive impact of human factors on reducing the quality of groundwater resources in the Hashtgerd plain and reducing groundwater levels during the study period (1394-1394), consideration the groundwater protection area and management of groundwater pumping wells is essential.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Quality of groundwater resources
  • Land-use
  • Nitrate