ارزیابی وضعیت ، فرآیندها و منابع ژئوشیمیایی آبخوان با استفاده از شاخص کیفیت آب زیرزمینی، روش های گرافیکی و تحلیل های آماری چند متغیره- مطالعه موردی: دشت شبستر

محورهای موضوعی : Business Administration and Entrepreneurship

محمدرضا پاشایی فر ¹ (دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز)
رضا دهقان زاده ² (دکتری تخصصی، استاد، گروه بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی تبریز)
محمد ابراهیم رمضانی ³ (دکتری تخصصی ، استادیار، گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز)
امید رفیعیان ⁴ (دکتری تخصصی ، استادیار، گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز)
آرزو نجایی ⁵ (دکتری تخصصی ، استادیار، گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز)

تاریخ دریافت : 1400/02/21 تاریخ پذیرش : 1402/02/23 تاریخ انتشار : 1402/02/01

کلید واژه: کیفیت آب, آب زیرزمینی, آب آشامیدنی, تحلیل آماری,

چکیده مقاله :

چکیده مقدمه: شناخت صحیح ژئوشیمی آب های زیرزمینی و شناسایی عوامل خطر سیستم آبخوان، برای کنترل و بهبود طرح مدیریت منابع آب زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک بسیار مهم است. در تحقیق حاضر، وضعیت ژئوشیمیایی آب های زیرزمینی دشت شبستر در استان آذربایجان شرقی مورد بررسی قرار گرفت. روش شناسی: در این راستا از داده های نمونه برداری شده در 6 سال آب زیرزمینی از سال 1393 الی 1398 جهت بررسی تغییرات زمانی پارامترهای ژئوشیمیایی چاه های منطقه استفاده شد.  همچنین از داده سال 1398 و با استفاده از شاخص WQI، دیاگرام های پایپر، ویلکاکس و گیبس، وضعیت آب زیرزمینی منطقه بررسی شد. یافته ها و بحث : نتایج نشان داد که مقادیر سختی کل (TH) در طول 6 سال از مقدار استاندارد سازمان جهانی بهداشت بیشتر است. منطقه مورد مطالعه به جهت کیفیت آب آشامیدنی به لحاظ میانگین در محدوده متوسط قرار گرفت. اکثریت نوع و رخساره کاتیون ها و آنیون ها کلسیک- بی کربناته بوده و تیپ شیمیایی آب از نوع سختی موقت (Ca-Mg-HCO₃) بدست آمد. به لحاظ مصارف کشاورزی وضعیت آب زیرزمینی در حالت شوری کم و یا شور می باشند. کیفیت آب زیرزمینی بر اساس دیاگرام گیبس تحت تأثیر واکنش آب و سنگ می باشد. نتایج آنالیز آماری چند متغیره نشان داد که مهمترین منشا ورود پارامترهای هیدروشیمیایی به آبخوان منطقه، فاضلاب ، کود ها ، پساب کشاورزی و ساختارهای زمین شناسی می باشند. نتیجه گیری: وضعیت آب زیرزمینی دشت شبستر به جهت مصارف آشامیدنی در وضعیت مناسب و برای مصارف کشاورزی در وضعیت نامطلوب قرار دارد. تاثیر شوری دریاچه ارومیه در منطقه دیده می شود و افزایش پارامترهای ژئوشیمیایی تحت تاثیر فعالیت های انسانی و فعالیت های زمین زاد و دریاچه ارومیه قرار دارند.  

چکیده انگلیسی:

Abstract Introduction: Proper knowledge of groundwater geochemistry and identification of the risk factors for the aquifer system is very important to control and improve the management of groundwater resources in arid and semi-arid regions. Methods: Sampled data during six years from 2014 to 2019 were used to assess the temporal variation of geochemical parameters of the wells in the study area. Water quality index (WQI), Piper diagram, Wilcox Diagram, and Gibbs Diagram were employed for evaluating the status of groundwater using sampled data in 2019. Results: The results showed that the total hardness (TH) exceeded the standard value proposed by WHO for six years. The study area is categorized in a moderate range in terms of drinking water quality. Calcic-bicarbonate and temporary hardness (Ca-Mg-HCO3) were obtained as the hydrochemical factor and type of the groundwater in most of the samples, respectively. A little salty and salty water were identified as the status of groundwater quality for agricultural purposes. Rock dominance was also determined as the controlling factor in groundwater of the study area. The results of multivariate statistical analyses indicated that wastewater, fertilizers, agricultural effluents, and geological structures were the most important sources of entering the hydrochemical parameters. Conclusion: The results of this study indicated that anthropogenic activities, geology structures, and the effects of Urmia lake are the most important factors to the concentration of physicochemical parameters in the groundwater.

منابع و مأخذ:

• Aghniaei, F., Zarei, M., Asadi, S. (2017). Investigation of the Origin of Fluoride in Groundwater Resources in Southern Iran, Larestan, Sahara-i-Bagh. Journal of Advanced Applied Geology; 7(2): 38-48.


• Al-Hadithi, M. 2012. Application of water quality index to assess suitability of groundwater quality for drinking purposes in Ratmao–Pathri Rao watershed, Haridwar District, India. American Journal of Scientific and Industrial Research, 3(6), 395-402.


• Al-Sabahi, E., Rahim, S. A., Wan Zuhairi, W. Y., Al-Nozaily, F., Alshaebi, F. 2009. The characteristics of leachate and groundwater pollution at municipal solid waste landfill of Ibb City, Yemen. American Journal of Environmental Sciences, 5(3), 256-266.


• Babolhakami, A., Gholami Sefidkouhi, M. A. (2019). Analyze of Talar River Water Quality using Multivariate Techniques . Journal of Watershed Management Research. 9 (18) :250-259


• Baghvand, A., Nasrabadi, T., Bidhendi, G. N., Vosoogh, A., Karbassi, A., Mehrdadi, N. 2010. Groundwater quality degradation of an aquifer in Iran central desert. Desalination, 260(1-3), 264-275.


• Barker, A. P., Newton, R. J., Bottrell, S. H., Tellam, J. H. 1998. Processes affecting groundwater chemistry in a zone of saline intrusion into an urban sandstone aquifer. Applied Geochemistry, 13(6), 735-749.


• Brindha, K., Pavelic, P., Sotoukee, T., Douangsavanh, S., Elango, L. 2017. Geochemical characteristics and groundwater quality in the Vientiane Plain, Laos. Exposure and Health, 9(2), 89-104.


• Ebrahimi, M., Kazemi, H., Ehtashemi, M., Rockaway, T. D. 2016. Assessment of groundwater quantity and quality and saltwater intrusion in the Damghan basin, Iran. Geochemistry, 76(2), 227-241.


• Eslami, H., Tajik, R., Esmaeili, M., Esmaeili, A., Mobini, M. (2020). Assessment of the Quality of Rafsanjan Drinking Water Resources using Water Quality Index (WQI) Model in 2018: A Descriptive Study. JRUMS; 18 (10) :996-985


• Ezugwu, C. K., Onwuka, O. S., Egbueri, J. C., Unigwe, C. O., Ayejoto, D. A. 2019. Multi-criteria approach to water quality and health risk assessments in a rural agricultural province, southeast Nigeria. HydroResearch, 2, 40-48.


• Fallahati, A., Soleimani, H., Alimohammadi, M., Dehghanifard, E., Askari, M., Eslami, F., Karami, L. 2020. Impacts of drought phenomenon on the chemical quality of groundwater resources in the central part of Iran—Application of GIS technique. Environmental Monitoring and Assessment, 192(1), 64.


• Ferchichi, H., Hamouda, M. B., Farhat, B., Mammou, A. B. 2018. Assessment of groundwater salinity using GIS and multivariate statistics in a coastal Mediterranean aquifer. International journal of environmental science and technology, 15(11), 2473-2492.


• Gebrehiwot, A. B., Tadesse, N., Jigar, E. 2011. Aplication of Water Quality Index to Assess Suitablity of Groundwater Quality for Drinking Purposes in Hantebet watershed, Tigray, Northern Ethiopia, Journal of Food and Agriculture Science. 1(1): 22-30.


• Haghnazar, H., & Saneie, M. (2019). Impacts of pit distance and location on river sand mining management. Modeling Earth Systems and Environment, 5(4), 1463-1472.


• Haghnazar, H., Sangsefidi, Y., Mehraein, M., Tavakol-Davani, H. 2020. Evaluation of infilling and replenishment of river sand mining pits. Environmental Earth Sciences, 79(14), 1-18.


• Haghnazar, H., Hudson-Edwards, K. A., Kumar, V., Pourakbar, M., Mahdavianpour, M., & Aghayani, E. (2021a). Potentially toxic elements contamination in surface sediment and indigenous aquatic macrophytes of the Bahmanshir River, Iran: Appraisal of phytoremediation capability. Chemosphere, 285, 131446.


• Haghnazar, H., Pourakbar, M., Mahdavianpour, M., & Aghayani, E. (2021b). Spatial distribution and risk assessment of agricultural soil pollution by hazardous elements in a transboundary river basin. Environmental monitoring and assessment, 193(4), 1-17.


• Haghnazar, H., Johannesson, K. H., González-Pinzón, R., Pourakbar, M., Aghayani, E., Rajabi, A., & Hashemi, A. A. (2022). Groundwater geochemistry, quality, and pollution of the largest lake basin in the Middle East: Comparison of PMF and PCA-MLR receptor models and application of the source-oriented HHRA approach. Chemosphere, 288, 132489.


• Jamshidzadeh, Z., Mirbagheri, S. 2011. Evaluation of groundwater quantity and quality in the Kashan Basin, Central Iran. Desalination.;270(1-3):23-30.


• Khalid, S. 2019. An assessment of groundwater quality for irrigation and drinking purposes around brick kilns in three districts of Balochistan province, Pakistan, through water quality index and multivariate statistical approaches. Journal of Geochemical Exploration, 197, 14-26.


• Lawson E. P. 2011. Hysico-chemical parameters and heavy metal contents of water from the Mangrove Swamps of Lagos Lagoon, Lagos, Nigeria. Advances in biological research. 5(1):8-21.


• Mohamed, M. M., Hassane, A. B. 2016. Hydrochemistry assessment of groundwater quality in Al-Ain city, UAE. Environmental Earth Sciences, 75(4), 353.


• Mohammadi, S., Maleki, A., Karimi, H., Zintizadeh, A.(2018). Qualitative analysis of karst springs in Kermanshah province using statistical and hydrochemical models (Case study: karst aquifer of Parav-Biston and Alvand basins). Natural Geography, 11 (40): 63-83.


• Mozafarizadeh, J., Sajadi, Z. (2014). Survey of groundwater chemical pollution in the Borazjan plain. Iran South Med J; 17 (5) :927-937


• Rabeiy, R.E., 2017. Assessment and modeling of groundwater quality using WQI and GIS in Upper Egypt area. Environmental Science and Pollution Research. 25 (31): 808- 817.


• Rahimi, M., Besharat, S., & Verdinejad, V. (2016). Quality evaluation of groundwater resources of Ardabil aquifer for agricultural and drinking uses. Environment and Water Engineering, 2(4), 360-375.


• RAO, C. H. 2010. Assessment and mapping of ground water quality using geographical information systems. ASSESSMENT, 2(11), 6035-6046.


• Rezaei, A., Sayadi, M. H. 2015. Long-term evolution of the composition of surface water from the River Gharasoo, Iran: a case study using multivariate statistical techniques. Environmental geochemistry and health, 37(2), 251-261.


• Rezaei, M., Zivari, R., Ashjari, J., Kaboli, A. (2017). Geochemical processes affecting groundwater chemistry in Khosh_yailagh carbonate formation, north of Iran. Journal of Environmental Studies; 43(2): 219-231.


• Sujata, S., Paul, M. K., Madhab, B. 2011. Study of some physico-chemical parameters of pond and river water with reference to correlation study. International Journal of ChemTech Research, 3(4), 1802-1807.


• Torabipoudeh, H., Yonesi, H., Haghizadeh, A., & Arshia, A. (2020). Assessment of groundwater quality changes and evaluation of IRWQIGC in Lenjanat-Najafabad Aquifers area. Desert Ecosystem Engineering Journal, 8(25), 53-66.


• Trabelsi, R., Zouari, K. 2019. Coupled geochemical modeling and multivariate statistical analysis approach for the assessment of groundwater quality in irrigated areas: A study from North Eastern of Tunisia. Groundwater for Sustainable Development, 8, 413-427.


• Zare Garizi, A., Bardi Sheikh, A., Saad Al-Din, A., Salman Mahini, A. (2010). Evaluation of chemical quality of surface water and study of its seasonal changes. National Conference on Water Crisis Management, Islamic Azad University, Marvdasht Branch.