Investigation of Nitrate Contamination in Groundwater, Soil, and Crops (Case Study: Fasa Plain)
Subject Areas :
Environmental pollutions (water, soil and air)
Zohreh
Moosavinasab
1
(Assistant Professor, Department of Geology, Estahban branch, Islamic Azad University, Estahban, Iran)
Firoozeh
Gholamzadeh
2
(MSc graduated student of Environmental Geology, Estahban branch, Islamic Azad University, Estahban, Iran)
Received: 2022-02-17
Accepted : 2022-04-13
Published : 2021-12-22
Keywords:
Crops,
Groundwater,
Fasa,
Nitrate,
soil,
Abstract :
Background and Aim: Nitrate contamination in groundwater resources and crops is increasing due to human activities and urban development. This study has aimed to investigate on nitrate contamination in groundwater, soil, and some crops of Fasa plain.Methods: After sampling of groundwater, soil, and some crops, the nitrate content and the other quality parameters were measured. T-tests and a data correlation test were performed using SPSS and Excell software to investigate on nitrate contamination and its origin. Spatial zoning of nitrate also performed using ArcGIS.Results: The statistical test indicated the presence of nitrate contamination in the groundwater of the region; however, the soil did not show nitrate contamination in the area. Nitrate level in four types of crops, lettuce, beans, onions, and spinach, was within the allowable range, and in beans, it is close to the allowable limit. At the same time, among the leafy plants, the concentration of nitrate in lettuce was higher than in spinach, and it was lower in onions than in the others.Discussion and Conclusion: The lack of significant correlation between nitrate ions and the other ions of lithological origin suggests the anthropogenic origin of nitrate in the groundwater in the region. The high ratio of nitrate to chloride also indicates the significant impact of chemical fertilizers and the less important role of domestic wastewater, especially in the outlet of the plain. The amount of nitrate in some of the studied crops is close to the permissible level, shows the need to pay attention to their consumption and continuous monitoring of water, soil, and plants in terms of the pollution.
References:
1- Hammer, M.J., 2000. Water and Wastewater Technologies, 2nded, John Wiley and Sons, NewYork, 137-157
2- WHO, 2008. World Health Organization, Guidelines for drinking-water quality. second addendum, Vol. 1, Recommendations. 3th ISBN 978 92 4 154760
3- Jia, H., Howard, K. and Qian, H., 2020. Use of multiple isotopic and chemical tracers to identify sources of nitrate in shallow groundwaters along the northern slope of the Qinling Mountains, China. Applied geochemistry, 113:104512
4- هفت برادران، شیرین، محمد جعفر ملکوتی، امیرحسین خوشگفتار منش. بررسی خطرپذیری نیترات در اندامهای خوراکی برخی محصولات کشاورزی استان اصفهان. تحقیقات کاربردی خاک، جلد 6 ، شماره 1، بهار 1397
5- شیرانی، زهرا، مجید عباس پور، امیرحسین جاوید، لعبت تقوی. ارزیابی منابع آلودگی آبهای زیرزمینی در محیط شهری (مطالعه موردی: منطقه 14 شهرداری تهران). فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 24، بهار 1392
6- غلامزاده، فیروزه و زهره موسوی نسب. ارزیابی کیفیت آب زیر زمینی دشت فسا_استان فارس با نگرشی بر آلودگی نیترات. دومین همایش ملی و تخصصی پژوهشهای محیط زیست ایران، 1393 همدان، ایران
7- سیلسپور، محسن. مطالعه غلظت نیترات در سبزیهای برگی دشت ورامین و ارزیابی ریسک خطرپذیری آن برای انسان. تغذیه گیاهان باغی، دوره 3، شماره 1، 1399: 69-86
8- فاریابی، محمد. تاثیر فعالیتهای کشاورزی بر غلظت نیترات آب زیرزمینی دشت جیرفت. همایش ملی کشاورزی و سلامت، 1399
9- Jalali, M., 2011. Nitrate pollution of groundwater in Toyserkan, western Iran. Environmental Earth sciences, 62:907–913
10- Ramaroson, V., Randriantsivery, J., Rajaobelison, J., Lahimamy, F., Rakotomalala. Ch., Rajaobelison, J., Razafitsalama, F., Rasolofonirina, M., 2020. Nitrate contamination of groundwater in Ambohidrapeto–narivo‑Madagascar using hydrochemistry and multivariate analysis. Applied Water Science, 10:178
11- مظفری زاده، جابر و زهرا سجادی. بررسی آلودگی شیمیایی آب زیرزمینی دشت برازجان. دوماهنامه طبّ جنوب، پژوهشکده زیست-پزشکی خلیج فارس، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی بوشهر ، سال هفدهم، شماره 5 ، آذر و دی 1393: 729-739
12- کلانتری، نصرالله، علاهن شیخ زاده، هادی محمدی. بررسی کیفیت آب زیرزمینی آبخوان گتوند با تأکید بر غلظت نیترات. تحقیقات منابع آب ایران، سال هفدهم، شماره 1، 1400: 228-238
13- محمودی نژاد، یحیی، عزت الله رئیسی اردکانی. منشا زمینزاد نیترات در آبخوان سرپنیران، استان فارس. سیامین گردهمایی علوم زمین، تهران، 1390
14- جلینی، محمد، فاطمه دوستی. بررسی میزان تجمع نیترات در محصول سیبزمینی و گوجهفرنگی، سازمان حفاظت محیط زیست فصلنامه علمی محیط زیست ، شماره 50 ، 1390، 71-62
15- فاطمی قمشه، اکرم، ساره نظامی. بررسی وضعیت نیترات در برخی سبزیجات جمع آوری شده از بازارهای ترهبار شهر کرمانشاه. مجله سلامت و محیط زیست، دوره سیزدهم، شماره اول، بهار 1399، 86-77
16- شریعت پناهی، سیده نگین، مهران هودجی، مجتبی محمودی، رضا علیزاده نوائی، ملیحه طالبی اتوئی. بررسی وضعیت نیترات در آب آشامیدنی و سبزیجات در شهرستانهای سوادکوه و سیمرغ و ارتباط آن با شیوع سرطانهای گوارشی. محیط شناسی، دوره 47 ،شمارة 4، زمستان 1400، 953 -941
17- شرکت سهامی آب منطقه ای فارس. گزارش تمدید ممنوعیت محدوده مطالعاتی فسا، 1392
18- سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور. دستورالعمل نمونهبرداری آب. دفتر تدوین ضوابط و معیارهای فنی، نشریه شماره 274، 1381
19- سازمان ملی استاندارد ایران. دستگاه اندازهگیری مقادیر میکروی نیتروژن به روش کجلدال- ویژگیها. دستورالعمل 18021، 1391
20- یونسی، حجت اله، حسن ترابی پوده، بابک شاهی نژاد، آزاده ارشیا، حافظ میرزاپور. تحلیل روند و پهنهبندی کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از TFPW-MK و GIS(مطالعه موردی: آبخوان نجفآباد(. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال نهم، شماره 3، بهار 1399
21- Rashid, A., Farooqi, A., Gao, X., Zahir, S., Noor, S., Khattak, J.A., 2020. Geochemical modeling, source apportionment, health risk exposure and control of higher fluoride in groundwater of sub-district Dargai, Pakistan. Chemosphere, 243:125409
22- WHO, 1993. Guidelines for Drinking Water Quality, Recommendations. Vol 1, Geneva, Switzerland, p. 1308
23- Hounslow, A.W., 1995. Water Quality Data: analysis and interpretation, CRC Press, 397
24- Kenney, D.R., 1989. Sources of Nitrate to ground water. Developments in Agricultural and Managed Forest Ecology, 21:23-34
25- Kehew, A.E., Straw, W.T., Steinmann, W.K., Barrese, P.G., Passarella, G., Peng, W., 1996. Ground-water quality and flow in a shallow glaciofluvial aquifer impacted by agricultural contamination. Ground Water, 34(3):491–500
26- Anornu, G., Gibrilla, A., Adomako, D., 2017. Tracking nitrate sources in groundwater and associated health risk for rural communities in the White Volta River basin of Ghana using isotopic approach (δ15N, δ18O NO3 and 3H), Science of The Total Environment, 603-604:687-698
27- Pacheco, H., Marín, L., Cabrera, A., Steinich, B., Escolero, O., 2001. Nitrate temporal and spatial patterns in 12 water-supply wells, Yucatan, Mexico. Environmental Geology, 40 (6):708 –715
28- Alex, R., Kitalika, A., Mogusu, E., Njau, K., 2021. Sources of Nitrate in Ground Water Aquifers of the Semiarid Region of Tanzania Rita. Hindawi Geofluids, Volume 2021, Article ID 6673013, 20 pages
29- Heumesser, C., Wick, K., Schmid, E., 2012. Groundwater nitrate contamination: Factors and indicators. Journal of Environmental Management ,111(3):178- 18
30- سوری، مهشید، محمد جعفری، حسین آذرنیوند، فاطمه شریفانی. بررسی و مقایسه وضعیت عناصر غذایی خاک با تاٌکید بر N,P,K در اراضی کشاورزی و مرتعی (مطالعه موردی در استان کرمانشاه)، پژوهش و سازندگی، تابستان 1385، دوره 19، شماره 2 (پیآیند 71) در زراعت و باغبانی،41-50
31- Lowenfels, J., 2013. Teaming with Nutrients: The Organic Gardener’s Guide to Optimizing Plant Nutrition. Timber Press, USA.
32- جمشیدی، علی. بررسی تاثیرعملیات کشاورزی (کیفیت آب) در تخریب اراضی، پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه منابع طبیعی، دانشگاه تهران، 1378
33- سیلسپور، محسن، ح. ملاحسینی. تولید پایدار، ارتقای عملکرد و بهبود کیفیت با مدیریت مصرف بهینه کود در محصولات سبزی و صیفی. موسسه تحقیقات خاک و آب، کرج، نشریه فنی شماره 486، 1384، انتشارات سنا، 38ص
34- رحمانی، حمیدرضا. بررسی وضعیت نیترات در خاک، آب و گیاه اراضی سبزیکاری منطقه براآن اصفهان. فصلنامه علوم محیطی،1385، 3(11)
35- طباطبایی، س ج، محمد جواد نظری دلجو، رسول رستمی، فاطمه آرزمی. ارزیابی غلظت نیترات (NO3) سبزیهای برگی، غدهای و میوهای درشهرستان تبریز، چهارمین کنگره علوم باغبانی ایران، آبان 1384
36- Ghaffari, H.R., Nasseri, S., Yunesian, M., Nabizadeh, R., Pourfarzi, F., Poustchi, H., 2019. Monitoring and exposure assessment of nitrate intake via fruits and vegetables in high and low risk areas for gastric cancer. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 17(1):445-456
37- Prasad, S., Chetty, A.A., 2008. Nitrate-N determination in leafy vegetables: Study of the effects of cooking and freezing. Food Chemistry, 106(2):772-80
38- سازمان ملی استاندارد ایران. مرز بیشینه مانده نیترات در محصولات کشاورزی. دستورالعمل 16596، 1392
39- Esteller, M.V., Andreu, J.M., 2005. Anthropic effects on hydrochemical characteristics of the Valle de Toluca aquifer (central Mexico). Hydrogeology Journal, 13:378–390
40- شهبازی، کریم، حسین بشارتی. بررسی اجمالی وضعیت حاضلخیزی خاکهای کشاورزی ایران. نشریه مدیریت اراضی، جلد 1، شماره 1، 1392
41- Zeng, W.Z., Xu, C., Wu, J.W., Huang, J.S., Ma, T., 2013. Effect of salinity on soil respiration and nitrogen dynamics. Ecological Chemistry and Engeneering 20(3):519-530
42- Bot, A., Benites, J., 2005. The importance of soil organic matter. FAO Soils Bulletin, No.80, Rome, Italy
43- ایوبی،ش ا، سارا محمد زمانی، فرهاد خرمالی.1386، برآورد مقدار ازت کل خاک به کمک مقدار ماده آلی و با استفاده از روشهای کریجینگ، کوکریجینگ و کریجینگ-رگرسیون در بخشی از اراضی زراعی سرخنکلاته استان گلستان، علوم کشاورزی و منابع طبیعی، مهر-آبان 1386، دوره 14، شماره 4، 87-78
_||_
1- Hammer, M.J., 2000. Water and Wastewater Technologies, 2nded, John Wiley and Sons, NewYork, 137-157
2- WHO, 2008. World Health Organization, Guidelines for drinking-water quality. second addendum, Vol. 1, Recommendations. 3th ISBN 978 92 4 154760
3- Jia, H., Howard, K. and Qian, H., 2020. Use of multiple isotopic and chemical tracers to identify sources of nitrate in shallow groundwaters along the northern slope of the Qinling Mountains, China. Applied geochemistry, 113:104512
4- هفت برادران، شیرین، محمد جعفر ملکوتی، امیرحسین خوشگفتار منش. بررسی خطرپذیری نیترات در اندامهای خوراکی برخی محصولات کشاورزی استان اصفهان. تحقیقات کاربردی خاک، جلد 6 ، شماره 1، بهار 1397
5- شیرانی، زهرا، مجید عباس پور، امیرحسین جاوید، لعبت تقوی. ارزیابی منابع آلودگی آبهای زیرزمینی در محیط شهری (مطالعه موردی: منطقه 14 شهرداری تهران). فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 24، بهار 1392
6- غلامزاده، فیروزه و زهره موسوی نسب. ارزیابی کیفیت آب زیر زمینی دشت فسا_استان فارس با نگرشی بر آلودگی نیترات. دومین همایش ملی و تخصصی پژوهشهای محیط زیست ایران، 1393 همدان، ایران
7- سیلسپور، محسن. مطالعه غلظت نیترات در سبزیهای برگی دشت ورامین و ارزیابی ریسک خطرپذیری آن برای انسان. تغذیه گیاهان باغی، دوره 3، شماره 1، 1399: 69-86
8- فاریابی، محمد. تاثیر فعالیتهای کشاورزی بر غلظت نیترات آب زیرزمینی دشت جیرفت. همایش ملی کشاورزی و سلامت، 1399
9- Jalali, M., 2011. Nitrate pollution of groundwater in Toyserkan, western Iran. Environmental Earth sciences, 62:907–913
10- Ramaroson, V., Randriantsivery, J., Rajaobelison, J., Lahimamy, F., Rakotomalala. Ch., Rajaobelison, J., Razafitsalama, F., Rasolofonirina, M., 2020. Nitrate contamination of groundwater in Ambohidrapeto–narivo‑Madagascar using hydrochemistry and multivariate analysis. Applied Water Science, 10:178
11- مظفری زاده، جابر و زهرا سجادی. بررسی آلودگی شیمیایی آب زیرزمینی دشت برازجان. دوماهنامه طبّ جنوب، پژوهشکده زیست-پزشکی خلیج فارس، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی بوشهر ، سال هفدهم، شماره 5 ، آذر و دی 1393: 729-739
12- کلانتری، نصرالله، علاهن شیخ زاده، هادی محمدی. بررسی کیفیت آب زیرزمینی آبخوان گتوند با تأکید بر غلظت نیترات. تحقیقات منابع آب ایران، سال هفدهم، شماره 1، 1400: 228-238
13- محمودی نژاد، یحیی، عزت الله رئیسی اردکانی. منشا زمینزاد نیترات در آبخوان سرپنیران، استان فارس. سیامین گردهمایی علوم زمین، تهران، 1390
14- جلینی، محمد، فاطمه دوستی. بررسی میزان تجمع نیترات در محصول سیبزمینی و گوجهفرنگی، سازمان حفاظت محیط زیست فصلنامه علمی محیط زیست ، شماره 50 ، 1390، 71-62
15- فاطمی قمشه، اکرم، ساره نظامی. بررسی وضعیت نیترات در برخی سبزیجات جمع آوری شده از بازارهای ترهبار شهر کرمانشاه. مجله سلامت و محیط زیست، دوره سیزدهم، شماره اول، بهار 1399، 86-77
16- شریعت پناهی، سیده نگین، مهران هودجی، مجتبی محمودی، رضا علیزاده نوائی، ملیحه طالبی اتوئی. بررسی وضعیت نیترات در آب آشامیدنی و سبزیجات در شهرستانهای سوادکوه و سیمرغ و ارتباط آن با شیوع سرطانهای گوارشی. محیط شناسی، دوره 47 ،شمارة 4، زمستان 1400، 953 -941
17- شرکت سهامی آب منطقه ای فارس. گزارش تمدید ممنوعیت محدوده مطالعاتی فسا، 1392
18- سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور. دستورالعمل نمونهبرداری آب. دفتر تدوین ضوابط و معیارهای فنی، نشریه شماره 274، 1381
19- سازمان ملی استاندارد ایران. دستگاه اندازهگیری مقادیر میکروی نیتروژن به روش کجلدال- ویژگیها. دستورالعمل 18021، 1391
20- یونسی، حجت اله، حسن ترابی پوده، بابک شاهی نژاد، آزاده ارشیا، حافظ میرزاپور. تحلیل روند و پهنهبندی کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از TFPW-MK و GIS(مطالعه موردی: آبخوان نجفآباد(. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال نهم، شماره 3، بهار 1399
21- Rashid, A., Farooqi, A., Gao, X., Zahir, S., Noor, S., Khattak, J.A., 2020. Geochemical modeling, source apportionment, health risk exposure and control of higher fluoride in groundwater of sub-district Dargai, Pakistan. Chemosphere, 243:125409
22- WHO, 1993. Guidelines for Drinking Water Quality, Recommendations. Vol 1, Geneva, Switzerland, p. 1308
23- Hounslow, A.W., 1995. Water Quality Data: analysis and interpretation, CRC Press, 397
24- Kenney, D.R., 1989. Sources of Nitrate to ground water. Developments in Agricultural and Managed Forest Ecology, 21:23-34
25- Kehew, A.E., Straw, W.T., Steinmann, W.K., Barrese, P.G., Passarella, G., Peng, W., 1996. Ground-water quality and flow in a shallow glaciofluvial aquifer impacted by agricultural contamination. Ground Water, 34(3):491–500
26- Anornu, G., Gibrilla, A., Adomako, D., 2017. Tracking nitrate sources in groundwater and associated health risk for rural communities in the White Volta River basin of Ghana using isotopic approach (δ15N, δ18O NO3 and 3H), Science of The Total Environment, 603-604:687-698
27- Pacheco, H., Marín, L., Cabrera, A., Steinich, B., Escolero, O., 2001. Nitrate temporal and spatial patterns in 12 water-supply wells, Yucatan, Mexico. Environmental Geology, 40 (6):708 –715
28- Alex, R., Kitalika, A., Mogusu, E., Njau, K., 2021. Sources of Nitrate in Ground Water Aquifers of the Semiarid Region of Tanzania Rita. Hindawi Geofluids, Volume 2021, Article ID 6673013, 20 pages
29- Heumesser, C., Wick, K., Schmid, E., 2012. Groundwater nitrate contamination: Factors and indicators. Journal of Environmental Management ,111(3):178- 18
30- سوری، مهشید، محمد جعفری، حسین آذرنیوند، فاطمه شریفانی. بررسی و مقایسه وضعیت عناصر غذایی خاک با تاٌکید بر N,P,K در اراضی کشاورزی و مرتعی (مطالعه موردی در استان کرمانشاه)، پژوهش و سازندگی، تابستان 1385، دوره 19، شماره 2 (پیآیند 71) در زراعت و باغبانی،41-50
31- Lowenfels, J., 2013. Teaming with Nutrients: The Organic Gardener’s Guide to Optimizing Plant Nutrition. Timber Press, USA.
32- جمشیدی، علی. بررسی تاثیرعملیات کشاورزی (کیفیت آب) در تخریب اراضی، پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه منابع طبیعی، دانشگاه تهران، 1378
33- سیلسپور، محسن، ح. ملاحسینی. تولید پایدار، ارتقای عملکرد و بهبود کیفیت با مدیریت مصرف بهینه کود در محصولات سبزی و صیفی. موسسه تحقیقات خاک و آب، کرج، نشریه فنی شماره 486، 1384، انتشارات سنا، 38ص
34- رحمانی، حمیدرضا. بررسی وضعیت نیترات در خاک، آب و گیاه اراضی سبزیکاری منطقه براآن اصفهان. فصلنامه علوم محیطی،1385، 3(11)
35- طباطبایی، س ج، محمد جواد نظری دلجو، رسول رستمی، فاطمه آرزمی. ارزیابی غلظت نیترات (NO3) سبزیهای برگی، غدهای و میوهای درشهرستان تبریز، چهارمین کنگره علوم باغبانی ایران، آبان 1384
36- Ghaffari, H.R., Nasseri, S., Yunesian, M., Nabizadeh, R., Pourfarzi, F., Poustchi, H., 2019. Monitoring and exposure assessment of nitrate intake via fruits and vegetables in high and low risk areas for gastric cancer. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 17(1):445-456
37- Prasad, S., Chetty, A.A., 2008. Nitrate-N determination in leafy vegetables: Study of the effects of cooking and freezing. Food Chemistry, 106(2):772-80
38- سازمان ملی استاندارد ایران. مرز بیشینه مانده نیترات در محصولات کشاورزی. دستورالعمل 16596، 1392
39- Esteller, M.V., Andreu, J.M., 2005. Anthropic effects on hydrochemical characteristics of the Valle de Toluca aquifer (central Mexico). Hydrogeology Journal, 13:378–390
40- شهبازی، کریم، حسین بشارتی. بررسی اجمالی وضعیت حاضلخیزی خاکهای کشاورزی ایران. نشریه مدیریت اراضی، جلد 1، شماره 1، 1392
41- Zeng, W.Z., Xu, C., Wu, J.W., Huang, J.S., Ma, T., 2013. Effect of salinity on soil respiration and nitrogen dynamics. Ecological Chemistry and Engeneering 20(3):519-530
42- Bot, A., Benites, J., 2005. The importance of soil organic matter. FAO Soils Bulletin, No.80, Rome, Italy
43- ایوبی،ش ا، سارا محمد زمانی، فرهاد خرمالی.1386، برآورد مقدار ازت کل خاک به کمک مقدار ماده آلی و با استفاده از روشهای کریجینگ، کوکریجینگ و کریجینگ-رگرسیون در بخشی از اراضی زراعی سرخنکلاته استان گلستان، علوم کشاورزی و منابع طبیعی، مهر-آبان 1386، دوره 14، شماره 4، 87-78
